柴油機冷卻系統的檢修

于國明

(黑河市農業機械化總站，黑龍江 黑河164300)

0 引言

柴油機工作時，燃氣的最高溫度可達2200 ℃左右，使直接與燃氣相接觸的零件強烈受熱。如果冷卻系統不能良好地散熱，將會產生許多不良后果。如受熱零件溫度過高，會使金屬的強度顯著下降，以致發生熱變形和裂紋，常見的有缸蓋預燃室與氣門間壁的裂紋；零件受熱膨脹，以致破壞零件之間的間隙，常見的有活塞拉缸或在缸中卡死(溫度過高是其原因之一)；潤滑油在高溫下容易氧化變質，黏度降低，不利于摩擦表面形成油膜而增加零件的磨損。柴油機的溫度過高，還會使進入汽缸中的新鮮混合氣減少，使柴油機的功率下降，燃燒失常并排黑煙。

如果柴油機工作中散熱過多，使柴油機不能保持正常的工作溫度(85 ℃左右)，會加速零件磨損，產生功率不足及耗油量增加等不良后果。冷卻系統雖然是柴油機的輔助系統，但是在保證柴油機正常工作中起著重要的作用，對冷卻系統的維修要給予足夠的重視。

1 常用冷卻系統的特點

柴油機常用的冷卻系統有風冷式和水冷式，水冷式冷卻系統分為自然循環冷卻和強制循環冷卻。強制循環冷卻系統又分為開式和閉式兩種；自然循環冷卻系統分為蒸發式、冷凝式、熱流式。

(1)風冷式冷卻系統是用空氣直接冷卻，由冷卻風扇使冷卻空氣高速吹過散熱器表面，帶走散出的熱量。汽缸外壁都帶有散熱片，以增加散熱面積，同時布置有導風罩，以達到有效、均勻的冷卻。主要應用于小型移動式農機具、露天作業機械、工程機械等，具有結構簡單、質量輕，便于翻造、維修，對地區、氣溫變化適應性強，但燃油消耗較高，散熱困難、熱負荷高等優缺點。

(2)閉式強制循環冷卻系統，水散熱器(水箱)上安裝空氣——蒸汽閥，冷卻水與外界大氣不直接相通。冷卻水靠水泵打入柴油機水套形成強制循環。從柴油機排出的熱水進入散熱器，由風扇形成風進行冷卻。廣泛用于汽車、拖拉機、工程機械等，可提高柴油機進出口水溫，使冷卻水的溫差小，穩定柴油機工作溫度，從而縮小散熱面積，水消耗量小，并縮短暖機時間。但冷卻零部件耐壓要求高。

(3)開式強制循環冷卻系統，冷卻水靠水泵打入柴油機水套形成強制循環。從柴油機排出的熱水，在敝口的水池或水缸中冷卻，然后再回到柴油機中去，不用風扇，在單缸柴油機上應用，它的優缺點正好與閉式強制循環冷卻系統相反。

(4)蒸發式水冷卻系統，無水泵、風扇，散熱器是個簡單的蒸發水箱。利用冷卻水的熱循環和蒸發達到散熱冷卻的目的。廣泛用于工農業小型動力裝置，結構最簡單，但耗水量大、易形成水垢，散熱能力有限。

(5)凝汽冷卻系統，在冷卻水的熱循環中，借助冷凝器和風扇，加速熱量散發，使蒸汽冷凝為水循環使用。冷卻水基本不散發于大氣中，減少了耗水量。廣泛用于工農業小型動力裝置，結構較復雜，耗水量小。

2 主要部件維修要求

2.1 水泵

水泵的作用在于把低處的水提到高處，并產生一定的壓力，使水進入水套進行冷卻。結構上多為離心式水泵，由殼體、葉輪、軸、水封裝置組成。傳動主要是V帶傳動。單缸臥式柴油機用水泵與多缸立式柴油機用水泵在與機體的連接上略有不同。維修時要注意以下事項。

(1)水泵殼體的軸承孔、水封密封面、水泵葉輪的軸孔和帶槽等表面，不得有疏松、氣孔、砂眼和裂紋等缺陷，過流表面應光潔，不得有可見的粘砂、結疤、氣孔、砂眼、縮松、裂紋和飛邊等缺陷。

(2)水泵軸與水接觸部位需經鍍鉻、鍍錫或鍍鋅處理。水泵軸與葉輪孔，或與風扇皮帶輪輪轂的配合，無固定螺絲的，應過盈0.01～0.04 mm；有固定螺絲的，應過盈0.02～0.05 mm。水泵葉輪裝配后，其端面應高出水泵軸0.10～0.50 mm。

(3)水泵總裝后應轉動靈活，不得有觸擦和卡住現象。水泵各接合面應保證密封，在運轉時不得有滲漏現象。

(4)在標定轉速下水泵的流量和揚程應符合要求。

2.2 風扇

風扇其作用是高速旋轉產生氣流，用來冷卻散熱器芯，使冷卻水溫度保持在規定的范圍內。風扇多為軸流式，由4～6個葉片組成，采用鉚接或點焊結構。風扇由V帶驅動，往往和水泵在一個軸上。為提高冷卻效果，有的風扇設有導風罩。

