冷卻系統(tǒng)普及講義

冷卻系統(tǒng)普及講義1第一頁(yè)，共十七頁(yè)，2022年，8月28日帶走，散熱器又必須有足夠的空氣通道面積及足夠的散熱面積(額定功率時(shí)流經(jīng)散熱器的風(fēng)速在10m/s)。同時(shí)，為了保證冷卻空氣把散熱器的熱量帶走，風(fēng)扇也應(yīng)供給足夠的空氣流量，同時(shí)具有克服空氣道阻力的一定的壓頭。發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度，取決于具體的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件。但是，這個(gè)溫度值，必須在冷卻條件許可的最大與最小溫度范圍之內(nèi)。過熱會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)充氣系數(shù)下降，燃燒不正常（爆燃、早燃等），機(jī)油變質(zhì)和燒損，非金屬零部件加速硬化，零件的摩擦損失加劇，引起發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和耐久性全面惡化；過冷會(huì)使散熱損失和摩擦損失加劇，發(fā)動(dòng)機(jī)工作粗暴。因此過冷與過熱現(xiàn)象均應(yīng)避免。對(duì)于水冷發(fā)動(dòng)機(jī)來說，溫度極限是用機(jī)油溫度或發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的出口溫度來表示的。一般，冷卻水的極限值，最小是71℃，最大是100℃。對(duì)水冷發(fā)動(dòng)機(jī)油溫的規(guī)定，一般在穩(wěn)態(tài)工作條件下，潤(rùn)滑油的溫度極限是：從最小54℃到最大121℃。含乙二醇的防凍液,是所有內(nèi)燃機(jī)冷卻系統(tǒng)最佳的保護(hù)劑,它對(duì)散熱器可以起防凍、防

2第二頁(yè)，共十七頁(yè)，2022年，8月28日蝕及防過熱的保護(hù)作用。其中所含保養(yǎng)成分能夠防止發(fā)動(dòng)機(jī)重要構(gòu)件，如氣缸蓋、缸體、水泵及熱交換器中冷卻管道的積垢。試驗(yàn)結(jié)果如下：溶解度：與水的可混合性可任意混合

與硬水的可混合性無沉淀泡沫傾向：最大50毫升/1—3秒腐蝕試驗(yàn)：（與玻璃器皿試驗(yàn)）銅、錫焊料、黃銅、鋼、鑄鐵、鑄鋁等金屬與合金平均重量損失：全部樣管均少于0.1毫克/cm2模擬腐蝕試驗(yàn):銅、錫焊料、黃銅、鋼、鑄鐵、鑄鋁重量損失<0.2毫克/cm2

3第三頁(yè)，共十七頁(yè)，2022年，8月28日

乙二醇的沸點(diǎn)是197.2℃,當(dāng)它與水以適當(dāng)比例混合時(shí)(防凍液濃度不能超過68%,否則性能會(huì)惡化。從有關(guān)表格可了解到，一般情況下，當(dāng)防凍液濃度超過68%時(shí)，冰點(diǎn)反而會(huì)開始上升，至100%時(shí)，冰點(diǎn)在-14℃左右),溶液的凝固點(diǎn)最低可降到-53℃,因而可適用于北極工作.發(fā)動(dòng)機(jī)工作的溫度范圍,是由恒溫裝置與冷卻水的沸點(diǎn)來決定的.由于乙二醇與水的混合物的沸點(diǎn)比純水高,因此,可以允許較高的工作溫度.但是,混合液的比熱值低于純水,這樣,對(duì)于相同的熱傳導(dǎo)表面來說,冷卻液的容量要求就更大了。(康明斯B系列柴油機(jī)要求使用長(zhǎng)效防凍防銹液，它含乙二醇50%（容積比），在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，沸點(diǎn)為108℃，冰點(diǎn)為-37℃。實(shí)驗(yàn)表明，防凍防銹液對(duì)各種金屬和橡膠都無腐蝕作用，更換周期為兩年，可保證發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系水套內(nèi)腔不會(huì)結(jié)垢，使極寒地區(qū)的發(fā)動(dòng)機(jī)安全過冬。在密封良好的冷卻系內(nèi)，無需經(jīng)常添加冷卻液，減少了保養(yǎng)工作量。)另從減小氣缸的腐蝕性磨損和提高燃料經(jīng)濟(jì)性的角度，最佳水溫在100℃～120℃左右最好。這時(shí)冷卻水溫與氣溫之間的

