康明斯动力（深圳）有限公司

 

新闻主题	水冷和风冷柴油发动机的优缺点

 

摘要：风冷发动机优势就是结构简单，不需要额外的辅助配件，缸体和缸头上的散热片就可以满足柴油发动机基本的散热需求，但如果连续运行因为散热方式太过单一，所以发动机就存在着热衰现象。水冷发动机这类发动机因为有了新的液体介入散热，所以散热效果比较明显，即便发电机组长时间运转，柴油发动机温度也不会出现过高现象，因此它是散热效果比较出色的一种冷却方式。

 

1．水冷系统

 

（1）水冷系统的类型及冷却水路

按冷却液的循环方式，水冷系统又可以分为强制循环水冷系统和自然循环水冷系统。

图1为柴油机强制循环水冷系统示意圈，柴油机气缸盖和气缸体中都铸有冷却水套。冷却液经水泵5加压以后，经分水管进入气缸水套内，冷却液在流动的同时吸收气缸壁的热量，温度升高，然后流入气缸盖水套，经节温器及散热器进水管进入散热器。与此同时由于风扇的旋转抽吸，空气从散热器芯吹过，使流经散热器芯的冷却液的热量不新散到大气中去，温度降低。最后又经水泵加压后再一次流入缸体水套，如此不断循环，柴油机得到不断冷却。柴油机转速升高，水泵和风扇的转速也随之升高，冷却液的循环加快，风扇流量加大，散热能力加强。为了使多缸柴油机前后各缸冷却均匀，一般柴油机在缸体水套中设置有分水管或铸出配水室。分水管是一根金属管，沿纵向开有若干出水孔，离水泵越远，出水孔越大，这样就可以使前后各缸的冷却强度相近，整机冷却均匀。

 

图1 强制循环水冷系统示意

  

如果去掉图1中的水泵5则构成自然循环水冷系统。主要由水套、散热器、节温器、风和连接水管组成，工作时冷却液在机体水套中受热后，密度减小而上浮，经节温器6流入散热器中，在散热器中冷却后，冷却液密度增大而下降，经进水管回到水套。在柴油机工作时，冷却液在冷却系统中靠自然温差来循环。冷却能力较低，只适用于小型柴油机。

大多数柴油机均采用强制循环水冷系统。即利用水泵提高冷却介质的压力。这种冷却系统的体积比自然循环的小得多，而且气缸上下的冷却较均匀。

水冷系统还设置有水温传感器和水温表，水温传感器安装在气缸盖出水管处，将出水管的水温传给水温表。操作人员可借助水温表随时了解冷却系统的工作情况，正常工作水温一般在80～90℃之间。

 

（2）冷却液与防冻液

柴油机使用的冷却液应该是清洁的软水。如果使用硬水，其中的矿物质在高温时沉析出来，附着在管道、水套和散热器芯中生成水垢，降低了散热能力，易使柴油机过热，还会使散热器芯堵死和加速水泵叶轮和泵壳的磨损。

对含矿物质较多的硬水，则需经过软化处理后，方可加入冷却系统使用。硬水软化常用的方法是：在一升水中加入碳酸钠0.5～1.5g，或加入氢氧化钠0.5～0.8g，待生成的杂质沉淀后，取上面的清洁水注入冷却系统中。

在寒冷地区，柴油机熄火后若长时间搁置，冷却系统内的水会冻结，致使散热器、气缸体和气缸盖胀裂。因此，应放掉冷却液。为了防止零件胀裂，减少放水和加水的工作，增加柴油机的机动性，可采用冰点低的防冻液作为冷却介质。通常在冷却水中加入适量的乙二醇或酒精，配成防冻液。

用工业乙二醇配成的防冻液与冰点的关系见表2.3，可以看出，随着乙二醇含量的增加，防冻液的冰点降低，因此可根据不同地区的气候条件来选择乙二醇与水的比例。此外，还因为乙二醇本身的沸点较高（194.7℃），所以它又可以提高防冻液的沸点。例如在密闭的冷却系统内，以防冻液作为冷却液，其沸点可高于110℃。这对于负荷变化大，冷却液容易沸腾的工程机械柴油机是有利的。