風扇在工作中常出現的缺陷是葉片鉚釘松動、葉片或葉片架裂紋以及葉片變形等。主要是由于鉚接不牢或磕碰過散熱器及三角皮帶折斷纏繞在風扇上造成的。葉片脫落飛出，將會造成散熱器被打壞或其他機件的事故。葉片變形將會影響風扇的平衡，工作中發生擺動而加速軸承的磨損。由于風扇的振動，很容易引起水泵的斷裂和泵體與缸體連接螺栓的松動。維修時要注意以下事項：

(1)風扇累計工作100～200 h后，應檢查固定螺栓及風扇傳動帶的松緊度，正常情況下，在傳動帶中段加30～50 N的力，傳動帶應能按下10～20 mm的距離，如張緊過甚會造成充電發電機、風扇和水泵上的軸承磨損加劇；如太松也會使風扇達不到所需的轉速、風量不足。調整方法可通過改變張緊輪或充電發電機支架的位置來調節。若傳動帶伸長或有裂縫、分層等缺陷應進行更換，若風扇傳動帶是兩根應同時更換。

(2)風扇皮帶輪上的軸孔、軸承座孔磨損，可采用擴孔鑲套修復。

(3)風扇葉片鉚釘松動，可用重鉚或焊補的方法使其可靠固定。當鉚釘孔磨損成橢圓形時，可以修孔，用加大鉚釘重新鉚合。

(4)風扇葉片和葉片架產生裂縫時，可用氣焊修補，然后進行表面修整。產生變形時可用冷校正法進行修復，每片的傾斜角度應相等，一般柴油機為300°，變形嚴重的應更換。

2.3 水散熱器

水散熱器將冷卻水帶出的熱量傳遞給周圍的空氣。散熱器主要有散熱器芯，上、下水室，進、出水管，加水口等組成。按其散熱器芯子結構又可分為多種，其中小型柴油機常用的水管為扁管，管外加焊散熱片可增加散熱面積和提高剛度，管片式為管外套裝多管共用的整塊散熱肋片，結構強度好，風阻小，組裝復雜；管帶式為水管間夾有各種波紋狀的散熱帶，帶上開有破壞氣流附面層以增加傳遞效果的溝槽。散熱效率高，制造簡單。

為防止水分蒸發，并保持水散熱器內的壓力和大氣壓基本平衡，水箱蓋中一般裝有空氣—蒸汽閥。空氣閥用彈簧關閉，該彈簧很軟，在水散熱器內壓力稍低于大氣壓力時，此閥即被散熱器外的空氣打開，以便水溫降低或因漏水引起水面下降時流進一部分空氣，維持散熱器內的壓力不致過低。當水溫升高，散熱器內的壓力超過0.1 MPa時，水蒸氣便頂開蒸汽閥，逸出一部分，以免漲破散熱器芯。維修時要注意以下事項：

(1)水管焊縫應牢固密封，水管內、外表面應光潔平直，不允許有凹陷；水管端面應平整，不允許有毛刺、壓皺和截面減少的現象。

(2)管片式散熱器的散熱片總數可在±1%的范圍內變動，散熱片的片距和平行度應不大于規定片距的±15%，散熱片沿芯子前、后的撓曲度不大于規定片距的50%。管帶式散熱器每條波紋帶總波數可在±1范圍內變動，波距要均勻。每5個波距的累計偏差不大于1 mm。

(3)散熱片或波紋帶與水管的焊合必須緊固密合。散熱片或波紋帶與水管的焊著率均不得低于85%。管帶式散熱器側護板與波紋帶應同時焊牢。

(4)散熱器芯子堵塞的水管數，不得超過水管總數的1%。

(5)每個散熱器總成或芯子，應用壓縮空氣進行密封性試驗，試驗壓力為散熱器最高工作壓力的1.5倍，保壓時間不少于1 min，不得漏氣。

(6)空氣—蒸汽閥水箱蓋閥開始開啟的壓力應符合要求。

(7)總成所有焊縫，均應牢固、可靠、美觀，散熱器總成和芯子，不允許有壓傷、碰傷等缺陷，并經過可靠的防銹處理。

(8)當散熱器的散熱片間的風道因污物過多而堵塞時，應及時進行清理，清理時應先拆下外罩，用木片或竹片剔除污物，也可用水沖或高壓空氣吹除。

2.4 節溫器

節溫器根據冷卻水的溫度變化，決定閥門開啟的大小，從而控制冷卻水的循環流量，使柴油機經常保持在最佳溫度范圍內工作，同時可以縮短柴油機啟動后的暖機時間。

節溫器主要由感溫器和閥門組成。感溫器內裝有石蠟。當水溫高時，石蠟熔化，體積脹大，推動頂桿打開閥門，冷卻水便流入散熱器構成大循環。當水溫低于70 ℃時，石蠟凝固，體積縮小，在彈簧作用下，閥門關閉。冷卻水不經散熱器，直接由節溫器下面的小水管流回水泵，再進入機體缸蓋，構成小循環。

為防止冬季節溫器閥門關閉，水箱凍結，在閥門處留有一小孔，使小循環時仍有一小部分熱水經過水箱進行大循環。加水時缸體及缸蓋水套中的空氣可以從小孔逸出，以便于冷卻水進入水套。