柴油發電機的冷卻系統組成原理和大小循環路線圖
發布時間：2024-07-10 點擊：97
性能特點和作用說明
柴油發電機的冷卻系統組成原理和大小循環路線圖
柴油發電機冷卻系統的主要功能是把受熱零件吸收的部分熱量及時散發出去，保證柴油發電機在最適宜的溫度狀態下工作。冷卻系統按照冷卻介質不同可以分為風冷和水冷，如果把柴油發電機中高溫零件的熱量直接散入大氣而進行冷卻的裝置稱為風冷系統，而把這些熱量先傳給冷卻水，然后再散入大氣而進行冷卻的裝置稱為水冷系統。由于水冷系統冷卻均勻，效果好，而且柴油發電機運轉噪音小，目前柴油發電機上廣泛采用的是水冷系統。
一、冷卻系統的功能和原理
冷卻系統的功能是使柴油發電機在所有工況下都保持在適當的溫度范圍內。冷卻系統既要防止柴油發電機過熱，也要防止冬季柴油發電機過冷。在柴油發電機冷起動之后，冷卻系統還要保證柴油發電機迅速升溫，盡快達到正常的工作溫度。
柴油發電機工作期間，氣缸內燃燒溫度高達1800～2000℃，瞬時溫度高達3000℃。燃燒所產生的熱量只有一部分轉化為機械功，使柴油發電機運轉并對外輸出做功；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）經各種傳熱方式傳給柴油發電機組件。特別是直接與燃燒氣體接觸的氣缸蓋、活塞、氣缸套和氣門等零件，使之強烈受熱，若不及時加以冷卻或冷卻不足，柴油發電機會過熱、充氣系統數下降、燃燒不正常，易發生早燃和爆燃現象；其次，與高溫接觸零件過熱，會導致材料力學性能降低和產生嚴重的熱應力，導致變形和裂紋；第三，溫度過高，會使潤滑油變質、燒損和結焦失去潤滑性能，破壞潤滑油膜，零件的摩擦加劇和磨損加重。由此可見，機體溫度過高易引起柴油發電機的動力性、經濟性、可靠性和耐久性全面惡化。因此，柴油發電機不能在過高的溫度下工作。
但如果系統的冷卻能力過強，亦會影響柴油發電機的工作性能。潤滑油有可能被燃油稀釋（因缸壁過冷，可燃混合氣體在缸壁冷凝并聚集，沖刷氣缸壁上的潤滑油膜，未蒸發的燃油經氣缸壁流到油底殼，稀釋潤滑油），惡化混合氣體形成和燃燒，增加潤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、柴油發電機工作粗暴。另外。通過冷卻系統帶走的熱量是燃油燃燒產生的熱量，一般約占燃燒熱量的20%～30%，這是一種損失。冷卻強度過大，散熱損失增加，會降低柴油發電機的經濟性。
因此，柴油發電機過冷或過熱（即柴油發電機冷卻系統冷卻能力過強或過弱）都會對柴油發電機的經濟性、動力性、工作可靠性帶來不利的影響。冷卻系統的功用是用來保證柴油發電機在最適宜的溫度狀態下工作（通常以氣缸蓋中冷卻水的溫度保持在80～90℃為宜）。起動時，應能使柴油發電機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。
冷卻液循環工作原理圖
二、冷卻系統的組成
電控柴油發電機冷卻系統為強制循環水冷系統，即利用水泵提高冷卻液的壓力，強制冷卻液在柴油發電機中循環流動。這種系統包括水泵、散熱器、冷卻風扇、節溫器、補償水箱、柴油發電機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中的循環路徑。冷卻液在水泵中增壓后，進入柴油發電機的缸體水套。冷卻液從水套壁周圍流過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節溫器。在發電機組運行或冷卻風扇工作時，空氣從散熱器周圍高速流過以增強對冷卻液的冷卻，使柴油發電機溫度保持在工作范圍內。冷卻系統改善了燃燒室的冷卻而允許柴油發電機有較高的壓縮比，從而可以提高柴油發電機的熱效率和功率。
1、水泵
對冷卻液加壓，保證其在冷卻系統中循環流動。汽車發動機廣泛采用離心式水泵。
2、散熱器
由進水室、出水室及散熱器芯等三部分構成。冷卻液在散熱器芯內流動，空氣在散熱器芯外通過。熱的冷卻液由于向空氣散熱而變冷，冷空氣則因為吸收冷卻液散出的熱星而升溫，所以散熱器是相當于一個熱交換器。
冷卻水箱模型正視圖
冷卻水箱模型側視圖
3、冷卻風扇
當風扇旋轉時吸進空氣，使其通過散熱器，以增強散熱器的散熱能力，加速冷卻液的冷卻。
4、節溫器
