柴油發(fā)電機(jī)的冷卻系統(tǒng)組成原理和大小循環(huán)路線圖
發(fā)布時(shí)間：2024-07-10 點(diǎn)擊：140
性能特點(diǎn)和作用說(shuō)明
柴油發(fā)電機(jī)的冷卻系統(tǒng)組成原理和大小循環(huán)路線圖
柴油發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)的主要功能是把受熱零件吸收的部分熱量及時(shí)散發(fā)出去，保證柴油發(fā)電機(jī)在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。冷卻系統(tǒng)按照冷卻介質(zhì)不同可以分為風(fēng)冷和水冷，如果把柴油發(fā)電機(jī)中高溫零件的熱量直接散入大氣而進(jìn)行冷卻的裝置稱為風(fēng)冷系統(tǒng)，而把這些熱量先傳給冷卻水，然后再散入大氣而進(jìn)行冷卻的裝置稱為水冷系統(tǒng)。由于水冷系統(tǒng)冷卻均勻，效果好，而且柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)噪音小，目前柴油發(fā)電機(jī)上廣泛采用的是水冷系統(tǒng)。
一、冷卻系統(tǒng)的功能和原理
冷卻系統(tǒng)的功能是使柴油發(fā)電機(jī)在所有工況下都保持在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)。冷卻系統(tǒng)既要防止柴油發(fā)電機(jī)過(guò)熱，也要防止冬季柴油發(fā)電機(jī)過(guò)冷。在柴油發(fā)電機(jī)冷起動(dòng)之后，冷卻系統(tǒng)還要保證柴油發(fā)電機(jī)迅速升溫，盡快達(dá)到正常的工作溫度。
柴油發(fā)電機(jī)工作期間，氣缸內(nèi)燃燒溫度高達(dá)1800～2000℃，瞬時(shí)溫度高達(dá)3000℃。燃燒所產(chǎn)生的熱量只有一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械功，使柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)并對(duì)外輸出做功；另一部分熱量被排出的廢氣帶走；還有一部分熱量（約占燃燒熱量的三分之一）經(jīng)各種傳熱方式傳給柴油發(fā)電機(jī)組件。特別是直接與燃燒氣體接觸的氣缸蓋、活塞、氣缸套和氣門(mén)等零件，使之強(qiáng)烈受熱，若不及時(shí)加以冷卻或冷卻不足，柴油發(fā)電機(jī)會(huì)過(guò)熱、充氣系統(tǒng)數(shù)下降、燃燒不正常，易發(fā)生早燃和爆燃現(xiàn)象；其次，與高溫接觸零件過(guò)熱，會(huì)導(dǎo)致材料力學(xué)性能降低和產(chǎn)生嚴(yán)重的熱應(yīng)力，導(dǎo)致變形和裂紋；第三，溫度過(guò)高，會(huì)使?jié)櫥妥冑|(zhì)、燒損和結(jié)焦失去潤(rùn)滑性能，破壞潤(rùn)滑油膜，零件的摩擦加劇和磨損加重。由此可見(jiàn)，機(jī)體溫度過(guò)高易引起柴油發(fā)電機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和耐久性全面惡化。因此，柴油發(fā)電機(jī)不能在過(guò)高的溫度下工作。
但如果系統(tǒng)的冷卻能力過(guò)強(qiáng)，亦會(huì)影響柴油發(fā)電機(jī)的工作性能。潤(rùn)滑油有可能被燃油稀釋（因缸壁過(guò)冷，可燃混合氣體在缸壁冷凝并聚集，沖刷氣缸壁上的潤(rùn)滑油膜，未蒸發(fā)的燃油經(jīng)氣缸壁流到油底殼，稀釋潤(rùn)滑油），惡化混合氣體形成和燃燒，增加潤(rùn)滑油粘度和摩擦功率，造成零件間的磨損加劇、摩擦損失增加、柴油發(fā)電機(jī)工作粗暴。另外。通過(guò)冷卻系統(tǒng)帶走的熱量是燃油燃燒產(chǎn)生的熱量，一般約占燃燒熱量的20%～30%，這是一種損失。冷卻強(qiáng)度過(guò)大，散熱損失增加，會(huì)降低柴油發(fā)電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。
