劉克華

摘要： 柴油機(jī)在工作的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，氣缸內(nèi)的溫度甚至能達(dá)到1800～2000攝氏度。而這些熱能僅僅只有30%-40%能夠被轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，剩余的大部分熱能都淤積在氣缸內(nèi)，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)自身配備的冷卻系統(tǒng)將20%-30%的熱能帶走。這也就是說(shuō)，如果冷卻系統(tǒng)不能正常工作的話，那將對(duì)整個(gè)的柴油機(jī)工作都會(huì)產(chǎn)生十分嚴(yán)重的影響，甚至導(dǎo)致整車不能正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。而現(xiàn)階段，我們對(duì)冷卻系統(tǒng)的研究還不是很成熟，尤其是對(duì)冷卻水的水溫把握的不是很好，基于此，本文對(duì)現(xiàn)階段的柴油機(jī)工作時(shí)，冷卻系統(tǒng)與柴油機(jī)之間出現(xiàn)的問(wèn)題以及解決措施做一個(gè)系統(tǒng)的研究。

Abstract： The diesel engine generates a lot of heat during the work process. The temperature inside the cylinder can even reach 1800-2000 degrees Celsius. Only 30% to 40% of this heat energy can be converted into mechanical energy. Most of the remaining heat energy is deposited in the cylinder， and 20%-30% of the heat energy is taken away by the engine's own cooling system. This means that if the cooling system does not work properly， it will have a very serious impact on the entire diesel engine work， and even lead to the vehicle's normal operation. At this stage， our research on the cooling system is not very mature， especially the water temperature of the cooling water is not very good. Based on this， this paper makes a systematic study on the problems between the cooling system and the diesel engine when the diesel engine is working and the solutions.

關(guān)鍵詞： 冷卻水溫度；柴油機(jī)；熱平衡

Key words： cooling water temperature；diesel engine；heat balance

中圖分類號(hào)：S218.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）12-0211-02

0 引言

柴油機(jī)是一輛整車的“心臟”，柴油機(jī)能否正常的工作將對(duì)整車產(chǎn)生很大的影響。柴油機(jī)以其獨(dú)特的燃燒特性，決定柴油機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中，將會(huì)產(chǎn)生大量的熱能。而受到現(xiàn)階段技術(shù)的影響，這部分的熱能并不能完全被柴油機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)所利用，大部分的熱能必須排出才能保障柴油機(jī)的正常運(yùn)行。而如何將這部分熱能良好的排出，是現(xiàn)階段我們工作的重點(diǎn)，也是我們對(duì)柴油機(jī)運(yùn)行過(guò)程研究的難點(diǎn)。而現(xiàn)在對(duì)這部分熱能的研究，還是停留在利用水對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行冷卻的方向，但是對(duì)冷卻水溫度的把握，卻沒(méi)有一個(gè)很好的規(guī)范。冷卻水的溫度也是對(duì)冷卻系統(tǒng)有著很大的影響，而大部分人腦海中形成的“水溫越低越好”的觀念，并不是正確的觀念，水溫過(guò)低不但起不到應(yīng)有的作用，甚至?xí)?duì)整個(gè)的冷卻系統(tǒng)造成損害。

1 冷卻水溫度過(guò)高對(duì)柴油機(jī)工作的影響

冷卻水的意義就是讓氣缸內(nèi)的溫度降低，因此，若是冷卻水的溫度過(guò)高，將與我們的設(shè)計(jì)理念背道而馳。

1.1 潤(rùn)滑效果下降

首先冷卻水的溫度過(guò)高，用于對(duì)各個(gè)系統(tǒng)零件進(jìn)行潤(rùn)滑的潤(rùn)滑劑，將會(huì)受到高水溫的影響而導(dǎo)致其不斷地升溫，最終對(duì)其本身的效果產(chǎn)生巨大的影響。潤(rùn)滑劑升溫，其濃度就會(huì)相應(yīng)的變低，各個(gè)零件部位的油膜物質(zhì)會(huì)因此受到影響而導(dǎo)致其被破壞或者減少。而油膜物質(zhì)的減少，將直接影響必須用油膜物質(zhì)進(jìn)行潤(rùn)滑的零件，在使用的過(guò)程中就會(huì)發(fā)生因潤(rùn)滑效果不佳而導(dǎo)致零件失效等，嚴(yán)重的話將會(huì)對(duì)整個(gè)的柴油機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生極大的阻礙做用。日常生活中我們所見到的油缸燒焦、積炭、零件的破損加快，以及拉缸、抱軸、拉瓦等現(xiàn)象，都是因?yàn)樗疁剡^(guò)高導(dǎo)致潤(rùn)滑失效而產(chǎn)生的。

