冷却系统普及讲义

《冷却系统普及讲义》由会员分享，可在线阅读，更多相关《冷却系统普及讲义（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、冷却系统从概念而言，发动机工作时，燃料能量约有30%转变成机 械能使发动机发出动力；约有30%转变成热能随废气排出；另 外约有30%的热能通过燃烧室周围金属壁面传导给水套内的冷 却液；还有约10%的能量以辐射形式将热量散发给周围大气。 当然这种能量的分配与发动机燃烧类型（如汽油机或柴油机等 ）及结构特征有很大关系，每种发动机的情况均有很大差异。 如发动机有较高的热效率，则其水套散热量就偏低。在发动机 里，受燃烧气体及摩擦生热影响的零部件，在发动机工作时， 不断吸收热量，这些热量必须以与吸热过程相同的速度扩散到 大气中去。按照热平衡的热量分配，必须散入冷却系中的热量 ，应当由冷却系统介质（冷却液

2、）带走并散去。为此，各受热 的零部件要有足够的冷却表面，还应有一定的水道横断面积， 以便让足够的冷却介质通过。这也就要求水泵有一定的排量和 压力。受热后的冷却介质流入散热器进行热交换。散热器水管 也应有足够的横断面积(一般冷却液在散热器中水管的流速控制 在0.8m/s)；与此同时，让冷却空气将冷却介质传给散热器的热 量 1带走，散热器又必须有足够的空气通道面积及足够的散热面积 (额定功率时流经散热器的风速在10m/s)。同时，为了保证冷却 空气把散热器的热量带走，风扇也应供给足够的空气流量，同 时具有克服空气道阻力的一定的压头。发动机的温度，取决于具体的发动机结构和发动机工作条 件。但是，这个

3、温度值，必须在冷却条件许可的最大与最小温 度范围之内。过热会使发动机充气系数下降，燃烧不正常（爆 燃、早燃等），机油变质和烧损，非金属零部件加速硬化，零 件的摩擦损失加剧，引起发动机的动力性、经济性、可靠性和 耐久性全面恶化；过冷会使散热损失和摩擦损失加剧，发动机 工作粗暴。因此过冷与过热现象均应避免。对于水冷发动机来 说，温度极限是用机油温度或发动机冷却水的出口温度来表示 的。一般，冷却水的极限值，最小是71，最大是100。对 水冷发动机油温的规定，一般在稳态工作条件下，润滑油的温 度极限是：从最小54到最大121。含乙二醇的防冻液,是所 有内燃机冷却系统最佳的保护剂,它对散热器可以起防冻、

4、防 2蚀及防过热的保护作用。其中所含保养成分能够防止发动机重 要构件，如气缸盖、缸体、水泵及热交换器中冷却管道的积垢 。试验结果如下：溶解度： 与水的可混合性 可任意混合与硬水的可混合性 无沉淀泡沫倾向：最大50毫升/13秒腐蚀试验：（与玻璃器皿试验）铜、锡焊料、黄铜、钢、铸 铁、铸铝等金属与合金平均重量损失：全部样管均少于0.1毫克/cm2 模拟腐蚀试验: 铜、锡焊料、黄铜、钢、铸铁、铸铝重量损失 0.2毫克/cm2 3乙二醇的沸点是197.2,当它与水以适当比例混合时(防冻 液浓度不能超过68%,否则性能会恶化。从有关表格可了解到， 一般情况下，当防冻液浓度超过68%时，冰点反而会开始上升

5、 ，至100%时，冰点在-14左右),溶液的凝固点最低可降到- 53,因而可适用于北极工作.发动机工作的温度范围,是由恒温 装置与冷却水的沸点来决定的.由于乙二醇与水的混合物的沸点 比纯水高,因此,可以允许较高的工作温度.但是,混合液的比热值 低于纯水,这样,对于相同的热传导表面来说,冷却液的容量要求 就更大了。(康明斯B系列柴油机要求使用长效防冻防锈液，它 含乙二醇50%（容积比），在标准大气条件下，沸点为108， 冰点为-37。实验表明，防冻防锈液对各种金属和橡胶都无腐 蚀作用，更换周期为两年，可保证发动机冷却系水套内腔不会 结垢，使极寒地区的发动机安全过冬。在密封良好的冷却系内 ，无需经

