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工程机械用柴油机冷却系统的设计
尹世清 1 张金柱 2
(1、黑龙江龙捷市政轨道交通工程有限公司,黑龙江哈尔滨 150076 2、黑龙江工程学院,黑龙江哈尔滨 150050)
摘要:传统柴油机冷却系统由于自身的被动性影响,其工作性能受到限制。在部分负荷时会造成功率损失,而工程机械在这种工况下行驶的
时间最长。本文介绍一些先进冷却系统的结构设计和特点,如精确冷却系统、分流式冷却系统、可控式冷却系统等。这些系统既起到保护柴油机的作
用,又改善燃油效率和降低排放污染物。
关键词:柴油机冷却系统;燃油效率;减少排放
1 概述研究表明柴油机工作温度对摩擦损失由很低而气缸体温度相对较高。气缸盖温度较低可提
随着柴油机采用更加紧凑的设计和具有更大影响。将冷却液排出温度提高到 150℃,使气高充气效率,增大进气量。温度低且进气量大可
大的比功率,柴油机生产的废热密度也随之明显缸温度升高到 195℃,油耗则下降 4~6%。将冷促进完全燃烧,降低 CO、HC 和 NOx 的形成,也
增大。一些关键区域,如排气门周围,的散热问题却液温度保持在 90~115℃范围内,使柴油机机提高输出功率。较高气缸体温度会减小摩擦损
需优先考虑。冷却系统即便出现小的故障也可能油的最高温度为 140℃,则油耗在部分负荷时下失,直接改善燃油效率,间接的降低缸内峰值压
在这样的区域造成灾难性的后果。柴油机冷却系降 10%。力和温度。分流式冷却系统可使缸盖和缸体温度
统的散热能力一般应满足柴油机满负荷时的散提高工作温度也明显影响冷却系统的效可相差 100℃。气缸温度可高达 150℃,而缸盖温
热需求。已为此时柴油机产生的热量最大。然而, 能。提高冷却液或金属温度会改善柴油机和散热度可降低 50℃,减少缸体摩擦损失,降低油耗。
在部分负荷时,冷却系统会发生功率损失。水泵气热传递的效果,降低冷却液的流速,减小水泵较高的缸体温度使油耗降低 4~6%,在部分负荷
所提供的冷却液流量超过所需的流量。的额定功率。从而降低柴油机的功率消耗。此外, 时 HC 降低 20~35%。节气门全开时,缸盖和缸
我们希望柴油机冷起动时间尽可能短。因可采用不同的传热方式,进一步减小冷却液的流体温度设定值可调到 50℃和 90℃,从整体上改
为柴油机怠速时排放的污染物较多,油耗也大。速。善燃油消耗、功率输出和排放。
而冷却系统的结构对柴油机的冷起动时间有较降低温度设定点 3 结论
大的影响。降低冷却系统的工作温度可提高柴油机充前面介绍的几种先进冷却系统的特性具有
现代的柴油机设计充分考虑这些问题,将气效率,降低进气温度。这对燃烧过程、燃油效率改善冷却系统性能潜力,能够提高燃油经济性和
柴油机的热量管理系统纳入到整个柴油机控制及排放有利。降低温度设定点可以节省柴油机运排放性能。冷却系统的能控性是改善冷却系统的
系统中,全面考虑柴油机的暖机、冷却效率、废气行成本,提高部件使用寿命。关键,能控性表示对柴油机结构保护的关键参
排放控制、燃油利用、乘客室的取暖和三元催化研究表明,若气缸盖温度降低到 50℃,点火数,如金属温度,冷却液温度和机油温度等能够
剂活化时间等。目前的冷却系统属于被动系统, 提前角可提前 3o 而不发生爆震。充气效率提高控制,