1.2 破壞相互之間的配合間隙

柴油機(jī)配件中的金屬物質(zhì)，會(huì)在長(zhǎng)時(shí)間的高溫之下受到一定的損傷，如硬度、彈性都將相應(yīng)的減弱。這是由熱脹冷縮導(dǎo)致的，尤其是金屬物質(zhì)的導(dǎo)熱性比較強(qiáng)，自身很容易受到氣溫升高的影響而導(dǎo)致金屬零件的膨脹，而金屬零件膨脹的后果就是導(dǎo)致相互之間的間隙增加，進(jìn)而導(dǎo)致彼此之間間隙減少，從而導(dǎo)致零件之間的相互運(yùn)行都會(huì)受到很大的影響。例如我們?cè)谑褂脵C(jī)械時(shí)產(chǎn)生的卡死現(xiàn)象，就是受到零件之間間隙減少而導(dǎo)致在零件的運(yùn)行過(guò)程中受到其他零件的阻礙而產(chǎn)生的。

1.3 充氣的效率降低

進(jìn)入氣缸內(nèi)的空氣密度是一定的，也是在設(shè)計(jì)之初所設(shè)定好的，只有在設(shè)定值上下的空燃比才能促使發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。但是當(dāng)氣缸內(nèi)的溫度上升之后，進(jìn)入氣缸內(nèi)的氣體就會(huì)受到高溫的影響而導(dǎo)致自身膨脹。膨脹帶來(lái)的影響就是進(jìn)入氣缸內(nèi)的空氣密度降低。進(jìn)氣量的減少，導(dǎo)致的氣缸內(nèi)的空燃比例失調(diào)。這種失調(diào)之后的影響就是直接導(dǎo)致燃油在燃燒的過(guò)程中受到阻礙而不能進(jìn)行完全的燃燒，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)械在運(yùn)行的過(guò)程中油耗增加，排氣冒黑煙以及柴油機(jī)的輸出功率下降。

2 冷卻水溫度過(guò)低對(duì)柴油機(jī)工作的影響

我們印象中的冷卻水溫度越低越好的概念，并不是科學(xué)的概念。冷卻水溫度過(guò)低也會(huì)引起一系列的反應(yīng)，例如：

2.1 增加機(jī)械零件的損失量

首先，冷卻系統(tǒng)中的冷卻水溫度過(guò)低，潤(rùn)滑劑會(huì)因?yàn)闇囟冗^(guò)低的影響而導(dǎo)致自身的流動(dòng)性能降低。而潤(rùn)滑劑本身的作用是減少零件之間的摩擦力，而潤(rùn)滑劑的流動(dòng)性降低之后，彼此之間的摩擦力上升，進(jìn)而導(dǎo)致彼此之間受到的相互影響力增加，最終導(dǎo)致零件之間的互相作用力增加，導(dǎo)致零件的損壞。

2.2 缸壁被腐蝕的程度增加

氣缸內(nèi)的溫度降低，會(huì)導(dǎo)致氣缸內(nèi)的水蒸氣因?yàn)槭艿綒飧诇囟鹊偷挠绊懚街跉飧椎谋砻嫔?。而柴油機(jī)在燃燒柴油的運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生一些的燃燒物質(zhì)，例如二氧化硫等，這些物質(zhì)在與水進(jìn)行反應(yīng)之后會(huì)產(chǎn)生例如亞硫酸、硫酸之類的強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)。這些物質(zhì)不斷在氣缸壁上進(jìn)行附著，最終導(dǎo)致氣缸壁受到腐蝕的影響而導(dǎo)致其上產(chǎn)生很多的凹點(diǎn)，更嚴(yán)重者甚至導(dǎo)致氣缸壁的厚度降低。

2.3 增加熱損失

首先水溫過(guò)低，低于設(shè)定的溫度之后這部分水在升溫的過(guò)程中，會(huì)多帶走柴油機(jī)在工作運(yùn)行中產(chǎn)生的大量熱能。這部分的熱能本該用于轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，但是因?yàn)樗疁剡^(guò)低，這部分熱能只能用于去提高冷卻水的溫度，這是造成熱損失原因的其一；其二是受到溫度過(guò)低的影響，柴油在氣缸內(nèi)不能完全的燃燒，也就隨之不停的在氣缸內(nèi)進(jìn)行不斷的沖刷。而在沖刷的過(guò)程中，又將會(huì)對(duì)零件上附著的潤(rùn)滑劑造成相應(yīng)的損失，零件上附著的潤(rùn)滑劑不斷的損失最終對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的工作效率都會(huì)產(chǎn)生很大的影響。工作效率的降低，又是燃油量增加，輸出功率減少的一個(gè)十分重要的因素。

