冷却系故障（精选7篇）
冷却系故障 篇1
0 引言
燃油发动机的工作过程将化学能转变成了机械能,但在这一过程中,汽油发动机不能达到100%的效率,汽油燃烧后的大部分能量转换为热量,这些热量要散发需要冷却系统来完成。除了散发热量防止发动机温度过高,冷却系还有重要的任务就是使发动机较快的升高温度,并且保持温度恒定,冷却液温度保持在93℃时,发动机运行达到最佳状态,在这一状态下,燃烧更充分[1]。汽车发动机必须在合适的温度下工作,效率才能达到最大。如果发动机温度过低,就会加剧零部件的磨损,降低发动机寿命,因为合适的温度可以使润滑油保持合适的粘度,使润滑最好,减少磨损。冷却系统的好坏,将直接影响发动机的正常运行状态,也会间接的影响润滑系统或其他系统。所以必须对冷却系统的组成和工作原理有所了解,才能理解掌握冷却系的故障诊断方法和思路。
1 冷却系的组成及工作原理
早期的汽车冷却系统采用风冷技术,在发动机表面设置散热铝片,用风扇对铝片吹风,来降低发动机的温度。由于这种冷却效率较低,目前大多数汽车均都采用液冷方式。这种冷却的原理是,在系统中由水泵提供能源,冷却液在水泵中增压后经分水管进入发动机体水套,然后从水套壁流过,吸热而升温,向上流入汽缸盖水套,从汽缸盖水套吸热后,经节温器及散热器进入软管流入散热器,在散热器中,冷却液向流过散热周围的空气散热而降温,最后冷却液经散热器软管流回水泵。冷却系就是以冷却液为冷却介质,利用水泵提高冷却液的压力,强制冷却液在发动机中循环流动。
在冷却系统中部件主要有散热器、水泵、电子扇、节温器、水泵总成,散热器水温传感器,散热器风扇,温控开关及管路等组成。冷却系的故障主要是系统中部件出现故障导致整个系统的功能出现异常。散热器安装在发动机的前端,负责将从水套内吸收的热量传给外界空气,使冷却液降温,并为冷却系储存一定量的冷却液。如果散热器散热效能下降,就会影响冷却系的散热效率。冷却系还有一个重要的部件就是节温器,其作用是根据冷却液温度改变冷却液的循环路线,调节冷却系的冷却强度,目前汽车上多数采用蜡式节温器,低温时,石蜡呈固态,副阀门开启,冷却液进行小循环,当温度升高时,石蜡变为液态,主阀门打开,副阀门关闭,冷却液经主阀门流入散热器,进行大循环,加大冷却效率。除此之外,冷却系统中的风扇、皮带、风扇离合器出现故障都会影响冷却系的正常功能。
2 汽车冷却系的故障现象及排除思路
汽车冷却系的故障主要有:发动机过热、过冷、漏水等。
2.1 发动机过热现象及原因
发动机故障运行过程中,水温表经常超过红线,冷却液温度警报灯闪烁或水温表指针长时间在红区,冷却液沸腾出现蒸汽,在上述情况下,发动机动力不足,散热器伴随有“开锅”现象,发动机易出现爆震或早燃现象。
导致发动机过热原因较多,冷却系中水量不足,有漏水现象,水量不足导致散热的冷却介质减少,散热量必然减少。冷却液泵堵塞或损坏,导致冷却液的流速减慢,散热器和水套内沉积水垢、锈污太厚,散热器上部回水管凹陷、堵塞影响了散热效率。节温器是控制大小循环的重要控制开关,节温器无法打开或打开过迟,影响了大循环的开启时间,导致水温升高。另外,冷却系中皮带打滑或断裂,温控开关或风扇离合器结合过晚都会引起发动机温度过高。除了冷却系中的部件运转不正常的原因外,非冷却系故障引起的发动机过热的原因:超负荷、低速档行驶时间过长,点火过早过晚都会引起发动机过热。因此,必要时应检查点火提前角并予以调整。混合气过浓或过稀,燃烧室积炭过多等也会引起发动机过热。
出现发动机过热现象,应该首先检查冷却液面高度情况:如果液面过低,加冷却液试运行,若温度正常,则是冷却液不足原因。若过热,而且液面下降,则断定冷却液泄露,检查冷却系的管路连接处则可排除故障,一般管路脏污处即是泄露的部位;如果冷却液面正常,检查百叶窗开度,若开度不够,则是操纵装置故障。若开度充足,可检查风扇皮带是否打滑,若打滑说明皮带油污或太松,若不打滑,检查风扇送风量,风量不足则是风扇故障,风量充足,熄火后用手触摸发动机与散热器温度情况,若发动机前后温度不均匀,分水管损坏。若散热器各部位温度不均,则散热器堵塞或脏污。若发动机比散热器温度高,则说明进入发动机水套的通路有问题或节温器开关有故障。在排除了以上故障可能原因外,则要检查系统中的机械故障,如水泵皮带是否过松,润滑系的润滑油质量,因为润滑油也起到冷却发动机的温度的作用,另外,汽车超载,天气炎热等外在原因也会引起发动机温度过高。影响发动机过热的原因是多方面的,要逐一排除,才能找到真正的原因。
