第九章冷却系统

1、第九章 冷 却 系 统第一节 冷却系统的功用及要求一、冷却系统的功用 柴油机运转时，与高温燃气相接触的零件 (如活塞、气缸套、气缸盖、气门、喷油器等)受到强烈的加热，使其温度急剧升高，如不加以适当的冷却，及时地把热量传送出去，则会造成柴油机过热。过热的零件强度和刚度降低，正常的配合间隙被破坏，运动件间的机油变质和烧损，使受力零件损坏，运动零件的摩擦和磨损加剧。由于过热使进入气缸内的空气温度升高，实际进入气缸中的空气重量减少，导致柴油机工作变坏。柴油机过热使其工作不可靠，使用寿命下降，动力性、经济性全面恶化，因此必须加以适当地冷却。 冷却系统的功用是:利用冷却介质 (如空气、水)将受热零件所吸收

2、的热量及时传送出去，使柴油机能在适宜的温度下工作，保证柴油机工作可靠，性能良好。 应当指出：柴油机过度冷却也会带来不良影响，冷却介质带走的热量过多，使功率降低，油耗增加，工作粗暴。柴油机经常在强冷(冷却水温4050)下使用时，其零件磨损比正常工作温度 (8090)下运转时大好几倍。因此希望冷却系统在保证零件工作可靠性的前提下，使散走的热锺尽可能少些。二、对冷却系统的要求随着现代柴油机的转速和功率不断提高，热负荷也愈来愈高，对冷却系统更应引起重视。一个良好的冷却系统，应满足下列要求：(1)散热能力立能满足柴油机在各种工况下运转时的需要。当工况和环境条件变化时，仍能保证柴袖机可靠地工作，维持最佳的

3、冷却水温度。(2)冷却系统消耗功率要小。起动后，能在短时间内达到正常工作温度。(3)体积小、重量轻，便于拆装维修。(4)使用可靠，寿命长，制造成本低。第二节 冷却方式及冷却系统组成一、冷 却 方 式 柴油机冷却系统按所采用的冷却介质不同，可分为空气冷却系统和液体冷却系统两大类。 1、空气冷却系统 用空气直接冷却柴油机的冷却系统，称做空气冷却系统，该类柴油机通常称做风冷柴油机。如图9-1所示，该冷却系统是由风扇1和导风罩4所组成。柴油机工作时，由曲轴驱动风扇转动，风扇将空气按图示箭头方向吸入，沿导风罩流向气缸体2和气缸盖3表面。冷空气流过零件表面时，带走部分热量，使其温度下降。为了提高冷却效果，

4、在气缸体和气缸盖的外壁上制有许多皱折状的散热片，以增大散热面积。 空气冷却系统的特点是：结构简单，重量较轻，使用维护方便，使用过程中不需要进行专门保养。其缺点是:冷却效果差；高温零件受热严重，柴油机工作温度不易控制。一般用于小型柴油机上。 2、液体冷却系统 用水或其它液体作冷却介质来冷却柴油机的冷却系统，称做液体冷却系统。该类柴油机通常称做水冷式柴油机。 根据冷却水在柴油机中进行循环的方法不同，又可分为自然循环冷却和强制循环冷却两类。 (1)自然循环冷却系统。这种方法是利用水的密度随温度而变化的特性，使冷却水在系统中自行进行循环。其优点是结构简单，在一定程度上可以自动地调节冷却的强度。 缺点是

5、冷却不均匀，下部的水温低，上部的水温高，局部地方由于冷却水循环强度不够而可能出现过热现象。此外，这种冷却系统的水箱容积也比较大，故只在小型柴油机上使用。 自然循环冷却系统常见有蒸发式和热流式等型式。 蒸发式冷却系统如图9-2所示。它只需要一个结构简单的蒸发水箱2，该水箱置于气缸体3和气缸盖4的上方。气缸体和气缸盖中的冷却水套与蒸发水箱相通，冷却水从蒸发水箱进入气缸体和气缸套的冷却水套中。当柴油机工作时，气缸体和气缸套传出的热最使冷却水套中的水温度升高，而密度减小，热水从水套中上升到蒸发水箱，水箱中温度较低的水沉入水套。当水箱中的水温上升到沸点后，水便开始沸腾。液态的水在吸收大量的热后变成蒸气散

6、入空气，保持了整个冷却系统的温度在水的沸点附近。这种冷却系统的特点是:结构简单，不需要风扇和水泵等装置，使用管理也方便。缺点是冷却效果差，水的消耗量大。使用过程中冷却水在不断地消耗，因此，水箱的容积较大，还必须经常向水箱内加水。 热流式冷却系统如图9-3所示。它是由散热器5、风扇4、进水管6和回水管3等所组成。气缸体1和气缸盖2的冷却水腔内的冷却水在冷却高温零件后，温度升高，密度减小，经回水管3进入散热器，自上而下流经散热水箱的芯部时，通过流经芯部外侧的空气将部分热量带走，温度降低，然后再经进水管6补充到气缸套和气缸盖的水腔内。水的循环是靠温度差所引起的热对流来实现。所以冷却系统温差较大，冷却

7、不均匀，一般用于小型柴油机上。 (2)强制循环冷却系统。该系统是利用装在水流通路内的水泵，将冷却水提高一定的压力，使冷却水在柴油机中不断地循环流动，将受热零件的热量带走。 强制循环冷却系统工作过程如图9-4所示。由曲轴驱动的水泵4在柴油机运转时工作，将散热器5内经冷却后的低温水以一定压力经进水管3输送到气缸体2和气缸盖1的冷却水腔，带走受热零件一部分热量。又通过回水管6流回散热器。风扇7用来增加流经散热器芯部空气的流速，以提高散热器的散热效率，使冷却水温度下降。柴油机工作过程中，冷却水不断地沿上述过程循环，使受热零件控制在一定温度范围内。在强制循环冷却系统中，按冷却介质是否与大气直接相通，可分

