油冷式內(nèi)燃機

《機械工程名詞 第五分冊》第一版。 2100433B

用油冷卻氣缸和氣缸蓋等零件的內(nèi)燃機。

油冷發(fā)動機，用潤滑油冷卻的內(nèi)燃機。冷卻和潤滑用同一介質(zhì),簡化了發(fā)動機結(jié)構(gòu)。冷卻熱損失小,冷卻系統(tǒng)消耗的能量少,有較高的熱效率,可防止冷卻液冰凍和沸騰以及缸套穴蝕等現(xiàn)象。

柴油機的冷卻方式分為水冷和風(fēng)冷兩大類。

1.風(fēng)冷柴油機

風(fēng)冷柴油機的工作原理

風(fēng)冷方式又稱為空氣冷卻方式，它是以空氣作為介質(zhì)，將柴油機受熱零件的熱量傳送出去的。這種冷卻方式的發(fā)動機通常由風(fēng)扇和導(dǎo)風(fēng)罩組成，為了增加散熱面積，氣缸體和氣缸蓋外部做成皺折片，工作時風(fēng)扇轉(zhuǎn)動將空氣吸人，沿導(dǎo)風(fēng)罩流向氣缸體和氣缸蓋的表面?？諝饬鹘?jīng)氣缸體和氣缸蓋時，將它們傳出的熱量帶走。

風(fēng)冷柴油機的優(yōu)缺點：風(fēng)冷柴油機具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、維修方便的優(yōu)點，但是，其冷卻效果差、噪音大，多適用于小型柴油機上。

2.水冷柴油機

水冷柴油機的工作原理：柴油機的水冷卻方式是以水作為冷卻介質(zhì)，柴油機產(chǎn)生的熱量通過水被傳送出去。這種冷卻方式的柴油機結(jié)構(gòu)相對簡單，組成部分通常為：水泵、散熱水箱、風(fēng)扇、節(jié)溫器。冷卻水在水泵的作用下，進(jìn)入到柴油機內(nèi)部，按照相應(yīng)路線流動，吸收帶走機件產(chǎn)生的熱量，并通過風(fēng)扇和水箱的作用將熱量散發(fā)到空氣中。從而，柴油機的工作溫度保持在一定范圍之內(nèi)。

水冷柴油機的優(yōu)缺點：水冷柴油機冷卻效果較好，適用于大功率柴油機，當(dāng)溫度或工作負(fù)載發(fā)生變化時便于調(diào)節(jié)冷卻強度，使柴油機始終在規(guī)定溫度(65℃～95℃)范圍內(nèi)進(jìn)行工作。此外，在冬季還可以利用灌熱水的方法來進(jìn)行預(yù)熱，啟動方便。但是，由于水冷卻方式的限制，它也具有易結(jié)水垢、對缸套產(chǎn)生穴蝕現(xiàn)象等缺點。

應(yīng)用領(lǐng)域：水冷柴油機主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械、工程機械、汽車工業(yè)、船舶機械、電力工業(yè)等領(lǐng)域。

水冷柴油機主要有循環(huán)水冷柴油機和蒸發(fā)式水冷柴油機兩大類，主要區(qū)別在于冷卻方式的不同：循環(huán)水冷柴油機主要靠水箱里的強制冷卻系統(tǒng)冷卻水，工作時熱水往上進(jìn)入水箱，被風(fēng)扇強制冷卻成冷水，再重新泵回柴油機重新使用。而蒸發(fā)式水冷柴油機則是靠水的自然蒸發(fā)制冷，水蒸發(fā)的過程中也帶走了柴油機的熱量，達(dá)到了冷卻的目的。但此種冷卻方式需要經(jīng)常加水，耗油也相對較多，可價格便宜，適合在中原地區(qū)使用。

蒸發(fā)式水冷柴油機的特點是：因其耗水量大，使用中應(yīng)隨時注意水位，及時加注冷卻水。工作出現(xiàn)冷卻水沸騰是正?，F(xiàn)象，因為柴油機工作中必須保持一定的溫度。

蒸發(fā)式水冷柴油機過熱的表現(xiàn)