4第四頁(yè)，共十七頁(yè)，2022年，8月28日溫差大，散熱器的散熱效果好（這就是為什么大部分小轎車通過加壓力蓋將水溫提高至100℃以上的緣故）。整車使用過程中冷卻系統(tǒng)冷卻能力不足、水溫高的原因外在原因：1.水溫傳感器失靈、水溫表誤差過大；2.散熱器被異物堵塞(諸如北京公交散熱器被柳絮堵塞、內(nèi)蒙旅游車被雜草堵塞等)；

3.由于降低運(yùn)行成本等因素而未按規(guī)定使用防凍液造成發(fā)動(dòng)機(jī)及散熱器內(nèi)大量銹蝕,從而影響散熱效果,表現(xiàn)冷卻系統(tǒng)水溫偏高（大量的車型在新車狀態(tài)情況下未發(fā)生水溫高，而現(xiàn)在體現(xiàn)水溫高均屬此類原因造成）。

內(nèi)在原因：1.風(fēng)扇、散熱器選擇或匹配不當(dāng)(表現(xiàn)比較明顯的應(yīng)該是公交車

5第五頁(yè)，共十七頁(yè)，2022年，8月28日系列,原設(shè)計(jì)時(shí)均對(duì)額定功率時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱量進(jìn)行校核,未考慮公交車使用工況,即車速較低,超載嚴(yán)重,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)來說,其對(duì)應(yīng)工況應(yīng)該是最大扭矩工況,此時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)散熱量雖然較額定工況小,但由于此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低、風(fēng)扇吸風(fēng)量較少，從目前的使用反饋來看，風(fēng)扇、散熱器選擇不甚合理);2.散熱器周圍不密封導(dǎo)致熱風(fēng)回流(尤其是散熱器外側(cè)與倉(cāng)門密封用的豎式橡膠密封條處。此項(xiàng)車身附件室已對(duì)U、V系列作專題整改目的是進(jìn)一步提高該處的密封);3.進(jìn)風(fēng)倉(cāng)密封和隔熱不好,導(dǎo)致進(jìn)風(fēng)溫度高(表現(xiàn)比較明顯地是老式KLQ6100G消聲器與散熱器同側(cè)布置且密封效果較差同時(shí)由于散熱器前橫梁布置較高嚴(yán)重影響進(jìn)風(fēng)量);4.散熱器進(jìn)氣倉(cāng)門設(shè)計(jì)不合理,導(dǎo)致散熱器進(jìn)風(fēng)量不足或熱風(fēng)回流造成進(jìn)風(fēng)溫度高(前面已經(jīng)介紹過,前置發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)風(fēng)格柵面積不小于散熱器正面積的80%,后置發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)風(fēng)格柵面積大于或等于6第六頁(yè)，共十七頁(yè)，2022年，8月28日散熱器正面積。表現(xiàn)比較明顯的車型為U、V系列進(jìn)風(fēng)格柵面積較小造成進(jìn)風(fēng)量不足從而造成水溫偏高。老式KLQ6820G進(jìn)風(fēng)格柵開口開至散熱器截面后可造成熱風(fēng)從倉(cāng)門外回流，影響散熱器進(jìn)風(fēng)溫度)從設(shè)計(jì)角度及服務(wù)角度對(duì)出現(xiàn)上述問題的處理辦法：