8、为闭式系统和开式系统两种。闭式系统是指冷却介质不直接与大气相通，冷却水在密闭的系统内循环。该系统内的蒸气压力稍高于大气压力，水的沸点可提高到100以上。开式系统是指冷却介质与大气相通，因此，系统内的蒸气压力总是保持为大气压力。 从冷却性能上来看，闭式强制冷却是最完善的冷却系统，所以在现代各类柴油机上得到广泛应用。二、冷却系统的组成 闭式强制循环冷却系统一般是由水泵、散热器、风扇、节温装置、冷却管系和由气缸体、气缸盖等零件内部水腔等所组成。在增压柴油机上通常还装有中冷器。 图9-5a和b所示为190系列柴油机八缸和十二缸机冷却系统。它是闭式强制循环系统，主要由两个水泵3和12、前、后排散热器2和

9、13、风扇14、机油冷却器5、中冷器11、冷却管系和受热零件冷却水腔等组成。该柴油机装有两套完全独立的循环回路-高温循环和低温循环。 高温循环是用于柴油机主要受热零件(包括气缸套、气缸盖、增压器等)的冷却循环回路。它是由前排散热器2、高温循环水泵3、中间水管6、增压器进水管7、气缸盖回水管8以及气缸套、气缸盖、增压器内部水腔等所组成。柴油机工作时，水泵3将的前排散热器内的冷却水经机体进水管4直接压送到机体右侧水道内，然后通过飞轮端中间水管6送到机体左侧水道内。进入机体两侧水道的冷却水沿机体内部水路进入各气缸水套内。冷却水在水套中吸收了热量，从上端串水孔进入气缸盖水腔，又冷却气缸盖上的零件后。从

10、缸盖顶部的出水口流入气缸盖回水管8，返回前排散热器的上水室，并由上而下流过散热器芯子，流到下水室。 从中间水管6处引出一部分冷却水，经增压器进水管7，进入增压器中间体内水腔，也流回气缸盖回水管内。 低温循环是用于冷却进气空气和机油的冷却循环回路，它是由后排散热器13、低温循环水泵12、中冷器11和机油冷却器5等所组成。柴油机工作时，水泵12将后排散热器内的冷却水压送到中冷器内，吸收了进气空气的部分热量后，沿水管进人机油冷却器，又吸收机油传出的部分热量，最后返回后排散热器的上水室。在散热器内冷却水自上而下流过散热器芯子，流到下水室。 柴油机工作时，由曲轴通过风扇传动装置，驱动着风扇14旋转，吹动

11、着空气从散热器芯子的表面流过，带走部分热量，使流经散热器的冷却水温度下降。经冷却后的水又被吸进水泵，如此不停地循环，实现柴油机强制冷却过程。 Z6V190-2型柴油机冷却系统与上述l2V、8V机相比作了较大变动。因该机取消了中冷器，且水泵也改用一个，因此循环水路改为单一循环系统，如图9-6所示。该系统是由水泵1、散热器8，机油冷却器4、调温器7和水管等部分组成。其工作过程是:散热器8内的冷却水，由水泵1经进水弯头直接压入机体左侧水道2内，其中一部分冷却水直接流入左排气缸水套内，冷却该排气缸、气缸盖后，经回水管6流回散热器，另一部分则沿机体左侧水道，由功率输出端出水口处流出，经连接水管3进入机油

12、冷却器4，然门通过弯管流入机休右侧水道5，以冷却右排气缸套、气缸盖，同样经回水管6流回散热器。 该机风扇是曲轴自由端处皮带轮，通过三角皮带直接驱动，不能调节风扇转速。为了控制水温，该机设置有调温器7，工作时可根据回水温度高低，自动改变循环回路。当回水温度低于65时，调温器将通往散热器的管路自动关闭，同时打开通往小循环出水管9去的通路，使冷却水不经散热器，而直接流回水泵进口。第三节 水泵 水泵是强制循环冷却系统的主要部件，它的功用是:用来提高冷却水的压力，迫使冷却水在冷却系统内较快地循环流动，以实现强制循环冷却目的。 在一般柴油机上均采用离心式水泵，它具有结构简单，尺寸小，工作可靠，使用保养方便

13、等特点。一、离心式水泵工作原理 离心式水泵的工作原理如图9-7所示，它是由水泵体1和水泵叶轮2等组成。叶轮上带有若干个弧形的叶片，密闭地装在水泵体内。水泵体内腔沿叶轮同缘为一蜗壳状通道。工作时，由曲轴驱动水泵叶轮逆时针转动，来自散热器的冷却水从水泵进水管被吸进叶轮的中心部分，在叶轮的带动下一起旋转。水在离心力作用下被甩向泵壳的边缘产生一定的压力，经水泵体上部与叶轮成切线方向的出水口压送出去。叶轮中心处由于水被甩向外缘而压力降低，散热器内的水被抽吸进来，再被叶轮甩出，如此不断地将冷却水压送到冷却系统中去。二、典型柴油机水泵的构造 图9-8所示为190系列柴油机用水泵。它是由水泵壳2、轴架4、叶轮

