柴油發(fā)動機冷卻系統(tǒng)分析與故障處理

趙越

（陜西建設機械股份有限公司，西安710032）

0 引言

柴油發(fā)動機應用廣泛，發(fā)動機冷卻性能的好壞對其工作的可靠性具有決定性的意義，通過現(xiàn)場對發(fā)動機工作問題的了解，結合發(fā)動機實際運行情況及現(xiàn)場問題，對發(fā)動機冷卻系統(tǒng)工作原理及現(xiàn)場出現(xiàn)的問題做以下分析。

1 工作原理

發(fā)動機工作時，氣缸內(nèi)燃燒氣體溫度可達1900～2500℃左右。燃燒產(chǎn)生的熱量只有20%～40%轉化為機械功，使發(fā)動機運轉；另外一部分熱量被排出的廢氣帶走；還有一部分熱量經(jīng)各種傳熱方式傳給發(fā)動機各組件，特別是直接與燃燒氣體接觸的缸蓋、活塞、缸套和氣門等零件，強烈受熱，若不加以冷卻，隨著溫度急劇上升，各自膨脹變形，配合間隙遭到破壞；且高溫使?jié)櫥褪Ш蜔龘p，會造成活塞環(huán)在環(huán)槽內(nèi)卡死，活塞環(huán)刮傷缸壁，活塞與缸壁發(fā)生黏連，活塞卡死在缸套內(nèi)，連桿軸承和曲軸軸承燒蝕，缸套受高溫變形，缸蓋翹曲等惡果，使發(fā)動機嚴重損害甚至報廢。因此，發(fā)動機必須加以冷卻，否則不能正常工作。

但是冷卻過強，發(fā)動機冷卻系統(tǒng)帶走過多熱量，轉變?yōu)橛杏霉Φ臒崃繙p少，散熱損失和冷卻系統(tǒng)消耗功率增高；同時機油黏度增大，機械運轉阻力增加，機械損失增高；氣缸內(nèi)溫度過低，柴油霧化較差，燃燒不好，工作粗暴，這些都造成柴油機耗油量增加，輸出功率下降。同時，已蒸發(fā)的柴油、廢氣中的水蒸氣和硫化物等因溫度過低，在缸壁上重新凝結成亞硫酸等酸性物質，不僅稀釋了機油，使磨損加劇，而且使零件受到腐蝕。因此發(fā)動機冷卻系統(tǒng)過強或不足對發(fā)動機性能都有顯著影響。

因此，為保證發(fā)動機正常運轉和使用壽命，發(fā)動機的溫度狀態(tài)必須適當，冷卻系統(tǒng)的功用為保證發(fā)動機在最適宜的溫度狀態(tài)下工作（通常氣缸中冷卻水的溫度保持在80～90℃為宜）。起動時，應能使發(fā)動機盡快加熱到正常工作溫度，并能在隨后工作中保持這一溫度。

柴油機的冷卻系統(tǒng)分為空氣冷卻與水冷卻系統(tǒng)，水冷卻系統(tǒng)冷卻均勻可靠，冷卻效率高；機體采用整體結構，布置緊湊，剛度好；水冷卻柴油機工作較平靜，噪聲較低；同時，冷卻強度便于調節(jié)。目前，工程機械柴油機大多

采用水冷卻系統(tǒng)。

2 水冷卻系統(tǒng)的組成

柴油機水冷卻系統(tǒng)大多采用水泵強制循環(huán)方式，柴油機汽缸蓋和缸體中都鑄有貯水的連通夾層水套。水泵將冷卻水加壓后經(jīng)過進水管泵入缸體水套內(nèi)，冷卻水流動過程中吸收汽缸壁熱量，溫度升高。繼而流到缸蓋水套，再次吸熱升溫，然后沿汽缸蓋出水管經(jīng)節(jié)溫器流入冷卻器內(nèi)冷卻。與此同時，冷卻風扇旋轉抽吸空氣，空氣從冷卻器吹過，使流經(jīng)冷卻器內(nèi)的熱水降低溫度，使熱量不斷散到大氣中去。冷卻后的水流到冷卻器底部后，又被水泵經(jīng)進水管吸入汽缸體內(nèi)，如此不斷循環(huán)，柴油機不斷地得到冷卻。當柴油機轉速升高，水泵和風扇轉速也隨之升高，水循環(huán)加快，扇風量增大，換熱能力增強。冷卻系統(tǒng)組成圖如圖1所示。

圖1 冷卻系統(tǒng)

3 現(xiàn)場問題反饋

在發(fā)動機冷卻系統(tǒng)通常會增加一些補水管路、排氣管路和溢水管路，陜西建設機械股份有限公司生產(chǎn)的CM2000型路面銑刨機就采用此種結構，在現(xiàn)場試車過程中CM2000型路面銑刨機發(fā)生過回水管崩開的情況，當時發(fā)動機周圍無工作人員，并未發(fā)生燙傷事故，但此種情況存在有一定安全隱患。通過分析故障原因初步認為，此種情況可能有以下幾種可能：1）發(fā)動機機體內(nèi)空氣未能及時排凈，造成回水時壓力過高；2）連接管路卡箍質量問題，造成管路連接不牢靠；3）發(fā)動機內(nèi)部有堵塞問題。

因發(fā)動機為新出廠產(chǎn)品，且陜建廠裝配過程中無任何異物進入發(fā)動機冷卻系統(tǒng)內(nèi)部，經(jīng)過初步分析排除發(fā)動機內(nèi)部堵塞問題；具體解決步驟：1）更換卡箍，選擇質量較好聯(lián)接可靠的卡箍重新卡緊水管，并補充防凍液，使液位達到正常水位；2）拆開發(fā)動機回水管路處的排氣管，使發(fā)動機回水管處排氣接頭直接與大氣相通；3）啟動發(fā)動機，怠速運行0.5h左右后無水管崩開現(xiàn)象，此時加大發(fā)動機油門繼續(xù)運行，無水管崩開現(xiàn)象；4）停機等發(fā)動機水溫降低，然后重新聯(lián)接發(fā)動機回水管路處的排氣管，繼續(xù)啟動發(fā)動機運行一定時間無崩開現(xiàn)象。

4 結語

發(fā)動機冷卻系統(tǒng)是柴油機必不可少的系統(tǒng)，它始終保持發(fā)動機在最適宜的溫度范圍內(nèi)工作，冷卻系統(tǒng)工作的好壞對發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性、可靠性和耐久性都有很大的影響。通過上述問題的解決，進一步體現(xiàn)冷卻系統(tǒng)的重要性。