冷却系统的故障排除与使用维护

汪琴

摘要 本文阐述了柴油机使用过程中冷却系统的功用及冷却方式，并且介绍了常见故障的排除与使用维护，以期为柴油机的科学使用提供参考。

关键词 柴油机；冷却系；故障；排除

1 冷却系统的功用

柴油机在工作时燃烧气体的温度约高达2 000 ℃，使直接与燃气接触的零件（如缸盖、气缸套、活塞、气门等）受到剧烈加热。在高温下，这些受热零件的机械强度和刚度显著下降，甚至会因高温而发生变形或出现裂缝。柴油机零件受热后会产生膨胀，各零件的材料、结构及所承受的温度不同使膨胀程度不一致，这将破坏零件之间的正常配合间隙，严重时还会出现互相卡死等现象。润滑油受高温作用后黏度降低，甚至变质被烧掉，使润滑油的润滑能力显著下降，并产生积碳，从而加剧零件磨损。进入气缸的空气在进入气缸前强烈受热而膨胀，使实际进入的空气质量减少，造成燃烧不良等。冷却系的功用就是将这些零件所吸收的一部分热量带走，保证柴油机各零件维持在正常工作所需的温度范围。但也不是越冷却越好，因为温度过低会使热量损失过多、功率不足、耗油量增加，出现燃烧不完全，易积碳；还会使润滑油黏度过大，流动性差，润滑不良。这些不良后果都将加剧零件磨损。一般柴油机的冷却水温度宜保持在79～95 ℃之间。

2 冷却方式

冷却方式有风冷式和水冷式2种。风冷式在气缸上铸有散热片，用来增加气缸的散热面积。水冷式柴油机在气缸套周围铸有水套，可以通入冷却水。按冷却水的散热方式不同，水冷却又可以分为自流蒸发式、凝汽式和强制循环式3种。自流式冷却是利用冷却水的热对流循环来进行冷却的[1]。

自流蒸发式冷却的工作过程是当柴油机工作时，缸体水套和缸盖水套内的冷却水吸收气缸盖、气缸套及活塞等受热零件上的热量后，温度升高，体积膨胀，密度减小而上浮，水箱中的冷水则下沉。热水上浮到水箱后，通过导热性好的铝制水箱壁及敞开的加水口将热量及水蒸气散发到大气中，使水温保持略低于沸点。水套内温度极高的冷却水与水箱中温度较低的冷却水形成自然对流，从而达到对柴油机进行适当冷却的目的。冷却情况若正常，使用中发现冷却水沸腾时不需加水，只有当冷却水过少时才添加，以便让柴油机保持较大的功率[2]。这种冷却系结构简单，故障少，维护较方便，对使用人员技术的要求较低，而且不消耗柴油机功率，其缺点是依靠水的不断蒸发实现冷却作用，冷却水消耗量大，必须设置大容量积水箱，工作中需经常加水，且水套内容易生成水垢。

强制循环式水冷却系是柴油机工作时，带动冷却水泵旋转，冷却水在水泵的作用下被送到机体水道中，沿水道流向各气缸套和气缸盖水套，吸收机体内受热零件的热量，使气缸套、气缸盖的活塞等受热零件冷却。受热后的冷却水再由出水管进入散热器的上水塞，经散热器的冷却管向下流动[3]。此时，冷却风扇将大量冷空气吹过散热器的冷却管，使散热器中的下流动的热水冷却，到达下水室，水泵又使下水室的冷却水经过进水管以一定压力再次泵入机体水套内。这样不断循环达到冷却的目的。这种冷却系的冷却效果最好。

3 常见故障排除与使用维护

3.1 蒸发水冷却系统中水浮子不能升起

故障现象：水箱中水位正常，但水浮子升不起来。

原因分析：一是水浮子杆弯曲变形，卡在套空中不能升起；二是浮子与杆脱开，指示杆无法升起；三是浮子上下壳的胶合处渗水或脱开，不能使指示杆升起。

故障排除：拆除水浮子进行检查，针对问题进行维修。

3.2 水温过高

故障现象：水温表指示的温度超过95 ℃，甚至水箱出现开锅现象。

原因分析与判断方法：水温过高是一种综合性故障。一是冷却系统缺水。其原因有不及时加水或加水量不足；冷却系漏水（内漏和外漏）。二是水泵不排水或排水量不足。具体原因有水泵叶轮松脱、风扇皮带过松等；三是冷却水循环不畅。具体原因：散热器或机体内水道阻塞；水道胶管偏瘦或内壁脱皮阻挡管路，大型机中节温器失效，使水流不能实现大循环等。四是冷却系散热强度低。具体原因：机体水道内水垢量过多；散热器风道堵塞，风扇反或叶片变形（角度不正确）发动机燃烧室严重积碳等。

