柴油機冷卻系統的結構特點

朱煜

摘 要：重點闡述了柴油機冷卻系統的重要性，并通過對冷卻系統的類型及結構特點的介紹，提高人們對柴油機冷卻系統的認識，以便能夠對其進行正確的使用與維護。

關鍵詞：柴油機;冷卻系;結構特點

中圖分類號：S219.07文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.11.052

柴油機在農村的擁有量越來越大，但經調查發現，很多用戶對柴油機的冷卻系統重要性認識不足，對其結構特點不了解，對維護保養工作不重視，使柴油機的動力性和經濟性得不到充分發揮，縮短了柴油機的使用壽命。為此，我們重點講述冷卻系對于柴油機的重要性，及冷卻系的結構特點，以提高人們對柴油機冷卻系統的認識。

1 冷卻系的重要性

柴油機冷卻系的功用是保證發動機在最適宜的溫度下工作，保證發動機既不能在過熱的情況下工作，也不能在過冷的情況下工作。

發動機工作時，汽缸內溫度可達到1800～2000 ℃。如果冷卻系統不工作，將會產生以下不良后果：（1）直接與高溫氣體接觸的金屬零件將過熱，超過金屬材料所能承受的溫度，機械性能降低，膨脹、變形，使其失去工作能力。（2）柴油機潤滑所使用的是礦物潤滑油（從石油中提煉出來的），它們不能承受高溫。溫度的升高不僅使潤滑油變稀，還會使潤滑油變質、燒焦，失去潤滑作用，使柴油機無法工作。（3）由于溫度高，汽缸內壓力也高，這樣新鮮空氣進得少，因缺氧柴油不能完全燃燒，使柴油機功率不足。

由上可知，柴油機冷卻系是必不可少的。但冷卻系的冷卻強度要適度，過度冷卻會使汽缸等零件溫度過低，對柴油機工作不利。（1）溫度過低，使燃燒條件變壞，柴油不能完全燃燒，冒黑煙，導致耗油率上升，功率下降。同時，產生積碳的可能性增加。（2）溫度過低（一般冷卻水溫度小于60 ℃）時，廢氣中的水蒸汽會在汽缸壁凝結成水，廢氣中的酸性氣體，如二氧化碳，溶入水中，形成酸，腐蝕汽缸等零件，這就是汽缸的低溫腐蝕。酸性物質進入潤滑油，會腐蝕軸瓦等有關零件。（3）溫度過低，礦物潤滑油的黏度增高，流動性不好，不易進入摩擦表面，并使運動阻力增加。

2 冷卻系的結構特點

柴油機的冷卻系按采用的冷卻介質不同，分為水冷卻系統和風冷卻系統。按冷卻介質向外界散熱的方式可分為開式冷卻系和閉式冷卻系。根據設計要求不同柴油機冷卻水的最有利的溫度也不一樣，一般水冷柴油機水溫要求為75～95 ℃，對于蒸發式水冷柴油機，如S195，冷卻水溫度允許達到100 ℃。

冷卻系統的結構，按冷卻水循環的方式，水冷式柴油機冷卻系分為：蒸發式、熱對流式和強制式3種。

（1）S195型柴油機的冷卻系統。S195型柴油機的冷卻系統為（沸騰）蒸發式冷卻系統。冷卻水直接與大氣相通，為開式，它由水箱、加水漏斗和濾網、水位浮標、缸蓋水套、缸體水套組成。水箱一般用導熱性好的鋁合金鑄造，除盛水外，還有一定的散熱作用。水箱中的水通過加水口直通大氣。

柴油機工作時，水套內的水與高溫機件接觸受熱，溫度升高密度減小而向上流動，水箱中的冷卻水溫度較低，密度大，向下流動。因此上、下水形成對流。其冷卻原理是冷卻水吸收熱量后，一部分水蒸發汽化，將熱量帶走而散發到大氣中去。在正常工作情況下，冷卻水的溫度可達100 ℃（沸騰）。這種冷卻系統結構簡單，對使用技術要求不高的單缸柴油機多采用這種冷卻系統。其缺點是冷卻水消耗量大，需有較大容積的水箱，使用中要經常添加冷卻水，容易產生水垢。

（2）壓力循環封閉式水冷卻系統。是以水泵（離心泵）為動力，使冷卻水在冷卻系統中不斷循環，對溫度高的零件進行冷卻，并把熱量散發到大氣中去。絕大多數柴油機都采用這種冷卻方式。它主要由水泵、散熱器、風扇、節溫器等組成。

冷卻水由水泵將水壓提高并進入汽缸體的主水道后，一部分直接進入汽缸蓋，冷卻進、排氣門、氣道和燃燒室;另一部分進入各汽缸的水套。這兩部分冷卻水被加熱后，經汽缸蓋前端的節溫器流入水箱（散熱器）的上水室，這些水流經散熱器的水管時，被空氣流所冷卻。冷卻了的水，流到散熱器的下水室，再由水泵送入缸體進行再循環。按冷卻水溫度不同，冷卻水有三種循環方式：（1）冷卻水溫度在74 ℃以下時，節溫器的主閥門關閉，冷卻水經節溫器上的旁通孔和小循環水管流回水泵，再進入發動機。冷卻水不經過散熱器冷卻，這稱小循環。（2）冷卻水溫度在74～88 ℃時，節溫器的主閥門部分開啟，一部分水進入散熱器冷卻后，流回水泵進入發動機;另一部分水，仍由小循環，不經散熱器冷卻，直接回發動機。（3）冷卻水溫度超過88 ℃時，節溫器主閥門全開，側閥門將旁通孔關閉，冷卻水全部經散熱器冷卻后再回水泵進入發動機，稱為冷卻水大循環。這種冷卻方式的特點是冷卻水循環流動速度快，散熱能力大，散熱器中的水容量可以減小，有利于減輕柴油機的質量，而且冷卻均勻，工作可靠。其缺點是結構較復雜，要消耗柴油機一定的功率來驅動水泵。

柴油機啟動后，應預熱暖機，待水溫上升后再帶負荷工作。柴油機的適宜水溫為75～85 ℃，最高不超過95 ℃。在冬季水溫過低時，可將風扇反裝，變吸風為排風;在炎熱的夏季水溫過高時，可拆去節溫器，以增大冷卻水流通截面，提高散熱性能。但在炎熱季節過后要裝回節溫器。

（3）風冷式冷卻系。風冷式冷卻系統，由風扇產生的空氣流，通過導流罩，直接吹到缸體、缸蓋上的散熱片上，使熱量隨氣流帶走。散熱片增大了散熱面積，導流罩使空氣流得到充分利用。

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