3 如何減少冷卻水溫對(duì)柴油機(jī)的影響

為了保證柴油機(jī)能在一個(gè)更加理想狀態(tài)中運(yùn)行，從而避免冷卻水溫度過(guò)高或者過(guò)低對(duì)其工作的影響，我們必須做到以下幾點(diǎn)：

3.1 對(duì)相應(yīng)的工作器械按時(shí)檢查

首先我們應(yīng)該保養(yǎng)好自己的機(jī)械，在使用之后或者使用之前進(jìn)行必要的檢查。例如檢查水缸是否存在漏水的現(xiàn)象；風(fēng)扇的扇葉和開關(guān)是否能正常的運(yùn)行，是否存在太松或者太緊的現(xiàn)象；在工作的過(guò)程中，關(guān)注節(jié)溫器是否能正常的工作，時(shí)刻注意柴油機(jī)的運(yùn)行溫度以及根據(jù)溫度做出對(duì)水箱的擋風(fēng)簾和百葉窗的適當(dāng)調(diào)節(jié)。

3.2 注意啟動(dòng)時(shí)的步驟

在柴油機(jī)啟動(dòng)的初始階段，應(yīng)該首先使用中、小油門進(jìn)行工作，使之到了40攝氏度之后再使用大油門進(jìn)行工作。而只有等水溫到了60攝氏度以上才能進(jìn)行超負(fù)荷工作，最終使柴油機(jī)能在一個(gè)更加合適的環(huán)境中運(yùn)行；另外這樣做的第二個(gè)目的是避免柴油機(jī)在不合適的環(huán)境中進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷工作，切實(shí)的避免柴油機(jī)使用壽命的快速減少。

3.3 冬季工作要格外注意

在對(duì)冷卻系統(tǒng)注水時(shí)（有條件的可加防凍液），應(yīng)該加入80攝氏度左右的熱水，或者等柴油機(jī)油底殼的潤(rùn)滑劑能正常發(fā)揮作用之后再進(jìn)行工作；另外在工作結(jié)束之后應(yīng)該等水溫減低至50攝氏度之后再對(duì)散熱器和氣缸體的閥門全部打開，將冷卻水放盡。

3.4 缺水及停車的處理

首先當(dāng)柴油機(jī)因?yàn)槿彼鴮?dǎo)致過(guò)熱時(shí)，不應(yīng)該立即向散熱系統(tǒng)內(nèi)添加水，而是要通過(guò)降低轉(zhuǎn)速使柴油機(jī)的溫度降低之后再向里面注水；另外在機(jī)械進(jìn)行臨時(shí)停車操作時(shí)，可以使用小油門進(jìn)行怠速處理，但切忌不能持續(xù)太長(zhǎng)的時(shí)間。

3.5 增加科技的投入

科技是第一生產(chǎn)力，通過(guò)增加對(duì)科技的投入進(jìn)而提高柴油機(jī)的工作效率。例如在柴油機(jī)工作的時(shí)候所產(chǎn)生的熱能，僅僅30%-40%能夠直接被轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，剩下的大部分熱能都被浪費(fèi)掉了。如何才能使這部分浪費(fèi)的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而增加機(jī)械的使用效率以及燃料的燃燒效果，應(yīng)該是現(xiàn)階段我們孜孜不倦的追求；另外，合理匹配散熱器也應(yīng)該投入更多的關(guān)注。例如柴油機(jī)工作時(shí)無(wú)論是水升溫或者降溫，都是通過(guò)柴油機(jī)所產(chǎn)生的熱能進(jìn)行相應(yīng)的處理。這部分的處理過(guò)若是通過(guò)使用清潔能源例如電能對(duì)之進(jìn)行加溫或者降溫的處理，不但更加節(jié)省了燃料能源，也同樣能使柴油機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中一直處于一個(gè)更加合適的運(yùn)行環(huán)境。這樣的運(yùn)行環(huán)境對(duì)柴油機(jī)本身來(lái)說(shuō)，會(huì)讓其增加自己的使用壽命。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我們可知水溫對(duì)柴油機(jī)的工作狀態(tài)以及其平衡性，都有一個(gè)十分重要的影響作用。我國(guó)雖然是一個(gè)機(jī)械大國(guó)，但是對(duì)核心技術(shù)的掌握能力還是有所欠缺，所以日后的研究重點(diǎn)，不應(yīng)該單單是增加柴油使用機(jī)械的數(shù)量和降低制造過(guò)程中所產(chǎn)生的成本，更多的應(yīng)該是對(duì)核心技術(shù)以及現(xiàn)階段存在問(wèn)題的解決上。從而切實(shí)做到的在降低機(jī)械制造成本的過(guò)程中，向著提高工作效率和節(jié)約使用過(guò)程中產(chǎn)生的成本上去努力。

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