因此，柴油發(fā)電機(jī)過(guò)冷或過(guò)熱（即柴油發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)冷卻能力過(guò)強(qiáng)或過(guò)弱）都會(huì)對(duì)柴油發(fā)電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、工作可靠性帶來(lái)不利的影響。冷卻系統(tǒng)的功用是用來(lái)保證柴油發(fā)電機(jī)在最適宜的溫度狀態(tài)下工作（通常以氣缸蓋中冷卻水的溫度保持在80～90℃為宜）。起動(dòng)時(shí)，應(yīng)能使柴油發(fā)電機(jī)盡快加熱到正常工作溫度，并能在隨后的工作中保持這一溫度。
冷卻液循環(huán)工作原理圖
二、冷卻系統(tǒng)的組成
電控柴油發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)為強(qiáng)制循環(huán)水冷系統(tǒng)，即利用水泵提高冷卻液的壓力，強(qiáng)制冷卻液在柴油發(fā)電機(jī)中循環(huán)流動(dòng)。這種系統(tǒng)包括水泵、散熱器、冷卻風(fēng)扇、節(jié)溫器、補(bǔ)償水箱、柴油發(fā)電機(jī)缸體水套和氣缸蓋中的水套以及其他附加裝置等，是冷卻液在冷卻系統(tǒng)中的循環(huán)路徑。冷卻液在水泵中增壓后，進(jìn)入柴油發(fā)電機(jī)的缸體水套。冷卻液從水套壁周?chē)鬟^(guò)并從水套壁吸熱而升溫。然后向上流入氣缸蓋水套，從氣缸蓋水套壁吸熱之后流經(jīng)節(jié)溫器。在發(fā)電機(jī)組運(yùn)行或冷卻風(fēng)扇工作時(shí)，空氣從散熱器周?chē)咚倭鬟^(guò)以增強(qiáng)對(duì)冷卻液的冷卻，使柴油發(fā)電機(jī)溫度保持在工作范圍內(nèi)。冷卻系統(tǒng)改善了燃燒室的冷卻而允許柴油發(fā)電機(jī)有較高的壓縮比，從而可以提高柴油發(fā)電機(jī)的熱效率和功率。
1、水泵
對(duì)冷卻液加壓，保證其在冷卻系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng)。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛采用離心式水泵。
2、散熱器
由進(jìn)水室、出水室及散熱器芯等三部分構(gòu)成。冷卻液在散熱器芯內(nèi)流動(dòng)，空氣在散熱器芯外通過(guò)。熱的冷卻液由于向空氣散熱而變冷，冷空氣則因?yàn)槲绽鋮s液散出的熱星而升溫，所以散熱器是相當(dāng)于一個(gè)熱交換器。
冷卻水箱模型正視圖
冷卻水箱模型側(cè)視圖
3、冷卻風(fēng)扇
當(dāng)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)時(shí)吸進(jìn)空氣，使其通過(guò)散熱器，以增強(qiáng)散熱器的散熱能力，加速冷卻液的冷卻。
4、節(jié)溫器
是控制冷卻液流動(dòng)路徑的閥門(mén)。它根據(jù)冷卻液溫度的高低，打開(kāi)或者關(guān)閉冷卻液通向散熱器的通道。
（1）小循環(huán)
當(dāng)冷卻液溫度低于82℃時(shí)，節(jié)溫器關(guān)閉，即通向散熱器的管路被關(guān)閉，通向缸體水泵入口的旁通管路打開(kāi)，冷卻液在缸體水套和缸蓋水套之間循環(huán)，稱為小循環(huán)，它能使柴油發(fā)電機(jī)迅速到達(dá)工作溫度。
（2）大循環(huán)
當(dāng)冷卻液溫度達(dá)到92℃時(shí)，節(jié)溫器打開(kāi)，即通向散熱器的管路被打開(kāi)，通向缸體水泵入口的旁通管路被關(guān)閉，冷卻液經(jīng)過(guò)散熱器進(jìn)水軟管流入散熱器。在散熱器中冷卻液向流過(guò)散熱器周?chē)目諝馍岫禍?，最后冷卻液經(jīng)散熱器出水軟管返回水泵，如此循環(huán)不止，稱為大循環(huán)。
