汽車起重機底盤散熱系統(tǒng)的設(shè)計改進

徐磊，季運濤，李學(xué)武

(安徽柳工起重機有限公司，安徽 蚌埠 233010）

針對公路工程車輛，發(fā)動機質(zhì)量是決定其性能優(yōu)劣的主要因素，要想充分發(fā)揮發(fā)動機的使用性能，除了應(yīng)就車輛內(nèi)部結(jié)構(gòu)及配置進行合理設(shè)計外，還應(yīng)保證發(fā)動機外圍系統(tǒng)尤其是散熱系統(tǒng)的使用性能。在此基礎(chǔ)上，底盤散熱系統(tǒng)作為汽車起重機控制發(fā)動機溫度的主要渠道，其設(shè)計合理性直接關(guān)系到發(fā)動機的工作使用壽命。因此，結(jié)合常見底盤散熱系統(tǒng)故障及其解決方法分析汽車起重機底盤散熱系統(tǒng)的設(shè)計改進策略，并指出散熱系統(tǒng)對汽車起重機發(fā)動機的重要影響，符合汽車起重機的性能優(yōu)化需求，值得我們給予足夠重視。

1 汽車起重機底盤散熱系統(tǒng)溫度過高原因及故障解決方法

1.1 汽車起重機底盤散熱系統(tǒng)溫度過高原因

造成汽車起重機底盤散熱系統(tǒng)溫度異常故障的因素較多，其中，包括冷卻液不足、風(fēng)扇皮帶過松、水泵損壞、水垢過多以及發(fā)動機長時間超負(fù)荷運轉(zhuǎn)在內(nèi)的諸多問題均可能導(dǎo)致該故障出現(xiàn)。此外，在冷卻系統(tǒng)發(fā)生泄漏故障或主閥關(guān)閉位置節(jié)溫器、風(fēng)扇葉、散熱器芯等關(guān)鍵部件正常使用受到影響時，同樣也會直接造成汽車起重機底盤散熱系統(tǒng)無法完成正常的散熱作業(yè)。

1.2 汽車起重機底盤散熱系統(tǒng)故障解決方法

在汽車起重機底盤散熱系統(tǒng)發(fā)生溫度異常故障后，考慮到造成該故障的原因相對較多，因此，應(yīng)依次就不同故障類型進行排查，在確定故障根本原因后，采取最恰當(dāng)?shù)谋匾S修手段。

首先，檢查水溫表，判定其是否存有失靈現(xiàn)象，若失靈現(xiàn)象嚴(yán)重，應(yīng)及時就水溫表進行更換并核查水箱內(nèi)的水量情況。其中，采用外部觀察方法即查看進水管或散熱器是否存在漏洞以尋找水箱缺水原因，同時，針對外部觀察手法無法判定的水箱缺水問題，以打氣手法配合診斷，進而在錫焊修補散熱器漏水部位的基礎(chǔ)上解決底盤散熱系統(tǒng)的缺水故障。此外，若散熱管出現(xiàn)較嚴(yán)重的破損問題，除了應(yīng)在車輛作業(yè)結(jié)束后盡快進行更換外，還需快速用夾子夾扁其兩頭以避免漏水問題進一步嚴(yán)重，而若只存在輕微的漏水問題，則可以肥皂涂抹方式將其堵住，進而為后續(xù)停車維修提供幫助。

其次，若車輛底盤散熱系統(tǒng)溫度異常故障并非由系統(tǒng)冷卻水泄漏問題導(dǎo)致，則應(yīng)從散熱器故障和冷卻管堵塞兩方面進行考慮。一方面，當(dāng)冷卻系統(tǒng)水溫表現(xiàn)出快速上升趨勢時，應(yīng)就散熱器進行檢查，若散熱器內(nèi)同樣擁有較高溫度，則證明氣缸內(nèi)部氣缸墊已經(jīng)損壞，此時，除了應(yīng)就可能存在的缸蓋結(jié)合面翹曲變形問題進行解決外，還應(yīng)及時更換新的氣缸墊，以保證后續(xù)作業(yè)的持續(xù)完成，反之，若散熱器溫度并未顯著上升，則說明為冷卻水循環(huán)故障，此時，應(yīng)就冷卻系統(tǒng)風(fēng)扇皮帶進行重點檢查，在確保其未出現(xiàn)打滑或折斷問題的同時，判定故障產(chǎn)生原因是否為散熱器出水管內(nèi)孔脫層堵塞問題，其中，若散熱器出水管內(nèi)孔確實存有破裂現(xiàn)象，除了應(yīng)就破裂出水管進行盡快更換外，還可針對吸癟的出水管以彈簧支撐方法進行恢復(fù)；另一方面，在絕大多數(shù)情況下，汽車起重機底盤散熱系統(tǒng)的水溫升高問題并非一蹴而成，因此，通過提升發(fā)動機轉(zhuǎn)速并觀察加水口是否存有翻水問題往往能夠精確判斷故障的具體位置，其中，若翻水量相對較大且散熱器溫度呈現(xiàn)不均勻現(xiàn)象，一般可直接說明冷卻管出現(xiàn)問題，而翻水量較小且發(fā)動機溫度變化規(guī)律為前低后高，則可將故障原因歸為分水管堵塞損壞，此外，當(dāng)加水口并不存有翻水問題但底盤散熱系統(tǒng)溫度異常故障依舊發(fā)生時，通常應(yīng)詳細(xì)核查冷卻系統(tǒng)的外表及發(fā)動機的機械部位。