2.2 发动机过冷现象及原因
一般情况下,出现此故障是汽车在寒冷的冬季行车时,发动机达不到正常的工作温度,动力不足,油耗增加,行驶无力。
导致该故障的原因主要可能是:汽车头部无保温措施,环境温度过低或百叶窗关闭不严,导致热量散失严重。另外一个重要的原因可能是节温器开关一直处于打开状态,使冷却系应该进行的小循环变成了大循环,冷却量过大,导致发动机过冷。润滑油过多也会使发动机出现低温的现象,因为润滑油也具有冷却作用。
在出现发动机过冷故障现象时,应按照一定的顺序逐一排查,检查百叶窗是否关闭,百叶窗开启,则是操作装置故障,对操纵装置的机械部分进行检修;如果百叶窗处于关闭状态,则检查风扇转速,转速快,则是双温开关故障。转速正常时,用手感触发动机与散热器温度,若发动机与散热器温度一致,则冷却系统工作正常,节温器有故障,检查节温器或更换新的节温器。若发动机比散热器温度高,则是由于环境温度太低,前端的散热器散失过多的热量,应采取保温措施,提升发动机的工作温度。
2.3 发动机漏水故障现象及原因
发动机漏水即冷却水量减少,漏水严重时看到停车部分地面有水滴现象,偶尔会出现机油池内有水或排气管冒白烟。
导致该故障的原因可能是缸盖、缸体变形或出现裂纹,出现这类故障的车辆多为旧车辆,应对缸体和缸盖进行检修,由于细小的裂纹无法用肉眼观察到,可以利用磁力探伤或侵油敲击法检测裂纹长度及走向[2]。缸盖螺栓松动或未规定顺序紧固,汽缸垫损坏等都能引起漏水。在正常使用条件下,引起渗漏的根本原因是在冷却系统内部,长期形成的水垢和水锈残留在冷却系统接头处,由于冷却液本身的清洗功能随着使用时间使堵塞渗漏点的水垢和水锈脱落,这时就出现了渗漏现象。另外,水泵衬垫损坏、螺钉松动或水封失效,水堵封不严等都易引起发动机漏水。
排除发动机漏水的故障,应检视漏水发生的部位,若机油池有水,可能气缸衬垫损坏、缸盖螺栓松动、湿式汽缸套水封损坏。若水泵下部泄水孔漏水,则水封漏水。若排气管冒蓝烟,则可能汽缸垫密封不好。是要是液体,就有发生泄漏的可能,如发现泄漏要及时查找泄漏部位,查明原因,冷却液泄漏会导致发动机温度升高,影响发动机的运行效率。
3 结束语
本文分析了冷却系的各种故障现象及原因,主要发动机过热和过冷的故障进行了较为详细的分析,希望对汽车维修人员有一定的参考和借鉴价值。
参考文献
[1]王文清.汽车故障诊断技术[M].北京:中央广播电视大学出版社,2007.
[2]刘哲,郭京臣.汽车维修质量检验[M].北京:北京理工大学出版社,2010.
冷却系故障 篇2
1 冷却系的保养
1.1 正确使用冷却水
⑴坚持使用清洁的软水 (开水或经过沉淀的雨水、雪水) , 在缺乏软水的地区, 必须将硬水 (井水、泉水或海水等) 软化后使用。为减少硬水软化带来的麻烦, 在气温较高季节工作后不要放水;气温低的季节, 则将水放出存放好, 下次继续使用。
硬水软化的方法:一是煮沸法;二是化学方法, 即每60 L硬水加入40 g苛性钠。
⑵当柴油机缺水过热时, 不能马上加水, 应使柴油机怠速运转10~15 s, 等温度降低后徐徐加入冷却水, 否则可能引起气缸盖开裂。
⑶冬季气温较低时, 柴油机工作完毕, 要把水放净, 以防止冻裂气缸盖、气缸体、散热器等部件。
⑷水温达40℃以上, 机车方可起步;60℃以上方可负荷作业;正常温度应保持在75~95℃。
⑸及时检查散热器水位, 不足时应及时添加。
1.2 定期清洁水垢
一般柴油机工作500 h后, 应对冷却系进行清洗。清洗方法:清洗前将冷却系中的水放尽。然后灌满清洗液, 停留8~12 h再运转柴油机。当水温达到工作温度后停车, 立即放出清洗液以免浮在清洗液中的水垢沉淀, 最后再用清洁水清洗冷却系统。
1.3 冷却系的检查调整
⑴柴油机工作1 000 h后应检查节温器的工作情况。若节温器的主阀门开启过迟, 将引起柴油机过热;反之, 则柴油机预热时间延长, 甚至柴油机温度过低。
⑵水泵水封的检查, 当水封损坏使水泵下方的泄水孔滴水严重时应更换水封。
⑶定期检查风扇与水泵轴承的润滑情况, 并及时加注润滑油。
⑷定期清除散热片、散热器处的油污、尘土。