14、11和水泵轴7等组成。由水泵壳2、轴架4和进水法兰8组成水泵体。水泵轴7通过两个滚动轴承支承在轴架4上，中间装有水泵齿轮6。水泵轴的外伸端朝向水泵壳内腔，通过平键和叶轮背帽将叶轮11固定在上面。进水法兰8与水泵壳内腔构成闭式离心水道。在叶轮背面与泵体座孔之间装有机械式水封，其构造如图9-9所示，是由动环3和静环4等组成。动环为陶瓷制品，通过橡胶制成的缓冲垫2牢固地固定在叶轮背面的座孔内，安装时在动环与缓冲垫之间用粘接剂粘牢。静环为石墨浸酚醛制品，通过波纹管5、弹簧8和传动套6等固定在水泵体9座孔内。传动套外圆涂有705胶水，过盈配合压入泵体座孔，并将翻边铆牢，以保持严密的密封。静环与波纹管之间

15、用粘接剂粘牢，固定在传动套上。当克服弹簧弹力作用时，可使其沿轴向移动。动环与静环表面非常光滑平整，在弹簧作用下使两接合面紧密贴合，起到密封水的作用。 工作时由曲轴驱动水泵齿轮6转动(见图9-8)，通过水泵轴7带动叶轮11旋转，冷却水从进水法兰中间通道进入叶轮中心，在离心力作用下被甩向水泵壳周缘蜗壳通道内，从水泵壳2左上角出水口处被压送出去。水泵叶轮旋转时，带动着动环一起转动，动环与静环平面间一直保持严密的接触，防止壳体内的冷却水泄漏。为检查水封密封状况，在水封外侧水泵壳下方开有泄水孔，用以监视水封工作状况。使用过程中当发现泄水孔有水泄出时，表示水封密封不严。当漏水现象严重时应及时进行拆检。 水

16、泵壳的上、下方各装有一个放水阀3，用于检查水泵工作情况，以及排放泵体内积水用。 190系列柴油机上的两个水泵构造完全相同。Z12V190B型柴油机的水泵转速为2863转/分，扬程为20米，排量为1000升/小时。三、水泵的使用与拆检 1、水泵使用时注意事项 (1)必须使用符合规定要求的冷却水，并添加适当比例的防锈乳化液，以防止对水泵的磨损、腐蚀和结垢、特别是对水封起到保护作用。 (2)柴油机起动后，应立即旋开水泵上端的放水阀，检查其供水情况。当有连续水柱冲出时，表示水泵供水正常；当出现微弱的水流或只有少量的滴水时，表示水泵不供水，通过变速或放气，恢复水流，如仍不供水，则应及时停车进行检查，以防

17、止造成柴油机过热而发生重大事故。 (3)注意保持水泵下方泄水孔畅通，并经常检查是否有漏水现象，当发现泄水孔处漏水成流时，表示水封严重损坏，应及时拆检、修理。严禁将泄水孔堵塞，以免在水封漏水时不易发现，并造成水泄漏到轴承处，引起零件锈蚀损坏，或水冻结时将水泵壳冻裂。 (4)在环境温废低于5时，柴油机停车后，应将水泵内积水排净。方法如图9-10所示，打开水泵上、下方两个放水堵，使水泵内积水自行排出，以防水冻结时损坏机件。 2、水泵的拆检方法 水泵在长期运行中，各相对运动零件的配合面之间，会产生不同程度的磨损，如水泵轴、水泵壳体、水封等。造成漏水现象严重，供水量和扬程下降，对柴油机冷却系统带来不良影

18、响。因此，当水泵运行3000小时后，或水泵发生严重的漏水故障时，均应拆检水泵。水泵拆检的方法步骤：（1）拆下水泵进水管和水泵固定螺钉，将水泵从齿轮罩壳上取下。 （2)拆下进水法兰8（见图9-8)。把水泵放到台钳上将水泵齿轮固定，用专用工具将叶轮背帽10拆下。 (3)用图9-11所示水泵叶轮扒子，借助于水泵叶轮上的两个螺孔将叶轮从轴上拆下。 (4)拆下轴架4。 (5)检查水泵叶轮、水泵壳内腔有无腐蚀或磨损现象，并用清洗液清洗干净。若腐蚀、磨损严重时应更换新件。 (6)检查水封状况。动、静环配合表面有无拉伤、裂纹和严重磨损现象，弹簧有无锈蚀或弹力减弱现象，橡胶波纹管有无破损等。必要时应更换水封。

19、水封的更换方法是：先将动环及缓冲垫从叶轮座孔中撬出，再从水泵壳上将定环传动套顶出，把动、静环安装座孔清洗干净，并在表面上均匀地涂上一层厌氧胶。然后将缓冲垫套在动坏上 (注意动环配合面应朝外侧)，一起压入叶轮座孔内。严禁采用敲击的方法压装，以免损坏陶瓷制成的动环。将静环组一起放入水泵壳座孔内，并找正，用专用工具压住传动套周缘缓缓压入。最后在动、静环配合表面上涂上机油。 (7)检查水泵叶轮配合间隙。如图9-12所示，叶轮背面间隙可通过测量水泵轴凸肩到水泵壳内壁高度和叶轮槽深尺寸汁算求得，该间隙值规定为11.3毫米。该间隙可通过调整处垫片厚度来调节。水泵叶轮前端面与进水法兰内表面之间的间隙，用塞尺可

20、直接测出，该间隙值规定为0.81毫米，可通过调整处垫片厚度来调节。 (8)复装。按上述相反过程装配，装好后用手拨动水泵叶轮、转动应轻快，并无任何碰擦声音和阻滞现象。第四节 散热器一、散热器的功用及组成散热器 (又称散热水箱)是冷却系统中的主要部件之一，它的功用是:将冷却水从柴油机受热零件中所吸收的热量，通过空气输散出去，以降低冷却水的温度，保持其正常的散热能力，使柴油机在适宜的温度下工作。散热器一般是由上水室、芯部和下水室三部分组成。如图9-13所示，上水室2是用来贮存热水的，从柴油机各受热零件处循环回来的热水，经进水管4流入上水室2内。上水室上部开有加水口，并用水箱盖3封闭。下水室7是用来贮

