汪琴

摘要 本文闡述了柴油機使用過程中冷卻系統(tǒng)的功用及冷卻方式，并且介紹了常見故障的排除與使用維護，以期為柴油機的科學使用提供參考。

關鍵詞 柴油機；冷卻系；故障；排除

1 冷卻系統(tǒng)的功用

柴油機在工作時燃燒氣體的溫度約高達2 000 ℃，使直接與燃氣接觸的零件（如缸蓋、氣缸套、活塞、氣門等）受到劇烈加熱。在高溫下，這些受熱零件的機械強度和剛度顯著下降，甚至會因高溫而發(fā)生變形或出現(xiàn)裂縫。柴油機零件受熱后會產(chǎn)生膨脹，各零件的材料、結(jié)構(gòu)及所承受的溫度不同使膨脹程度不一致，這將破壞零件之間的正常配合間隙，嚴重時還會出現(xiàn)互相卡死等現(xiàn)象。潤滑油受高溫作用后黏度降低，甚至變質(zhì)被燒掉，使?jié)櫥偷臐櫥芰︼@著下降，并產(chǎn)生積碳，從而加劇零件磨損。進入氣缸的空氣在進入氣缸前強烈受熱而膨脹，使實際進入的空氣質(zhì)量減少，造成燃燒不良等。冷卻系的功用就是將這些零件所吸收的一部分熱量帶走，保證柴油機各零件維持在正常工作所需的溫度范圍。但也不是越冷卻越好，因為溫度過低會使熱量損失過多、功率不足、耗油量增加，出現(xiàn)燃燒不完全，易積碳；還會使?jié)櫥宛ざ冗^大，流動性差，潤滑不良。這些不良后果都將加劇零件磨損。一般柴油機的冷卻水溫度宜保持在79～95 ℃之間。

2 冷卻方式

冷卻方式有風冷式和水冷式2種。風冷式在氣缸上鑄有散熱片，用來增加氣缸的散熱面積。水冷式柴油機在氣缸套周圍鑄有水套，可以通入冷卻水。按冷卻水的散熱方式不同，水冷卻又可以分為自流蒸發(fā)式、凝汽式和強制循環(huán)式3種。自流式冷卻是利用冷卻水的熱對流循環(huán)來進行冷卻的[1]。

自流蒸發(fā)式冷卻的工作過程是當柴油機工作時，缸體水套和缸蓋水套內(nèi)的冷卻水吸收氣缸蓋、氣缸套及活塞等受熱零件上的熱量后，溫度升高，體積膨脹，密度減小而上浮，水箱中的冷水則下沉。熱水上浮到水箱后，通過導熱性好的鋁制水箱壁及敞開的加水口將熱量及水蒸氣散發(fā)到大氣中，使水溫保持略低于沸點。水套內(nèi)溫度極高的冷卻水與水箱中溫度較低的冷卻水形成自然對流，從而達到對柴油機進行適當冷卻的目的。冷卻情況若正常，使用中發(fā)現(xiàn)冷卻水沸騰時不需加水，只有當冷卻水過少時才添加，以便讓柴油機保持較大的功率[2]。這種冷卻系結(jié)構(gòu)簡單，故障少，維護較方便，對使用人員技術(shù)的要求較低，而且不消耗柴油機功率，其缺點是依靠水的不斷蒸發(fā)實現(xiàn)冷卻作用，冷卻水消耗量大，必須設置大容量積水箱，工作中需經(jīng)常加水，且水套內(nèi)容易生成水垢。

強制循環(huán)式水冷卻系是柴油機工作時，帶動冷卻水泵旋轉(zhuǎn)，冷卻水在水泵的作用下被送到機體水道中，沿水道流向各氣缸套和氣缸蓋水套，吸收機體內(nèi)受熱零件的熱量，使氣缸套、氣缸蓋的活塞等受熱零件冷卻。受熱后的冷卻水再由出水管進入散熱器的上水塞，經(jīng)散熱器的冷卻管向下流動[3]。此時，冷卻風扇將大量冷空氣吹過散熱器的冷卻管，使散熱器中的下流動的熱水冷卻，到達下水室，水泵又使下水室的冷卻水經(jīng)過進水管以一定壓力再次泵入機體水套內(nèi)。這樣不斷循環(huán)達到冷卻的目的。這種冷卻系的冷卻效果最好。

