代文惠

摘要：本文針對某型號柴油機(jī)采用石蠟式節(jié)溫器后的使用效果及產(chǎn)品可靠性進(jìn)行闡述;通過對節(jié)溫器的優(yōu)化和設(shè)計(jì)，并對其進(jìn)行流量匹配、性能對比試驗(yàn);通過在某型柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)中增加節(jié)溫器裝置，來提高車輛的加溫速度，大大改善柴油機(jī)的工作狀況，提高產(chǎn)品的可靠性。

關(guān)鍵詞：低溫起動(dòng);冷卻系統(tǒng);節(jié)溫器

中圖分類號：U664.121.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）15-0005-02

0? 引言

冷卻系統(tǒng)是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分，對發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性有較大影響。而在冷卻系統(tǒng)中，節(jié)溫器起到了至關(guān)重要的作用。它是發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)中受冷卻液溫度控制的閥門，是一種自動(dòng)調(diào)溫裝置，一般布置在與散熱器串聯(lián)的管路中，調(diào)整流經(jīng)散熱器的冷卻液流量。目前在民品市場車用柴油機(jī)上使用已經(jīng)很頻繁，但在某型柴油機(jī)上一直未使用。節(jié)溫器主要為石蠟式節(jié)溫器，利用感應(yīng)體內(nèi)石蠟的熱脹冷縮現(xiàn)象來控制主閥門的開啟和關(guān)閉。

當(dāng)冷卻溫度低于規(guī)定值時(shí)，節(jié)溫器感溫度體內(nèi)的精致石蠟呈固態(tài)，節(jié)溫器閥在彈簧的作用下關(guān)閉柴油機(jī)與散熱器之間的通道，冷卻液經(jīng)水泵返回柴油機(jī)，進(jìn)行柴油機(jī)內(nèi)小循環(huán)。當(dāng)冷卻液溫度達(dá)到規(guī)定值后，石蠟開始融化逐漸變?yōu)橐后w，體積隨之增大并壓迫橡膠管使其收縮。在橡膠管收縮的同時(shí)對推桿作用以向上的推力，推桿對閥門有向下的反推力使閥門開啟。這時(shí)冷卻液經(jīng)由散熱器和節(jié)溫器閥，再經(jīng)水泵流回柴油機(jī)，進(jìn)行大循環(huán)。

節(jié)溫器是根據(jù)冷卻水溫度的高低自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)入散熱器的水量，改變水的循環(huán)范圍，以調(diào)節(jié)冷卻系的散熱能力，在較短的時(shí)間內(nèi)保證發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)的溫度快速提升，滿足柴油機(jī)的使用要求。節(jié)溫器必須保持良好的技術(shù)狀態(tài)，否則會(huì)嚴(yán)重影響柴油機(jī)的正常工作。如節(jié)溫器主閥門開啟過遲，就會(huì)引起柴油機(jī)過熱;主閥門開啟過早，則使柴油機(jī)預(yù)熱時(shí)間延長，使柴油機(jī)系統(tǒng)溫度過低，影響柴油機(jī)的使用性能。

1? 某型柴油機(jī)安裝節(jié)溫器的目的和意義

隨某型柴油機(jī)在全領(lǐng)域使用及提高環(huán)境適應(yīng)性，某型柴油機(jī)需要適應(yīng)高原地區(qū)及高寒地區(qū)的使用。高原地區(qū)溫度較低，尤其在秋冬時(shí)節(jié)，發(fā)動(dòng)機(jī)在加溫過程漫長，長時(shí)間處于低速低負(fù)荷狀態(tài)，極易造成過冷，易產(chǎn)生不規(guī)則噴射與后噴滴油，使得燃油霧化變差，燃燒惡化，會(huì)造成后燃嚴(yán)重等問題，對燃燒室零件的可靠性也極其不利;低速運(yùn)動(dòng)和低壓、低流量、高阻力的潤滑油供應(yīng)，不能維持運(yùn)動(dòng)件潤滑的正常油膜且機(jī)油容易被燃油稀釋，加劇磨損;在過冷環(huán)境下工作，燃燒形成的氧化硫等產(chǎn)物會(huì)與過冷缸壁上凝結(jié)的水結(jié)合，形成酸性介質(zhì)，進(jìn)而產(chǎn)生酸性介質(zhì)腐蝕磨損;同時(shí)燃燒變差，容易產(chǎn)生不完全燃燒及提前熄燃、未燃等現(xiàn)象。