21、存冷水的，上水室中的热水流经散热器芯5，使其温度下降，流入下水室内，然后经出水管6流入水泵。散热器的散热作用主要由芯部承担。芯部的结构型式很多，常见的有管片式和管带式两种，如图9-14所示。管片式 (图9-14a)是由水管1和散热片2组成。水管和散热片是用导热性较好的黄铜制成。水管一般作成扁圆形，许多水管平行均匀地排列着，各排之间相互交错。散热片则紧密地套装在上面，两者之间采用熔焊的办法焊接在一起。工作时，冷却水从水管内流过，将热量传给水管和散热片。当空气从水管和散热片的间隙吹过时，将热量带走，使水温下降。管片式散热器芯部的特点是:散热面积大。对气流的阻力小，结构刚度好，耐压高不易破裂。所以是

22、目前采用最最广泛的一种结构型式。它的缺点是散热系数低，制造工艺比较复杂。 管带式散热器芯 (图9-14b)是由水管l和散热带3组成，在扁形水管之间焊有波纹状的散热带，带上开有破坏气流附面层的缝槽4，用以提高传热效果。管带式芯部的刚度不如管片式高，但制造简单，日前应用也较多。 为了防止因水温升高时产生蒸气使散热器内压力升高，或因水量减少水温降低时散热器内压力过低，影响冷却系统的正常工作，在散热器上端装有蒸气-空气阀(通常装在加水口上)。蒸气-空气阀的构造如图9-15所示，是由阀体4、 蒸气活门6和空气活门5等组成。当散热器内压力正常时，空气活门5和蒸气活门6分别在弹簧7和2的作用下处于关闭状杰。

23、当散热器内压力升高时，蒸气活门在蒸气压力作用下，克服弹簧2的弹力作用，被推上移，散热器内的蒸气通过通气孔3逸出。当水箱内压力过低时，外部大气压力克服弹簧7的弹力作用将空气活门5向下推开，空气由通气孔3经空气活门进入散热器内，使散热器内压力保持稳定。二、典型散热器构造 190系列柴油机散热器的构造如图9-16所示，该散热器是由前、后两排完全独立的散热器组成。前排散热器是由前排上水室3、前排散热器芯部8和前排下水室11等构成。由柴油机高温循环流回的冷却水，经回水管 (图示5相对应一侧)流入前排上水室3，然后从管接6进入芯部8，冷却水流过芯部水管被冷却后，流入下水室11，最后经前排出水管14流入高温

24、水泵。后排散热器是由后排上水室4，后排散热器芯部7和后排下水室10等构成。由柴油机低温循环流回的冷却水，经回水管5流入上水室4，然后进入芯部7，冷却水流过芯部水管被冷却后，流入下水室10，最后经后排出水管11流入低温水泵。每排散热器均由三组芯子组构成，每个芯子组的构造如图9-17所示，每个芯子组都是由两个散热器芯子1组装在一起构成。该芯子采用管片式结构，上、下两芯子之间装有中间水室4，并垫有垫片5，用螺栓连接在一起。芯子的上、下端各装有一个联接箱2，分别与上、下水室相连。芯子的两侧装有侧护板3，以防止使用过程中碰伤散热片。 六个芯子组分前后两排安装在散热器支架上，如图9-18所示。芯子组通过上

25、下橡胶支承块固定在支架12上，并分别用管接与相应的上、下水室相连通。支架的两侧装有侧护板4，前端装有防护罩5，用以保护散热器芯子，防止在使用过程中碰伤。支架的上方装有上罩1，用以保护两个水室。在其后面通过膨胀水箱架13装有圆形的膨胀水箱16。该膨胀水箱中间焊有隔板，将内部空间分隔为左、右两部分，分别与前、后排上水室相连通。其下端还焊有管接，分别与下水室相连通。圆膨胀水箱上端开有两个加水口，分别用于向低温循环系统和高温循环系统内加注冷却水。两侧面处装有透明窗14，用以监视系统内水面高度，正常水位应位于透明窗上刻线位置。膨胀水箱的功用是提高水泵进水口处的静压力，防止产生穴蚀现象，同时防止冷却水受热

26、膨胀后从散热器中溢出。 散热器支架通过底面处的减振垫10，固定在柴油机底架上。三、散热器的使用与维修1、散热器的使用注意事项(1)严格控制冷却水的质量，防止散热器发生污堵、水垢或腐蚀现象。(2)散热器直接暴露在外部，表面很容易被油污、风沙所覆盖，影响散热效果。因此，在使用过程中应注意保持工作环境的清洁，并定期进行清理保养。 (3)在环境温度低于5时，柴油机停车后，应放净散热器内的冷却水，以免温度降至O以下，造成冻裂事故。冬季和严寒地区最好使用防冻液 (详见本章第八节二)。(4)经常检查散热器内水面高度，若水量不足时应及时添加，并注意同时添加适当比例的防锈乳化液。2、散热器的维修 当散热器发生漏

27、水现象，或内部污堵严重，外部油污覆盖，造成冷却效果下降，水温降不下来肘，必须及时进行维修。 散热器芯子个别水管发生漏水现象时，可采用焊补的办法进行修复，如不便焊补，可将损坏的管子两端堵住，但在每件芯子上堵住的管子不得多于总数的10%，以免影响正常散热。 散热器内部水垢严重时，可用除垢剂进行清洗。也可将芯子放入含有510%苏打的热水(8090)中冲洗，再用清水洗净。如水管中有污泥、杂物堵塞，可用细钢钎疏通。散热器外部脏污时，可用压力为588764千帕的压缩空气，沿与柴油机风扇气流相反 的方向吹散热器表面。注意：前、后排芯子应分别进行。当散热器外表面脏污严重时，应用清洗液进行清洗，清洗方法与机油冷

