熱平衡問題一直是柴油機系統中的關鍵,如果系統的冷卻能力過強,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,未蒸發的燃油經缸壁流到底殼,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,正確設計柴油機系統的冷卻系,避免發動機過“冷”或過“熱”,都會對發動機的經濟性、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,其使發動機得到適度的冷卻,并保持其在最適宜地溫度范圍內工作。冷卻系工作不良是發動機產生故障,當冷卻過度,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。當冷卻不足,會使發動機過熱,充氣量減少燃燒不正常,發動功率下降潤滑不良,加劇磨損。所以,冷卻系統對于工程機械至關重要。

冷卻系分水冷和風冷兩種,工程機械大多使用水冷卻。

一、冷卻介質

水冷卻系是以水作為冷卻介質,把發動機受熱零件吸收的熱量散發到大氣中去。目前挖掘機發動機上采用的水冷系大都是強制循環式水冷系,利用水泵強制水在冷卻系中進行循環流動。

工程機械發動機中使用的冷卻水應是清潔的軟水,如雨水,自來水等;而井水、河水等硬水中含有礦物質,在高溫下易生成水垢,不能作為發動機冷卻水。

防凍液在我國北方地區必不可少,為防止在冬季寒冷地區,因冷卻水結冰而發生散熱器、氣缸體、氣缸蓋變形或脹裂的現象,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

冷卻水在冷卻系內的循環流動路線有兩條,一條為大循環,另一條為小循環。

所謂大循環是水溫高時,水經過散熱器而進行的循環流動;而小循環就是水溫低時,水不經過散熱器而進行的循環流動,從而使水溫升高。

三、水冷系

水冷系由散熱器、水泵、風扇、冷卻水道和溫度調節裝置等組成。

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流動。

3、風扇通常安排在散熱器后面并與水泵同軸。用來提高流經散熱器的空氣流速和風量,增強散熱器的散熱能力,同時對發動機其他附件也有一定的冷卻作用。

4、節溫器可以根據發動機負荷大小和水溫的高低自動改變水的循環流動路線,從而控制通過散熱器冷卻水的流量。節溫器裝在冷卻水循環的通路中,根據發動機負荷大小和水溫的高低自動改變水的循環流動路線,以達到調節冷卻系的冷卻強度。節溫器有蠟式和乙醚皺紋筒式兩種,目前多數發動機采用蠟式節溫器。