冷卻系統(tǒng)小循環(huán)路線圖
冷卻系統(tǒng)大循環(huán)路線圖
三、冷卻液的使用
冷卻液是純凈水、防凍液和冷卻系統(tǒng)添加劑dca4的混合物，具體比例為50%的純凈水，50%的防凍液和0.5單位/升dca4。冷卻液必須使用純凈水，否則將在柴油發(fā)電機(jī)水套中產(chǎn)生水垢，使傳熱受阻，易造成柴油發(fā)電機(jī)過(guò)熱。純凈水在0℃時(shí)結(jié)冰。如果柴油發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)中的水結(jié)冰，將使冷卻水終止循環(huán)引起柴油發(fā)電機(jī)過(guò)熱。尤其嚴(yán)重的是水結(jié)冰時(shí)體積膨脹，可能將缸體、缸蓋和散熱器脹裂。為了適應(yīng)冬季運(yùn)行的需要，在純凈水中加入防凍劑制成冷卻液以防止循環(huán)冷卻水的凍結(jié)。
最常用的防凍劑是乙二醇。冷卻液中水與乙二醇的比例不同，其冰點(diǎn)也不同。50%的水與50%的乙二醇混合而成的冷卻液，其冰點(diǎn)約為-35.5℃。在水中加入防凍劑還同時(shí)提高了冷卻液的沸點(diǎn)。例如，含50%乙二醇的冷卻液在大氣壓力下的沸點(diǎn)是107℃。因此，防凍劑有防止冷卻液過(guò)早沸騰的作用。防凍劑中通常含有防銹劑和泡沫抑制劑。防銹劑可延緩或阻止柴油發(fā)電機(jī)水套壁及散熱器的銹蝕或腐蝕。冷卻液中的空氣在水泵葉輪的攪動(dòng)下會(huì)產(chǎn)生很多泡沫，這些泡沫將妨礙水套壁的散熱。泡沫抑制劑能有效地抑制泡沫的產(chǎn)生。
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柴油發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)的主要功能是把受熱零件吸收的部分熱量及時(shí)散發(fā)出去，保證柴油發(fā)電機(jī)在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。冷卻系統(tǒng)按照冷卻介質(zhì)不同可以分為風(fēng)冷和水冷，如果把柴油發(fā)電機(jī)中高溫零件的熱量直接散入大氣而進(jìn)行冷卻的裝置稱為風(fēng)冷系統(tǒng)，而把這些熱量先傳給冷卻水，然后再散入大氣而進(jìn)行冷卻的裝置稱為水冷系統(tǒng)。由于水冷系統(tǒng)冷卻均勻，效果好，而且柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)噪音小，目前柴油發(fā)電機(jī)上廣泛采用的是水冷系統(tǒng)。
一、冷卻系統(tǒng)的功能和原理
冷卻系統(tǒng)的功能是使柴油發(fā)電機(jī)在所有工況下都保持在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)。冷卻系統(tǒng)既要防止柴油發(fā)電機(jī)過(guò)熱，也要防止冬季柴油發(fā)電機(jī)過(guò)冷。在柴油發(fā)電機(jī)冷起動(dòng)之后，冷卻系統(tǒng)還要保證柴油發(fā)電機(jī)迅速升溫，盡快達(dá)到正常的工作溫度。
