浅谈发动机的冷却系统和润滑系统

2011-08-15监利县尺八镇农机管理站李建阳舒大凤李焕彩

湖北农机化 2011年5期

关键词：水套汽缸冷却系统

监利县尺八镇农机管理站李建阳舒大凤李焕彩

0 引言

冷却系统和润滑系统是维持发动机长期正常工作不可缺少的部分，其工作好坏对发动机的动力性和经济性以及零件的磨损影响很大。本文介绍了发动机的冷却系统和润滑系统，针对目前常用的几种不同型号发动机的冷却系统和润滑系统的具体工作模式做了详细的分析。

1 冷却系统

冷却系统的功用是保证发动机在正常的温度下工作，把发动机工作时产生的热量通过它散发出去，加以冷却，经常检查冷却系统的工作状况，不能有缺水、漏水、风向、风流、风量不对等现象，以免破坏发动机的正常工作，损坏机件，造成事故。

冷却系统按发动机的冷却方式可分为风冷却和水冷却两种。

1.1 风冷却系统

风冷却一般用于小型发动机上，靠飞轮上的风扇叶旋转时空气在叶片的作用下产生离心力，抛向叶轮四周形成一股气流通过导风装置的导向作用，流到需要散热的部位，由于叶轮中部空气不断减少，压力降低，在压力差的作用下，外界空气又不断进入进行补充，这样冷空气直接吹向汽缸盖和汽缸体的外表，外表分布了很多散热片，它的功用是加大与空气的接触面积，提高散热能力，冷空气在风扇的作用下，经导风罩、引风圈、导风板到汽缸盖与汽缸体的散热片间，将热量带走。导风罩和引风圈、导风板的作用是将冷空气引导到需要冷却的部位，使各部位冷却均匀，达到维护其适宜工作温度的目的，若不用导风罩、引风圈和导风板则在汽缸盖、汽缸体等零件的背面就不能得到足够的冷却，使之温度过高，造成很大温差，引起汽缸和其他零件变形，严重时还会发生活塞拉缸和卡死等故障。

1.2 水冷却系统

按冷却水循环方式的不同，小型柴油机的冷却系统可分为3种:

(1)蒸发式冷却。

(2)热对流循环式冷却。

(3)压流循环式冷却。

下面针对农村普遍使用的 R175、R180、R185、R190、S195、立式195T、ZH100、德力1105盘拖柴油机等型号的柴油机，对他们的冷却方式做一个简单的介绍。

它们的冷却方式有蒸发水冷却、凝汽冷却、热对流冷却、压流循环冷却。(注意:在使用柴油机时必须用清洁的软水，如河水、雨水、坑塘水，切不能使用硬水、污水，如井水、海水、泉水，否则容易产生水垢，附着在机体、水箱、缸盖缸套表面上，导致传热差，影响冷却效果，降低发动机使用寿命。维持柴油机在最适宜的温度75～95℃以下工作，风冷机缸体温度在150℃以下可正常工作。)

(1)蒸发式冷却:发动机工作时，汽缸体水套和汽缸盖水套中的水因接触高温零件而温度升高，这部分水受热膨胀，密度减小，便上升到顶部的水箱，水箱表层的水受到外界空气的冷却，密度加大而下沉，分别进入缸体水套和缸盖水套，形成上下对流，连续不断地循环，从而将汽缸体和汽缸盖周围的热量带到水箱散发掉。当水箱内的水温升高到沸点时，缸体水套和缸盖水套内水逐渐变成水蒸气，冲击水箱水面散发到空气中去，蒸发式水冷却系统靠水沸腾吸收大量的热并散发到空气中去，加强散热冷却作用。因此，水箱常常出现“开锅”现象，这是正常的，应注意经常补充冷却水，以保证发动机的正常工作温度。

尤其是蒸发式冷却系统如R175、R180、S195柴油机应经常注意补充冷却水。目前生产的铸铁水箱散热慢、容积小、冷却水非常容易蒸发，根据实践证实，水箱内的冷却水少于水箱容积的1/2后，发动机在重负荷高速运转时间长时，因温度过高，活塞膨胀过大，定会出现活塞拉毛，活塞环卡死。严重时活塞和缸套拉毛，发动机冒黑烟，直至熄火，此种现象俗称拉缸。

(2)热对流循环冷却:立式195T和德力1105型柴油机的冷却系统属于此种冷却方式，冷却水利用水的温度差所引起的密度变化形成水的热对流自然循环，当柴油机工作时，汽缸体水套与汽缸盖水套的冷却水由于接触高温零件而温度升高，密度变小，沿上水管进入水箱的上水室，而水箱内的冷却水因密度较大靠自重而进入下水室，经下水管进入汽缸体水套和汽缸盖水套，缸体水套和缸盖水套的低温水受热后密度变小又上升进入上水室，水箱内的冷却水下沉到下水室进入缸体水套和缸盖水套，如此往复，使冷却水连续不断地循环，达到传热和散热的目的。

广东顺德德力1105柴油机采用离心式风扇，风扇与飞轮铸造一体，水箱下部装有导风罩，当低温空气经过水箱散热芯片的空隙被吸进时，经过导气罩，从风扇的径向出风口带走部分热量，排到大气中去，热对流循环式冷却系统就是通过循环水通道和风通道两部分冷却发动机，使其在最适宜的温度下工作。