（1）測定排氣管排出的廢棄溫度。一般排出的廢棄溫度為400～500℃，若廢棄溫度高達(dá)700℃以上，可視為柴油機溫度過高。

（2）測定水箱里冷卻水的耗水量。正常情況下冷卻水每小時耗量為1.5kg，如每小時耗水量超過2kg，可視為柴油機溫度過高。

（3）測定機油溫度。機油正常溫度為70-90℃，如果經(jīng)常在95℃以上，可視為柴油機溫度過高。

（4）測定柴油箱內(nèi)的柴油溫度。根據(jù)實驗正常工作一小時后的溫度如果高于20℃時，可以視為柴油機溫度過高。

（5）測定水箱里冷卻水沸騰時間，一般情況下，若負(fù)荷額定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，在室溫情況下，20分鐘左右開始沸騰，如10分鐘以內(nèi)沸騰，可視為柴油機溫度過高。

（6）柴油機工作中，排氣管嚴(yán)重冒黑煙、功率不足，可視為柴油機溫度過高。

蒸發(fā)式水冷柴油機過熱的危害

（1）柴油機溫度高可造成氣門關(guān)閉不嚴(yán)、氣門密封環(huán)帶燒蝕、活塞頂邊沿?zé)龘p、噴油器針閥卡死等。所以柴油機溫度不可過高。

（2）零件在高溫下機械強度顯著下降，容易損壞，使用壽命大大縮短，同時還會發(fā)生變形(如缸蓋翹曲變形)，卡滯(如活塞膨脹卡死在缸套中)，燒蝕(氣門墊燒損)等故障。

（3）.柴油機過熱可使充氣量不足，排氣帶煙，加速緩慢，功率下降，油耗增加。

（4）機油溫度過高而變稀，油膜變薄，甚至燒焦變質(zhì)，潤滑性能惡化，久而加劇了運動零件表面磨損(如燒缸等)。

過熱的原因及處理方法

（1）水箱及水套水垢太厚。水垢，一方面使冷卻系的容積變小，循環(huán)阻力增大，另一方面降低了冷卻系的散熱能力冰垢的導(dǎo)熱能力僅為鋼鐵的1/25)，久而使冷卻強度大大減弱，造成柴油機過熱。長期使用井水(硬水)，因含有各種鹽類礦物質(zhì)，水溫升高后會沉積出來，這些沉淀物將附著在冷卻系各金屬部件的水壁上而形成水垢。因此，冷卻系要使用軟水。如用井水時，可將其先軟化后再使用。軟化方法有二：一是煮沸法，將井水煮沸經(jīng)沉淀后再使用；二是添加軟化劑，每10kg水中加入苛性鈉(燒堿)79或碳酸鈉(純堿)5～10g，沉淀過濾后使用。

（2）.機體與缸蓋的水套里雜質(zhì)沉積太多，甚至堵塞水套，使水循環(huán)不暢通，引起散熱不良。此時應(yīng)清理沉積雜質(zhì)與泥沙，疏通水道，避免使用不清潔的冷卻水。

（3）積碳嚴(yán)重造成柴油機過熱。由于柴油機嚴(yán)重?zé)龣C油，噴油嘴嚴(yán)重厚底。噴油壓力低等，在柴油機燃燒室內(nèi)壁、活塞頂部和氣門表面積碳嚴(yán)重，會使散熱不良，造成柴油機過熱。

（4）供油時間過晚導(dǎo)致柴油機過熱。由于供油時間過晚，會延長燃燒期，特別使燃燒補燃過程延長，汽缸套及相關(guān)零件吸熱過多，引起柴油機機件過熱，應(yīng)及時校正柴油機的供油時間。

（5）柴油機經(jīng)維修后各部配合間隙較小(如氣缸間隙、軸向間隙等)，因此，維修后不能馬上投入正常作業(yè)，應(yīng)先進(jìn)行磨合試運轉(zhuǎn)一段時間，如馬上投入負(fù)荷作業(yè)，柴油機運轉(zhuǎn)阻力增大，強烈摩擦?xí)疬\動件過熱，或因配合間隙小而卡死。

（7）柴油機長時間超負(fù)荷工作，供油量大而轉(zhuǎn)速低，汽缸套及相關(guān)零件吸熱增多，造成散熱不良而過熱。