发动机冷却系统培训

1、发动机冷却系统培训发动机冷却系统培训 发动机发动机 机体机体 水箱水箱 水泵水泵 大循环大循环 发动机发动机 水套水套 散热器散热器 水水 泵泵 节温器节温器 膨胀水箱膨胀水箱 控制控制 阀阀 大循环示意图大循环示意图 水箱水箱-水泵水泵-发动机发动机-自动变速箱冷却自动变速箱冷却 器器-节温器节温器-水箱水箱 小循环小循环 散热器散热器 水泵水泵 节温器节温器 小循环示意图小循环示意图 水泵水泵-发动机发动机-自动变速箱冷却器自动变速箱冷却器-节温器节温器-水泵水泵 复式加水口盖复式加水口盖 加水口盖可以保证密封使冷却系统的冷却液能加水口盖可以保证密封使冷却系统的冷却液能 保持一定的压力，从

2、而提高冷却液的沸腾温度，保持一定的压力，从而提高冷却液的沸腾温度， 可以使发动机在高温的环境中工作不产生沸腾，可以使发动机在高温的环境中工作不产生沸腾， 保证发动机工作安全。保证发动机工作安全。 压力盖装在上水室的加水口处，在无压力盖装在上水室的加水口处，在无 膨胀水箱的冷却系统中，冷却系统在安膨胀水箱的冷却系统中，冷却系统在安 装设计时上水室的加注口应高出发动机装设计时上水室的加注口应高出发动机 出水口的尺寸至少出水口的尺寸至少50mm。 在有膨胀水箱的系统中，压力盖在膨胀水箱在有膨胀水箱的系统中，压力盖在膨胀水箱 的加注口上。压力盖的开启压力一般有的加注口上。压力盖的开启压力一般有0.5b

3、ar、 0.7bar、0.9bar、1.05bar四种，应根据使用地四种，应根据使用地 区的海拔高度选定，以补偿由于海拔高度上升引区的海拔高度选定，以补偿由于海拔高度上升引 起的大气压力下降。推荐压力盖的开启压力为起的大气压力下降。推荐压力盖的开启压力为 0.50.9bar，在高原地区使用时为，在高原地区使用时为1.05bar。同。同 时，压力盖应带一个真空阀，真空阀的开启真空时，压力盖应带一个真空阀，真空阀的开启真空 度为度为101KPa。因为冷却液经过外溢和冷却后。因为冷却液经过外溢和冷却后 ，系统将产生负压，外界空气可通过真空阀进入，系统将产生负压，外界空气可通过真空阀进入 散热器和副水

4、箱，时系统压力与外界压力平衡。散热器和副水箱，时系统压力与外界压力平衡。 膨胀水箱与冷却液回收罐膨胀水箱与冷却液回收罐 E D E：膨胀空间：膨胀空间 至少至少6 D：储备水量：储备水量 至少至少11 容积区别：容积区别： 膨胀水箱的总容积应包含占系统总容积的膨胀水箱的总容积应包含占系统总容积的6膨胀空膨胀空 间、占系统总容积的间、占系统总容积的11的储备空间和微量的残留空间的储备空间和微量的残留空间 （如上图），必备的残留容积是为了安全起见，防止冷（如上图），必备的残留容积是为了安全起见，防止冷 却液在循环过程中吸入空气而设置的，一般要求冷却液却液在循环过程中吸入空气而设置的，一般要求冷却液

5、 的最低液面至膨胀水箱的地面距离应不小于的最低液面至膨胀水箱的地面距离应不小于35mm，所，所 以必备的残留容积应不小于以必备的残留容积应不小于35膨胀水箱底平面面积。膨胀水箱底平面面积。 即膨胀水箱的容积应至少大于系统总容积的即膨胀水箱的容积应至少大于系统总容积的17 。 冷却液回收罐的容积应大于系统总容积的冷却液回收罐的容积应大于系统总容积的8，和大，和大 气之间有通气孔，必须有冷水和热水时的水位刻度，建气之间有通气孔，必须有冷水和热水时的水位刻度，建 议选择透明回收罐。议选择透明回收罐。 位置区别位置区别 如果副水箱与上水室为分体式的，则副水如果副水箱与上水室为分体式的，则副水 箱的底平