2 汽車起重機底盤散熱系統(tǒng)對發(fā)動機的影響

2.1 冷卻不足對發(fā)動機的影響

當(dāng)汽車起重機底盤散熱系統(tǒng)冷卻性能相對較差時，發(fā)動機會長期處于高溫環(huán)境下運行，不僅活塞剛度及強度顯著下降，同時，也會大幅影響自身的使用性能，并造成使用壽命的減少。此外，長期高溫會使發(fā)動機引發(fā)一定的拉缸問題，且由于高溫導(dǎo)致燃油不正常燃燒，使得燃油爆炸及早燃問題極易發(fā)生，輕則影響車輛正常使用，重則造成嚴(yán)重的安全事故。

2.2 冷卻過度對發(fā)動機的影響

當(dāng)汽車起重機底盤散熱系統(tǒng)冷卻性能較強且冷卻過度時，發(fā)動機做功釋放的熱量會在冷卻液作用下被帶走并減少內(nèi)燃?xì)獾妮敵龉β?，進而影響車輛設(shè)備的動力輸出。此外，當(dāng)溫度過低時，發(fā)動機內(nèi)部的零部件磨損問題會更加嚴(yán)重，不僅會影響發(fā)動機的使用壽命，同時，還會造成大量的燃油資源浪費。

3 汽車起重機底盤散熱系統(tǒng)的設(shè)計不足

3.1 吸風(fēng)扇散熱

在傳統(tǒng)汽車起重機底盤散熱系統(tǒng)設(shè)計思路中，吸風(fēng)扇散熱是發(fā)動機的主要散熱方式，其中，吸風(fēng)扇在曲軸箱驅(qū)動下就水箱、中冷器及發(fā)動機中的熱量進行吸收，但由于吸風(fēng)扇本身消耗能源較多，因此，整體應(yīng)用效果并不突出。

3.2 中冷器與散熱器串聯(lián)連接

由于整體底盤散熱系統(tǒng)以風(fēng)扇驅(qū)動散熱為主，使得散熱器及中冷器安裝位置嚴(yán)重受限，需采用串聯(lián)連接方式進行布置。而在此基礎(chǔ)上，由于冷空氣需從車輛駕駛室下方進來并經(jīng)由中冷器向上流通，使得整體系統(tǒng)通風(fēng)效果相對較差，并不足以滿足系統(tǒng)的冷卻需求。此外，由于在安裝位置設(shè)計時通常按照中冷器在前、散熱器在后的位置進行布置，使得吸風(fēng)扇作業(yè)工作過程中散熱器獲取的風(fēng)并非真正的自然冷風(fēng)，不僅因氣流不暢通而導(dǎo)致散熱效果大打折扣，同時，也并不能發(fā)揮散熱器的應(yīng)有散熱性能。

3.3 芯子厚度過高

為了保證最大的實際迎風(fēng)面積，傳統(tǒng)汽車起重機底盤散熱系統(tǒng)在設(shè)計芯子時往往會增大芯子的厚度，而通過實驗不難證明，系統(tǒng)冷卻能力會隨著芯子厚度的增加而降低，因此，如何在保障最大實際迎風(fēng)面積基礎(chǔ)上盡可能減少芯子厚度，是現(xiàn)有系統(tǒng)設(shè)計存在的一大難題。此外，較厚的芯子往往會存在一定的灰塵堵塞問題，此時，芯子對于風(fēng)扇功率的要求也會顯著提升，因此，除了應(yīng)做好芯子的清潔外，還應(yīng)盡可能優(yōu)化芯子形狀，以提升風(fēng)扇與散熱器的匹配有效性。

4 汽車起重機底盤散熱系統(tǒng)設(shè)計改進策略

4.1 散熱器及中冷器應(yīng)用并聯(lián)連接方式

針對散熱器及中冷器位置設(shè)計，將中冷器由散熱器前方轉(zhuǎn)移到散熱器上方，進而一方面提高風(fēng)扇的實際芯子迎風(fēng)面積，另一方面，減少風(fēng)扇的掃風(fēng)死角，并以此提升系統(tǒng)的冷卻效果。此外，應(yīng)將散熱器及中冷器的形狀設(shè)計為正方形，在確保二者均能獲取充足自然冷風(fēng)的基礎(chǔ)上減少風(fēng)扇的背壓，最終以此提升整個冷卻系統(tǒng)的冷卻性能。

4.2 優(yōu)化散熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

實驗證明，汽車起重機底盤散熱系統(tǒng)管路過長是除通風(fēng)性能較差以外造成溫度異常故障產(chǎn)生的又一原因，考慮到車輛整體布置空間有限且液力變矩器必須配備冷卻器，因此，暫無有效方法對此進行解決。在此基礎(chǔ)上，可以并聯(lián)方式就發(fā)動機散熱系統(tǒng)進行布置優(yōu)化，在縮減系統(tǒng)空間的過程中，減少系統(tǒng)布置的煩瑣程度，并以此提升系統(tǒng)的整體冷卻性能。其中，整個冷卻系統(tǒng)由前到后分別為油冷卻器、變速箱、發(fā)動機、水泵、節(jié)溫器、中冷器和散熱器，中冷器在散熱器上方與散熱器一起共同受風(fēng)，最終確保整體系統(tǒng)的最佳冷卻效果。

5 結(jié)語

總而言之，對于汽車起重機來說，之所以傳統(tǒng)冷卻方式很容易導(dǎo)致系統(tǒng)高溫故障，與吸風(fēng)扇本身容積效率較低或散熱器冷卻空氣流動阻力較大有著直接關(guān)系，因此，除了應(yīng)就冷卻系統(tǒng)進行布置優(yōu)化以增大迎風(fēng)面積外，還應(yīng)采用并聯(lián)連接方式連接散熱器和中冷器，并在故障發(fā)生時，盡快更換故障部件，進而以此保障冷卻系統(tǒng)的正常運行。