⑸定期检查风扇皮带的张紧度, 必要时进行调整;发动机工作中如有一条皮带折断, 必须同时更换两条新皮带。
2 冷却系的故障分析及排除
2.1 冷却系水温过高
2.1.1 冷却水不足及时添加冷却水。
2.1.2 水温表或水温传感器有故障
当水温指示过热时, 观察散热器中冷却水是否过热或开锅, 若冷却水温度正常, 即水温表或水温传感器有故障, 此时应先更换水温传感器, 若水温表仍指示水温过高, 则为水温表故障;反之, 则为水温传感器故障。
2.1.3 风扇不转
检查风扇皮带是否过松打滑, 若打滑应予调整。调整时, 可松开发电机支架紧固螺栓, 向外扳动发电机, 同时拧紧紧固螺栓。
2.1.4 节温器故障
若柴油机温度过高, 而散热器温度却不太高;或散热器上水室温度较高, 下水室较冷, 则说明节温器在高温下阀门打不开或阀门升程太小。此时, 应更换节温器。
2.1.5 水泵损坏
可打开散热器盖, 突然提高或降低柴油机转速, 观察冷却水液面是否明显下降或升高。此时应检修水泵。
2.1.6 散热器散热性能下降
散热器内水垢过多、散热片和散热管被泥土堵塞等均影响散热效果, 此时应清洗散热器。
2.1.7 护风罩损坏
护风罩大面积缺损或安装不当, 将降低风扇与散热器之间的吸风导流作用, 减少冷却空气流动量, 降低冷却效果。此时应更换护风罩。
2.2 冷却系水温过低
2.2.1 节温器故障
节温器主阀门处于常开状态, 柴油机散热过度, 可通过检查散热器内冷却水的循环状况, 或拆下散热器进水管, 看是否有水流, 以此进行推断。必要时更换节温器。
2.2.2 保温装置或百叶窗故障
冬季保温装置不良或百叶窗不能完全关闭, 此时应当加强保温措施, 检查百叶窗闭合情况。
2.3 冷却水泄漏
2.3.1 散热器泄漏散热器腐蚀或破损造成泄漏, 此时就应对散热器进行检修。
2.3.2 进出水管泄漏
进出水管老化或碰伤而造成泄漏;接头处夹头松动, 密封不良, 也容易泄露, 可通过外观检查, 如不合格, 应予更换或调整。
2.3.3 水泵漏水
主要原因是水泵水封损坏, 可通过外观检查, 发现漏水应拆检水泵, 必要时更换水封。
2.3.4 气缸垫处漏水
气缸垫水道口冲坏或气缸套凸出量不符合要求常造成冷却水注入曲轴箱。此时, 可检查油底壳机油, 若机油呈乳白色液体, 则可断定冷却水混入机油, 应更换气缸垫或调整气缸套凸出量。
2.3.5 气缸套水封圈漏水
冷却系故障 篇3
发动机冷却系可使发动机得到充分冷却, 并能保持在最适宜的温度范围内工作。发动机冷却系出现故障后引起的发动机温度过高或过低, 不仅会造成发动机动力性和经济性下降, 而且还会加速机件的磨损, 导致发动机早期损坏。所以在野外条件下冷却系发生故障时, 必须采用相应的应急修理方法, 尽可能快速恢复冷却系的功能, 以保证发动机正常工作。
1 东风EQ1118G冷却系工作原理
发动机工作时, 散热器底部经过冷却的水由水泵加压后直接进入水套各部位, 吸热后流向气缸盖水套, 经节温器控制水的流向。当冷却系温度未达到节温器开启温度时, 冷却水将通过节温器的副阀门经小循环管、水泵流入气缸体, 不经散热器散热, 使水温能迅速升高达到正常工作温度。当冷却水温度达到节温器开启温度时, 节温器的主阀门逐渐开启, 副阀门逐渐关闭, 冷却水经出水管流向散热器上水室, 经风扇吸过的空气流强制冷却后经下水室、水泵进入气缸体完成水路的大循环。其工作原理[1]如下图所示。
2 东风EQ1118G冷却系各部件应急修理
2.1 节温器失效
节温器是冷却系中的一个重要部件, 起着举足轻重的作用。若节温器失灵会造成发动机大循环管路失去作用, 只能进行冷却水的小循环, 因此造成发动机温度过高。这时可暂时拆下节温器, 并用小木棒将水泵与缸体的小循环水管口塞死, 强制性的让冷却液进行大循环。这时要特别注意柴油机的水温, 尤其是环境温度较低时, 必须采取一定的保温措施, 如拉上保温帘, 关闭百叶窗。若水温还不能达到正常工作温度, 可将风扇皮带适当调松一些, 等水温正常时, 及时恢复风扇的性能。
2.2 散热器散热管破裂