表1  乙二醇防冻液

 

在使用乙二醇配制的防冻液时，应注意：①乙二醇有毒，切勿用口吸；②乙二醇对橡胶有腐蚀作用；③乙二醇吸水性强，且表面张力小，易渗透，故要求冷却系统密封性好；④使用中切勿混入石油产品，否则会在防冻液中产生大量的泡沫。

 

2．风冷系统

 

（1）风冷系统的布置和冷却风扇

图2为风冷柴油机冷却系统示意图。冷却风扇位于两排气缸中间，由缸盖、气缸体、机油冷却器、前后挡板和顶盖板等构成风压室。在气缸盖和气缸体的背风面设有挡风板，用来调节风量的分配。冷空气经冷却风扇增压后进入风压室，再由风压室流过各个需要冷却的零部件表面。由于各个零部件的通道阻力不同，因此流过的风量有多有少，以保证其适度而可靠的冷却。

图2  风冷系统布置示意

 

 冷却风扇有轴流式和径流式两种。多缸风冷柴油机采用轴流式。图3所示为前置静叶轮轴流压风式风扇的结构图。风冷风扇主要由静叶轮和动叶轮两部分组成。静叶轮为铝合金精密压铸件，静叶轮毂内装液力耦合器。动叶轮与风扇外壳之间的间隙很小，以提高风扇效率。动叶片与静叶片的端面均为翼形。风扇的传动如图4所示，由柴油机功率输出端曲轴齿轮经凸轮轴传动齿轮、喷油泵传动齿轮、增速齿轮和、连接轴、一对变速齿轮和、胶辊联轴器，最后传到液力耦合器的泵轮，再由泵轮耦合到涡轮和风扇动叶轮。

 

图3  轴流式风扇

图4 风扇的传动

 

 （2）冷却强度的调节

为了保持柴油机在不同工况下都能在最适宜的温度下正常工作，需对其冷却强度随时进行调节。一种能随负荷变化自动调节柴油机冷却强度的装置如图5所示。

 

图5冷却强度自动调节装置

 

 机油泵将油底壳内的机油泵入主油道，通过外接油管引入温控阀，再经温控阀出口引入液力耦合器。温控阀装在排气管上，直接感知排气温度的变化。

当负荷增加时，排气温度升高，温控阀开度增大，进入液力耦合器的油量增多，风扇转速增高，风量增加，冷却强度增强；反之，当负荷减小时，冷却强度随之减弱。自动调节装置能够根据柴油机负荷的变化，自动调节冷却风量，使柴油机始终保持在最佳状态。

 

（3）风冷柴油机的特点 

与水冷柴油机相比，风冷柴油机具有以下特点。

i．不用冷却液，无漏水、冰冻、结垢等故障，使用维修方便。

ii.零件少、结构简单、重量轻。

iii.因其工作温度较高，缸套的平均温度一般为150～180℃，柴油机与空气之间传热温差较大，风冷系统的散热能力对大气温度变化不敏感。因此，风冷柴油机在严寒、酷热和缺水地区使用具有很大的优越性。

iv.启动后暖机时间短。

V.由于没有水套吸音，再加上高速风扇的噪声以及散热片和导风装置振动的噪声，运转时风冷柴油机噪声较大。

vi.由于金属与空气的传热系数大大低于金属与水的传热系数，风冷柴油机热负荷较高，不如水冷柴油机工作可靠。

vii.由于热负荷较大，充气系数较低，风冷柴油机输出的有效功率受到影响。

在军用及高原干旱地区使用风冷柴油机较多。 

 

----------------
以上信息来源于互联网行业新闻，特此声明！
若有违反相关法律或者侵犯版权，请通知我们！
温馨提示：未经我方许可，请勿随意转载信息！
如果希望了解更多有关柴油发电机组技术数据与产品资料，请电话联系销售宣传部门或访问我们官网：https://www.11fdj.com