28、却器芯子所用方法一样。第五节 风扇及其传动装置一、风扇的功用与构造风扇的功用是：增大通过散热器芯子的空气流速，提高散热器的散热能力。 柴油机水冷却系统常用的是轴流式风扇，其构造如图9-19所示，风扇叶轮1固定在皮带轮2上，皮带轮又通过滚动轴承支承在风扇轴4上。风扇轴在风扇架上固定不动，皮带轮则通过三角皮带5由曲轴驱动旋转，并带动风扇叶轮转动。 风扇叶轮通常用钢板冲制成，风扇叶片断面制成弧形，与旋转平面成30°60°倾斜角，一般为四片或六片。也有的柴油机风扇是用铝合金铸成整体式，或用钢板冲压后焊接成，其叶片的断面做成翼形。 轴流式风扇的特点是：在低压头时风量大，效率较高，结构

29、简单，布置方便， 因此，目前应用最广泛。二、风扇的传动装置风扇一般都是由柴油机曲轴驱动运转的。为了保持柴油机在各种不同工况下均在合理的工作温度下工作，要求风扇能根据柴油机水温的变化，调节不同的转速，改变风扇的风量，以控制柴油机的温度，减少风扇的功率消耗，因此柴油机上采用了多种不同型式的风扇传动装置，常见有以下几种：1、直接传动 采用皮带或其它传动装置，由曲轴直接驱动风扇运转，见图9-19所示。该传动装置结构简单、使用维修方便，但与柴油机转速比固定不变，不能保持柴油机适宜的工作温度。这种结构型式多用于中、小功率柴油机。Z6V190-2型柴油机采用该传动型式。 2、气囊离合器传动装置 气囊离合器传

30、动装置是在风扇驱动机构中，安装有一气囊离合器，柴油机工作时，可根据工作温度状况，用人工控制离合器，使风扇根据需要进行工作。其构造如图9-20所示，是由摩擦轮5、气囊离合器3、轴9、皮带轮11、13和风扇轴14等组成。 摩擦轮5固定在曲轴的自由端，随曲轴一起转动。气囊离合器3固定在轴9上，其上有一环状气囊，包围在摩擦轮的外圆处。轴9的另一端装有皮带轮11，通过三角皮带与风扇上的皮带轮13相连。 工作中气囊离合器可通过外部压缩空气开关来控制其离合。压缩空气是从导气装置12 处引入，通过轴9中心的通道，经进气管6和进气管接4进入离合器的橡胶气囊内。当柴油机冷却水的工作温度较低时，将压缩空气气源切断，

31、使气囊离合器与摩擦轮脱开，风扇停止转动，使散热器冷却效果下降，水温上升至适宜温度。当冷却水温度过高时，则应接通气源，将压缩空气充入气囊内，使气囊胀开与摩擦轮紧紧抱在一起，由曲轴通过皮带轮驱动风扇运转，提高散热效果，使水温降至适宜温度。 气囊离合器的特点是:可以通过人工直接控制水温，使其保持在适宜的范围中，工作可靠，结构也比较简单。但是，使用操作不便，工人劳动强度大，且必须有压缩空气气源才能使用。 3、液力偶合器传动装置 该装置是在曲轴与风扇之间装一液力偶合器，用以驱动风扇运转。其构造如图9-21所 示，是由涡轮2和泵轮3构成的液力偶合器、皮带轮5，以及热敏元件10和勺管机构16等组成。液力偶合

32、器是一种以液体为工作介质的能量传递装置，它的功能是把柴油机曲轴传出的部分扭矩，传递给风扇，驱动风扇转动。其工作原理如图9-22所示，泵轮5通过传动外壳2与主动轴1相连，涡轮3与从动轴4相连，两者之间没有机械连接。由泵轮5和涡轮3的叶片所形成的空间内充满了工作油。工作时，泵轮由主动轴1驱动旋转，液体工作油在叶片的带动下一起旋转，从而产生离心力作用，使工作油从泵轮内侧流向外缘，形成高速、高压的液流，冲击着涡轮叶片，推动着涡轮随着泵轮同向转动起来。流入涡轮中的工作油从其外缘流向内侧，使工作油减速、降压、又被泵轮甩向外缘。如此循环地工作，将主动轴的动力传送到从动轴上去。在风扇传动装置中，液力偶合器的主

33、动轴与柴油机曲轴相连，从动轴则通过皮带轮5(见图9-21)与风扇6相连，驱动其转动。 为能使风扇转速随水温的变化而改变，以保持柴油机在理想的水温下工作，风扇传动装置所采用的液力偶合器一般为调速型。该型调速器上装有勺管机构16，使工作液经勺管再进入流道内，从而可通过勺管机构插入深度的变化，来改变流道内工作液的充量，以达到改变涡轮转速的目的。由于勺管插入深度可任意调节，因此可实现无级调速。 勺管的插入深度调节是由热敏元件10和传动机构自动控制。热敏元件装在冷却水管9 内，随着冷却水温度的变化，使顶杆11产生伸缩变形，然后通过杠杆12、钢丝软线8、缓冲装置和调速手柄15，来控制勺管的插人深度，达到调