1.首先排除上述外在原因造成的水溫偏高因素的影響，對(duì)誤差較大的水溫傳感器及水溫表等進(jìn)行更換。設(shè)計(jì)時(shí)選用性能和可靠性均較好的哈爾濱威帝儀表和傳感器等。采用譬如容易清理的布簾結(jié)構(gòu)來過濾雜草及柳絮等（主要針對(duì)草原及北京地區(qū)）。同時(shí)，應(yīng)該盡最大努力說服用戶使用防銹防凍液進(jìn)而防止發(fā)動(dòng)機(jī)及散熱器銹蝕、結(jié)垢等（會(huì)嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)傳熱），提高發(fā)動(dòng)機(jī)及散熱器等使用壽命（發(fā)動(dòng)機(jī)及散熱器的清洗可以用堿水溶液來進(jìn)行，10L水中加入750-800g洗滌用堿，以中等速度將柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)預(yù)熱10-15分鐘，讓溶液在柴油機(jī)內(nèi)停留10-12小時(shí)，再重新運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)10-15分鐘，然后將溶液放掉，再用清水仔7第七頁(yè)，共十七頁(yè)，2022年，8月28日細(xì)清洗后運(yùn)轉(zhuǎn)3-5分鐘，放掉，換上新防凍液即可。在清除內(nèi)部水垢的同時(shí)，千萬不要忘掉清除散熱器、中冷器等外部灰塵和污垢）。2.檢查在用車輛上述該密封處密封效果;同時(shí)對(duì)U、V系列車型從設(shè)計(jì)上對(duì)上述密封處作專題整改和重新設(shè)計(jì)。目的是改善密封效果，提高密封可靠性。對(duì)于其它系列車型由于散熱器安裝結(jié)構(gòu)的影響無法作上述整改，但希望在使用過程中，對(duì)該處的密封提請(qǐng)注意（已發(fā)現(xiàn)部分車型該處密封條丟失未進(jìn)行及時(shí)處理，也發(fā)現(xiàn)個(gè)別司機(jī)將發(fā)動(dòng)機(jī)檢修門在運(yùn)行時(shí)打開以為可以提高進(jìn)風(fēng)量或改善發(fā)動(dòng)機(jī)散熱，諸不知這樣會(huì)嚴(yán)重影響進(jìn)風(fēng)溫度，更加惡化發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱）。3.由于冷卻系統(tǒng)對(duì)整車噪聲貢獻(xiàn)度體現(xiàn)在風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)的線速度大小之上，線速度大，則噪聲大，線速度小，噪聲值則小。設(shè)計(jì)時(shí)既為了滿足發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻的要求，同時(shí)也為了符合噪聲限值的要求，盡可能采用大直徑、低轉(zhuǎn)速的風(fēng)扇來達(dá)到設(shè)計(jì)要求。但這受整車布置限制，因此一般控制風(fēng)扇線速度不超過80m/s來滿足上述兩方面的要求。也就是根據(jù)8第八頁(yè)，共十七頁(yè)，2022年，8月28日發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及曲軸皮帶輪直徑大小來調(diào)整風(fēng)扇皮帶輪直徑大小來實(shí)現(xiàn)。目前公司風(fēng)扇皮帶輪有兩種規(guī)格，即直徑為Ф175mm和Ф150mm兩種。其中Ф175mm直徑的風(fēng)扇皮帶輪只用于裝玉柴系列發(fā)動(dòng)機(jī)，其它類型發(fā)動(dòng)機(jī)所裝用的均為直徑Ф150mm的風(fēng)扇皮帶輪。現(xiàn)在市場(chǎng)反饋，裝Ф175mm直徑的風(fēng)扇皮帶輪車型存在水溫高的問題，從維修使用的角度出發(fā)，同意將直徑為Ф175mm風(fēng)扇皮帶輪更換為直徑為Ф150mm風(fēng)扇皮帶輪（直徑為Ф150mm風(fēng)扇皮帶輪的采購(gòu)代號(hào)為：1300B0M-00004），通過提高風(fēng)扇轉(zhuǎn)速可以部分改善冷卻效果。目前，U、V系列及公交車系列均從設(shè)計(jì)上進(jìn)行了切換。Ф175mm直徑的風(fēng)扇皮帶輪庫(kù)存消耗完后將進(jìn)行全部切換。兩種皮帶輪從更換的角度出發(fā)，完全可以互換。4.由于風(fēng)扇的設(shè)計(jì)、制造及試驗(yàn)技術(shù)的不斷提高，目前風(fēng)扇生產(chǎn)廠家已經(jīng)制造出一種扇風(fēng)量更大的寬葉風(fēng)扇。其與原使用的風(fēng)扇結(jié)構(gòu)參數(shù)及試驗(yàn)結(jié)果列表如下：9第九頁(yè)，共十七頁(yè)，2022年，8月28日編號(hào)

風(fēng)扇直徑（mm）

葉片數(shù)