6、常添加冷却液，减少了保养工作量。) 另从减小气缸的腐蚀性磨损和提高燃料经济性的角度，最 佳水温在100120左右最好。这时冷却水温与气温之间的 4温差大，散热器的散热效果好（这就是为什么大部分小轿车通 过加压力盖将水温提高至100以上的缘故）。整车使用过程中冷却系统冷却能力不足、水温高的原因外在原因：1.水温传感器失灵、水温表误差过大；2.散热器被异物堵塞(诸如北京公交散热器被柳絮堵塞、内蒙旅 游车被杂草堵塞等)； 3.由于降低运行成本等因素而未按规定使用防冻液造成发动机 及散热器内大量锈蚀,从而影响散热效果,表现冷却系统水温偏 高（大量的车型在新车状态情况下未发生水温高，而现在体现 水温高均

7、属此类原因造成）。 内在原因：1.风扇、散热器选择或匹配不当 (表现比较明显的应该是公交车 5系列,原设计时均对额定功率时发动机的散热量进行校核,未考虑 公交车使用工况,即车速较低,超载严重,对发动机来说,其对应工 况应该是最大扭矩工况,此时,发动机散热量虽然较额定工况小, 但由于此时发动机转速较低、风扇吸风量较少，从目前的使用 反馈来看，风扇、散热器选择不甚合理);2.散热器周围不密封导致热风回流(尤其是散热器外侧与仓门密 封用的竖式橡胶密封条处。此项车身附件室已对U、V系列作专 题整改目的是进一步提高该处的密封);3.进风仓密封和隔热不好,导致进风温度高(表现比较明显地是老 式KLQ610

8、0G消声器与散热器同侧布置且密封效果较差同时由 于散热器前横梁布置较高严重影响进风量);4.散热器进气仓门设计不合理,导致散热器进风量不足或热风回 流造成进风温度高(前面已经介绍过,前置发动机进风格栅面积不 小于散热器正面积的80%,后置发动机进风格栅面积大于或等于6散热器正面积。表现比较明显的车型为U、V系列进风格栅面 积较小造成进风量不足从而造成水温偏高。老式KLQ6820G进 风格栅开口开至散热器截面后可造成热风从仓门外回流，影响 散热器进风温度)从设计角度及服务角度对出现上述问题的处理办法： 1.首先排除上述外在原因造成的水温偏高因素的影响，对误差 较大的水温传感器及水温表等进行更换。

9、设计时选用性能和可 靠性均较好的哈尔滨威帝仪表和传感器等。采用譬如容易清理 的布帘结构来过滤杂草及柳絮等（主要针对草原及北京地区） 。同时，应该尽最大努力说服用户使用防锈防冻液进而防止发 动机及散热器锈蚀、结垢等（会严重影响发动机传热），提高 发动机及散热器等使用寿命（发动机及散热器的清洗可以用碱 水溶液来进行，10L水中加入750-800g洗涤用碱，以中等速度 将柴油机运转预热10-15分钟，让溶液在柴油机内停留10-12小 时，再重新运转发动机10-15分钟，然后将溶液放掉，再用清 水仔7细清洗后运转3-5分钟，放掉，换上新防冻液即可。在清除内部 水垢的同时，千万不要忘掉清除散热器、中冷器

10、等外部灰尘和 污垢）。2.检查在用车辆上述该密封处密封效果;同时对U、V系列车型从 设计上对上述密封处作专题整改和重新设计。目的是改善密封 效果，提高密封可靠性。对于其它系列车型由于散热器安装结 构的影响无法作上述整改，但希望在使用过程中，对该处的密 封提请注意（已发现部分车型该处密封条丢失未进行及时处理 ，也发现个别司机将发动机检修门在运行时打开以为可以提高 进风量或改善发动机散热，诸不知这样会严重影响进风温度， 更加恶化发动机的散热）。 3.由于冷却系统对整车噪声贡献度 体现在风扇旋转的线速度大小之上，线速度大，则噪声大，线 速度小，噪声值则小。设计时既为了满足发动机冷却的要求， 同时也为

11、了符合噪声限值的要求，尽可能采用大直径、低转速 的风扇来达到设计要求。但这受整车布置限制，因此一般控制 风扇线速度不超过80m/s来满足上述两方面的要求。也就是根据 8发动机转速及曲轴皮带轮直径大小来调整风扇皮带轮直径大小 来实现。目前公司风扇皮带轮有两种规格，即直径为175mm和 150mm两种。其中175mm直径的风扇皮带轮只用于装玉柴系 列发动机，其它类型发动机所装用的均为直径150mm的风扇皮 带轮。现在市场反馈，装175mm直径的风扇皮带轮车型存在水 温高的问题，从维修使用的角度出发，同意将直径为175mm风 扇皮带轮更换为直径为150mm风扇皮带轮（直径为150mm风 扇皮带轮的采