在客戶使用中當(dāng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)車輛排煙口的排煙有一個(gè)不正常或有明顯差異，如果及時(shí)停止使用，對其進(jìn)行分解、檢查，會(huì)發(fā)現(xiàn)有個(gè)別缸活塞損壞，活塞頂部掉塊。更換活塞復(fù)裝后，柴油機(jī)可正常工作，損失相對較小。如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)或不加以重視仍繼續(xù)使用，就將會(huì)造成車輛排煙口噴鋁沫，活塞發(fā)生頂缸等嚴(yán)重故障。為了保證產(chǎn)品的可靠性，選用節(jié)溫器裝置對柴油機(jī)的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)有著重要的意義，也顯得非常必要。

2? 某型柴油機(jī)節(jié)溫器裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)

由于某型柴油機(jī)在環(huán)境溫度較低時(shí)使用，加溫非常困難，一般加溫需要較長時(shí)間才能達(dá)到規(guī)定的起動(dòng)要求，柴油機(jī)起動(dòng)后也需要較長時(shí)間油溫、水溫才能達(dá)到使用要求，柴油機(jī)不能在最佳的熱狀態(tài)下工作，客戶甚至未達(dá)到使用要求就進(jìn)行了非正常使用，造成了柴油機(jī)的損壞。因此，必須在車體冷卻系統(tǒng)中增加一節(jié)溫器裝置，來提高車輛的加溫速度，改善柴油機(jī)的工作狀況。

柴油機(jī)在低負(fù)荷工作時(shí)，冷卻液也一直要通過散熱器進(jìn)行散熱，機(jī)體溫度難以上升和維持。在進(jìn)氣溫度低的情況下，造成壓縮行程壓縮終了時(shí)的溫度低，使缸內(nèi)不易形成有效的燃燒并使燃燒惡化，最終導(dǎo)致燃燒室部件燒損。

安裝節(jié)溫器后的柴油機(jī)，當(dāng)水溫低于75℃，節(jié)溫器關(guān)閉，發(fā)動(dòng)機(jī)的出水直接回到水泵，在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部進(jìn)行小循環(huán);當(dāng)水溫高于75℃，節(jié)溫器開啟，發(fā)動(dòng)機(jī)的出水部分回水泵，部分回散熱器;當(dāng)水溫高于90℃，節(jié)溫器全部打開，小循環(huán)關(guān)閉，發(fā)動(dòng)機(jī)出水全部回散熱器進(jìn)行大循環(huán)。節(jié)溫器裝置原理圖見圖1及水循環(huán)圖見圖2。

3? 某型柴油機(jī)節(jié)溫器的設(shè)計(jì)及流量匹配分析

節(jié)溫器與柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)匹配必須保證其全開時(shí)流通面積大于柴油機(jī)現(xiàn)有水管的流通面積，使其對發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)內(nèi)部阻力影響。

節(jié)溫器大循環(huán)全開流通面積：

節(jié)溫器小循環(huán)流通面積：

車體冷卻水管流通面積：

式中：D1為節(jié)溫器外徑;l為節(jié)溫器行程;D2為節(jié)溫器內(nèi)徑;D3為車體冷卻水管內(nèi)徑。

結(jié)論：節(jié)溫器的大、小循環(huán)流通面積均大于車體水管的流通面積，因此該節(jié)溫器滿足流量需求。

4? 節(jié)溫器安裝試驗(yàn)情況

①鑒于節(jié)溫器在整車布置位置的要求，通過與客戶聯(lián)系直接在整車進(jìn)行安裝和試驗(yàn)。

②對在某型柴油機(jī)上加裝節(jié)溫器的實(shí)際效果進(jìn)行了試驗(yàn)，情況如下：

1）車體加裝節(jié)溫器加溫鍋加溫試驗(yàn)情況：

水溫初始溫度：45°C;加溫到70°C所用時(shí)間：2′12″;加溫到75°C所用時(shí)間：3′30″。

通過起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行循環(huán)冷卻水，水溫下降3-5°C，不需進(jìn)行二次加溫。