在水箱盖上即散热器加水口处装有一个蒸气空气阀其作用是当蒸气使水箱内的气压达到117．6～127．4 kPa(1．2～1．3千克力/cm2)时，蒸气阀便打开，使冷却系统与大气相通，避免高压气体胀裂散热器芯的焊缝，当柴油机的温度下降，蒸气凝结成水，水箱内的气压低于0．98～3．92 kPa(0．01 ～0．04 千克力/cm2)时，则外界大气顶开空气阀，让空气进入散热器中，使冷却水与大气有条件间断地相通，蒸气空气阀上与大气相通的通气管也能使冷却系统中多余的水从此管溢出。

(3)压流循环式冷却:多缸发动机和泰山12型拖拉机配置的195T型柴油机的冷却系统，它利用离心式水泵将水加压进行强制循环，主要由水泵、散热器、轴流式风扇及进水橡胶管等组成，散热器及其蒸气空气阀的结构同热对流循环式相同。

发动机工作时，曲轴通过三角皮带，带动冷却水泵的叶轮旋转，在离心力的作用下，冷却水被甩向叶轮边缘，以一定的压力进入气缸体水套和气缸盖水套和散热器上水室，受热的冷却水经散热器芯向下流动，被风扇吹来的大量冷空气冷却，流到散热器下水室。此时，叶轮的中心部分形成低压，散热器下水室的冷却水被吸入水泵，再压入汽缸体水套，实现冷却水的强制循环。

2 润滑系统

润滑系统的功用是将清洁的润滑油不间断地充分供给各运动件的摩擦表面，使发动机各零件能正常工作。

润滑油有五大作用:

(1)润滑作用:润滑油在摩擦表面形成油膜、减少零件表面之间的磨损。

(2)冷却作用:润滑油不停地流动，将摩擦表面所产生的部分热量带走，使零件温度不致过高。

(3)密封作用:利用润滑油的粘性，增加活塞环、活塞及汽缸间的密封性，减少漏气损失。

(4)清洗作用:润滑油流过摩擦表面时，带走磨下来的微小金属屑和其他杂质。

(5)防锈作用:由于零件表面覆有润滑油，防止零件表面与空气、水分及燃气接触而发生氧化锈蚀。

发动机的润滑方式有两种:

(1)压力润滑:靠机油泵将一定压力的流量的润滑油压送到需要润滑的零件表面，实行强制供油润滑。

(2)飞溅润滑:也叫非压力润滑，靠曲轴旋转，使连杆大端激溅起的润滑油与压力润滑各零件泄漏的油滴一起形成细小油滴和油雾，降落并附着在需要润滑的摩擦表面，加以润滑。另外，还有一种无泵强制飞溅式的润滑系统，如:湖南滨湖柴油机厂生产的老式165F、175F－1、175F－2、BH175F等柴油机，该机当曲轴旋转时，浸在机油中的凸轮轴上的正时齿轮和曲轴上的正时齿轮相吻合，将机油带上来，而带上来的机油一部分又流回到油底壳，另一部分被挤压，流入滚动轴承，然后到甩油圈，在离心力的作用下，从甩油圈的小孔流入曲轴连杆轴颈的中间部分，再通过连杆轴颈上的油孔进入连杆轴瓦与连杆轴颈之间进行润滑，润滑后的机油又从连杆大头的两侧甩到汽缸壁、活塞、活塞销、凸轮轴等零件上。气门室内的摇臂气门、气门导管等零件是通过油雾粘附形式进行润滑的，被飞贱起来的润滑油雾，在压力差的作用下，在机体内流入气门挺柱孔两侧的斜小孔，经推杆护管到气门室润滑气门室内的运动零件。

润滑系统是发动机的重要系统，润滑油的优劣是发动机使用寿命的关键，内燃机的润滑油一般为汽机油和柴机油两大类，汽机油用于各种汽油机和中、低速柴油机的润滑，高速柴油机都要求使用柴机油润滑，在100℃时柴机油按粘度的大小分为HCA－8、HCA－11、HCA－14三种，粘度是指在规定温度下油品的稠稀程度。牌号越高就越稠，粘度越大，适用于温暖季节，牌号越小，就越稀，粘度越小，适用于寒冷季节，一般来说，粘度大的润滑油更能保证运动件的润滑，提高汽缸密封性，防止汽缸产生窜机油及漏气的现象，但是如果在冬季使用粘度过大的润滑油，一方面将会导致发动机起动困难，阻力增大，消耗在磨擦上的功率增多，实际发出的功率下降;另一方面，由于粘度过大，其流动性能差，对于靠飞溅润滑的发动机，会使机油输送量减少，每分钟在发动机油路中循环次数减少，从而冷却作用差，使被润滑零件温度升高。

润滑油粘度小，流动性好，但在零件运动时容易流掉，使运动件摩擦面形成油膜困难，润滑不可靠。而且，易窜入燃烧室燃烧，引起润滑油消耗量增大，可是粘度小的润滑油每分钟在发动机中循环次数多，冷却散热作用好，并使发动机易于起动。

根据机型和转速不同，季节的不同，应该选用合适合格的润滑油，冬季一般用HCA－11号柴机油，气温在0℃以下时，宜用HCA—8号柴机油，夏季用HCA－14号柴机油，气温低于30℃时，也可用HCA—11号柴机油，决不可使用变压器油、机械油或各种植物油。

润滑油使用时间过长，未按规定例行保养，更换品牌润滑油，在各零件的摩擦表面不能形成很好的油膜，加速各零件的磨损，严重的将活塞环卡死，活塞拉毛，缸套拉缸，轴瓦拉瓦，影响发动机的正常使用。