3 常見故障排除與使用維護

3.1 蒸發(fā)水冷卻系統(tǒng)中水浮子不能升起

故障現(xiàn)象：水箱中水位正常，但水浮子升不起來。

原因分析：一是水浮子桿彎曲變形，卡在套空中不能升起；二是浮子與桿脫開，指示桿無法升起；三是浮子上下殼的膠合處滲水或脫開，不能使指示桿升起。

故障排除：拆除水浮子進行檢查，針對問題進行維修。

3.2 水溫過高

故障現(xiàn)象：水溫表指示的溫度超過95 ℃，甚至水箱出現(xiàn)開鍋現(xiàn)象。

原因分析與判斷方法：水溫過高是一種綜合性故障。一是冷卻系統(tǒng)缺水。其原因有不及時加水或加水量不足；冷卻系漏水（內(nèi)漏和外漏）。二是水泵不排水或排水量不足。具體原因有水泵葉輪松脫、風扇皮帶過松等；三是冷卻水循環(huán)不暢。具體原因：散熱器或機體內(nèi)水道阻塞；水道膠管偏瘦或內(nèi)壁脫皮阻擋管路，大型機中節(jié)溫器失效，使水流不能實現(xiàn)大循環(huán)等。四是冷卻系散熱強度低。具體原因：機體水道內(nèi)水垢量過多；散熱器風道堵塞，風扇反或葉片變形（角度不正確）發(fā)動機燃燒室嚴重積碳等。

3.3 冷卻系統(tǒng)主要零部件故障的簡易判斷方法

3.3.1 水泵故障的判斷。水泵葉輪不轉(zhuǎn)時發(fā)動機水溫上升很快，十幾分鐘就能升到95 ℃以上，水箱隨后出現(xiàn)“開鍋現(xiàn)象”，這時觸摸水箱上水室燙手，而打開下部放水開關時，放出的水卻不燙手，對于不裝節(jié)溫器的冷卻系統(tǒng)，可先從放水開關放出一些水，使上水室露出水箱芯子，然后啟動發(fā)動機并逐漸提高轉(zhuǎn)速，若觀察到上水室進水管連續(xù)流出水流，而且隨轉(zhuǎn)速增高流速增大，表明水泵工作正常，若無水流出，表明水泵不工作[4]。

3.3.2 節(jié)溫器故障的判斷。若水溫已大大超過70 ℃（節(jié)溫器開啟溫度）時，觀察水箱上水室進水管無水流出或無大股水流出，表明節(jié)溫器有故障。

3.3.3 散熱器故障的判斷。先將油門加到最大，由于水泵轉(zhuǎn)速增高，抽水能力增強，將水箱上水室的水塊吸到下水室而后進入水泵，因而可使水箱水位出現(xiàn)短時降低現(xiàn)象，然后將油門迅速關小，若散熱器內(nèi)部堵塞，由于循環(huán)到水箱上水室的水不能通暢地流入下水室會使水箱水位出現(xiàn)短時增高現(xiàn)象，并從水箱口溢出，另外，散熱器內(nèi)部堵塞時，在發(fā)動機熄滅時，水箱內(nèi)會發(fā)出“咕嚕、咕嚕”的響聲。