散热器的散热管如果破裂漏水, 可采用以下几种方法应急修理:一是锡焊或胶补法。当散热管损坏不严重、破裂较小时, 可以直接采取锡焊或胶补方法快速修理。当破裂较大时, 可敷贴薄铜片进行焊补或胶补。二是接管法和堵管法。对漏水严重的少数散热器 (一般不超过总管数的10%, 且分布均匀处于外层时) 一般是采用接管法, 即将损坏的管段剪去, 取一段尺寸合适的油管, 与散热管套接好后, 用焊锡或胶粘的办法封接。紧急情况下可直接切出破裂处, 用焊锡或胶将切口破裂处堵死。
2.3 风扇皮带断裂
风扇皮带断裂会导致风扇无法正常工作, 使发动机水温过高, 这时在原风扇皮带断口两头钻两个小孔, 钻孔和风扇皮带端面保持2厘米左右距离, 以免将钻孔拉裂。然后用一股细铁丝把断带连接起来应急使用。若风扇皮带损坏后无法连接, 可以采取临时自治皮带。可用一条长短粗细与原皮带相等的绳索编制成一根临时使用的传动带, 尽量维持发动机低转速, 保持行车安全。
2.4 风扇叶片折断
发动机运转中若风扇叶片折断, 会造成水泵轴在旋转时失去平衡而弯曲或断损。因此在应急修理中, 拆下折断风扇叶片相对称的一片叶片, 使水泵运转平衡。这种处置方法会大大减少散热器进风量, 使发动机水温升高甚至“开锅”。对此, 要适当降低发动机转速, 使车辆在中低速下行驶。
2.5 硅油风扇离合器失效
若风扇转速不随温度升高而增大, 则可断定硅油风扇离合器失效。将风扇从动板上两个螺栓松开, 把锁止块插到主动轴内, 通过刚性连接直接驱动风扇工作, 暂时起到应急作用[2]。
2.6 发动机进、出水胶管破裂
如有少许破裂可用耐高温高压的环氧树脂胶涂在破裂处, 等胶凝固后即可使用;如胶管破裂较大时, 可把胶管拆下, 切除破裂段, 然后用合适的空心管连接胶管两段, 用铁丝扎紧, 也可暂时使用。
2.7 水泵损坏
水泵的功用是对冷却水加压, 推动冷却水循环流动。若水泵损坏, 必须进行应急修理, 否则水温升高会造成发动机严重事故。水泵损坏多为水泵壳体破裂造成冷却液泄露, 或是水泵总成上的矩形密封圈损坏, 造成漏水。如若泵壳轻微破裂漏水, 首先清理裂缝, 然后用细木棍将AB胶或环氧树脂胶送进裂缝, 使粘胶深入裂缝并分布均匀, 干后即可投入运转。若密封圈损坏, 应将水泵总成卸下, 在损坏的密封圈表面使用国产GY280密封胶, 起到应急的作用。这时, 应尽量保持发动机低速运转。
3 总结
发动机冷却系的故障会对发动机造成致命的损害, 因此当冷却系出现故障时, 必须进行及时的故障诊断和排除, 采取一些应急修理的办法和措施也是有效的。当然, 应急修理只是在不得已的情况下采取的应急办法, 在有条件的情况下必须按修理技术标准恢复发动机的性能。
参考文献
[1]张国彬, 董宏国.东风系列载货汽车构造与维修手册[M].北京:化学工业出版社, 2013.
冷却液使用及冷却系查漏 篇4
正确判断冷却液的温度, 是合理维护发动机冷却系统的基础。
即使机动车上装备了数字式冷却液温度表, 其显示值也不一定准确, 最好的办法是使用故障诊断仪读取发动机冷却液温度的数值, 然后与水温表的读数进行比较, 这两个数字一般不超过5℃。也可以采用红外线测温仪测量冷却系统各处的温度, 然后进行分析。
检查冷却系统内的冷却液是否充足, 有的人习惯于查看冷却液储液罐内液面是否在规定的范围之内, 这种办法其实并不准确, 尤其是对于配备了气压型冷却液储液罐的发动机。应当将散热器的盖子小心拧开, 然后检查散热器内冷却液的液位是否符合规定。
2. 冷却液的配制与使用
正规的发动机冷却液是由冷却液添加剂 (带有防腐添加剂的乙二醇防冻剂) , 加上蒸馏水配制而成, 配制比例为50%兑50%。如果由于气候原因, 需要更强的防冻保护 (-40℃) , 可以提高防冻剂的份额, 但是最多为60%, 如果防冻剂添加过多, 防冻效果会适得其反。
市场上也有成品冷却液供应, 但是要注意识别成品冷却液的外包装。例如上海大众工贸公司生产的成品冷却液具有如下的文字和标识:
(1) 执行标准——SH 0521-1999 ; (2) “不含亚硝酸盐”; (3) 有效期:一般为2年; (4) 防伪标志, 该标志一般设置在瓶盖上; (5) 注意事项:本产品液体为深红色, 不能与绿色液体混用。如果防冻液颜色成为褐色, 必须对发动机进行清洗, 重新更换防冻液。
另外, 不同种类的冷却液不能够混用, 因为有的冷却液以胺为基础, 有的冷却液以氮为基础。若这两种不同配方的冷却液混用, 经过循环使用的冷却液会产生白色的结晶体, 使冷却液变得像石灰水一样, 冷却系统将不能正常散热。