6、面应高于发动机出水口顶部或者高出箱的底平面应高于发动机出水口顶部或者高出 散热器上水室散热器上水室100mm100mm。如果副水箱与上水室焊。如果副水箱与上水室焊 接到一起的，副水箱位置必须高于水箱。接到一起的，副水箱位置必须高于水箱。 冷却液回收罐的位置则没有具体的要求，冷却液回收罐的位置则没有具体的要求， 同副水箱不同，回收罐的位置可以高于或低于同副水箱不同，回收罐的位置可以高于或低于 水箱上水室。水箱上水室。 防冻液防冻液 发动机一般要求使用长效防冻液，一般为发动机一般要求使用长效防冻液，一般为50 的水和的水和50的乙二醇的溶剂（容积比），在标准大的乙二醇的溶剂（容积比），在标准大 气

7、压下，沸点为气压下，沸点为108，冰点为，冰点为-37.实验证明，实验证明， 这种防冻液对各种金属和橡胶均没有腐蚀作用，更这种防冻液对各种金属和橡胶均没有腐蚀作用，更 换周期为换周期为2年。年。 使用这种防冻液可以防止散热器内部结垢，减少使用这种防冻液可以防止散热器内部结垢，减少 水套穴蚀和锈蚀；提高炎热季节时的沸点，在冬季水套穴蚀和锈蚀；提高炎热季节时的沸点，在冬季 时可以防冻，在密封良好的系统中，无需经常添加时可以防冻，在密封良好的系统中，无需经常添加 防冻液，减少保养工作量。防冻液，减少保养工作量。 在第一次添加防冻液时（加注速度不低在第一次添加防冻液时（加注速度不低 于于19L/min

8、），应同时将散热器下部和发动），应同时将散热器下部和发动 机水套下部的防水开关打开，直到冷却溢机水套下部的防水开关打开，直到冷却溢 出为止，以便消除残留的空气，顺利的将出为止，以便消除残留的空气，顺利的将 冷却液加满。一次加满率应大于或者等于冷却液加满。一次加满率应大于或者等于 系统总容积的系统总容积的90，因此在在设计水箱散，因此在在设计水箱散 热器时，热腔通道内应选用阻力较小的散热器时，热腔通道内应选用阻力较小的散 热片，防止因阻力较大导致初次加注防冻热片，防止因阻力较大导致初次加注防冻 液不能顺利加注。发动机启动液不能顺利加注。发动机启动25min内应内应 除尽初次加注是系统中残留的空气

9、。除尽初次加注是系统中残留的空气。 发动机热量的分配发动机热量的分配 发动机内部的燃料燃烧所产生的热，发动机内部的燃料燃烧所产生的热，30到到 40被作为动力输出，其中有被作为动力输出，其中有25到到30的热量的热量 被冷却液带走，还有被冷却液带走，还有30到到35作为排气或者热作为排气或者热 辐射损失在开放的空气中。辐射损失在开放的空气中。 实际的工作过程中，由于车身工作部分都有实际的工作过程中，由于车身工作部分都有 不同程度的热量散出，所以散热器在安装过程中不同程度的热量散出，所以散热器在安装过程中 应注意须将冷热空气的对流分隔开来，可以用一应注意须将冷热空气的对流分隔开来，可以用一 个导

10、管或者挡板避免热空气和冷空气混合。不合个导管或者挡板避免热空气和冷空气混合。不合 理的安装会降低散热器的散热效率。理的安装会降低散热器的散热效率。 散热器的位置散热器的位置 散热器与风扇的位置在很大程度上影响着其冷散热器与风扇的位置在很大程度上影响着其冷 却效率，若散热器与风扇里的太近，风扇轴附近却效率，若散热器与风扇里的太近，风扇轴附近 的区域讲无法的到很好的冷却。若散热器与风扇的区域讲无法的到很好的冷却。若散热器与风扇 离的太远，空气将无法达到散热器芯体。送风扇离的太远，空气将无法达到散热器芯体。送风扇 和吸风扇的气流是不同的。若散热器有风罩护网和吸风扇的气流是不同的。若散热器有风罩护网

