1.1.6　柴油機的冷卻系統

柴油機的冷卻系統有液冷(主要是冷卻液或冷卻水、機油)方式和風冷方式兩大類。使用最為廣泛的是冷卻水(冷卻液)冷卻方式,統稱為水冷系統。

(1)水冷系統

水冷系統主要由水泵、散熱器、風扇、風扇驅動裝置、節溫器、水管和水道等部件組成,如圖1?9所示。

水冷系統以其結構可靠、冷卻效果好、環境適應性強等特點獲得廣泛的應用。目前大部分的中小功率柴油機和大功率船用柴油機都是采用水冷系統。

水冷系統冷卻水的循環方式有三種,即冷卻水大循環、小循環和混合循環。無論水冷柴油機的冷卻系統的結構如何,冷卻水的循環方式基本上都是一樣的,如圖1?10所示。

① 大循環。當柴油機冷卻水溫度升高到95℃以上時,節溫器(如圖1?11所示)主閥門全開,旁通閥門全關閉,冷卻水全部經過散熱器冷卻后再進入水套等部位。此時,冷卻強度大而使水溫下降或不致過高。由于冷卻水的流經路線最長,流量達到最大,故稱為冷卻水大循環。

大循環時冷卻水流經路線為:節溫器→水泵→機油散熱器→水套→冷卻水散熱器→節溫器。

② 小循環。柴油機冷機啟動后熱機運行時,如果水溫低于83℃,則節溫器主閥門關閉,旁通閥門打開,冷卻水只能經過旁通管道直接回流到水泵的進水口,又被水泵壓入水套。此時冷卻水不流經散熱器散熱,只在冷卻水套和水泵之間循環。

因此,此時的冷卻強度小,柴油機升溫迅速,從而保證了柴油機各部位均勻而迅速地熱機且避免了柴油機的過冷運行。由于冷卻水的流動路線最短,流量最小,故稱此種冷卻水的循環方式為冷卻水小循環。

冷卻水小循環時,冷卻水的流經路線為:節溫器→水泵→(機油散熱器)→水套→節溫器。小循環時,冷卻水沒有散失熱量。

③ 混合循環。當柴油機的冷卻水溫度處于83~95℃之間時,節溫器的主閥門和旁通閥門處于半開半閉狀態,冷卻水部分進行大循環,部分進行小循環。此時冷卻水既有大循環的特征,也有小循環的性質,所以稱為冷卻水的混合循環。冷卻水混合循環時,柴油機基本處于熱平衡狀態。

特別提示

一般情況下不得拆掉節溫器而棄之不用。如節溫器損壞,需要應急運行時,拆掉節溫器后一定要暫時堵住小循環孔。否則,可能導致“過熱”運行。

(2)機油冷卻系統

部分柴油機,如道依茨BF4M1011F系列柴油機,既不是水冷,也不是風冷,而是采用機油冷卻,即柴油機的缸套、缸蓋等散熱表面是通過機油循環來冷卻的,冷卻這些部位的機油與柴油機潤滑系統的機油相同。

機油被機油泵壓出之后,首先進入缸套、缸蓋等散熱表面,根據溫度情況由節溫器控制是進行小循環還是大循環,然后經過散熱器和機油濾芯后去潤滑曲軸連桿等潤滑部位。機油冷卻系統省去了水箱、水管、水泵等部件,使冷卻系統的結構簡單了許多,但也對機油的質量提出了更高的要求。

(3)風冷系統

所謂柴油機的風冷系統,其實就是柴油機的帶散熱片的氣缸套和氣缸蓋等散熱表面直接由風扇壓風冷卻,系統中省去了水箱、水泵等冷卻部件。所以,風冷柴油機沒有復雜的水冷系統的管路部件,使得冷卻系統的結構簡單了許多。

風冷柴油機的冷卻系統主要由風扇、風扇驅動裝置、氣缸套、氣缸蓋散熱表面擋風板及風壓室的頂蓋板等部件組成,如圖1?12所示。

風冷柴油機相對水冷柴油機而言,其冷卻系統的結構更為簡單。風冷柴油機特別適合在干旱缺水地區使用。

對于中小功率機型而言,其特點是冷卻可靠、結構簡單,適應性強。國內小型單缸柴油機使用風冷系統也很多。但對于大功率柴油機而言,由于散熱片布置原因,散熱效率可能不足。因此,功率大于400kW以上的柴油機基本沒有采用風冷系統。