万一缺乏正规的冷却液添加剂, 宁可使用纯净水, 也不能使用其他型号的冷却液添加剂, 一旦有了规定的冷却液添加剂, 立刻按混合比进行配制。
3. 防止烫伤或风扇刮伤
在使用和维护过程中, 要防范发动机熄火后的“热回放”现象。发动机熄火后, 由于水泵不工作, 冷却风扇停止运转, 导致冷却液的温度短时急剧升高, 甚至超过沸点, 在压力的作用下可能从溢流管中流出。另外, 有的发动机安装了电子冷却风扇, 它具有受冷却液温度控制的风扇离合器。当点火开关关闭以后, 由于机体的温度仍然很高, 该风扇可能还要转动10min左右, 有时停转后又突然自行转动起来。因此, 在发动机旁边检修时, 务必当心被冷却风扇刮伤。
4.冷却系统泄漏部位的查找
有人认为, 冷却系统出现外部泄漏并无大碍, 不就是漏掉一些水吗?殊不知, 现代发动机冷却系统内加入的不是清水, 而是冷却液 (内含防冻、防锈、防腐等多种添加剂) 。冷却系统出现泄漏, 不但浪费价格不菲的冷却液, 而且冷却系统将吸入空气, 这些空气会改变冷却液的流动模式, 导致“热点”的产生, 同时大大加重水泵的汽蚀。另一方面, 冷却液泄漏到灼热的零件表面, 还容易发生起火现象, 因此冷却系统泄漏绝非无关紧要。
冷却系统泄漏有两种类型, 一是外部泄漏, 二是内部泄漏。外部泄漏比较容易发现, 而内部泄漏则比较麻烦。可以采用以下几种简便方法查找冷却液的泄漏部位。
(1) 通过嗅觉闻, 可能闻到灼热防冻液发出的特殊气味。
(2) 找一面小镜子, 与灯光 (工作灯或者手电筒) 配合, 检查水泵水封处有没有泄漏冷却液。
(3) 为了不解体检查冷却系统的泄漏, 可以找一根细胶管, 接在散热器的溢气管上, 向散热器内充入50kPa的压缩空气, 然后启动发动机并且怠速运转, 再仔细检查下列部位:①散热器及其胶管、水泵等处, 在加压的情况下, 漏水部位会一目了然;②抽出机油标尺检查, 如果机油油平面上升, 机油中含有水分, 说明存在内漏, 可能是气缸垫的水套孔和油道孔之间有裂纹, 冷却液进入了机油油道, 使机油油平面上升;③如果排气管冒白烟, 发动机经常过热, 说明气缸盖有裂纹, 造成冷却液进入了燃烧室, 因而排气管冒白烟;或者燃烧室内的燃气进入了冷却系统, 因而发动机经常过热。
(4) 松开所有的进气门、排气门的调整螺丝, 使进气门、排气门处于关闭状态, 同时拆除进气歧管、油底壳, 然后打开散热器盖, 加满冷却液, 让发动机放置一夜, 观察进气道、气缸下部等处是否有水珠。
冷却系故障 篇5
目前,我公司开发的新平台自卸车以等截面直通大梁车架,高稳定性前悬架等优点推向市场,但是等截面直通大梁车架会导致散热器模块布置空间(宽度)受到极大限制,且由于驾驶室底板凹槽型结构的限制,就目前冷却系模块来说,散热器的选择受到了很大的限制(包括宽度和高度方向上)。
本文针对现有冷却系统进行分析后,对冷却系统的优化方法进行了探讨,并且对此进行理论分析,最后在转毂试验台上进行热平衡试验,以证实优化措施的可行性。
1、问题提出
对搭载WP10.340E32发动机的C3310KR1LT车型在转毂试验台上进行热平衡试验。试验按照以下方案进行:热平衡试验为扭矩点及功率点工况,车辆为全油门行驶。转毂为恒速模式,速度为扭矩点及功率点车速,风速为对应的道路试验风速。以上方案能比较准确的模拟出整车实际行驶的环境状况,试验结果较为准确。
冷却系统的冷却常数为K (K=T出水-T环境),需用环境温度为T需用(T需用=T极限-K)。为了使此车能够满足各种极限使用环境,因此取T需用≥40℃,由于发动机允许的最高出水温度为102℃,因此K≤62℃。
从试验结果(如表1扭矩点K=67.1℃)来看,现有冷却系统不能够满足发动机扭矩点的散热需求,在极限使用条件下会出现水温偏高的现象。
2、冷却系统理论计算分析
冷却系统的功用就是使工作中的发动机得到适度的冷却,并保持发动机在最适宜的温度状态下工作。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。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)带走并散去。