11、，散热器芯体表面与风扇之间应至少有，散热器芯体表面与风扇之间应至少有25mm的距的距 离（洋马发动机提供）。离（洋马发动机提供）。 风扇与散热器芯体表面的相对位置可参考下风扇与散热器芯体表面的相对位置可参考下 页图例，下页所示为一通用示例，为了达到最好页图例，下页所示为一通用示例，为了达到最好 的热平衡，最好是发动机安装到从动机上后来确的热平衡，最好是发动机安装到从动机上后来确 定散热器与风扇的最终位置。定散热器与风扇的最终位置。 吹风风扇吹风风扇 吸风风扇吸风风扇 Cooling System 冷冷 却却 系系 统统 Guidelines 设设 计计 指指 南南 u变矩器冷却器变矩器冷却器

12、参见下图，要求使用带旁通的节温器。参见下图，要求使用带旁通的节温器。 Cooling System 冷冷 却却 系系 统统 Guidelines 设设 计计 指指 南南 u驾驶室加热器驾驶室加热器 （1）驾驶室加热器供水管和回水管连接位置参见发动机安装）驾驶室加热器供水管和回水管连接位置参见发动机安装 图，连接接头参见选件手册；图，连接接头参见选件手册； （2）驾驶室加热器必须能承受发动机缸套的水压（见发动机）驾驶室加热器必须能承受发动机缸套的水压（见发动机 技术参数表，一般为技术参数表，一般为300kpa左右）；为安全起见，建议在供水左右）；为安全起见，建议在供水 管安装内径管安装内径4mm

13、左右的节流孔；左右的节流孔； （3）一般只允许在供水管安装节流阀，不允许在回水管安装）一般只允许在供水管安装节流阀，不允许在回水管安装 节流阀；节流阀； u水温控制和报警水温控制和报警 发动机的正常工作温度为发动机的正常工作温度为71990C，由节温器控制。要求安装，由节温器控制。要求安装 水温表和报警装置，报警温度参见发动机技术参数表。水温表和报警装置，报警温度参见发动机技术参数表。 Cooling System 冷冷 却却 系系 统统 Guidelines 设设 计计 指指 南南 u防冻液防冻液 u康明斯公司推荐在大多数气候条件下使用康明斯公司推荐在大多数气候条件下使用50乙烯乙二乙烯乙二

14、 醇或丙烯乙二醇基的防冻液与醇或丙烯乙二醇基的防冻液与50纯净水的混合液作发纯净水的混合液作发 动机的冷却液。对使用湿缸套的动机的冷却液。对使用湿缸套的C系列以上的发动机还需系列以上的发动机还需 要添加规定浓度的防腐蚀剂要添加规定浓度的防腐蚀剂DCA4。某些新型防冻液可以。某些新型防冻液可以 不需要不需要DCA4，如加德士公司的，如加德士公司的Extended Life Coolant. u防冻液具有防冻和防沸的双重特性，同时还需具有防腐蚀防冻液具有防冻和防沸的双重特性，同时还需具有防腐蚀 等功能。等功能。 u防冻液浓度不能超过防冻液浓度不能超过68，否则性能会恶化。，否则性能会恶化。 GLY

15、COL CONCENTRATION ( WT. % ) 温度 温度 二醇浓缩液 (质量百分数， %) 温度 水 平 線 計 量 計 的 壓 力 (kPa) Cooling System 冷冷 却却 系系 统统 Calculation 冷却系统计算冷却系统计算-能量分配能量分配 Cooling System 冷冷 却却 系系 统统 Calculation 冷却系统计算冷却系统计算-发动机参数表发动机参数表 从发动机技术参数表查找：从发动机技术参数表查找： 1、发动机和风扇转速、发动机和风扇转速 2、发动机向冷却液的散热量、发动机向冷却液的散热量 3、水泵流量、水泵流量 Cooling Syste

16、m 冷冷 却却 系系 统统 Calculation 冷却系统计算冷却系统计算-散热器曲线散热器曲线 请散热器生产厂提供散热器散热量曲线和阻力曲线请散热器生产厂提供散热器散热量曲线和阻力曲线 Cooling System 冷冷 却却 系系 统统 Calculation 冷却系统计算冷却系统计算-风扇曲线风扇曲线 典典 型型 风风 扇扇 特特 性性 Cooling System 冷冷 却却 系系 统统 Calculation 冷却系统计算冷却系统计算-理论空气流量理论空气流量 风风 扇扇 与与 散散 热热 器器 匹匹 配配 特特 性性 Cooling System 冷冷 却却 系系 统统 Calc

