柴油机冷却系统的结构特点

    朱煜

    摘 要：重点阐述了柴油机冷却系统的重要性，并通过对冷却系统的类型及结构特点的介绍，提高人们对柴油机冷却系统的认识，以便能够对其进行正确的使用与维护。

    关键词：柴油机;冷却系;结构特点

    中图分类号：S219.07文献标识码：A

    doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.11.052

    柴油机在农村的拥有量越来越大，但经调查发现，很多用户对柴油机的冷却系统重要性认识不足，对其结构特点不了解，对维护保养工作不重视，使柴油机的动力性和经济性得不到充分发挥，缩短了柴油机的使用寿命。为此，我们重点讲述冷却系对于柴油机的重要性，及冷却系的结构特点，以提高人们对柴油机冷却系统的认识。

    1 冷却系的重要性

    柴油机冷却系的功用是保证发动机在最适宜的温度下工作，保证发动机既不能在过热的情况下工作，也不能在过冷的情况下工作。

    发动机工作时，汽缸内温度可达到1800～2000 ℃。如果冷却系统不工作，将会产生以下不良后果：（1）直接与高温气体接触的金属零件将过热，超过金属材料所能承受的温度，机械性能降低，膨胀、变形，使其失去工作能力。（2）柴油机润滑所使用的是矿物润滑油（从石油中提炼出来的），它们不能承受高温。温度的升高不仅使润滑油变稀，还会使润滑油变质、烧焦，失去润滑作用，使柴油机无法工作。（3）由于温度高，汽缸内压力也高，这样新鲜空气进得少，因缺氧柴油不能完全燃烧，使柴油机功率不足。

    由上可知，柴油机冷却系是必不可少的。但冷却系的冷却强度要适度，过度冷却会使汽缸等零件温度过低，对柴油机工作不利。（1）温度过低，使燃烧条件变坏，柴油不能完全燃烧，冒黑烟，导致耗油率上升，功率下降。同时，产生积碳的可能性增加。（2）温度过低（一般冷却水温度小于60 ℃）时，废气中的水蒸汽会在汽缸壁凝结成水，废气中的酸性气体，如二氧化碳，溶入水中，形成酸，腐蚀汽缸等零件，这就是汽缸的低温腐蚀。酸性物质进入润滑油，会腐蚀轴瓦等有关零件。（3）温度过低，矿物润滑油的黏度增高，流动性不好，不易进入摩擦表面，并使运动阻力增加。

    2 冷却系的结构特点

    柴油机的冷却系按采用的冷却介质不同，分为水冷却系统和风冷却系统。按冷却介质向外界散热的方式可分为开式冷却系和闭式冷却系。根据设计要求不同柴油机冷却水的最有利的温度也不一样，一般水冷柴油机水温要求为75～95 ℃，对于蒸发式水冷柴油机，如S195，冷却水温度允许达到100 ℃。

    冷却系统的结构，按冷却水循环的方式，水冷式柴油机冷却系分为：蒸发式、热对流式和强制式3种。

    （1）S195型柴油机的冷却系统。S195型柴油机的冷却系统为（沸腾）蒸发式冷却系统。冷却水直接与大气相通，为开式，它由水箱、加水漏斗和滤网、水位浮标、缸盖水套、缸体水套组成。水箱一般用导热性好的铝合金铸造，除盛水外，还有一定的散热作用。水箱中的水通过加水口直通大气。

    柴油机工作时，水套内的水与高温机件接触受热，温度升高密度减小而向上流动，水箱中的冷却水温度较低，密度大，向下流动。因此上、下水形成对流。其冷却原理是冷却水吸收热量后，一部分水蒸发汽化，将热量带走而散发到大气中去。在正常工作情况下，冷却水的温度可达100 ℃（沸腾）。这种冷却系统结构简单，对使用技术要求不高的单缸柴油机多采用这种冷却系统。其缺点是冷却水消耗量大，需有较大容积的水箱，使用中要经常添加冷却水，容易产生水垢。

    （2）压力循环封闭式水冷却系统。是以水泵（离心泵）为动力，使冷却水在冷却系统中不断循环，对温度高的零件进行冷却，并把热量散发到大气中去。绝大多数柴油机都采用这种冷却方式。它主要由水泵、散热器、风扇、节温器等组成。

    冷却水由水泵将水压提高并进入汽缸体的主水道后，一部分直接进入汽缸盖，冷却进、排气门、气道和燃烧室;另一部分进入各汽缸的水套。这两部分冷却水被加热后，经汽缸盖前端的节温器流入水箱（散热器）的上水室，这些水流经散热器的水管时，被空气流所冷却。冷却了的水，流到散热器的下水室，再由水泵送入缸体进行再循环。按冷却水温度不同，冷却水有三种循环方式：（1）冷卻水温度在74 ℃以下时，节温器的主阀门关闭，冷却水经节温器上的旁通孔和小循环水管流回水泵，再进入发动机。冷却水不经过散热器冷却，这称小循环。（2）冷却水温度在74～88 ℃时，节温器的主阀门部分开启，一部分水进入散热器冷却后，流回水泵进入发动机;另一部分水，仍由小循环，不经散热器冷却，直接回发动机。（3）冷却水温度超过88 ℃时，节温器主阀门全开，侧阀门将旁通孔关闭，冷却水全部经散热器冷却后再回水泵进入发动机，称为冷却水大循环。这种冷却方式的特点是冷却水循环流动速度快，散热能力大，散热器中的水容量可以减小，有利于减轻柴油机的质量，而且冷却均匀，工作可靠。其缺点是结构较复杂，要消耗柴油机一定的功率来驱动水泵。

    柴油机启动后，应预热暖机，待水温上升后再带负荷工作。柴油机的适宜水温为75～85 ℃，最高不超过95 ℃。在冬季水温过低时，可将风扇反装，变吸风为排风;在炎热的夏季水温过高时，可拆去节温器，以增大冷却水流通截面，提高散热性能。但在炎热季节过后要装回节温器。

    （3）风冷式冷却系。风冷式冷却系统，由风扇产生的空气流，通过导流罩，直接吹到缸体、缸盖上的散热片上，使热量随气流带走。散热片增大了散热面积，导流罩使空气流得到充分利用。

    （01）