冷却システムのリークテスト

Aug 18, 2023

従来のサーモスタットとウォーター ポンプは、ある点ではキャブレターや機械式燃料ポンプに似ています。変化に対応することしかできず、エンジン管理を積極的に行うことはできません。

キャブレターと機械式ポンプは、スロットル、エンジン速度、真空信号にのみ応答します。 キャブレターと同様、従来のサーモスタットとウォーターポンプは温度の変化にしか反応できません。

エンジンの圧縮比と燃焼温度の性能が向上するにつれて、冷却システムも燃料噴射時代に入る必要がありました。 従来のウォーターポンプやサーモスタットに代わるのが、電子サーモスタットや電動ウォーターポンプです。

電子サーモスタットは、燃料噴射システムが化学量論比を制御するのと同じ方法で、温度を先制的に制御できます。 エンジン管理システムは冷却液の温度を制御できるため、より希薄な燃焼イベントに合わせてエンジンのパフォーマンスを最適化できます。

これらの新しい電子サーモスタットは、特定の条件が検出されたときに開くことができるため、極端な加熱条件の防止にも役立ちます。 エンジン負荷、周囲温度、エンジン RPM、点火時間などの要因がサーモスタットの位置に影響を与える可能性があります。 これらの入力は、エンジンのパフォーマンスを最適化できる「マップ」に構成できます。 これは、車両が巡航しているときと、スロットルを全開にして発進しているときでは、サーモスタットの設定位置がまったく異なる可能性があることを意味します。

ほとんどのサーモスタットは、加熱されると膨張する真鍮のチャンバー内にワックスを使用しています。 膨張すると、プレートとスプリングに接続されているピンまたはピストンを押します。 プレートの移動により、冷却液がバイパス冷却回路からラジエーターのある回路に流れることができます。 このシステムは 1950 年代から運用されています。

ワックスが機能し、サーモスタットが開くには、いくつかのことが起こる必要があります。 まず、ワックスが入っている真鍮製のチャンバーを冷却液に浸す必要があります。 空気は冷却剤のように熱を伝えません。 これには、システムからすべての空気を抜く必要があります。 これは、ほとんどのサーモスタットが少量の冷却剤と気泡を通過させてワックスを浸す「ジグルピン」を備えている理由でもあります。 第二に、エンジンを均一に暖めるには、冷却剤がワックスペレットを通って自由に循環する必要があります。 これを達成するために、ほとんどのエンジンにはウォーター ポンプとインテーク マニホールドの間に冷却剤の「バイパス」があり、サーモスタットが閉じた状態でも冷却剤が循環できるようにしています。

場合によっては、メーカーは車両のヒーターホースとヒーターコアを使用して、サーモスタットを閉じた状態でエンジンブロックに水を循環させることがあります。

電気的に制御されるサーモスタットの中には、ワックス カプセルを囲むヒーター コイルを使用して膨張するワックスの温度を制御するものもありますが、ステッピング モーターまたはプランジャーを使用して冷却剤の流れを制御するシステムもあります。

過熱するとサーモスタット内のワックスが損傷する可能性があります。 このため、車両が過熱した後はサーモスタットを交換することが常に推奨されます。 過熱により加熱コイルが損傷する可能性があるため、これは電気サーモスタットにも当てはまります。

ほとんどのサーモスタットは、開いた位置で故障するように設計されています。 これにより、致命的なオーバーヒートが防止されますが、同時にエンジンの暖機時間がより長くなり、不用意にエンジンを損傷する可能性があります。 電子制御サーモスタットの場合、エンジン管理システムはこの故障を認識し、冷却水の温度を変更できないためコードを設定します。

どちらのタイプのサーモスタットも、開閉できなくなる機械的損傷を受ける可能性があります。 これには、サーモスタット本体のスプリングやストラップの損傷が含まれる可能性があります。 また、破片や腐食によりサーモスタットが機能しなくなる可能性があります。

