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        城市客車水溫高故障處理

        2022-10-29 01:29:42潘效龍亓宗磊霍小臭
        客車技術(shù)與研究 2022年5期
        關(guān)鍵詞:發(fā)動(dòng)機(jī)艙護(hù)板排氣管

        金 釗,袁 帥,潘效龍,亓宗磊,霍小臭

        (濰柴動(dòng)力股份有限公司,山東 濰坊 261000)

        夏季時(shí),后置式客車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度高(俗稱水溫高)是一種常見(jiàn)的故障現(xiàn)象。水溫過(guò)高,輕則會(huì)引起機(jī)油潤(rùn)滑能力下降、加速發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)件的磨損、燃油消耗增加,重則會(huì)導(dǎo)致水箱爆裂和活塞環(huán)拉缸、氣缸蓋、氣缸體變形,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成永久損害。冷卻系統(tǒng)的布置與選型不當(dāng)是導(dǎo)致汽車水溫高的直接原因。本文通過(guò)對(duì)調(diào)整冷卻系統(tǒng)布置后的某城市客車進(jìn)行熱平衡測(cè)試,并對(duì)比測(cè)試結(jié)果,總結(jié)出該類車水溫高故障的處理方法。

        1 水溫高故障描述與原狀態(tài)測(cè)試

        故障車輛為發(fā)動(dòng)機(jī)后置式柴油城市客車,該車輛的原始出廠狀態(tài)如下:

        1)發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)靠右側(cè)存在隔板,以避免機(jī)艙內(nèi)熱空氣加熱右側(cè)尿素箱,如圖1所示。

        圖1 原發(fā)動(dòng)機(jī)艙布置圖

        2)發(fā)動(dòng)機(jī)艙后蓋為粘附有消音棉的鋼板,無(wú)任何開孔與開槽,如圖2所示。

        圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)后艙蓋

        3)底部完全包覆,發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管與發(fā)動(dòng)機(jī)后處理裝置完全被底護(hù)板包蓋住,底護(hù)板上僅有少量開孔,如圖3所示。

        4)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管下面雖然裝有護(hù)板(如圖3所示),但排氣管路上本身未包裹隔熱材料,如圖4所示(圖4是拆掉圖3中的底護(hù)板情況)。

        圖3 發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板

        圖4 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管

        將原狀態(tài)城市客車內(nèi)載荷均勻分布并加載至超載20%,安裝傳感器來(lái)測(cè)量以下內(nèi)容:①發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、出水溫度;②中冷器前后氣體溫度、壓力;③空濾器后進(jìn)氣阻力和進(jìn)氣溫度;④發(fā)動(dòng)機(jī)排氣背壓;⑤環(huán)境溫度;⑥發(fā)動(dòng)機(jī)艙溫度;⑦發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器前進(jìn)風(fēng)溫度。

        測(cè)試時(shí)城市客車的散熱風(fēng)扇保持剛性狀態(tài)(風(fēng)扇與風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)盤轉(zhuǎn)速相同),解除70 km/h的限速裝置后保持90 km/h的最高車速行駛,空調(diào)開至最大,保持該狀態(tài)運(yùn)行。根據(jù)國(guó)標(biāo)要求,各項(xiàng)參數(shù)穩(wěn)定(發(fā)動(dòng)機(jī)的出水溫度與環(huán)境溫度差值在4 min內(nèi)波動(dòng)不超過(guò)±1 ℃,且無(wú)上升趨勢(shì))后,記錄該狀態(tài)下的各溫度、壓力參數(shù)值。此為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,試驗(yàn)中不一定能達(dá)到。

        整個(gè)測(cè)試過(guò)程中的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、出水溫度及環(huán)境溫度變化如圖5所示。測(cè)試過(guò)程中車輛處于行駛狀態(tài),環(huán)境溫度有所波動(dòng)。測(cè)試結(jié)果顯示,在環(huán)境溫度基本處于25 ℃的情況下,發(fā)動(dòng)機(jī)出水溫度達(dá)90 ℃以上且持續(xù)上升,由于存在水溫高損壞發(fā)動(dòng)機(jī)的報(bào)警(報(bào)警水溫為100 ℃),所以停止測(cè)試,未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的平衡狀態(tài)。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)匹配不合格。