12、购代号为：1300B0M-00004），通过提高风扇转速 可以部分改善冷却效果。目前，U、V系列及公交车系列均从设 计上进行了切换。175mm直径的风扇皮带轮库存消耗完后将进 行全部切换。两种皮带轮从更换的角度出发，完全可以互换。4. 由于风扇的设计、制造及试验技术的不断提高，目前风扇生产 厂家已经制造出一种扇风量更大的宽叶风扇。其与原使用的风 扇结构参数及试验结果列表如下：9编号 风扇直 径（ mm） 叶片 数 轮毂直 径（ mm） 风扇 形式 叶片材料 1# 600 8 250 等距 机翼 进口尼龙 改性 2# 597 10 194 等距 机翼 进口尼龙 改性 10风扇转 速rpm 风量

13、m3/s 静压pa 功率kw 静压效 率% 1# 2#1# 2# 1# 2# 1# 2# 1800 3.01 2.98 362. 1 359. 6 3.43 3.32 31.8 32.1 2100 3.51 3.43 501. 3 496. 1 5.37 5.15 32.8 33.0 2400 3.96 3.91 653. 3 648. 1 7.82 7.44 32.9 33.2 2700 4.20 4.14851. 6 844. 910.8 3 10.2 4 33.1 33.3 11从以上试验结果可看出,扇风量及静压均有不同程度的增加,当然, 风扇消耗功率也有一定的增加。扇风量尤其是静压的提

14、高，这 一点对于目前我们采用13T01-01010散热器的公交车型意义比较 大。因为该散热器其散热面积虽说是目前我公司所用散热器中 最大的一种（散热器散热面积为47m2），但是该散热器正面积 并不大，它是通过增加排管数来加大散热面积，我们知道增加 排管数必然增加散热器通过阻力，尤其对于长期运转在低转速 的公交车来说，风扇转速较低，散热器通过阻力又大，散热器 散热量有限，这样必然会影响冷却系统的冷却效果。因此采用 这种宽叶风扇就变得很有意义。在对用户服务时，在采用小直 径风扇皮带轮的情况不能解决的情况下，可以将更换宽叶风扇 作为一种处理方案。目前，公司从设计上，对U、V系列车型， 以及公交系列车

15、型都进行了宽叶风扇的切换工作（两种风扇与 原使用的风扇从换装的角度出发是完全一样的）。待库存消耗 完后，其它车型将作相应的切换。替代直径为570mm（零件号 为：13A11-08010）窄叶风扇的宽叶风扇零件号为： 1213T22-08010，同时其直径更改为580mm；替代直径为 597mm（零件号为：13E01-08010）窄叶风扇的宽叶风扇零件 号为：13U07-08010，同时其直径更改为600mm。5关于铜质和铝质散热器等相关问题：泰安鲁美对铜质和铝 质散热器的散热性能作过对比试验，试验结果如下： 型号 芯子尺寸宽 高厚mm 冷却 水管 数目 冷却水 管尺寸 mm 散热 带带 数 散

16、热 面积 m2 铜质 48540549 114 132 39 11.3 铝质 48541034 48 322 49 9.7 13重量风速kg/m2s 8101214标准散 热量 Qn(KJ/h ) 铜质15318 0。811714 87。 5618616 4。5020002 4。33铝质19389 8。302178 77。 5824062 7。7025994 6。2514从上表所列出的试验数据可以看出,铝质散热器标准散热量比 铜质散热器增加了26.58%、27.05%、29.26%、29.96%。也就 是说，在适配同一发动机时，采用铝质散热器从结构尺寸上 来说可以制作得更为紧凑一些，或者，在相同条件下，采用 铝质散热器可以提高冷却系统的冷却能力。目前在对用户服 务过程中，有少部分车型已经对其散热器进行了试换。在设 计时，首先对装用13T22-01010散热器的公交车进行批量试 装，后续将对装用13T01-01010散热器的车型进行批量试装 ，待试装及试用结果出来后会根据实际情况进行