34、速目的。 缓冲装置是热敏元件与调速手柄中间的连接装置，是由调节螺栓7、调节螺钉13和缓冲弹簧14等组成。旋转调节螺栓7可改变钢丝软线8的拉紧程度，用以调节在标定工况下保持水温85。一般在出厂时均已作调整，使用过程中不要随意变动。只有当热敏元件失灵时，可暂时通过旋转此螺栓来进行水温控制。 缓冲弹簧14的作用是在偶合器调速手柄转至极限位置后，若热敏元件继续伸长时，可 使弹簧压缩，以防拉坏连接件。缓冲弹簧可通过调节螺钉13调整其预紧力，出厂时已调好，一般情况下不要随意变动。液力偶合器传动装置可以实现水温的自动控制，使柴油机在任何工况下都保持在理想的温度下工作，从而大大改善柴油机的工作状况。但是，该传

35、动装置结构复杂，使用维护保养要求严格。三、典型柴油机风扇装置 190系列柴油机风扇的构造如图9-23所示，该风扇安装在散热器支架后侧，导风罩9固定在散热器支架上，风扇轴10固定在导风罩的中间座孔内。风扇8与风扇皮带轮12用螺钉固定在一起，通过两个滚动轴承支承在风扇轴的悬臂端，通过三角胶带11由柴油机驱动运转。风扇转向是将空气向前吹向散热器，空气流经导风罩，使其能够集中、均匀地吹过整个散热器。 在导风罩后端面上装有支架7，其上支承着张紧轮4，通过拉杆5可调节三角胶带连接的张紧程度。 190系列柴油机风扇传动装置，根据不同型号柴油机的要求，分别采用气囊离合器传动装置和液力偶合器传动装置两种不同的结

36、构型式。 1、气囊离合器传动装置 如图9-24所示，它是由摩擦轮2、气囊4、传动轴13、皮带轮12和导气装置15等组成。传动轴13支承在轴承座11上，又通过传动轴支架7固定在柴油机底架6上。传动轴的一端装有皮带轮12,另一端则固定着气囊外壳5。气囊4又固定在气囊外壳内，气囊内腔通过进气管接、导气管9、连接管8与传动轴13的内孔通道相连通，并通过轴端处的导气装置15与压缩空气气源相连。 摩擦轮2固定在柴油机曲轴自由端，气囊内孔套装在它的外圆上。柴油机工作时，曲轴带动着摩擦轮一起旋转。当压缩空气开关打开后，压力为588882千帕的压缩空气，经上述气道进入气囊内腔，使其膨胀而与摩擦轮紧紧抱合在一起，

37、通过传动轴带动着皮带轮12旋转起来，经皮带传动驱动着风扇旋转起来。当压缩空气开关关闭后，气囊内的压缩空气排出，气囊收缩而与摩擦轮脱开，风扇也随之停止转动。 气囊离合器传动装置使用时应注意以下事项: (1)使用过程中必须准备充足的气源，压力为588882干帕。柴油机安装时，应从导气装置接头处连接气开关，并与气源相连。 (2)柴油机工作过程中，操作者应密切注视水温的变化，根据水温的高低及时通过气开关操纵风扇的离合。柴油机带负荷运转时，出水温度以7585为宜。 (3)应防止油污溅落到气囊上，以免造成橡胶材料老化、损坏。 气囊内圈装有用耐磨材料制成的摩擦片，长期使用磨损严重时，应更换新件。 (4)气囊

38、离合器外面装有护罩10，以保护操作者安全。使用时应经常检查其安装是否牢固，不得随意拆除。 2、液力偶合器传动装置 如图9-25所示，是由偶合器4、皮带轮6、热敏元件12和传动元件等组成。190系列柴油机采用了调速型液力偶合器，其主动轴端通过弹性驱动板2与曲轴自由端相连，从动轴 端则与皮带轮轴相连。皮带轮轴支承在底座5上，另一端固定着皮带轮6，通过皮带传动驱动风扇7旋转。 热敏元件12装在出水汇总管13上，其操纵摇臂通过钢丝软线11与缓冲装置8相连。 缓冲装置固定在偶合器底座5上 (见图9-25右边视图所示)，并通过调速手柄9与偶合器勺管机构相连。由热敏元件直接感应冷却水的回水温度，通过上述传动

39、机构改变勺管机构的插入深度，从而改变涡轮的转速，即调节风扇的转速，使冷却系统自动调整至适宜的温度，以保持柴油机的最佳工作状态。液力偶合器传动装置使用与维护保养要求： (1)柴油机出厂时已按照在标定转速1500转/分，水温为85，将钢丝软线的拉紧程度调好，使用时一般情况下不要随意调整。当热敏元件失灵时，可暂时通过旋转调节螺栓7(见图9-21)用人工来控制风扇转速。柴油机停车后，应立即拆检或更换热敏元件，并按上述要求重新调整钢丝软线的拉紧程度。 (2)液力偶合器的主动轴为悬浮结构，通过弹性驱动板与曲轴相连，安装时一定要调整好主动轴与曲轴间的同轴度，其误差不得大于0.5毫米。 (3)液力偶合器皮带轮

40、与风扇皮带轮之间设有张紧轮，使用过程中应根据皮带张紧程度适当进行调节，以保证其具有较高的传动效率。 (4)运行一定时间后，如风扇达不到标定转速时，可向偶合器内加入适量的工作油。 当偶合器运行10000小时后，应更换工作油，方法是:拧开油堵3，将内部工作油放净，然后旋上油堵。打开加油螺堵10，向内注入20号机油 (或22号透平油)，加油量约为1416升。 (5)热敏元件使用5000小时后，或发现其工作失灵时，应进行拆检。将热敏元件从水管上拆下，仔细地清除表面上的水垢、污物，然后进行校验、修整，必要时应更换新件。 (6)液力偶合器使用过程中，油温不得超过90。 （7)风扇与偶合器外侧应装好防护罩，