故障排除方法：一是當判定水泵不工作時，應拆開檢查。若水泵機件損壞，應進行修理或更換新件；若是機件安裝錯誤，可拆卸后重新正確裝配。二是當判定節(jié)濕器有故障時，可將其拆出按下述方法檢驗。將節(jié)溫器置于可加熱的裝有熱水的容器中，用溫度計隨時測量水溫，技術(shù)狀態(tài)正常的節(jié)溫器在水溫低于70 ℃時主閥門應處于關閉狀態(tài)；當水溫在70～85 ℃之間時，主閥門部分打開；當水溫在85 ℃以上時，主閥門應全開，而且側(cè)閥門同時將旁通孔完全關閉。節(jié)溫器主閥門全開時，其升程不得小于9～12 mm，以保證有足夠的流通截面。若節(jié)溫器初開、全開溫度高于上述規(guī)定，應由專人進行修理或更換新件。三是當判定散熱器內(nèi)部堵塞時，可將散熱器拆開，對散熱器芯管進行機械疏通或壓力吹通。如疏通無效，應更換新件。四是發(fā)動機長期使用后，當冷卻系統(tǒng)中的管道、水套及散熱器芯管內(nèi)部產(chǎn)生較多水垢時，應及時進行清洗。一般可用下述方法清洗。發(fā)動機熄滅后趁熱放出冷卻水，用氫氧化鈉750 g、煤油150 g、清水10 kg或碳酸鈉1 kg、煤油420 g、清水10 kg配成清洗液，將其加入冷卻系中，靜置數(shù)小時，然后啟動發(fā)動機，運轉(zhuǎn)30 min左右，使溫度升到80～90 ℃時，放出清洗液，再用自來水進行清洗。清洗時，要卸下節(jié)溫器，在小型柴油機上，也可在放掉冷卻水后灌入25%鹽酸溶液，停置10 min后，水垢脫落、溶解，即可放出清洗液，再用清水沖洗干凈，有時放出的清洗液中含有水垢塊，會堵塞放水閥，這時可拆掉下方放水管直接放出清洗液。鹽酸溶液有腐蝕性，使用中注意不要濺到皮膚和衣服上，若濺上應立即用清水沖洗干凈。另外在配制時應將鹽酸徐徐倒入水中，攪勻后方可用。忌將水倒入鹽酸中，以免引起酸液飛濺，造成人身傷害。為防止冷卻產(chǎn)生水垢，應堅持使用軟水。根據(jù)近年來的試驗發(fā)現(xiàn)，加注磁化水不僅可使已生成的水垢脫落，而且還能使管壁上不再產(chǎn)生水垢。endprint

3.4 冷卻系統(tǒng)漏水

故障現(xiàn)象：冷卻水消耗大，如果補加不及時，會由于冷卻水短缺引起發(fā)動機過熱，甚至造成粘缸、燒瓦等事故。

故障原因與判斷：漏水從現(xiàn)象上分為外漏和內(nèi)漏2 種。外漏主要發(fā)生在放水開關、膠塞、膠管及其接口、水箱下水室、缸墊接縫及缸體水套外部裂紋等部位，外漏一般只引起冷卻水清耗增加而且容易目測直接發(fā)現(xiàn)。內(nèi)漏常發(fā)生在氣缸阻水圈、缸蓋上水道堵頭、缸套裂紋、缸墊沖壞及缸體水套內(nèi)部裂紋等部位，這些漏水部位都比較隱蔽，只有通過其跡象或拆卸后才能發(fā)現(xiàn)，而且往往不能及時發(fā)現(xiàn)。例如阻水圈和水悶頭漏水時，水流入油底殼，會引起油底殼油面升高；缸套裂紋或缸墊沖壞時，水滲入氣缸燃燒室，會引起排氣管冒煙或噴水現(xiàn)象等。內(nèi)漏除引起冷卻水消耗增加外，還會引起機油稀釋變質(zhì)和缸套銹蝕等后果，危害較大。