搭载WP10.340E32发动机的HFC3310KR1LT自卸车冷却系统为带有节温器的闭式强制循环冷却系统。此车型的冷却系统原理图如图2所示,主要由发动机气缸盖和气缸体的水套、水泵、风扇、散热器、护风罩以及相关的管道等组成。
下面首先对现有散热器的散热能力进行理论计算,验证其是否符合散热的要求,然后再对冷却系统进行优化设计。
2.1 散热器性能计算
2.1.1 冷却系统应带走的热量Qw
根据内燃机热平衡原理,柴油机传入冷却系统的热量即为冷却系统应带走的热量Qw。
冷却系统散走的热量Qw受许多复杂因素的影响很难精确计算,预估Qw时,可用下列经验公式计算:
(式中A为冷却系统的热量占燃料燃烧值的百分比,一般柴油机0.18～0.25;
ge为燃油耗;
Ne为发动机功率;
Hu为柴油低热值。)
代入参数计算,则Qw=136.39kJ/s。
2.1.2 换热介质平均温差△Tm的计算
根据实际经验取:
散热器的进水温度Tw1=92℃,温差△Tm=7℃;
散热器的出水温度Tw2=Tw 1-△Tm=95-6=85℃;
散热器的进风温度Ta1=38℃温差△Ta=25℃;
散热器的出风温度Ta2=Ta1+△Ta=37+25=63℃;
所以:△Tm=(Tw1+Tw2)/2-(Ta1+Ta2)/2=(92+85)/2-(38+63)/2=38℃(3-2)
2.1.3 散热器传热系数K的确定
散热器传热系数与水速、风速有关,根据散热器厂家提供了三组数据:
为保证散热器有足够的散热面积,计算时取散热器传热系数为410.16进行计算。
2.1.4 散热器散热面积Fk的计算
则Fk=(136.39×3600)/(38×410.16)=31.5 0m2
考虑散热器经过一段时间后,散热片将蒙上尘土时,散热器性能将有降低,实际选用的散热面积要大一些,通常加一个储备系数,一般取1.05～1.15,这里取1.1计算。
V——系统需要的空气流量
在一般闭式循环的冷却系统中,空气进入散热水箱前后的温度差通常为ΔTa=10～30℃,对于本车在计算时取此温度差为ΔTa=25℃,空气密度Va=1.07kg/m3,空气的定压比值Cp=1.047kJ/kg·℃,
则系统需要的空气流量为:
Va——散热器正前面的空气流速。根据经验,对自卸车取10m/s,则:
FR=4.86/10=0.486m2
因此根据计算所需散热器散热面积为:34.65m2,所需散热器正面面积为0.486m2;而选用的散热器散热面积为36.3 m2,正面面积为0.54 m2,两者均比理论计算值大,因此能够满足设计要求。
2.2 问题分析
通过以上计算,可以看出现有散热器的散热能力能够满足发动机的散热要求,但是热平衡试验结果却显示不能满足使用要求。
表3下列出可能影响冷却系统散热能力的因素。
对以下因素逐个进行分析,再结合HFC3310KRILT自卸车现状,决定从以下三个方面(针对表中第7、第10、第14三个较易整改项)进行优化:
a、热风回流:设计合理的防热风回流装置。
b、护风罩的形式:设计出更加合理的护风罩结构。
c、散热器前方热源影响:通过整改优化将热源移开。
3、冷却系统的优化与改进措施
3.1 加装防热风回流装置
原散热器顶部与驾驶室底板间为敞开式结构,现在在散热器顶部与驾驶室底板之间加装防热风回流装置,以降低风扇后高温气体回流现象,防热风回流装置结构如图3。
实际样件装车前后如下:
从表1可以看出散热器迎风与环境温差为16.6℃,具有很严重的热风回流现象。而整车能够适用的需用环境温度在风扇、散热器等配置不作更改的情况下,是只与进入散热器的空气温度成正比例关系的,而进入散热器的空气温度取决于散热器前的迎风温度,因此避免热风回流是非常必要的且对冷却系统散热能力的提升效果是非常显著的。
3.2“U”型嘴护风罩优化设计
现有冷却系统使用的是普通环形护风罩,通过优化将普通环形护风罩改为U型嘴护风罩,以加大吸风效果,最大限度降低风扇边缘的空气扰流现象。
3.3 散热器前方热源的整改优化
将散热器前方暖风进回水管移到一侧,以尽可能降低散热器前方热源的影响,降低迎风温度,使冷却系统有更好的冷却效果。示意图如下:
4、试验验证