41、以保证操作者的安全。第六节 中 冷 器 中冷器的功用是:降低增压后空气的温度，促进入气缸中时空气密度增加，以提高柴油机的功率，并改善柴油机的经济性和热负荷。 中冷器也是一种散热器，但其作用恰好与冷却水的散热器相反。冷却水的散热器是将冷却水的热量传给空气，以降低冷却水的温度。而中冷器则是利用冷却水来冷却温度高的空气以降低进气温度。 中冷器的结构型式与工作原理与前述散热器基本相同。其散热器芯部也具有管片式、板翅式等多种，目前最常见的为扁圆形水管的管片式结构。 图9-29所示为190系列柴油机中冷器，是由中冷器芯子3、侧板2和进、出水盖4与1等构成。 中冷器芯子3是由扁圆形水管和散热片构成，结构型式

42、与散热器完全相同。在芯子的前后端面处为方形法兰，用双头螺柱分别与进水盖4和出水盖1相连，中间垫有垫片，将水管空间密封。冷却水从进水盖下方进水口流入，流过芯子水管，从出水盖上方出水口流出。 中冷器两侧各装一个侧板，通过进、出水盖侧边上的双头螺柱连成一体，构成中间空气流道，其上端与增压器压气机出口相接，下端与各缸进气口相连通。 工作时，温度较高的压缩空气从中冷器上端流入，穿过水管与散热片间的缝隙流到下端。流过管内的冷却水则吸收空气中的部分热量，使空气温度下降，密度增加，然后沿进气管进入气缸内。 中冷器在使用过程中，冷却水流过的水管内表面容易被水垢或污物堵塞，空气流过的芯子外表面也容易被油污覆盖，使

43、中冷器的散热效果大大降低。特别是当水管发生漏水现象时，很容易造成冷却水沿进气管进人气缸内，引起柴油机重大事故。因此，中冷器应定期进行拆检清洗和检查。清洗、检查方法与散热器完全相同，在检查时应特别注意漏水现象，如遇此现象，应及时修复。第七节 冷却系统的调节 冷却系统的任务是保证柴油机在任何工况时都保持在最佳的温度下工作。但是，当工况改变时，由于散热效果不同，往往会出现过冷或过热现象。如当柴油机转速不变而负荷改变时，机件的受热量随着负荷的增大而增加，但因风扇和水泵的转速不变，其相应的风量和泵水量也不会改变，冷却系统的散热能力也不变。因而在高负荷下就会出现过热现象。反之又出现过冷现象。当柴油机负荷一

44、定而转速变化时，机件的受热强度一定，但是，风扇与水泵的转速是随着柴油机的转速成正比地变化，使之转速低时可能过热，而转速高时又可能过冷。另外，外界大气温度变化时，也直接影响着冷却系的散热能力，气温高时散热困难，气温低时散热容易。因此，必须根据外界环境和柴油机的工作情况，调节冷却系统的冷却强度，以保证柴油机经常保持在最佳温度下工作。 水冷柴油机冷却系统的调节方法很多，常见有以下几种: 1、对冷却水的散热能力进行调节 通常是采用改变流经散热器的水流量来进行调节。因为冷却水所带走的热量，是通过散热器将其散入大气，所以，减少流经散热器的流量，便会使散热量减少，使冷却水温度升高。 流经散热器的水量，通常是

45、由装在水道中的调温器来调节。图9-27所示为双阀波纹筒式调温器。弹性的波纹筒5是温度感应元件，筒内装有低沸点的易挥发液体 (由1/3乙醇和2/3的水混合而成)或石蜡，其蒸气压力随温度而变。温度高，蒸气压力大，弹性波纹筒伸长多。波纹筒伸长时，焊在它上面的侧阀门3和顶阀门1也随之上升，使侧孔 2逐渐关小，顶部通道逐渐开大。当侧孔全部关闭时，顶阀开度最大。当温度低肘，波纹筒内蒸气压力小，使其收缩，而逐渐将顶阀关闭，侧阀开启。 装有双阀调温器的冷却系统工作情况 如图9-28所示。一般冷却水的温度控制为低于70时 (图9-28a)，调温器2顶阀关闭，侧孔开启，自回水管1流出的冷却水不能流入散热器4，而只

46、能经调温器侧孔进入小循环水泵进水管5流回水泵 7，再由水泵压入水套中去。这种冷却水在水泵和水套之间的循环，称做小循环。由于冷却水不流经散热器，从而防止了柴油机过冷，同时也使冷态的柴油机很快热起来。当水温超过70后 (图9-28b)，在波纹筒内的蒸气压力作用下，使调温器皱纹筒伸长，带动顶阀逐渐开启，而侧孔随之逐渐关闭。此时，使一部分冷却水经散热器回水管3流回散热器，另一部分则仍进行小循环。当回水温度超过80时，侧孔则完全关闭，使冷却水全部流经散热器，经冷却后，沿大循环水泵进水管6进入水泵，再由水泵压送到柴油机各冷却部位。冷却水流经散热器后再送往冷却部位的循环，称做大循环。此时，高温零件所吸收的部

47、分热量被冷却水带走，同时又通过散热器将其散出，保持柴油机工作过程中不致过热。 图9-29所示为Z6V190-2型柴油机所采用的调温器装置。它是由调温器上体1、下体3和两件蜡式调温器2组成。蜡式调温器装在下体座孔内，上端用上体将其压紧，将柴油机回水管和散热器进水管通路隔开。蜡式调温器下方有一座盘，通过伸出轴与感应元件相连。当柴油机回水温度低于65时，感应元件向上收缩，带动座盘上升，打开通往小循环的通路，同时关闭上方通往散热器的通路。来自柴油机的冷却水，从小循环出水口流出，直接送往水泵，使冷却水不经过散热器冷却，而又送入柴油机各冷却部位，以加快柴油机预热过程，形成“小循环”。当柴油机回水温度高于6

