汽車起重機底盤散熱系統的設計改進

徐磊，季運濤，李學武

(安徽柳工起重機有限公司，安徽 蚌埠 233010）

針對公路工程車輛，發動機質量是決定其性能優劣的主要因素，要想充分發揮發動機的使用性能，除了應就車輛內部結構及配置進行合理設計外，還應保證發動機外圍系統尤其是散熱系統的使用性能。在此基礎上，底盤散熱系統作為汽車起重機控制發動機溫度的主要渠道，其設計合理性直接關系到發動機的工作使用壽命。因此，結合常見底盤散熱系統故障及其解決方法分析汽車起重機底盤散熱系統的設計改進策略，并指出散熱系統對汽車起重機發動機的重要影響，符合汽車起重機的性能優化需求，值得我們給予足夠重視。

1 汽車起重機底盤散熱系統溫度過高原因及故障解決方法

1.1 汽車起重機底盤散熱系統溫度過高原因

造成汽車起重機底盤散熱系統溫度異常故障的因素較多，其中，包括冷卻液不足、風扇皮帶過松、水泵損壞、水垢過多以及發動機長時間超負荷運轉在內的諸多問題均可能導致該故障出現。此外，在冷卻系統發生泄漏故障或主閥關閉位置節溫器、風扇葉、散熱器芯等關鍵部件正常使用受到影響時，同樣也會直接造成汽車起重機底盤散熱系統無法完成正常的散熱作業。

1.2 汽車起重機底盤散熱系統故障解決方法

在汽車起重機底盤散熱系統發生溫度異常故障后，考慮到造成該故障的原因相對較多，因此，應依次就不同故障類型進行排查，在確定故障根本原因后，采取最恰當的必要維修手段。

首先，檢查水溫表，判定其是否存有失靈現象，若失靈現象嚴重，應及時就水溫表進行更換并核查水箱內的水量情況。其中，采用外部觀察方法即查看進水管或散熱器是否存在漏洞以尋找水箱缺水原因，同時，針對外部觀察手法無法判定的水箱缺水問題，以打氣手法配合診斷，進而在錫焊修補散熱器漏水部位的基礎上解決底盤散熱系統的缺水故障。此外，若散熱管出現較嚴重的破損問題，除了應在車輛作業結束后盡快進行更換外，還需快速用夾子夾扁其兩頭以避免漏水問題進一步嚴重，而若只存在輕微的漏水問題，則可以肥皂涂抹方式將其堵住，進而為后續停車維修提供幫助。

其次，若車輛底盤散熱系統溫度異常故障并非由系統冷卻水泄漏問題導致，則應從散熱器故障和冷卻管堵塞兩方面進行考慮。一方面，當冷卻系統水溫表現出快速上升趨勢時，應就散熱器進行檢查，若散熱器內同樣擁有較高溫度，則證明氣缸內部氣缸墊已經損壞，此時，除了應就可能存在的缸蓋結合面翹曲變形問題進行解決外，還應及時更換新的氣缸墊，以保證后續作業的持續完成，反之，若散熱器溫度并未顯著上升，則說明為冷卻水循環故障，此時，應就冷卻系統風扇皮帶進行重點檢查，在確保其未出現打滑或折斷問題的同時，判定故障產生原因是否為散熱器出水管內孔脫層堵塞問題，其中，若散熱器出水管內孔確實存有破裂現象，除了應就破裂出水管進行盡快更換外，還可針對吸癟的出水管以彈簧支撐方法進行恢復；另一方面，在絕大多數情況下，汽車起重機底盤散熱系統的水溫升高問題并非一蹴而成，因此，通過提升發動機轉速并觀察加水口是否存有翻水問題往往能夠精確判斷故障的具體位置，其中，若翻水量相對較大且散熱器溫度呈現不均勻現象，一般可直接說明冷卻管出現問題，而翻水量較小且發動機溫度變化規律為前低后高，則可將故障原因歸為分水管堵塞損壞，此外，當加水口并不存有翻水問題但底盤散熱系統溫度異常故障依舊發生時，通常應詳細核查冷卻系統的外表及發動機的機械部位。