3.3 冷却系统主要零部件故障的简易判断方法

3.3.1 水泵故障的判断。水泵叶轮不转时发动机水温上升很快，十几分钟就能升到95 ℃以上，水箱随后出现“开锅现象”，这时触摸水箱上水室烫手，而打开下部放水开关时，放出的水却不烫手，对于不装节温器的冷却系统，可先从放水开关放出一些水，使上水室露出水箱芯子，然后启动发动机并逐渐提高转速，若观察到上水室进水管连续流出水流，而且随转速增高流速增大，表明水泵工作正常，若无水流出，表明水泵不工作[4]。

3.3.2 节温器故障的判断。若水温已大大超过70 ℃（节温器开启温度）时，观察水箱上水室进水管无水流出或无大股水流出，表明节温器有故障。

3.3.3 散热器故障的判断。先将油门加到最大，由于水泵转速增高，抽水能力增强，将水箱上水室的水块吸到下水室而后进入水泵，因而可使水箱水位出现短时降低现象，然后将油门迅速关小，若散热器内部堵塞，由于循环到水箱上水室的水不能通畅地流入下水室会使水箱水位出现短時增高现象，并从水箱口溢出，另外，散热器内部堵塞时，在发动机熄灭时，水箱内会发出“咕噜、咕噜”的响声。

故障排除方法：一是当判定水泵不工作时，应拆开检查。若水泵机件损坏，应进行修理或更换新件；若是机件安装错误，可拆卸后重新正确装配。二是当判定节湿器有故障时，可将其拆出按下述方法检验。将节温器置于可加热的装有热水的容器中，用温度计随时测量水温，技术状态正常的节温器在水温低于70 ℃时主阀门应处于关闭状态；当水温在70～85 ℃之间时，主阀门部分打开；当水温在85 ℃以上时，主阀门应全开，而且侧阀门同时将旁通孔完全关闭。节温器主阀门全开时，其升程不得小于9～12 mm，以保证有足够的流通截面。若节温器初开、全开温度高于上述规定，应由专人进行修理或更换新件。三是当判定散热器内部堵塞时，可将散热器拆开，对散热器芯管进行机械疏通或压力吹通。如疏通无效，应更换新件。四是发动机长期使用后，当冷却系统中的管道、水套及散热器芯管内部产生较多水垢时，应及时进行清洗。一般可用下述方法清洗。发动机熄灭后趁热放出冷却水，用氢氧化钠750 g、煤油150 g、清水10 kg或碳酸钠1 kg、煤油420 g、清水10 kg配成清洗液，将其加入冷却系中，静置数小时，然后启动发动机，运转30 min左右，使温度升到80～90 ℃时，放出清洗液，再用自来水进行清洗。清洗时，要卸下节温器，在小型柴油机上，也可在放掉冷却水后灌入25%盐酸溶液，停置10 min后，水垢脱落、溶解，即可放出清洗液，再用清水冲洗干净，有时放出的清洗液中含有水垢块，会堵塞放水阀，这时可拆掉下方放水管直接放出清洗液。盐酸溶液有腐蚀性，使用中注意不要溅到皮肤和衣服上，若溅上应立即用清水冲洗干净。另外在配制时应将盐酸徐徐倒入水中，搅匀后方可用。忌将水倒入盐酸中，以免引起酸液飞溅，造成人身伤害。为防止冷却产生水垢，应坚持使用软水。根据近年来的试验发现，加注磁化水不仅可使已生成的水垢脱落，而且还能使管壁上不再产生水垢。endprint

