1.1.6　柴油机的冷却系统

柴油机的冷却系统有液冷(主要是冷却液或冷却水、机油)方式和风冷方式两大类。使用最为广泛的是冷却水(冷却液)冷却方式,统称为水冷系统。

(1)水冷系统

水冷系统主要由水泵、散热器、风扇、风扇驱动装置、节温器、水管和水道等部件组成,如图1⁃9所示。

水冷系统以其结构可靠、冷却效果好、环境适应性强等特点获得广泛的应用。目前大部分的中小功率柴油机和大功率船用柴油机都是采用水冷系统。

水冷系统冷却水的循环方式有三种,即冷却水大循环、小循环和混合循环。无论水冷柴油机的冷却系统的结构如何,冷却水的循环方式基本上都是一样的,如图1⁃10所示。

① 大循环。当柴油机冷却水温度升高到95℃以上时,节温器(如图1⁃11所示)主阀门全开,旁通阀门全关闭,冷却水全部经过散热器冷却后再进入水套等部位。此时,冷却强度大而使水温下降或不致过高。由于冷却水的流经路线最长,流量达到最大,故称为冷却水大循环。

大循环时冷却水流经路线为:节温器→水泵→机油散热器→水套→冷却水散热器→节温器。

② 小循环。柴油机冷机启动后热机运行时,如果水温低于83℃,则节温器主阀门关闭,旁通阀门打开,冷却水只能经过旁通管道直接回流到水泵的进水口,又被水泵压入水套。此时冷却水不流经散热器散热,只在冷却水套和水泵之间循环。

因此,此时的冷却强度小,柴油机升温迅速,从而保证了柴油机各部位均匀而迅速地热机且避免了柴油机的过冷运行。由于冷却水的流动路线最短,流量最小,故称此种冷却水的循环方式为冷却水小循环。

冷却水小循环时,冷却水的流经路线为:节温器→水泵→(机油散热器)→水套→节温器。小循环时,冷却水没有散失热量。

③ 混合循环。当柴油机的冷却水温度处于83~95℃之间时,节温器的主阀门和旁通阀门处于半开半闭状态,冷却水部分进行大循环,部分进行小循环。此时冷却水既有大循环的特征,也有小循环的性质,所以称为冷却水的混合循环。冷却水混合循环时,柴油机基本处于热平衡状态。

特别提示

一般情况下不得拆掉节温器而弃之不用。如节温器损坏,需要应急运行时,拆掉节温器后一定要暂时堵住小循环孔。否则,可能导致“过热”运行。

(2)机油冷却系统

部分柴油机,如道依茨BF4M1011F系列柴油机,既不是水冷,也不是风冷,而是采用机油冷却,即柴油机的缸套、缸盖等散热表面是通过机油循环来冷却的,冷却这些部位的机油与柴油机润滑系统的机油相同。

机油被机油泵压出之后,首先进入缸套、缸盖等散热表面,根据温度情况由节温器控制是进行小循环还是大循环,然后经过散热器和机油滤芯后去润滑曲轴连杆等润滑部位。机油冷却系统省去了水箱、水管、水泵等部件,使冷却系统的结构简单了许多,但也对机油的质量提出了更高的要求。

(3)风冷系统

所谓柴油机的风冷系统,其实就是柴油机的带散热片的气缸套和气缸盖等散热表面直接由风扇压风冷却,系统中省去了水箱、水泵等冷却部件。所以,风冷柴油机没有复杂的水冷系统的管路部件,使得冷却系统的结构简单了许多。

风冷柴油机的冷却系统主要由风扇、风扇驱动装置、气缸套、气缸盖散热表面挡风板及风压室的顶盖板等部件组成,如图1⁃12所示。

风冷柴油机相对水冷柴油机而言,其冷却系统的结构更为简单。风冷柴油机特别适合在干旱缺水地区使用。

对于中小功率机型而言,其特点是冷却可靠、结构简单,适应性强。国内小型单缸柴油机使用风冷系统也很多。但对于大功率柴油机而言,由于散热片布置原因,散热效率可能不足。因此,功率大于400kW以上的柴油机基本没有采用风冷系统。