经过上述一系列优化后,将试验样车HFC3310KR1LT自卸车再次进行转毂热平衡试验。试验《Q/JQ 13062.4-201 1-商用车转毂热平衡试验方法》进行,测得冷却系统在扭矩点时的冷却常数K(K=T出水-T环境)为56.8℃,功率点时的冷却常数K (K=T出水-T环境)为50℃,详见图11、图12。
从试验结果来看,经过一系列的整改优化后,新的冷却系统散热器的散热量完全能够满足发动机所需要冷却系统带走的散热量。
5、结论
总的来说,整车冷却系统匹配优化涉及到诸多因素,例如冷却系模块化匹配,护风罩结构形式,热风回流现象,热源等。本车型虽然在理论计算时能够满足发动机冷却要求,但是由于在计算过程中,很多因素都忽略考虑(如热风回流、热源等),或者有些参数是根据经验所得(如A冷却系统的热量占燃料燃烧值的百分比等)不太准确,所以在设计计算后,需要对整车进行热平衡试验,从而最终确定冷却系统配置。
通过上述对冷却系统的分析、优化和试验验证,总结如下:
1)通过加装防热风回流装置,阻挡了使散热器前后形成相对的独立空间,有效降低了热风回流现象。阻止热风回流简单易行,且行之有效。
2) U型嘴护风罩的使用,大大降低了风扇边缘与护风罩间的空气扰流现象。
3)热源问题。散热器前方有热源的存在,使散热器局部进气温度升高,降低了散热器的利用率。移开热源只需要重新对管路进行优化设计,能够以很低的成本取得最大的效益。
4)本文虽然仅以HFC3310KR1LT自卸车为例进行分析并且在转毂试验台上进行了热平衡试验验证,但文中问题分析和试验验证的方法及结论也可以应用到其他中重型卡车以上。对类似相关产品开发来说,本文具有一定的参考价值和指导意义。
参考文献
[1]陈家瑞汽车构造(上册).第5版.北京:人民交通出版社2005 232~243.
[2]姚仲鹏《车辆冷却传热》第1版.北京理工大学出版社,2001 p96-147.
[3]张小虞《汽车工程手册设计篇》人民交通出版社.2001p181-191.
[4]德国BOSCH公司《BOSCH汽车工程手册》第2版.顾柏良译.北京理工大学出版社2004 p465-470.
如何检修发动机冷却系 篇6
将风扇放在检查平台上, 检查每个叶片的一侧与其他叶片同一侧所构成平面的偏差, 应不大于1.5~2.0 mm, 否则应对变形的叶片和叶片架进行冷校正。
将风扇总成安装在检查轴上, 用两块三角铁将检查轴两端架起, 在任一叶片上用粉笔作一记号, 然后转动风扇, 若记号能在任何位置上都能停止, 说明风扇平衡。若不能满足静平衡要求, 可磨去较重叶片尾部的金属, 或在叶片架和皮带轮上钻孔;也可在较轻叶片的非工作表面上焊以薄钢片。
叶片有裂纹可进行焊修或胶补, 焊后应加工到与其他面平齐。若叶片在叶片架上松动, 可重铆铆钉或焊接修复。
风扇叶片折断后, 风扇运转不平衡, 将产生振动和噪音, 这时应更换折断的叶片。若一时无备件, 可将断叶片的对面一片叶片拆去应急, 待收车后再修理。
安装风扇叶片时, 应注意不要装反 (应让空气从散热器流向发动机体) 。
2. 节温器的检修
良好的节温器应在68~72℃时开始打开, 至80~85℃时主阀门全开。若阀门开启不灵 (开启温度过高) 或卡滞 (不能开启或不能关闭) , 发动机水温将不能得到自动调节, 会出现水温过高或水温上升过慢等现象, 降低了发动机的动力性和经济性。
3. 水泵的检修
(1) 水泵叶轮的检修:水泵叶轮与水泵轴的配合为静配合或过渡配合, 其配合间隙为-0.048~+0.013 mm。若叶轮孔与泵轴配合间隙超过0.04 mm, 应搪孔并进行镶套, 衬套材料可用灰铸铁或20号钢。
水泵叶轮裂纹较小的, 可锡焊或胶补;裂纹较大或碎裂的, 应予更换。
(2) 水泵壳的检修:水泵壳裂纹, 可用环氧树脂胶补, 也可开V形槽进行焊补。受进水口负压吸力作用, 有时水泵叶轮会前移, 叶轮接盘与泵壳相摩擦, 磨损后冷却水会产生回漏。此时可用环氧树脂胶粘结多层胶布粘贴磨损处, 以消除回漏。
(3) 水泵轴的检修:水泵轴是用低碳钢、中碳钢或合金钢制作, 轴颈磨损后可进行堆焊, 也可用镀铁或镀铬法修复, 并修磨至标准尺寸。
水泵轴前衬套受叶轮振动较小, 润滑条件较好, 磨损量较小;而后衬套 (靠水泵叶轮一端) 受叶轮影响较大, 磨损较大。当衬套磨损后与水泵轴的配合间隙超过0.30mm时, 应更换衬套。注意前后衬套应同时更换, 以保证前后衬套的同轴度。