故障排除方法：一是放水開關及工藝螺堵的螺紋漏水時，如果進一步擰緊后仍然無效，可將其拆下，在螺紋上涂抹鉛油后裝復即可防漏。二是膠管兩端接口漏水 ，如果進一步扎緊后仍然無效，應拆開檢查膠管孔徑是否過大、孔口有無損傷、插管外表面無傷痕或污物等，而后針對問題進行處理。如膠管破裂漏水，則需要換配件。三是阻水圈漏水時應更換配件，但更換前必須認真查明造成漏水的具體原因。如果是阻水圈環(huán)槽和裝配面有損傷或銹跡污物，應首先進行修整和清除，否則換上新阻水圈后仍會漏水。四是水悶頭密封不嚴滲水時，可用耐水密封膠堵漏。如果水悶頭松動漏水，可用小錘予以鉚緊。五是缸體外部裂紋漏水，可視其情況進行粘補或焊修。內(nèi)部裂紋漏水難以進行機械維修，可以在水箱內(nèi)加入適量的“方兒茶”（藥店有售），當發(fā)動機工作時，“方兒茶”隨冷卻水循環(huán)流動，能滲入機體水套的裂紋內(nèi)，有較好的堵漏效果。六是散熱器芯管漏水時，用目測不易查明具體滲漏部位，最好采用充氣試驗進行檢查，即將散熱器拆下放盡其中的冷卻水，然后將散熱器出水管口用橡皮塞堵住，置于水池中再從穿在橡皮塞中的軟管通入壓力為101.325～202.65 kPa的壓縮氣進行試驗，凡是滲漏部位就有氣泡冒出。芯管個別部位破裂，可用銅、錫焊補，也可將漏水的芯管兩端堵死，但堵死的芯管數(shù)目不得超過芯管總數(shù)的10%～15%。如果芯管損壞過多，應更換新散熱器。

3.5 冷卻水不能真得加足

故障現(xiàn)象：向冷卻系統(tǒng)加水時，加入的水尚未達到規(guī)定數(shù)量，水箱口已經(jīng)“滿了”。

故障原因與排除：這種故障常在下述2種情況下發(fā)生。一是在裝有節(jié)溫器的冷卻系統(tǒng)中，節(jié)溫器的閥門上有一直徑為3～5 mm的小孔，若此孔被水垢或污物堵塞，加水時機體內(nèi)的空氣不能排出，因而使水不能真正加足。二是拖拉機熄火放水時，停放的位置不當，在下次起動前加水時，低處水套內(nèi)的空氣不能排出，導致水不能真正加滿。

對于情況一可以用小錘輕輕敲擊安裝節(jié)溫器的機體外殼部位，如果水箱上水室進水管發(fā)出“咕嚕、咕?！钡呐艢饴曇?，表明堵塞物已脫出，當氣體排空后即可繼續(xù)將水加滿。若無效，應拆出節(jié)溫器排除小孔堵塞故障。對于情況二可將起動機的水管緊固螺栓擰松進行排氣，將被堵在起動機水套內(nèi)的空氣排空后，再擰緊螺栓將水加滿。

3.6 防止過熱傷機

高溫季節(jié)作業(yè)時，高溫易使水箱缺水，引起發(fā)動機過熱，處理不當就會炸裂缸蓋、缸套。正確處理方法是：停機，等水溫降到60～70 ℃ 時再向水箱內(nèi)加入清潔的水，為防止發(fā)動機過熱、高溫季節(jié)拖拉機負荷控制在額定負荷的90%左右。

氣溫在0 ℃ 以下時，夜間停車時應放完發(fā)動機內(nèi)的冷卻水。放水時，要將水溫降到50 ℃，打開水箱蓋和放水閥，放盡冷卻水，用搖把轉(zhuǎn)曲軸數(shù)圈，排盡水泵殼內(nèi)積水，直到無水流出為止，同時不要關閉放水開關。

4 參考文獻

[1] 侯敏杰，代洪.柴油機冷卻系故障導致發(fā)動機過熱的原因分析[J].農(nóng)村牧區(qū)機械化，2015（1）：38-40.

[2] 許亞軍.汽車冷卻系故障診斷排除的方法[J].科技視界，2012（26）：293-294.

[3] 宋慶才，張翔.冷卻系故障的診斷與排除[J].中國科技財富，2008（6）：105.

[4] 張海山，田軍.冷卻系故障的應急技巧[J].道路交通管理，2000（10）：24.endprint