輪轂直徑（mm）

風(fēng)扇形式

葉片材料

1#

600

8

250

等距機(jī)翼

進(jìn)口尼龍改性

2#

597

10

194

等距機(jī)翼

進(jìn)口尼龍改性

10第十頁(yè)，共十七頁(yè)，2022年，8月28日風(fēng)扇轉(zhuǎn)速rpm

風(fēng)量m3/s

靜壓pa

功率kw

靜壓效率%

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

844.910.83

10.24

33.1

33.3

11第十一頁(yè)，共十七頁(yè)，2022年，8月28日從以上試驗(yàn)結(jié)果可看出,扇風(fēng)量及靜壓均有不同程度的增加,當(dāng)然,風(fēng)扇消耗功率也有一定的增加。扇風(fēng)量尤其是靜壓的提高，這一點(diǎn)對(duì)于目前我們采用13T01-01010散熱器的公交車型意義比較大。因?yàn)樵撋崞髌渖崦娣e雖說是目前我公司所用散熱器中最大的一種（散熱器散熱面積為47m2），但是該散熱器正面積并不大，它是通過增加排管數(shù)來加大散熱面積，我們知道增加排管數(shù)必然增加散熱器通過阻力，尤其對(duì)于長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)在低轉(zhuǎn)速的公交車來說，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速較低，散熱器通過阻力又大，散熱器散熱量有限，這樣必然會(huì)影響冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。因此采用這種寬葉風(fēng)扇就變得很有意義。在對(duì)用戶服務(wù)時(shí)，在采用小直徑風(fēng)扇皮帶輪的情況不能解決的情況下，可以將更換寬葉風(fēng)扇作為一種處理方案。目前，公司從設(shè)計(jì)上，對(duì)U、V系列車型，以及公交系列車型都進(jìn)行了寬葉風(fēng)扇的切換工作（兩種風(fēng)扇與原使用的風(fēng)扇從換裝的角度出發(fā)是完全一樣的）。待庫(kù)存消耗完后，其它車型將作相應(yīng)的切換。替代直徑為φ570mm（零件號(hào)為：13A11-08010）窄葉風(fēng)扇的寬葉風(fēng)扇零件號(hào)為：

12第十二頁(yè)，共十七頁(yè)，2022年，8月28日13T22-08010，同時(shí)其直徑更改為φ580mm；替代直徑為φ597mm（零件號(hào)為：13E01-08010）窄葉風(fēng)扇的寬葉風(fēng)扇零件號(hào)為：13U07-08010，同時(shí)其直徑更改為φ600mm。5．關(guān)于銅質(zhì)和鋁質(zhì)散熱器等相關(guān)問題：泰安魯美對(duì)銅質(zhì)和鋁質(zhì)散熱器的散熱性能作過對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如下：型號(hào)

芯子尺寸寬×高×厚mm

冷卻水管數(shù)目

冷卻水管尺寸mm

散熱帶帶數(shù)

散熱面積m2

銅質(zhì)

485×405×49

114

13×2

39

11.3

鋁質(zhì)

485×410×34

48

32×2

49

9.713第十三頁(yè)，共十七頁(yè)，2022年，8月28日重量風(fēng)速kg/m2s

8101214標(biāo)準(zhǔn)散熱量Qn(KJ/h)

銅質(zhì)153180。81171487。56186164。50200024。33鋁質(zhì)193898。30217877。58240627。70259946。2514第十四頁(yè)，共十七頁(yè)，2022年，8月28日從上表所列出的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出,鋁質(zhì)散熱器標(biāo)準(zhǔn)散熱量比銅質(zhì)散熱器增加了26.58%、27.05%、29.26%、29.96%。也就是說，在適配同一發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，采用鋁質(zhì)散熱器從結(jié)構(gòu)尺寸上來說可以制作得更為緊湊一些，或者，在相同條件下，采用鋁質(zhì)散熱器可以提高冷卻系統(tǒng)的冷卻能力。目前在對(duì)用戶服務(wù)過程中，有少部分車型已經(jīng)對(duì)其散熱器進(jìn)行了試換。在設(shè)計(jì)時(shí)，首先對(duì)裝用13T22-01010散熱器的公交車進(jìn)行批量試裝，后續(xù)將對(duì)裝用13T01-01010散熱器的車型進(jìn)行批量試裝，待試裝及試用結(jié)果出來后會(huì)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行批量替換。但這里要提醒一點(diǎn)，那就是鋁質(zhì)散熱器損壞后，無法采用象銅質(zhì)散熱器修復(fù)的辦法來進(jìn)行鉛錫焊修補(bǔ)。只有進(jìn)行總成更換。鑒于此，目前對(duì)鋁質(zhì)散熱器的使用僅限于路況較好的公交車車型。其中有用于T22、T24、M61、M23等車型的13T22-01001-B的鋁質(zhì)散熱器，有用于G42、M11、M63、T23、T41等車型的13T01-01010-A鋁質(zhì)散熱器。另針對(duì)新疆的KLQ6751車型用鋁質(zhì)散熱器零件號(hào)為：13N02-13001-B

15第十五頁(yè)，共十七頁(yè)，2022年，8月28日6．關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)后倉(cāng)門開孔的問題：一輛行駛中的汽車后部產(chǎn)生的尾流，包含著許多由于車身所引起的渦流。其對(duì)車身尾部的壓力分布可以通過風(fēng)壓管放在尾流中橫向移動(dòng)而測(cè)出。從相關(guān)的壓力線圖可查到，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)倉(cāng)來說，其壓力為正值。即空氣從車后向車