3.4 冷却系统漏水

故障现象：冷却水消耗大，如果补加不及时，会由于冷却水短缺引起发动机过热，甚至造成粘缸、烧瓦等事故。

故障原因与判断：漏水从现象上分为外漏和内漏2 种。外漏主要发生在放水开关、胶塞、胶管及其接口、水箱下水室、缸垫接缝及缸体水套外部裂纹等部位，外漏一般只引起冷卻水清耗增加而且容易目测直接发现。内漏常发生在气缸阻水圈、缸盖上水道堵头、缸套裂纹、缸垫冲坏及缸体水套内部裂纹等部位，这些漏水部位都比较隐蔽，只有通过其迹象或拆卸后才能发现，而且往往不能及时发现。例如阻水圈和水闷头漏水时，水流入油底壳，会引起油底壳油面升高；缸套裂纹或缸垫冲坏时，水渗入气缸燃烧室，会引起排气管冒烟或喷水现象等。内漏除引起冷却水消耗增加外，还会引起机油稀释变质和缸套锈蚀等后果，危害较大。

故障排除方法：一是放水开关及工艺螺堵的螺纹漏水时，如果进一步拧紧后仍然无效，可将其拆下，在螺纹上涂抹铅油后装复即可防漏。二是胶管两端接口漏水 ，如果进一步扎紧后仍然无效，应拆开检查胶管孔径是否过大、孔口有无损伤、插管外表面无伤痕或污物等，而后针对问题进行处理。如胶管破裂漏水，则需要换配件。三是阻水圈漏水时应更换配件，但更换前必须认真查明造成漏水的具体原因。如果是阻水圈环槽和装配面有损伤或锈迹污物，应首先进行修整和清除，否则换上新阻水圈后仍会漏水。四是水闷头密封不严渗水时，可用耐水密封胶堵漏。如果水闷头松动漏水，可用小锤予以铆紧。五是缸体外部裂纹漏水，可视其情况进行粘补或焊修。内部裂纹漏水难以进行机械维修，可以在水箱内加入适量的“方儿茶”（药店有售），当发动机工作时，“方儿茶”随冷却水循环流动，能渗入机体水套的裂纹内，有较好的堵漏效果。六是散热器芯管漏水时，用目测不易查明具体渗漏部位，最好采用充气试验进行检查，即将散热器拆下放尽其中的冷却水，然后将散热器出水管口用橡皮塞堵住，置于水池中再从穿在橡皮塞中的软管通入压力为101.325～202.65 kPa的压缩气进行试验，凡是渗漏部位就有气泡冒出。芯管个别部位破裂，可用铜、锡焊补，也可将漏水的芯管两端堵死，但堵死的芯管数目不得超过芯管总数的10%～15%。如果芯管损坏过多，应更换新散热器。

3.5 冷却水不能真得加足

故障现象：向冷却系统加水时，加入的水尚未达到规定数量，水箱口已经“满了”。

故障原因与排除：这种故障常在下述2种情况下发生。一是在装有节温器的冷却系统中，节温器的阀门上有一直径为3～5 mm的小孔，若此孔被水垢或污物堵塞，加水时机体内的空气不能排出，因而使水不能真正加足。二是拖拉机熄火放水时，停放的位置不当，在下次起动前加水时，低处水套内的空气不能排出，导致水不能真正加满。

对于情况一可以用小锤轻轻敲击安装节温器的机体外壳部位，如果水箱上水室进水管发出“咕噜、咕噜”的排气声音，表明堵塞物已脱出，当气体排空后即可继续将水加满。若无效，应拆出节温器排除小孔堵塞故障。对于情况二可将起动机的水管紧固螺栓拧松进行排气，将被堵在起动机水套内的空气排空后，再拧紧螺栓将水加满。

3.6 防止过热伤机

高温季节作业时，高温易使水箱缺水，引起发动机过热，处理不当就会炸裂缸盖、缸套。正确处理方法是：停机，等水温降到60～70 ℃ 时再向水箱内加入清洁的水，为防止发动机过热、高温季节拖拉机负荷控制在额定负荷的90%左右。

气温在0 ℃ 以下时，夜间停车时应放完发动机内的冷却水。放水时，要将水温降到50 ℃，打开水箱盖和放水阀，放尽冷却水，用摇把转曲轴数圈，排尽水泵壳内积水，直到无水流出为止，同时不要关闭放水开关。

4 参考文献

[1] 侯敏杰，代洪.柴油机冷却系故障导致发动机过热的原因分析[J].农村牧区机械化，2015（1）：38-40.

[2] 许亚军.汽车冷却系故障诊断排除的方法[J].科技视界，2012（26）：293-294.

[3] 宋庆才，张翔.冷却系故障的诊断与排除[J].中国科技财富，2008（6）：105.

[4] 张海山，田军.冷却系故障的应急技巧[J].道路交通管理，2000（10）：24.endprint