17、ulation 冷却系统计算冷却系统计算-理论空气流量理论空气流量 当有其它冷却器与散热器串联安装时的组合匹配特性当有其它冷却器与散热器串联安装时的组合匹配特性 Cooling System 冷冷 却却 系系 统统 Calculation 冷却系统计算冷却系统计算-理论空气流量修正理论空气流量修正 风风 扇扇 效效 率率 系统总效率系统总效率 i 实实 际际 风风 量量Q 理理 论论 风风 量量Q0 X 效效 率率 Cooling System 冷冷 却却 系系 统统 Calculation 冷却系统计算冷却系统计算 u加注试验加注试验 (Cooling System Fill) 试试 验验

18、方方 法法 ： 1、如发动机已运转过相当长时间，先把系统补满（至加水口脖径底部如发动机已运转过相当长时间，先把系统补满（至加水口脖径底部 ），然后完全放净，计），然后完全放净，计 量系统总容量量系统总容量。 2、调整加注水流速为、调整加注水流速为5gpm即即19升升/分，记录分，记录“加满加满”时间时间;放净水后记放净水后记 录加水量，做录加水量，做3次左右，结果应有相当的重复性，否则应分析原因。次左右，结果应有相当的重复性，否则应分析原因。 一次加满率一次加满率 = 加水量加水量/系统总容量系统总容量 * 100，应大于，应大于90%。 3、起动发动机，记录缸体建立水压的时间。、起动发动机，

19、记录缸体建立水压的时间。 15秒内必须建立缸压，否则停机。秒内必须建立缸压，否则停机。 4、不装水箱压力盖，高怠速运行，直至冷却液温度达到、不装水箱压力盖，高怠速运行，直至冷却液温度达到180190o F (82-88 o C), 记录水压，并进行除气和储备水量测试。应采取必要措记录水压，并进行除气和储备水量测试。应采取必要措 施使水温尽快上升，如拆除风扇、用纸版遮住散热器等。施使水温尽快上升，如拆除风扇、用纸版遮住散热器等。 Cooling System 冷冷 却却 系系 统统 Verification Procedure 评审程序评审程序 u 除气试验除气试验(Deaeration/Dra

20、wdown) 1、自发动机、自发动机 3、回、回 发发 动动 机机 A B2、气泡观查玻璃管、气泡观查玻璃管 4、去、去 计计 量量 装装 置置 除气（Deaeration）: A开B关，流向 1-2-3，观察2中气泡，应在25 分钟内全部消失。 储备水量（Drawdown） : B开，流向 1-2-4 观察2中有无气泡，当观 察到气泡时关闭B。计算放出的冷却液容量。 应大 于系统容积的11 %. Cooling System 冷冷 却却 系系 统统 Verification Procedure 评审程序评审程序 水泵进口压力及系统阻力水泵进口压力及系统阻力 测试条件：水箱盖打开，发动机高怠速

21、运行，水温达到节温器全开的测试条件：水箱盖打开，发动机高怠速运行，水温达到节温器全开的 温度，通常温度，通常920C（或使用全开节温器）。（或使用全开节温器）。 要求：水泵入口正压，系统阻力符合要求。要求：水泵入口正压，系统阻力符合要求。 膨胀空间膨胀空间 先将水加到加水口脖径底部，运转发动机几分钟后停机，检查水位先将水加到加水口脖径底部，运转发动机几分钟后停机，检查水位 ，如果低于加水口底部，补充水至加水口底部。在此基础上用容器，如果低于加水口底部，补充水至加水口底部。在此基础上用容器 缓慢加水至水开始溢出，记录加入的水量。缓慢加水至水开始溢出，记录加入的水量。 要求：膨胀空间大于系统容积的

22、要求：膨胀空间大于系统容积的6%。 Cooling System 冷冷 却却 系系 统统 Verification Procedure 评审程序评审程序 u冷却能力试验冷却能力试验 (Cooling Ability ): 使用全开节温器使用全开节温器 全负荷运行全负荷运行 额定转速和最大扭矩转速，或设备的最大运额定转速和最大扭矩转速，或设备的最大运 行负荷。行负荷。 直到出水温度稳定，即达到热平衡。记录出直到出水温度稳定，即达到热平衡。记录出 水温和环境气温。水温和环境气温。 Cooling System 冷冷 却却 系系 统统 Verification Procedure 评审程序评审程序