2 汽車起重機底盤散熱系統對發動機的影響

2.1 冷卻不足對發動機的影響

當汽車起重機底盤散熱系統冷卻性能相對較差時，發動機會長期處于高溫環境下運行，不僅活塞剛度及強度顯著下降，同時，也會大幅影響自身的使用性能，并造成使用壽命的減少。此外，長期高溫會使發動機引發一定的拉缸問題，且由于高溫導致燃油不正常燃燒，使得燃油爆炸及早燃問題極易發生，輕則影響車輛正常使用，重則造成嚴重的安全事故。

2.2 冷卻過度對發動機的影響

當汽車起重機底盤散熱系統冷卻性能較強且冷卻過度時，發動機做功釋放的熱量會在冷卻液作用下被帶走并減少內燃氣的輸出功率，進而影響車輛設備的動力輸出。此外，當溫度過低時，發動機內部的零部件磨損問題會更加嚴重，不僅會影響發動機的使用壽命，同時，還會造成大量的燃油資源浪費。

3 汽車起重機底盤散熱系統的設計不足

3.1 吸風扇散熱

在傳統汽車起重機底盤散熱系統設計思路中，吸風扇散熱是發動機的主要散熱方式，其中，吸風扇在曲軸箱驅動下就水箱、中冷器及發動機中的熱量進行吸收，但由于吸風扇本身消耗能源較多，因此，整體應用效果并不突出。

3.2 中冷器與散熱器串聯連接

由于整體底盤散熱系統以風扇驅動散熱為主，使得散熱器及中冷器安裝位置嚴重受限，需采用串聯連接方式進行布置。而在此基礎上，由于冷空氣需從車輛駕駛室下方進來并經由中冷器向上流通，使得整體系統通風效果相對較差，并不足以滿足系統的冷卻需求。此外，由于在安裝位置設計時通常按照中冷器在前、散熱器在后的位置進行布置，使得吸風扇作業工作過程中散熱器獲取的風并非真正的自然冷風，不僅因氣流不暢通而導致散熱效果大打折扣，同時，也并不能發揮散熱器的應有散熱性能。

3.3 芯子厚度過高

為了保證最大的實際迎風面積，傳統汽車起重機底盤散熱系統在設計芯子時往往會增大芯子的厚度，而通過實驗不難證明，系統冷卻能力會隨著芯子厚度的增加而降低，因此，如何在保障最大實際迎風面積基礎上盡可能減少芯子厚度，是現有系統設計存在的一大難題。此外，較厚的芯子往往會存在一定的灰塵堵塞問題，此時，芯子對于風扇功率的要求也會顯著提升，因此，除了應做好芯子的清潔外，還應盡可能優化芯子形狀，以提升風扇與散熱器的匹配有效性。

4 汽車起重機底盤散熱系統設計改進策略

4.1 散熱器及中冷器應用并聯連接方式

針對散熱器及中冷器位置設計，將中冷器由散熱器前方轉移到散熱器上方，進而一方面提高風扇的實際芯子迎風面積，另一方面，減少風扇的掃風死角，并以此提升系統的冷卻效果。此外，應將散熱器及中冷器的形狀設計為正方形，在確保二者均能獲取充足自然冷風的基礎上減少風扇的背壓，最終以此提升整個冷卻系統的冷卻性能。

4.2 優化散熱系統結構

實驗證明，汽車起重機底盤散熱系統管路過長是除通風性能較差以外造成溫度異常故障產生的又一原因，考慮到車輛整體布置空間有限且液力變矩器必須配備冷卻器，因此，暫無有效方法對此進行解決。在此基礎上，可以并聯方式就發動機散熱系統進行布置優化，在縮減系統空間的過程中，減少系統布置的煩瑣程度，并以此提升系統的整體冷卻性能。其中，整個冷卻系統由前到后分別為油冷卻器、變速箱、發動機、水泵、節溫器、中冷器和散熱器，中冷器在散熱器上方與散熱器一起共同受風，最終確保整體系統的最佳冷卻效果。

5 結語

總而言之，對于汽車起重機來說，之所以傳統冷卻方式很容易導致系統高溫故障，與吸風扇本身容積效率較低或散熱器冷卻空氣流動阻力較大有著直接關系，因此，除了應就冷卻系統進行布置優化以增大迎風面積外，還應采用并聯連接方式連接散熱器和中冷器，并在故障發生時，盡快更換故障部件，進而以此保障冷卻系統的正常運行。