水封密封端面磨损不平、有麻点或沟槽时, 可进行研磨磨平或用铰刀修整;上紧水封螺母后仍出现漏水, 可更换水封填料;水封损坏失效时应更换水封总成。
柴油机冷却系的保养 篇7
冷却系的作用是保证柴油机在最适宜的温度状态下工作。柴油机冷却系统一般为封闭型强制循环水冷却式, 其结构主要由散热器、水泵、导风罩、调温器、冷却水路和管路等组成。柴油发动机在正常运转时, 冷却水的温度应是75~90℃。在我国农村一些小型柴油机上采用的是蒸发式水冷却方式, 结构简单, 只有一个水箱, 正常的工作冷却水最高温度可为100℃。柴油机工作时, 如果水温经常高于正常值, 则产生过热, 会使活塞、缸套的配合间隙遭到破坏, 同时使润滑油的黏度下降, 润滑条件变差, 严重时将导致卡缸、烧瓦等故障的发生。反之, 如果柴油机时常处于过低的温度下工作, 则会因冷却水散失热量大, 降低柴油机的有效功率, 也影响动力性和经济性的发挥。同时, 由于低温下酸性物的产生, 加剧活塞、缸套等零件的磨损。应如何使用和保养好小型柴油机的冷却系统, 要注意以下几点:
1. 启动之前, 应按说明加足冷却水 (软水) 。启动后, 应空载低速运转一段时间, 待水温上升到70~80℃左右再加负荷, 如过早加负荷, 机温低燃烧不好, 动力性、经济性不佳。低温活塞与缸套间隙较大, 负荷会加重冲击, 加重磨损。在冬天里启动要加热水预温。
2. 改成循环式不可取。有些用做船用动力的小型柴油机, 用户为减少加水麻烦, 在船上自装水泵, 将河水直接抽入水箱内, 打开放水阀以维持水箱的水量。这种做法虽然省事, 但水箱里的水温不稳定, 时常使柴油机在低温下工作, 这是不利的。同时河水也会因不同季节有清有混, 不清洁的河水被抽进水箱, 会使水箱产生水垢, 影响正常工作。
3. 要经常清洗水箱。柴油机广泛地应用在农业机械上, 作业在田间, 有些机手在缺水时随便在河沟中和田间水中取水添加作冷却水。容易带入水箱很多杂物, 形成水垢和沉积物, 影响散热效果。有时会出现过热, 严重时产生缸套变形或断裂。因此, 应经常清洗水箱中的水垢和沉积物。
4. 如果由于一时疏忽造成水箱短时间缺水时, 不要操之过急, 应迅速减小油门, 去掉负荷, 然后多次少量加水, 以免急剧加冷水使气缸套和机体炸裂。
5. 在北方寒冷的冬天或库外停车, 应等机温下降到10~20℃左右再放掉冷却水, 切莫一停机就放水, 急剧冷却易引起缸套和机体裂纹。
6. 如果水箱中水面正常, 工作中冷却水沸腾属于正常现象, 不要再加水, 水箱水面过高飞溅出会烫伤人。一般只有水面低于规定水面较多时才能慢慢添加。
7. 柴油机工作中要留心各部技术状态:如发现散热器漏水, 应进行修理;若发现水泵、风扇旋转有摆动或发生异响时, 应及时修复;如发现发动机过热, 应及时检查是否缺水;若缺水应停机, 待降温后添足冷却水;若节温器工作不正常引起发动机工作温度过高或过低时, 应及时修复或更换。
8. 风扇皮带张紧度要定期检查调整。风扇皮带张紧度过小, 不仅影响冷却风量并且使发动机工作负荷加大, 而且因发生打滑而加速皮带的磨损。如皮带紧度过大, 会加速水泵轴承、发电机轴承的磨损。因此, 在使用中应检查皮带紧度, 必要时应予以调整。如不符合规定, 可以通过改变发电机及调节臂的位置进行调整。
9. 不要拆除节温器。据试验, 冷却水温度为50℃时, 柴油机的磨损量是90℃时的2~3倍;冷却水温度为30℃时, 柴油机的磨损量是90℃时的4~5倍。因此, 柴油机不应当长时间在低温范围工作。为使柴油机运转后迅速升温, 冷却系统中装有节温器。节温器的作用是自动控制柴油机的正常水温。低温启动时, 节温器内通向散热器的水路被关闭, 冷却水在柴油机自身的水套内“小循环”, 水温将迅速升高;当水温升到72~84℃之间时, 节温器通向散热器的水路部分打开, 部分冷却水在水套、散热器间进行“大循环”;当水温高于84℃时, 节温器通向散热器的水路全部打开, 冷却水全部参与循环以利散热。这样柴油机的冷却水就基本上维持在80~90℃之间, 保证了柴油机的最佳工作温度。试验表明, 若拆除节温器, 柴油机冷却水温升至80℃左右的时间要延长4~5倍, 磨损增大5~6倍。因此, 绝不能随意拆除节温器, 并应定期检查节温器, 有故障应及时修复或更换。