是控制冷卻液流動路徑的閥門。它根據冷卻液溫度的高低，打開或者關閉冷卻液通向散熱器的通道。
（1）小循環
當冷卻液溫度低于82℃時，節溫器關閉，即通向散熱器的管路被關閉，通向缸體水泵入口的旁通管路打開，冷卻液在缸體水套和缸蓋水套之間循環，稱為小循環，它能使柴油發電機迅速到達工作溫度。
（2）大循環
當冷卻液溫度達到92℃時，節溫器打開，即通向散熱器的管路被打開，通向缸體水泵入口的旁通管路被關閉，冷卻液經過散熱器進水軟管流入散熱器。在散熱器中冷卻液向流過散熱器周圍的空氣散熱而降溫，最后冷卻液經散熱器出水軟管返回水泵，如此循環不止，稱為大循環。
冷卻系統小循環路線圖
冷卻系統大循環路線圖
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，否則將在柴油發電機水套中產生水垢，使傳熱受阻，易造成柴油發電機過熱。純凈水在0℃時結冰。如果柴油發電機冷卻系統中的水結冰，將使冷卻水終止循環引起柴油發電機過熱。尤其嚴重的是水結冰時體積膨脹，可能將缸體、缸蓋和散熱器脹裂。為了適應冬季運行的需要，在純凈水中加入防凍劑制成冷卻液以防止循環冷卻水的凍結。
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，其冰點也不同。50%的水與50%的乙二醇混合而成的冷卻液，其冰點約為-35.5℃。在水中加入防凍劑還同時提高了冷卻液的沸點。例如，含50%乙二醇的冷卻液在大氣壓力下的沸點是107℃。因此，防凍劑有防止冷卻液過早沸騰的作用。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電機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下會產生很多泡沫，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生。
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柴油發電機冷卻系統的主要功能是把受熱零件吸收的部分熱量及時散發出去，保證柴油發電機在最適宜的溫度狀態下工作。冷卻系統按照冷卻介質不同可以分為風冷和水冷，如果把柴油發電機中高溫零件的熱量直接散入大氣而進行冷卻的裝置稱為風冷系統，而把這些熱量先傳給冷卻水，然后再散入大氣而進行冷卻的裝置稱為水冷系統。由于水冷系統冷卻均勻，效果好，而且柴油發電機運轉噪音小，目前柴油發電機上廣泛采用的是水冷系統。
一、冷卻系統的功能和原理
冷卻系統的功能是使柴油發電機在所有工況下都保持在適當的溫度范圍內。冷卻系統既要防止柴油發電機過熱，也要防止冬季柴油發電機過冷。在柴油發電機冷起動之后，冷卻系統還要保證柴油發電機迅速升溫，盡快達到正常的工作溫度。
柴油發電機工作期間，氣缸內燃燒溫度高達1800～2000℃，瞬時溫度高達3000℃。燃燒所產生的熱量只有一部分轉化為機械功，使柴油發電機運轉并對外輸出做功；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）經各種傳熱方式傳給柴油發電機組件。特別是直接與燃燒氣體接觸的氣缸蓋、活塞、氣缸套和氣門等零件，使之強烈受熱，若不及時加以冷卻或冷卻不足，柴油發電機會過熱、充氣系統數下降、燃燒不正常，易發生早燃和爆燃現象；其次，與高溫接觸零件過熱，會導致材料力學性能降低和產生嚴重的熱應力，導致變形和裂紋；第三，溫度過高，會使潤滑油變質、燒損和結焦失去潤滑性能，破壞潤滑油膜，零件的摩擦加劇和磨損加重。由此可見，機體溫度過高易引起柴油發電機的動力性、經濟性、可靠性和耐久性全面惡化。因此，柴油發電機不能在過高的溫度下工作。
但如果系統的冷卻能力過強，亦會影響柴油發電機的工作性能。潤滑油有可能被燃油稀釋（因缸壁過冷，可燃混合氣體在缸壁冷凝并聚集，沖刷氣缸壁上的潤滑油膜，未蒸發的燃油經氣缸壁流到油底殼，稀釋潤滑油），惡化混合氣體形成和燃燒，增加潤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、柴油發電機工作粗暴。另外。通過冷卻系統帶走的熱量是燃油燃燒產生的熱量，一般約占燃燒熱量的20%～30%，這是一種損失。冷卻強度過大，散熱損失增加，會降低柴油發電機的經濟性。