48、5时，蜡式调温器感应元件受热而伸展，带动座盘下落，将小循环通路关闭，同时又打开上方大循环出水口通道，使来自柴油机的冷却水流经散热器冷却后，再送往水泵，形成“大循环”。 Z6V190-2型柴油机调温装置设有两套，分别安装在左、右排回水管处。每套装置内装有两件调温器，以保证冷却水足够的流通面积。 调温器长期在热水中工作，其表面容易积存水垢或污物，且感应元件的波纹管经常进行胀缩变化，使之很容易对温度感应不灵敏，偏离所要求温度控制范围，为此必须定期对其进行检查，以确保其准确的工作性能。常用检查方法是: (1)将调温器从冷却管路中拆下，仔细地清洗净表面水垢、污物。注意不要碰伤波纹管。(2)将调温器吊挂着

49、放入透明容器的水中，如图9-30所示，并将容器中的水逐渐加热。 (3)用温度表测量容器中的水温，并注意观察调温器波纹管的变化。正常情况下水温在65±2时，波纹管开始伸开。水温到83±3时，波纹管应将侧孔完全关闭。 2、改变流经散热器的空气量 冷却水流经散热器，使流经散热器的空气将其所吸收的热量传送出去。若流经散热器的空气流量小，散走的热量也少，使冷却水温度降低不多。反之，空气带走的热量增多，冷却水的温降也大。所以，改变空气的流量，可以调节冷却系统的冷却强度。 常用改变空气流量的方法有: （1)在散热器前装百页窗，如图9-31所示。利用操纵机构，部分地或完全关闭百页窗，可以减

50、少流过散热器的空气流量，从而可使冷却系统内的水温提高。这种方法实质上是一种空气节流法，方法简单，但使风扇的使用效率大大降低，白白地耗费掉柴油机功率。 (2)改变冷却风扇的转速。风扇转速低，空气流量小；风扇转速高，空气流量大。通常是在风扇传动装置中，装入调速式液力偶合器、电磁离合器或硅油离合器等机构。由感应元件感觉冷却水的温度，然后通过上述离合器改变风扇的转速，以调节流经散热器芯部的空气量，控制冷却水的温度在适宜的范围内。第八节 冷 却 水 冷却水是水冷柴油机的冷却介质，它不仅直接影响着冷却效果，而且对冷却系统各构件使用性能产生影响。 柴油机使用的冷却水应该是清洁的软水，不能使用含有大量矿物质的

51、海水、井水及泉水等硬水。因为硬水在高温作用下，矿物质从水中沉析出来产生水垢，水垢积附在管道和高温零件的壁面上，造成管道堵塞和使高温零件散热困难，降低了散热效能和机件的使用寿命，并增加使用维护的困难。自然界中的雨水、雪水等可作软水使用。一、硬水的软化处理自然界中井水、泉水、河水和海水等都是硬水，不可直接用作冷却液，必须经过软化 处理后才可使用。 常用的软化处理方法有： (1)煮沸法。将硬水煮沸，使其中矿物质沉淀，取上面的清洁水经滤清后用作冷却水。这种软化处理方法简单、易行，但不能使水彻底软化。 (2)添加软化剂软化法。在硬水中加入软化剂，稍加搅拌，使杂质沉淀后水即被软化。如在一升水中加入碳酸钠

52、(纯碱)0.51.5克，或加入0.50.8克氢氧化钠 (烧碱)，或加入10%的重铬酸钠 (红矾)均可。二、防冻液 在外界温度很低而柴油机不工作时，冷却系统内的冷却水常因结冰带来不少麻烦，很容易发生气缸体、气缸盖、机油冷却器、增压器支架等部件冻结胀裂事故。因此，在寒冷季节里，柴油机用完后需要较长时间搁置时，必须将冷却系统中的冷却水放净，这给操作者使用中增加烦麻。为此，可配制冰点较低的防冻液加入冷却系统内，以代替普通的冷水作为冷却介质。 对柴油机防冻液的要求是:凝固点要低，以满足不同的低温条件需要；粘度要适当，便于低温条件下顺利流动；沸点要高，以防产生气塞现象，减少挥发损失；不能对冷却系统零件产生

53、腐蚀作用；闪点要高，防止溢漏时发生火灾；比热要大，以增大散热效率；性能稳定，不易分离和沉淀，受热时不起泡沫。 防冻液是由两种或两种以上的液体配制而成，主要有甘油和水、乙二醇和水、醇和水等，常用防冻液的配合比例及相应的冰点见表9-1。 防冻液的体积随温度升高而变大，所以在向冷却系统内加注时，要比冷却系统的总容量少56%。 乙二醇防冻液易氧化生成酸性物质，对金属有腐蚀作用。配制时应在每升中加防腐剂磷酸氢二钠2.53.5克和糊精1克。乙二醇防冻液有毒，在保管、配制和使用时，不能吸入人体内。乙二醇吸水性强，在贮存时容器应密封，以防吸入水后溢出造成损失。乙二醇防冻液由于乙二醇的沸点 (197.4)比水的高，在蒸发时损失的是水，因此，在使用一定时间后要添加水。用后要回收保管好，经沉淀、过滤后，加水调整其浓度，可继续使用，一般可用35年。 甘油的沸点高，在使用中挥发损失小，不易发生火灾。但甘油降低冰点效率较低，不够经济。甘油的吸水性强，保存时容器要密封。 使用防冻液时，选用冰点要比使用环境最低温度低5，先按冰点较高的组成比例，逐步添加乙二醇或酒精。三、乳化防锈液 为了防止冷却水对冷却系统中机件的腐蚀作用，通常在冷却水中应加入适量的乳化防锈液。 常用乳