23、u冷却能力试验测量参数冷却能力试验测量参数 : u - 发动机转速发动机转速 u - 发动机进发动机进 / 出水温度出水温度 u - 大气环境温度大气环境温度 ; u - 进气歧管压力（进气歧管压力（ 增增 压压 压压 力）力） u - 选项：散选项：散 热热 器器 进进 、出风、出风 温温 度、机舱温度、机舱温 度等度等 u - 通常同时测量进气温升和中冷系统通常同时测量进气温升和中冷系统 性能性能 Cooling System 冷冷 却却 系系 统统 Verification Procedure 评审程序评审程序 u冷却能力试验冷却能力试验 评评 价价 指指 标标 ： LAT (Limit

24、ed Ambient Temperature) 极限使用环境温度极限使用环境温度 公式公式 ：LAT= TTT max - (TTT test. - T ambient ) TTT max. 最高允许出水温度最高允许出水温度 - Data Sheet TTT test. 测量得到的最高稳定出水温度测量得到的最高稳定出水温度 T ambient 试验时的环境温度试验时的环境温度 Cummins 推荐标准推荐标准 : 中国中国 LAT 38o C 45o C Cooling System 冷冷 却却 系系 统统 Verification Procedure 评审程序评审程序 Cooling Sys

25、tem 冷冷 却却 系系 统统 Common Issues 常常 见见 问问 题题 u 冷却能力不足冷却能力不足 风扇、散热器选择或匹配不当风扇、散热器选择或匹配不当 散热器周围不密封导致热风回流散热器周围不密封导致热风回流 进风舱密封和隔热不好，导致进风温度高进风舱密封和隔热不好，导致进风温度高 u散热器系统水阻力大散热器系统水阻力大 散热器自身阻力大散热器自身阻力大 进出水管管径小进出水管管径小 u水泵进口负压水泵进口负压 注水管过长，弯曲；接口距水泵远注水管过长，弯曲；接口距水泵远 上水室隔板不密封上水室隔板不密封 Cooling System 冷冷 却却 系系 统统 Common Is

26、sues 常常 见见 问问 题题 u加注和除气性能不合格加注和除气性能不合格 通气管路：下垂，阻塞，管径通气管路：下垂，阻塞，管径 注水管：位置，管径，走向注水管：位置，管径，走向 u散热器上水室或附水箱结构不对散热器上水室或附水箱结构不对 容量小，膨胀空间和储备水量不足容量小，膨胀空间和储备水量不足 加水伸长颈管过短或缺少，缺少通气孔加水伸长颈管过短或缺少，缺少通气孔 发动机通气接口位于液面以下发动机通气接口位于液面以下 附水箱加水口与顶部水口均用压力盖附水箱加水口与顶部水口均用压力盖 扁平结构（最好为瘦高型）扁平结构（最好为瘦高型） 注水管位在水室一侧注水管位在水室一侧 Cooling S

27、ystem 冷冷 却却 系系 统统 Common Issues 常常 见见 问问 题题 u其它管路与通气管其它管路与通气管T型连接：除气不良型连接：除气不良 u其它管路，尤其是暖风回水管接入注水管，其它管路，尤其是暖风回水管接入注水管， 导致水泵进口出现负压。导致水泵进口出现负压。 u使用使用“非除气非除气”水箱水箱 Cooling System 冷冷 却却 系系 统统 设设 计计 指指 南南 非除气水箱非除气水箱 Cooling System 冷冷 却却 系系 统统 冷却系统发展新趋势冷却系统发展新趋势 u空空-空中冷器空中冷器 1、满足排放要求、满足排放要求 2、提高发动机功率、提高发动机功率 康明斯所有康明斯所有100马力马力 以上以上Tier2 发动机（包发动机（包 括电控和机械式发动括电控和机械式发动 机）都要求使用空机）都要求使用空-空空 中冷器中冷器 Cooling System 冷冷 却却 系系 统统 冷却系统发展新趋势冷却系统发展新趋势 u空空-空中冷器的布置空中冷器的布