因此，柴油發電機過冷或過熱（即柴油發電機冷卻系統冷卻能力過強或過弱）都會對柴油發電機的經濟性、動力性、工作可靠性帶來不利的影響。冷卻系統的功用是用來保證柴油發電機在最適宜的溫度狀態下工作（通常以氣缸蓋中冷卻水的溫度保持在80～90℃為宜）。起動時，應能使柴油發電機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。
冷卻液循環工作原理圖
二、冷卻系統的組成
電控柴油發電機冷卻系統為強制循環水冷系統，即利用水泵提高冷卻液的壓力，強制冷卻液在柴油發電機中循環流動。這種系統包括水泵、散熱器、冷卻風扇、節溫器、補償水箱、柴油發電機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中的循環路徑。冷卻液在水泵中增壓后，進入柴油發電機的缸體水套。冷卻液從水套壁周圍流過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節溫器。在發電機組運行或冷卻風扇工作時，空氣從散熱器周圍高速流過以增強對冷卻液的冷卻，使柴油發電機溫度保持在工作范圍內。冷卻系統改善了燃燒室的冷卻而允許柴油發電機有較高的壓縮比，從而可以提高柴油發電機的熱效率和功率。
1、水泵
對冷卻液加壓，保證其在冷卻系統中循環流動。汽車發動機廣泛采用離心式水泵。
2、散熱器
由進水室、出水室及散熱器芯等三部分構成。冷卻液在散熱器芯內流動，空氣在散熱器芯外通過。熱的冷卻液由于向空氣散熱而變冷，冷空氣則因為吸收冷卻液散出的熱星而升溫，所以散熱器是相當于一個熱交換器。
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3、冷卻風扇
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4、節溫器
是控制冷卻液流動路徑的閥門。它根據冷卻液溫度的高低，打開或者關閉冷卻液通向散熱器的通道。
（1）小循環
當冷卻液溫度低于82℃時，節溫器關閉，即通向散熱器的管路被關閉，通向缸體水泵入口的旁通管路打開，冷卻液在缸體水套和缸蓋水套之間循環，稱為小循環，它能使柴油發電機迅速到達工作溫度。
（2）大循環
當冷卻液溫度達到92℃時，節溫器打開，即通向散熱器的管路被打開，通向缸體水泵入口的旁通管路被關閉，冷卻液經過散熱器進水軟管流入散熱器。在散熱器中冷卻液向流過散熱器周圍的空氣散熱而降溫，最后冷卻液經散熱器出水軟管返回水泵，如此循環不止，稱為大循環。
冷卻系統小循環路線圖
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三、冷卻液的使用
冷卻液是純凈水、防凍液和冷卻系統添加劑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，否則將在柴油發電機水套中產生水垢，使傳熱受阻，易造成柴油發電機過熱。純凈水在0℃時結冰。如果柴油發電機冷卻系統中的水結冰，將使冷卻水終止循環引起柴油發電機過熱。尤其嚴重的是水結冰時體積膨脹，可能將缸體、缸蓋和散熱器脹裂。為了適應冬季運行的需要，在純凈水中加入防凍劑制成冷卻液以防止循環冷卻水的凍結。
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，其冰點也不同。50%的水與50%的乙二醇混合而成的冷卻液，其冰點約為-35.5℃。在水中加入防凍劑還同時提高了冷卻液的沸點。例如，含50%乙二醇的冷卻液在大氣壓力下的沸點是107℃。因此，防凍劑有防止冷卻液過早沸騰的作用。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電機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下會產生很多泡沫，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生。
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