发动机冷却系统培训

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second Level,Third Level,Fourth Level,Fifth Level,应用工程培训,Page,*,应用工程培训,Page,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second Level,Third Level,Fourth Level,Fifth Level,发动机冷却系统培训,发动机,机体,水箱,水泵,大循环,发动机水套,散热器,水泵,节温器,膨胀水箱,控制阀,大循环示意图,水箱,-,水泵,-,发动机,-,自动变速箱冷却器,-,节温器,-,水箱,小循环,散热器,水泵,节温器,小循环示意图,水泵,-,发动机,-,自动变速箱冷却器,-,节温器,-,水泵,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，保证发动机工作安全。,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,50mm,。,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,0.5bar,、,0.7bar,、,0.9bar,、,1.05bar,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,1.05bar,。同时，压力盖应带一个真空阀，真空阀的开启真空度为,101KPa,。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,E,D,E,：膨胀空间 至少6,D,：储备水量 至少11,容积区别：,膨胀水箱的总容积应包含占系统总容积的,6,膨胀空间、占系统总容积的,11,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，防止冷却液在循环过程中吸入空气而设置的，一般要求冷却液的最低液面至膨胀水箱的地面距离应不小于35mm，所以必备的残留容积应不小于35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,17,。,冷却液回收罐的容积应大于系统总容积的,8,，和大气之间有通气孔，必须有冷水和热水时的水位刻度，建议选择透明回收罐。,位置区别,如果副水箱与上水室为分体式的，则副水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100mm。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。,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水箱上水室。,防冻液,发动机一般要求使用长效防冻液，一般为50,的水和50,的乙二醇的溶剂（容积比），在标准大气压下，沸点为108，冰点为-37.实验证明，这种防冻液对各种金属和橡胶均没有腐蚀作用，更换周期为2年。,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。,在第一次添加防冻液时（加注速度不低于19L/min），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系统总容积的90，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25min内应除尽初次加注是系统中残留的空气。,发动机热量的分配,发动机内部的燃料燃烧所产生的热，3,0到40被作为动力输出，其中有25到30的热量被冷却液带走，还有30到35作为排气或者热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。,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，散热器芯体表面与风扇之间应至少有25mm的距离（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定散热器与风扇的最终位置。,吹风风扇,吸风风扇,Cooling System,冷 却 系 统,Guidelines,设 计 指 南,变矩器冷却器,参见下图，要求使用带旁通的节温器。,Cooling System,冷 却 系 统,Guidelines,设 计 指 南,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（见发动机技术参数表，一般为,300kpa,左右）；为安全起见，建议在供水管安装内径,4mm,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节流阀；,水温控制和报警,发动机的正常工作温度为,7199,0,C,，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。,Cooling System,冷 却 系 统,Guidelines,设 计 指 南,防冻液,康明斯公司推荐在大多数气候条件下使用,50,乙烯乙二醇或丙烯乙二醇基的防冻液与,50,纯净水的混合液作发动机的冷却液。对使用湿缸套的,C,系列以上的发动机还需要添加规定浓度的防腐蚀剂,DCA4,。某些新型防冻液可以不需要,DCA4,，如加德士公司的,Extended Life Coolant.,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。,防冻液浓度不能超过,68,，否则性能会恶化。,FREEZE POINT,凝点,EXTENDED LIFE COOLANTS,GLYCOL CONCENTRATION(WT.%),温度,温度,二醇浓缩液,(,质量百分数，,%),BOILING PROTECTION,沸点保护,EXTENDED LIFE COOLANTS,温度,水 平 線 計 量 計 的 壓 力 (,kPa),Cooling System,冷 却 系 统,Calculation,冷却系统计算,-,能量分配,Cooling System,冷 却 系 统,Calculation,冷却系统计算,-,发动机参数表,从发动机技术参数表查找：,1,、发动机和风扇转速,2,、发动机向冷却液的散热量,3,、水泵流量,Cooling System,冷 却 系 统,Calculation,冷却系统计算,-,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,Cooling System,冷 却 系 统,Calculation,冷却系统计算,-,风扇曲线,典 型 风 扇 特 性,Cooling System,冷 却 系 统,Calculation,冷却系统计算,-,理论空气流量,风 扇 与 散 热 器 匹 配 特 性,Cooling System,冷 却 系 统,Calculation,冷却系统计算,-,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,Cooling System,冷 却 系 统,Calculation,冷却系统计算,-,理论空气流量修正,风 扇 效 率,系统总效率,i,实 际 风 量,Q,理 论 风 量,Q,0,X,效 率,Cooling System,冷 却 系 统,Calculation,冷却系统计算,加注试验,(Cooling System Fill),试 验 方 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），然后完全放净，计 量系统总容量,。