柴油机冷却系统的检修

于国明

(黑河市农业机械化总站，黑龙江 黑河164300)

0 引言

柴油机工作时，燃气的最高温度可达2200 ℃左右，使直接与燃气相接触的零件强烈受热。如果冷却系统不能良好地散热，将会产生许多不良后果。如受热零件温度过高，会使金属的强度显著下降，以致发生热变形和裂纹，常见的有缸盖预燃室与气门间壁的裂纹；零件受热膨胀，以致破坏零件之间的间隙，常见的有活塞拉缸或在缸中卡死(温度过高是其原因之一)；润滑油在高温下容易氧化变质，黏度降低，不利于摩擦表面形成油膜而增加零件的磨损。柴油机的温度过高，还会使进入汽缸中的新鲜混合气减少，使柴油机的功率下降，燃烧失常并排黑烟。

如果柴油机工作中散热过多，使柴油机不能保持正常的工作温度(85 ℃左右)，会加速零件磨损，产生功率不足及耗油量增加等不良后果。冷却系统虽然是柴油机的辅助系统，但是在保证柴油机正常工作中起着重要的作用，对冷却系统的维修要给予足够的重视。

1 常用冷却系统的特点

柴油机常用的冷却系统有风冷式和水冷式，水冷式冷却系统分为自然循环冷却和强制循环冷却。强制循环冷却系统又分为开式和闭式两种；自然循环冷却系统分为蒸发式、冷凝式、热流式。

(1)风冷式冷却系统是用空气直接冷却，由冷却风扇使冷却空气高速吹过散热器表面，带走散出的热量。汽缸外壁都带有散热片，以增加散热面积，同时布置有导风罩，以达到有效、均匀的冷却。主要应用于小型移动式农机具、露天作业机械、工程机械等，具有结构简单、质量轻，便于翻造、维修，对地区、气温变化适应性强，但燃油消耗较高，散热困难、热负荷高等优缺点。

(2)闭式强制循环冷却系统，水散热器(水箱)上安装空气——蒸汽阀，冷却水与外界大气不直接相通。冷却水靠水泵打入柴油机水套形成强制循环。从柴油机排出的热水进入散热器，由风扇形成风进行冷却。广泛用于汽车、拖拉机、工程机械等，可提高柴油机进出口水温，使冷却水的温差小，稳定柴油机工作温度，从而缩小散热面积，水消耗量小，并缩短暖机时间。但冷却零部件耐压要求高。

(3)开式强制循环冷却系统，冷却水靠水泵打入柴油机水套形成强制循环。从柴油机排出的热水，在敝口的水池或水缸中冷却，然后再回到柴油机中去，不用风扇，在单缸柴油机上应用，它的优缺点正好与闭式强制循环冷却系统相反。

(4)蒸发式水冷却系统，无水泵、风扇，散热器是个简单的蒸发水箱。利用冷却水的热循环和蒸发达到散热冷却的目的。广泛用于工农业小型动力装置，结构最简单，但耗水量大、易形成水垢，散热能力有限。

(5)凝汽冷却系统，在冷却水的热循环中，借助冷凝器和风扇，加速热量散发，使蒸汽冷凝为水循环使用。冷却水基本不散发于大气中，减少了耗水量。广泛用于工农业小型动力装置，结构较复杂，耗水量小。

2 主要部件维修要求

2.1 水泵

水泵的作用在于把低处的水提到高处，并产生一定的压力，使水进入水套进行冷却。结构上多为离心式水泵，由壳体、叶轮、轴、水封装置组成。传动主要是V带传动。单缸卧式柴油机用水泵与多缸立式柴油机用水泵在与机体的连接上略有不同。维修时要注意以下事项。

(1)水泵壳体的轴承孔、水封密封面、水泵叶轮的轴孔和带槽等表面，不得有疏松、气孔、砂眼和裂纹等缺陷，过流表面应光洁，不得有可见的粘砂、结疤、气孔、砂眼、缩松、裂纹和飞边等缺陷。

(2)水泵轴与水接触部位需经镀铬、镀锡或镀锌处理。水泵轴与叶轮孔，或与风扇皮带轮轮毂的配合，无固定螺丝的，应过盈0.01～0.04 mm；有固定螺丝的，应过盈0.02～0.05 mm。水泵叶轮装配后，其端面应高出水泵轴0.10～0.50 mm。

(3)水泵总装后应转动灵活，不得有触擦和卡住现象。水泵各接合面应保证密封，在运转时不得有渗漏现象。

(4)在标定转速下水泵的流量和扬程应符合要求。

2.2 风扇

风扇其作用是高速旋转产生气流，用来冷却散热器芯，使冷却水温度保持在规定的范围内。风扇多为轴流式，由4～6个叶片组成，采用铆接或点焊结构。风扇由V带驱动，往往和水泵在一个轴上。为提高冷却效果，有的风扇设有导风罩。