        圖5 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出水溫度曲線

        2 水溫高故障整改措施

        2.1 拆除發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)隔板

        由于該客車發(fā)動(dòng)機(jī)艙后蓋未開孔,為便于發(fā)動(dòng)機(jī)艙熱風(fēng)能從側(cè)面排出,首先僅拆除發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)如圖1所示的靠右側(cè)隔板。拆除后進(jìn)行了相同工況下的熱平衡測(cè)試,測(cè)試過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出水溫度變化如圖6所示。

        圖6 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出水溫度曲線

        測(cè)試結(jié)果顯示,發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出水溫在試驗(yàn)開始后迅速升至報(bào)警溫度。該整改措施無(wú)法改善散熱效果。

        2.2 再更換發(fā)動(dòng)機(jī)艙帶孔后蓋

        在2.1節(jié)整改措施的基礎(chǔ)上,將圖2所示的原狀態(tài)全封閉發(fā)動(dòng)機(jī)后艙蓋改為帶孔蓋板,如圖7所示。同樣按照原狀態(tài)熱平衡測(cè)試方法對(duì)采用2.1和2.2節(jié)措施整改后的城市客車進(jìn)行了熱平衡測(cè)試,測(cè)試過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出水溫度變化如圖8所示。

        圖7 更換帶孔發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋板圖

        圖8 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出水溫度曲線

        測(cè)試結(jié)果顯示,發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出水溫上升速率變緩,發(fā)動(dòng)機(jī)艙散熱效果顯著,但發(fā)動(dòng)機(jī)水溫仍沒(méi)有平衡趨勢(shì)。初步判斷是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)艙溫度受排氣管高溫影響而迅速升高。

        2.3 再拆除發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板

        在2.1和2.2節(jié)的整改措施基礎(chǔ)上,再拆除圖3所示的發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板,拆除后如圖4所示,發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管完全裸露在外面,并進(jìn)行相同工況下的熱平衡測(cè)試。測(cè)試過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出水溫度變化如圖9所示。并計(jì)算出該車在此狀態(tài)下的使用環(huán)境極限溫度(指車輛能夠正常工作的最高環(huán)境溫度)。

        圖9 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出溫度變化曲線

        測(cè)試結(jié)果顯示,在進(jìn)一步拆除發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板后,發(fā)動(dòng)機(jī)艙溫度降低,中冷器和水箱處的散熱效果明顯提升,發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出水溫度在測(cè)試過(guò)程中上升緩慢,且可以達(dá)到平衡狀態(tài)。

        2.4 測(cè)試結(jié)果匯總

        車輛整改狀態(tài)的部分測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1,表中數(shù)據(jù)均對(duì)應(yīng)各狀態(tài)測(cè)試的最終時(shí)刻。

        表1 三種整改狀態(tài)熱平衡測(cè)試結(jié)果

        3 結(jié) 論

        通過(guò)實(shí)施本文介紹的三種整改措施后的熱平衡測(cè)試結(jié)果可知,在發(fā)動(dòng)機(jī)散熱系統(tǒng)布置時(shí)應(yīng)避免出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管加熱發(fā)動(dòng)機(jī)艙的現(xiàn)象,匹配時(shí)必須用隔熱材料對(duì)排氣管進(jìn)行包裹,且要避免發(fā)動(dòng)機(jī)護(hù)板將排氣管包裹入發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi),同時(shí)應(yīng)注意發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)熱風(fēng)的順利排出,保證發(fā)動(dòng)機(jī)艙的通風(fēng)順暢,防止因出現(xiàn)熱風(fēng)回流現(xiàn)象而降低散熱器的散熱效率。

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