,2,、调整加注水流速为,5gpm,即,19,升,/,分，记录“加满”时间,;,放净水后记录加水量，做,3,次左右，结果应有相当的重复性，否则应分析原因。,一次加满率,=,加水量,/,系统总容量*,100,，应大于,90%,。,3,、起动发动机，记录缸体建立水压的时间。,15,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,180,190,o,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 却 系 统,Verification Procedure,评审程序,除气试验,(Deaeration/Drawdown),1,、自发动机,3,、回 发 动 机,A,B,2,、气泡观查玻璃管,4,、去 计 量 装 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 却 系 统,Verification Procedure,评审程序,水泵进口压力及系统阻力,测试条件：水箱盖打开，发动机高怠速运行，水温达到节温器全开的温度，通常,92,0,C,（或使用全开节温器）。,要求：水泵入口正压，系统阻力符合要求。,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，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。,要求：膨胀空间大于系统容积的,6%,。,Cooling System,冷 却 系 统,Verification Procedure,评审程序,冷却能力试验,(Cooling Ability):,使用全开节温器,全负荷运行,额定转速和最大扭矩转速，或设备的最大运行负荷。,直到出水温度稳定，即达到热平衡。记录出水温和环境气温。,Cooling System,冷 却 系 统,Verification Procedure,评审程序,冷却能力试验测量参数,:,-,发动机转速,-,发动机进,/,出水温度,-,大气环境温度,;,-,进气歧管压力（增 压 压 力）,-,选项：散 热 器 进、出风 温 度、机舱温度等,-,通常同时测量进气温升和中冷系统 性能,Cooling System,冷 却 系 统,Verification Procedure,评审程序,冷却能力试验,评 价 指 标：,LAT(Limited Ambient Temperature),极限使用环境温度,公式：,LAT=TTT,max,-(TTT,test.,-T ambient),TTT,max.,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,T ambient,试验时的环境温度,Cummins,推荐标准,:,中国,LAT 38,o,C,45,o,C,Cooling System,冷 却 系 统,Verification Procedure,评审程序,Cooling System,冷 却 系 统,Common Issues,常 见 问 题,冷却能力不足,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,进风舱密封和隔热不好，导致进风温度高,散热器系统水阻力大,散热器自身阻力大,进出水管管径小,水泵进口负压,注水管过长，弯曲；接口距水泵远,上水室隔板不密封,Cooling System,冷 却 系 统,Common Issues,常 见 问 题,加注和除气性能不合格,通气管路：下垂，阻塞，管径,注水管：位置，管径，走向,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,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,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）,注水管位在水室一侧,Cooling System,冷 却 系 统,Common Issues,常 见 问 题,其它管路与通气管,T,型连接：除气不良,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。,使用“非除气”水箱,Cooling System,冷 却 系 统,设 计 指 南 非除气水箱,Cooling System,冷 却 系 统冷却系统发展新趋势,空,-,空中冷器,1,、满足排放要求,2,、提高发动机功率,康明斯所有,100,马力以上,Tier2,发动机（包括电控和机械式发动机）都要求使用空,-,空中冷器,Cooling System,冷 却 系 统冷却系统发展新趋势,空,-,空中冷器的布置,1,、和水箱串联（前后布置）,2,、和水箱并联（左右布置）,Cooling System,冷 却 系 统冷却系统发展新趋势,传统散热系统布置,传统的散热系统布置一般将风扇安装在发动机上，将水散、液压油散热器、空调散热器、空,-,空中冷器前后布置。,优点：成本低；,缺点：风阻大，容易堵塞，容易过热；不好布置；采用吹风风扇时很难避开发动机和消声器的热辐射；采用吸风风扇时发动机对风扇气流的阻力比较大；,建议：当散热器总数（含水箱、液压油散热器、空,-,空中冷器、空调散热器、变矩器冷却器等）超过,3,个时，不要采用。,Cooling System,冷 却 系 统冷却系统发展新趋势,独立散热系统,1,、将一部分或全部散热器布置到一个不受发动机影响的地方，风扇由液压马达驱动。,优点,:,1,、布置灵活；,2,、远离发动机的热辐射,3,、可以根据水温控制风扇转速，降低功率损耗,4,、保养方便。,Cooling System,冷 却 系 统冷却系统发展新趋势,独立冷却系统举例,Cooling System,冷 却 系 统冷却系统发展新趋势,独立冷却系统举例,Cooling System,冷 却 系 统冷却系统发展新趋势,独立冷却系统举例,