风扇在工作中常出现的缺陷是叶片铆钉松动、叶片或叶片架裂纹以及叶片变形等。主要是由于铆接不牢或磕碰过散热器及三角皮带折断缠绕在风扇上造成的。叶片脱落飞出，将会造成散热器被打坏或其他机件的事故。叶片变形将会影响风扇的平衡，工作中发生摆动而加速轴承的磨损。由于风扇的振动，很容易引起水泵的断裂和泵体与缸体连接螺栓的松动。维修时要注意以下事项：

(1)风扇累计工作100～200 h后，应检查固定螺栓及风扇传动带的松紧度，正常情况下，在传动带中段加30～50 N的力，传动带应能按下10～20 mm的距离，如张紧过甚会造成充电发电机、风扇和水泵上的轴承磨损加剧；如太松也会使风扇达不到所需的转速、风量不足。调整方法可通过改变张紧轮或充电发电机支架的位置来调节。若传动带伸长或有裂缝、分层等缺陷应进行更换，若风扇传动带是两根应同时更换。

(2)风扇皮带轮上的轴孔、轴承座孔磨损，可采用扩孔镶套修复。

(3)风扇叶片铆钉松动，可用重铆或焊补的方法使其可靠固定。当铆钉孔磨损成椭圆形时，可以修孔，用加大铆钉重新铆合。

(4)风扇叶片和叶片架产生裂缝时，可用气焊修补，然后进行表面修整。产生变形时可用冷校正法进行修复，每片的倾斜角度应相等，一般柴油机为300°，变形严重的应更换。

2.3 水散热器

水散热器将冷却水带出的热量传递给周围的空气。散热器主要有散热器芯，上、下水室，进、出水管，加水口等组成。按其散热器芯子结构又可分为多种，其中小型柴油机常用的水管为扁管，管外加焊散热片可增加散热面积和提高刚度，管片式为管外套装多管共用的整块散热肋片，结构强度好，风阻小，组装复杂；管带式为水管间夹有各种波纹状的散热带，带上开有破坏气流附面层以增加传递效果的沟槽。散热效率高，制造简单。

为防止水分蒸发，并保持水散热器内的压力和大气压基本平衡，水箱盖中一般装有空气—蒸汽阀。空气阀用弹簧关闭，该弹簧很软，在水散热器内压力稍低于大气压力时，此阀即被散热器外的空气打开，以便水温降低或因漏水引起水面下降时流进一部分空气，维持散热器内的压力不致过低。当水温升高，散热器内的压力超过0.1 MPa时，水蒸气便顶开蒸汽阀，逸出一部分，以免涨破散热器芯。维修时要注意以下事项：

(1)水管焊缝应牢固密封，水管内、外表面应光洁平直，不允许有凹陷；水管端面应平整，不允许有毛刺、压皱和截面减少的现象。

(2)管片式散热器的散热片总数可在±1%的范围内变动，散热片的片距和平行度应不大于规定片距的±15%，散热片沿芯子前、后的挠曲度不大于规定片距的50%。管带式散热器每条波纹带总波数可在±1范围内变动，波距要均匀。每5个波距的累计偏差不大于1 mm。

(3)散热片或波纹带与水管的焊合必须紧固密合。散热片或波纹带与水管的焊着率均不得低于85%。管带式散热器侧护板与波纹带应同时焊牢。

(4)散热器芯子堵塞的水管数，不得超过水管总数的1%。

(5)每个散热器总成或芯子，应用压缩空气进行密封性试验，试验压力为散热器最高工作压力的1.5倍，保压时间不少于1 min，不得漏气。

(6)空气—蒸汽阀水箱盖阀开始开启的压力应符合要求。

(7)总成所有焊缝，均应牢固、可靠、美观，散热器总成和芯子，不允许有压伤、碰伤等缺陷，并经过可靠的防锈处理。

(8)当散热器的散热片间的风道因污物过多而堵塞时，应及时进行清理，清理时应先拆下外罩，用木片或竹片剔除污物，也可用水冲或高压空气吹除。

2.4 节温器

节温器根据冷却水的温度变化，决定阀门开启的大小，从而控制冷却水的循环流量，使柴油机经常保持在最佳温度范围内工作，同时可以缩短柴油机启动后的暖机时间。

节温器主要由感温器和阀门组成。感温器内装有石蜡。当水温高时，石蜡熔化，体积胀大，推动顶杆打开阀门，冷却水便流入散热器构成大循环。当水温低于70 ℃时，石蜡凝固，体积缩小，在弹簧作用下，阀门关闭。冷却水不经散热器，直接由节温器下面的小水管流回水泵，再进入机体缸盖，构成小循环。

为防止冬季节温器阀门关闭，水箱冻结，在阀门处留有一小孔，使小循环时仍有一小部分热水经过水箱进行大循环。加水时缸体及缸盖水套中的空气可以从小孔逸出，以便于冷却水进入水套。