電動バルブやプランジャーを使用すると、時間の経過とともにコンポーネントが故障したり、クーラントの磨耗や汚染によって損傷を受ける可能性があります。

電子制御サーモスタットのヒーターまたはドライバー回路が故障した場合、サーモスタットは従来のサーモスタットになり、エンジンが過熱することはありません。 電子バルブは、故障したり、開いた位置にリセットされるように設計されています。 ただし、サーモスタットの作動が期待した結果を生成しないか、モジュールが回路の問題を検出したため、エンジンは故障を認識し、コードを設定します。

電子制御サーモスタットを備えた車両の大部分には、サーモスタット モジュール、ハウジング、またはユニットが装備されています。 サーモスタットのハウジングの側面には、温度センサーと思われるコネクタがあります。 冷却水温度センサーと同様に、2 線式コネクターが付いていますが、通常はより多用途なコンポーネントです。

1 本のワイヤはアースとなり、もう 1 本のワイヤは加熱コイルに電圧を供給します。 コイルへの電圧はエンジン管理システムによって調整されます。 一部のシステムは、必要に応じて電圧をオンまたはオフにします。 一部のシステムでは、酸素センサーのヒーターのように、パルス幅変調信号を使用して温度を制御します。

電子制御サーモスタット モジュールの平均的なコストは 130 ドルを超えるため、新しい部品を取り付ける前にコンポーネントと回路をテストすることが重要です。

最初にチェックするコンポーネントは回路です。 システムの回路にオープンまたはショートのコードがある場合は、そのコードをクリアします。 コードがすぐに返された場合は、ヒーター コイルや車両の回路に問題がある場合を除き、問題が確認されたことになります。 コンポーネントの抵抗を測定することで、コイルが不良かどうかを判断できます。 開いていると、加熱コイルが損傷します。 開いていない場合は、抵抗を測定し、サービス情報の仕様を確認してください。

アンプ クランプを使用して、エンジン管理システムがコンポーネントに電圧を送信しているかどうかを判断することもできます。 これらのシステムは、接地または正電圧で切り替えることができます。 このデータを監視できるスキャン ツールをお持ちの場合は、切り替えを確認することもできます。 スキャン ツールによっては、ヒーター回路を双方向に制御できるものもあります。

ウォーターポンプがベルトで駆動される場合、いくつかの固有の欠点があります。 まず、ポンプの速度はエンジンによって制御されます。 エンジンがアイドリングしているときは、ポンプの回転が遅く、冷却液はあまり移動しません。 エンジンが高速で動作している場合、ポンプはより多くの量の冷却液を移動させます。 これにより、エンジンの過冷却が発生する可能性があり、ポンプの回転が速すぎると、冷却剤が実際にキャビテーションを発生する可能性があります。 電動ウォーターポンプはこれらの問題を解決し、コールドスタート時の排出ガスも改善します。

電動ウォーター ポンプは新しい技術ではありません。多くの高級車やディーゼル車は、ヒーター コアを通る冷却液の流れを制御するために長年にわたって補助ウォーター ポンプを使用してきました。 次世代の電動ポンプがブロックとヘッド内の冷却剤の流れを制御します。

電動ウォーターポンプの制御は温度センサーだけではありません。 ポンプの速度は、エンジンの運転状態がどの程度リッチかリーンかによっても異なります。 エンジンがより希薄な燃料混合物を使用すると、ヘッドとシリンダーの温度が急速に上昇し、爆発や過早点火につながるホットスポットが発生することもあります。 電動ポンプを使用すると、サーモスタットが開くのを待たずに燃焼室を迅速に冷却できます。

インテリジェントなサーモスタットとポンプを使用して車両がエンジン冷却システムをより適切に制御できる場合、冷却システムに必要な冷却液とラジエーターが少なくなります。 利点は、ウォームアップ時間が短縮され、空気力学が向上することです。 一部のメーカーはアクティブ グリル シャッターで次のステップに進んでいますが、それについては別の記事で取り上げます。