柴油發(fā)電機(jī)工作期間，氣缸內(nèi)燃燒溫度高達(dá)1800～2000℃，瞬時(shí)溫度高達(dá)3000℃。燃燒所產(chǎn)生的熱量只有一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械功，使柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)并對(duì)外輸出做功；另一部分熱量被排出的廢氣帶走；還有一部分熱量（約占燃燒熱量的三分之一）經(jīng)各種傳熱方式傳給柴油發(fā)電機(jī)組件。特別是直接與燃燒氣體接觸的氣缸蓋、活塞、氣缸套和氣門(mén)等零件，使之強(qiáng)烈受熱，若不及時(shí)加以冷卻或冷卻不足，柴油發(fā)電機(jī)會(huì)過(guò)熱、充氣系統(tǒng)數(shù)下降、燃燒不正常，易發(fā)生早燃和爆燃現(xiàn)象；其次，與高溫接觸零件過(guò)熱，會(huì)導(dǎo)致材料力學(xué)性能降低和產(chǎn)生嚴(yán)重的熱應(yīng)力，導(dǎo)致變形和裂紋；第三，溫度過(guò)高，會(huì)使?jié)櫥妥冑|(zhì)、燒損和結(jié)焦失去潤(rùn)滑性能，破壞潤(rùn)滑油膜，零件的摩擦加劇和磨損加重。由此可見(jiàn)，機(jī)體溫度過(guò)高易引起柴油發(fā)電機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和耐久性全面惡化。因此，柴油發(fā)電機(jī)不能在過(guò)高的溫度下工作。
但如果系統(tǒng)的冷卻能力過(guò)強(qiáng)，亦會(huì)影響柴油發(fā)電機(jī)的工作性能。潤(rùn)滑油有可能被燃油稀釋（因缸壁過(guò)冷，可燃混合氣體在缸壁冷凝并聚集，沖刷氣缸壁上的潤(rùn)滑油膜，未蒸發(fā)的燃油經(jīng)氣缸壁流到油底殼，稀釋潤(rùn)滑油），惡化混合氣體形成和燃燒，增加潤(rùn)滑油粘度和摩擦功率，造成零件間的磨損加劇、摩擦損失增加、柴油發(fā)電機(jī)工作粗暴。另外。通過(guò)冷卻系統(tǒng)帶走的熱量是燃油燃燒產(chǎn)生的熱量，一般約占燃燒熱量的20%～30%，這是一種損失。冷卻強(qiáng)度過(guò)大，散熱損失增加，會(huì)降低柴油發(fā)電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。
因此，柴油發(fā)電機(jī)過(guò)冷或過(guò)熱（即柴油發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)冷卻能力過(guò)強(qiáng)或過(guò)弱）都會(huì)對(duì)柴油發(fā)電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、工作可靠性帶來(lái)不利的影響。冷卻系統(tǒng)的功用是用來(lái)保證柴油發(fā)電機(jī)在最適宜的溫度狀態(tài)下工作（通常以氣缸蓋中冷卻水的溫度保持在80～90℃為宜）。起動(dòng)時(shí)，應(yīng)能使柴油發(fā)電機(jī)盡快加熱到正常工作溫度，并能在隨后的工作中保持這一溫度。
冷卻液循環(huán)工作原理圖
二、冷卻系統(tǒng)的組成
電控柴油發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)為強(qiáng)制循環(huán)水冷系統(tǒng)，即利用水泵提高冷卻液的壓力，強(qiáng)制冷卻液在柴油發(fā)電機(jī)中循環(huán)流動(dòng)。這種系統(tǒng)包括水泵、散熱器、冷卻風(fēng)扇、節(jié)溫器、補(bǔ)償水箱、柴油發(fā)電機(jī)缸體水套和氣缸蓋中的水套以及其他附加裝置等，是冷卻液在冷卻系統(tǒng)中的循環(huán)路徑。冷卻液在水泵中增壓后，進(jìn)入柴油發(fā)電機(jī)的缸體水套。冷卻液從水套壁周?chē)鬟^(guò)并從水套壁吸熱而升溫。然后向上流入氣缸蓋水套，從氣缸蓋水套壁吸熱之后流經(jīng)節(jié)溫器。在發(fā)電機(jī)組運(yùn)行或冷卻風(fēng)扇工作時(shí)，空氣從散熱器周?chē)咚倭鬟^(guò)以增強(qiáng)對(duì)冷卻液的冷卻，使柴油發(fā)電機(jī)溫度保持在工作范圍內(nèi)。冷卻系統(tǒng)改善了燃燒室的冷卻而允許柴油發(fā)電機(jī)有較高的壓縮比，從而可以提高柴油發(fā)電機(jī)的熱效率和功率。
1、水泵
