熱平衡問題一直是柴油機系統(tǒng)中的關(guān)鍵,如果系統(tǒng)的冷卻能力過強,機油被燃油稀釋(即因缸壁過冷,可燃混合氣體在缸壁冷凝并聚集,沖刷缸壁上的潤滑油膜,未蒸發(fā)的燃油經(jīng)缸壁流到底殼,稀釋機油),同時惡化混合氣體形成和燃燒,增加機油粘度和摩擦功率,造成零件間的磨損加劇,摩擦損失增加,柴油機工作粗暴。另外,通過冷卻系統(tǒng)帶走的熱量占燃油燃燒熱量的20～30%,這是一種損失。所以,正確設(shè)計柴油機系統(tǒng)的冷卻系,避免發(fā)動機過“冷”或過“熱”,都會對發(fā)動機的經(jīng)濟性、動力性、工作可靠性有深刻的影響。
冷卻系對于工程機械必不可少,其使發(fā)動機得到適度的冷卻,并保持其在最適宜地溫度范圍內(nèi)工作。冷卻系工作不良是發(fā)動機產(chǎn)生故障,當(dāng)冷卻過度,熱量散失過多,增加燃油消耗,冷凝在氣缸壁上的燃油流到曲軸箱中稀釋潤滑油,磨損加劇。當(dāng)冷卻不足,會使發(fā)動機過熱,充氣量減少燃燒不正常,發(fā)動功率下降潤滑不良,加劇磨損。所以,冷卻系統(tǒng)對于工程機械至關(guān)重要。
冷卻系分水冷和風(fēng)冷兩種,工程機械大多使用水冷卻。
一、冷卻介質(zhì)
水冷卻系是以水作為冷卻介質(zhì),把發(fā)動機受熱零件吸收的熱量散發(fā)到大氣中去。目前挖掘機發(fā)動機上采用的水冷系大都是強制循環(huán)式水冷系,利用水泵強制水在冷卻系中進行循環(huán)流動。
工程機械發(fā)動機中使用的冷卻水應(yīng)是清潔的軟水,如雨水,自來水等;而井水、河水等硬水中含有礦物質(zhì),在高溫下易生成水垢,不能作為發(fā)動機冷卻水。
防凍液在我國北方地區(qū)必不可少,為防止在冬季寒冷地區(qū),因冷卻水結(jié)冰而發(fā)生散熱器、氣缸體、氣缸蓋變形或脹裂的現(xiàn)象,在冷卻水中加入一定量的防凍液以達到降低冰點、提高沸點的目的。
二、冷卻水的循環(huán)
冷卻水在冷卻系內(nèi)的循環(huán)流動路線有兩條,一條為大循環(huán),另一條為小循環(huán)。
所謂大循環(huán)是水溫高時,水經(jīng)過散熱器而進行的循環(huán)流動;而小循環(huán)就是水溫低時,水不經(jīng)過散熱器而進行的循環(huán)流動,從而使水溫升高。
三、水冷系
水冷系由散熱器、水泵、風(fēng)扇、冷卻水道和溫度調(diào)節(jié)裝置等組成。
1、散熱器又稱為水箱,由上水室、散熱器芯和下水室等組成。安裝在發(fā)動機前的車架橫梁上。其作用是將冷卻水在水套中所吸收的熱量散發(fā)至外界大氣,使水溫下降。
2、水泵對冷卻水加壓,使之在冷卻系中循環(huán)流動。
3、風(fēng)扇通常安排在散熱器后面并與水泵同軸。用來提高流經(jīng)散熱器的空氣流速和風(fēng)量,增強散熱器的散熱能力,同時對發(fā)動機其他附件也有一定的冷卻作用。
4、節(jié)溫器可以根據(jù)發(fā)動機負荷大小和水溫的高低自動改變水的循環(huán)流動路線,從而控制通過散熱器冷卻水的流量。節(jié)溫器裝在冷卻水循環(huán)的通路中,根據(jù)發(fā)動機負荷大小和水溫的高低自動改變水的循環(huán)流動路線,以達到調(diào)節(jié)冷卻系的冷卻強度。節(jié)溫器有蠟式和乙醚皺紋筒式兩種,目前多數(shù)發(fā)動機采用蠟式節(jié)溫器。
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