趙越

（陜西建設(shè)機(jī)械股份有限公司，西安710032）

0 引言

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用廣泛，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻性能的好壞對(duì)其工作的可靠性具有決定性的意義，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作問(wèn)題的了解，結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況及現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)工作原理及現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的問(wèn)題做以下分析。

1 工作原理

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，氣缸內(nèi)燃燒氣體溫度可達(dá)1900～2500℃左右。燃燒產(chǎn)生的熱量只有20%～40%轉(zhuǎn)化為機(jī)械功，使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；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(dòng)機(jī)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(mén)等零件，強(qiáng)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(huì)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(dòng)機(jī)嚴(yán)重?fù)p害甚至報(bào)廢。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)必須加以冷卻，否則不能正常工作。

但是冷卻過(guò)強(qiáng)，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)帶走過(guò)多熱量，轉(zhuǎn)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(shí)機(jī)油黏度增大，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)阻力增加，機(jī)械損失增高；氣缸內(nèi)溫度過(guò)低，柴油霧化較差，燃燒不好，工作粗暴，這些都造成柴油機(jī)耗油量增加，輸出功率下降。同時(shí)，已蒸發(fā)的柴油、廢氣中的水蒸氣和硫化物等因溫度過(guò)低，在缸壁上重新凝結(jié)成亞硫酸等酸性物質(zhì)，不僅稀釋了機(jī)油，使磨損加劇，而且使零件受到腐蝕。因此發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)過(guò)強(qiáng)或不足對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能都有顯著影響。

因此，為保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)和使用壽命，發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度狀態(tài)必須適當(dāng)，冷卻系統(tǒng)的功用為保證發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)時(shí)，應(yīng)能使發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)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(jī)體采用整體結(jié)構(gòu)，布置緊湊，剛度好；水冷卻柴油機(jī)工作較平靜，噪聲較低；同時(shí)，冷卻強(qiáng)度便于調(diào)節(jié)。目前，工程機(jī)械柴油機(jī)大多

采用水冷卻系統(tǒng)。

2 水冷卻系統(tǒng)的組成

柴油機(jī)水冷卻系統(tǒng)大多采用水泵強(qiáng)制循環(huán)方式，柴油機(jī)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(guò)進(jìn)水管泵入缸體水套內(nèi)，冷卻水流動(dòng)過(guò)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(shí)，冷卻風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)抽吸空氣，空氣從冷卻器吹過(guò)，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(jìn)水管吸入汽缸體內(nèi)，如此不斷循環(huán)，柴油機(jī)不斷地得到冷卻。當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速升高，水泵和風(fēng)扇轉(zhuǎn)速也隨之升高，水循環(huán)加快，扇風(fēng)量增大，換熱能力增強(qiáng)。冷卻系統(tǒng)組成圖如圖1所示。

圖1 冷卻系統(tǒng)

3 現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題反饋

在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)通常會(huì)增加一些補(bǔ)水管路、排氣管路和溢水管路，陜西建設(shè)機(jī)械股份有限公司生產(chǎn)的CM2000型路面銑刨機(jī)就采用此種結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)場(chǎng)試車(chē)過(guò)程中CM2000型路面銑刨機(jī)發(fā)生過(guò)回水管崩開(kāi)的情況，當(dāng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)周?chē)鸁o(wú)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(guò)分析故障原因初步認(rèn)為，此種情況可能有以下幾種可能：1）發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體內(nèi)空氣未能及時(shí)排凈，造成回水時(shí)壓力過(guò)高；2）連接管路卡箍質(zhì)量問(wèn)題，造成管路連接不牢靠；3）發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部有堵塞問(wèn)題。

因發(fā)動(dòng)機(jī)為新出廠產(chǎn)品，且陜建廠裝配過(guò)程中無(wú)任何異物進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)內(nèi)部，經(jīng)過(guò)初步分析排除發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部堵塞問(wèn)題；具體解決步驟：1）更換卡箍，選擇質(zhì)量較好聯(lián)接可靠的卡箍重新卡緊水管，并補(bǔ)充防凍液，使液位達(dá)到正常水位；2）拆開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)回水管路處的排氣管，使發(fā)動(dòng)機(jī)回水管處排氣接頭直接與大氣相通；3）啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，怠速運(yùn)行0.5h左右后無(wú)水管崩開(kāi)現(xiàn)象，此時(shí)加大發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)繼續(xù)運(yùn)行，無(wú)水管崩開(kāi)現(xiàn)象；4）停機(jī)等發(fā)動(dòng)機(jī)水溫降低，然后重新聯(lián)接發(fā)動(dòng)機(jī)回水管路處的排氣管，繼續(xù)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行一定時(shí)間無(wú)崩開(kāi)現(xiàn)象。

4 結(jié)語(yǔ)

發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)是柴油機(jī)必不可少的系統(tǒng)，它始終保持發(fā)動(dòng)機(jī)在最適宜的溫度范圍內(nèi)工作，冷卻系統(tǒng)工作的好壞對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和耐久性都有很大的影響。通過(guò)上述問(wèn)題的解決，進(jìn)一步體現(xiàn)冷卻系統(tǒng)的重要性。