對(duì)冷卻液加壓，保證其在冷卻系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng)。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛采用離心式水泵。
2、散熱器
由進(jìn)水室、出水室及散熱器芯等三部分構(gòu)成。冷卻液在散熱器芯內(nèi)流動(dòng)，空氣在散熱器芯外通過(guò)。熱的冷卻液由于向空氣散熱而變冷，冷空氣則因?yàn)槲绽鋮s液散出的熱星而升溫，所以散熱器是相當(dāng)于一個(gè)熱交換器。
冷卻水箱模型正視圖
冷卻水箱模型側(cè)視圖
3、冷卻風(fēng)扇
當(dāng)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)時(shí)吸進(jìn)空氣，使其通過(guò)散熱器，以增強(qiáng)散熱器的散熱能力，加速冷卻液的冷卻。
4、節(jié)溫器
是控制冷卻液流動(dòng)路徑的閥門(mén)。它根據(jù)冷卻液溫度的高低，打開(kāi)或者關(guān)閉冷卻液通向散熱器的通道。
（1）小循環(huán)
當(dāng)冷卻液溫度低于82℃時(shí)，節(jié)溫器關(guān)閉，即通向散熱器的管路被關(guān)閉，通向缸體水泵入口的旁通管路打開(kāi)，冷卻液在缸體水套和缸蓋水套之間循環(huán)，稱為小循環(huán)，它能使柴油發(fā)電機(jī)迅速到達(dá)工作溫度。
（2）大循環(huán)
當(dāng)冷卻液溫度達(dá)到92℃時(shí)，節(jié)溫器打開(kāi)，即通向散熱器的管路被打開(kāi)，通向缸體水泵入口的旁通管路被關(guān)閉，冷卻液經(jīng)過(guò)散熱器進(jìn)水軟管流入散熱器。在散熱器中冷卻液向流過(guò)散熱器周?chē)目諝馍岫禍?，最后冷卻液經(jīng)散熱器出水軟管返回水泵，如此循環(huán)不止，稱為大循環(huán)。
冷卻系統(tǒng)小循環(huán)路線圖
冷卻系統(tǒng)大循環(huán)路線圖
三、冷卻液的使用
冷卻液是純凈水、防凍液和冷卻系統(tǒng)添加劑dca4的混合物，具體比例為50%的純凈水，50%的防凍液和0.5單位/升dca4。冷卻液必須使用純凈水，否則將在柴油發(fā)電機(jī)水套中產(chǎn)生水垢，使傳熱受阻，易造成柴油發(fā)電機(jī)過(guò)熱。純凈水在0℃時(shí)結(jié)冰。如果柴油發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)中的水結(jié)冰，將使冷卻水終止循環(huán)引起柴油發(fā)電機(jī)過(guò)熱。尤其嚴(yán)重的是水結(jié)冰時(shí)體積膨脹，可能將缸體、缸蓋和散熱器脹裂。為了適應(yīng)冬季運(yùn)行的需要，在純凈水中加入防凍劑制成冷卻液以防止循環(huán)冷卻水的凍結(jié)。
最常用的防凍劑是乙二醇。冷卻液中水與乙二醇的比例不同，其冰點(diǎn)也不同。50%的水與50%的乙二醇混合而成的冷卻液，其冰點(diǎn)約為-35.5℃。在水中加入防凍劑還同時(shí)提高了冷卻液的沸點(diǎn)。例如，含50%乙二醇的冷卻液在大氣壓力下的沸點(diǎn)是107℃。因此，防凍劑有防止冷卻液過(guò)早沸騰的作用。防凍劑中通常含有防銹劑和泡沫抑制劑。防銹劑可延緩或阻止柴油發(fā)電機(jī)水套壁及散熱器的銹蝕或腐蝕。冷卻液中的空氣在水泵葉輪的攪動(dòng)下會(huì)產(chǎn)生很多泡沫，這些泡沫將妨礙水套壁的散熱。泡沫抑制劑能有效地抑制泡沫的產(chǎn)生。
康明斯柴油機(jī)銘牌標(biāo)識(shí)及序列號(hào)查詢
上柴發(fā)電機(jī)組質(zhì)量怎么樣？50KW國(guó)三柴油機(jī)4HTAA4.3-G32技術(shù)參數(shù)
發(fā)電機(jī)組的機(jī)體和曲柄連桿結(jié)構(gòu)
如何調(diào)整柴油發(fā)電機(jī)組配氣相位？
柴油發(fā)電機(jī)組防凍液除了防凍作用還能防“開(kāi)鍋”
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