2）車體未裝節(jié)溫器加溫鍋加溫試驗(yàn)情況：

水溫初始溫度：45°C;加溫到70°C所用時(shí)間：5′30″;加溫到75°C所用時(shí)間：7′30″。

通過起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行循環(huán)冷卻水，水溫下降15°C左右，還需進(jìn)行二次加溫，二次加溫時(shí)間為第一次加溫時(shí)間1/3。

注：由于客戶按規(guī)范不允許冷車起動(dòng)，只能用加溫鍋加溫進(jìn)行試驗(yàn)。

3）車體加節(jié)溫器跑車試驗(yàn)情況：

水溫70°C時(shí)開始跑車，13分鐘后水溫平衡在85°C。（由于受場地限制，跑車只能根據(jù)現(xiàn)場道路情況增減檔位）具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

③試驗(yàn)結(jié)論：

從試驗(yàn)情況看，某型號柴油機(jī)安裝節(jié)溫器后，加溫鍋加溫時(shí)間和發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)時(shí)間大幅度縮短，發(fā)動(dòng)機(jī)始終處于理想工作溫度范圍內(nèi)。同時(shí)加溫快，加溫時(shí)間縮短了1/2，既保護(hù)了發(fā)動(dòng)機(jī)，也保護(hù)了加溫鍋，并大大縮短了起動(dòng)準(zhǔn)備時(shí)間，快速提升冷卻系統(tǒng)的升溫速度，避免柴油機(jī)長時(shí)間在低速、低負(fù)荷工況下工作，從而進(jìn)一步提高了柴油機(jī)的熱效率，燃燒完全，從而保證柴油機(jī)工作的可靠性，很受使用人員歡迎。

5? 結(jié)論

某型柴油機(jī)上安裝節(jié)溫器裝置后，在低溫工作時(shí)，散熱器的冷卻水不參與系統(tǒng)循環(huán)，柴油機(jī)內(nèi)的冷卻水升溫很快，同時(shí)在工作過程中，冷卻水一直處于理想的工作溫度，柴油機(jī)的熱效率較高，燃燒完全，從而保證柴油機(jī)工作的可靠性。在冬季，當(dāng)環(huán)境溫度低于5°C時(shí)，柴油機(jī)裝節(jié)溫器后，僅對柴油機(jī)冷卻腔內(nèi)的水冷卻水加溫，不需要對散熱器的冷卻介質(zhì)加溫，可大幅度縮短冷卻液加溫時(shí)間，可由目前的40分鐘縮短至15分鐘左右;大幅度縮短發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后的自行暖機(jī)時(shí)間;在柴油機(jī)使用過程中，可保持柴油機(jī)水溫和本體溫度不低于80℃，可以緩減進(jìn)氣溫度低帶來的影響。

經(jīng)過某型柴油機(jī)安裝節(jié)溫器進(jìn)行試驗(yàn)表明，發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速時(shí)，10分鐘水溫及升至40℃，工作半小時(shí)后，柴油機(jī)無排油現(xiàn)象，冒濃白煙也變?yōu)槊扒灏谉?，且對柴油機(jī)性能沒有影響，水泵流量不變，對冷卻系統(tǒng)也沒有任何影響。

此次優(yōu)化應(yīng)用是積極地、有效的，主要體現(xiàn)在解決了某型柴油機(jī)升溫困難，減少了低溫低負(fù)荷帶來的危害。同時(shí)也為今后裝備的改進(jìn)方法提供了經(jīng)驗(yàn)，即不改變現(xiàn)有裝備的情況下，增加新裝置使裝備具備新功能或解決裝備使用時(shí)無法避免的一些問題。為今后的設(shè)計(jì)、發(fā)展提供了新思路，可進(jìn)行推廣，適用于所有現(xiàn)役的裝甲車輛，經(jīng)濟(jì)價(jià)值不可估量。

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