康明斯发动机应用工程培训 冷却系统

康明斯发动机应用工程培训COOLINGSYSTEM冷却系统康明斯发动机应用工程培训COOLINGSYSTEM冷却系统应用工程培训应用工程培训PagePage22CoolingSystem冷却系统除气式冷却系统介绍－－全密封上水室系统（图1）通气管全密封上水室压力盖注水管位置（1）水泵发动机进水管发动机出水管注水管位置（2）应用工程培训应用工程培训PagePage33CoolingSystem冷却系统除气式冷却系统介绍－－全密封上水室（图2）EDE：膨胀空间至少6％D：储备水量至少11％应用工程培训应用工程培训PagePage44CoolingSystem冷却系统除气式冷却系统介绍－－副水箱式系统（图3）应用工程培训应用工程培训PagePage55CoolingSystem冷却系统除气式冷却系统介绍－－透明副水箱（图4）应用工程培训应用工程培训PagePage66CoolingSystem冷却系统除气式冷却系统介绍－－不透明副水箱（图5）压力盖加水伸长颈管通气孔冷态液面液面观察窗液位传感器注水管通气孔膨胀空间6％储备水量最低液面（深51毫米）防止空气进入注水管应用工程培训应用工程培训PagePage77CoolingSystem冷却系统除气式冷却系统的原理康明斯要求使用除气式冷却系统图1为全密封上水室式除气系统，结构紧凑，一般用于工程机械。图2为全密封式上水室结构，上水室和下面的散热器之间由隔板完全隔离，仅通过立管连通。上水室顶部有与发动机相连的通气管，底部有与水泵入口相连的注水管。上水室加水口向下延伸，以提供膨胀空间。加水口脖径靠上位置有一个小孔，供排气用。要求使用压力水箱盖。加水时，防冻液经上水室流到注水管，然后从水箱底部进入水箱，从水泵入水口进入发动机，水箱和发动机中的空气分别通过上水室立管和发动机通气管排到上水室。在发动机运转过程中，由于循环水并不经过上水室，所以不会将上水室中的空气带入冷却水，同时，通过立管和发动机通气管，不断将冷却系统中的空气除去。汽车和一些工程机械也可以使用副水箱结构，参见图3、图4、图5。同上水室系统完全一样，只是上水室变成了副水箱，副水箱位置必须高于水箱。应用工程培训应用工程培训PagePage88CoolingSystem冷却系统除气式冷却系统的优点1、发动机启动后，能迅速除去冷却系统中的空气，减少空气对发动机水套、水箱的腐蚀，提高发动机和水箱的使用寿命；2、由于除气系统能保证冷却系统中没有空气，提高冷却液的热交换能力，从而提高冷却系统的散热能力；3、由于冷却系统中没有空气，能有效减少缸套的穴蚀，提高发动机的寿命。应用工程培训应用工程培训PagePage99极限使用环境温度－LAT（LimitedAmbientTemp.)应用轻载中载重载公路车辆384146工程机械：正常气温地区354146高气温地区414652负荷系数％4040-7070加注要求Fill-In加注速度：5gpm(19L/m),且最长加注时间小于技术参数表上的规定值。一次加满率:总容积的90%以上。CoolingSystem冷却系统Requirements基本安装要求应用工程培训应用工程培训PagePage1010一次未加满率-VNIF(VolumeofNotInitialFilled)同一次加满率相反，必须小于10%。除气-Deaeration发动机起动后25分钟内应除尽初次加注时积存在冷却系中的空气。储备水量（抗进气水量）Drawdown当冷却液泄漏到空气开始进入冷却系统时的泄漏水量。必须至少比初次未加注水量要多总容积的1％，即应大于总容积的11％。有暖风机时应达20％膨胀空间ExpansionSpace：至少是总容积的6％。CoolingSystem冷却系统Requirements基本安装要求应用工程培训应用工程培训PagePage1111CoolingSystem冷却系统Requirements基本安装要求注水管内径：19mm--水泵流量小于757L/m25-38mm---水泵流量大于757L/m通气立管内径：8mm发动机与散热器通气管:应连续上行，不能下垂和有下弯段。不允许与其它水管T形连接。5mm----排量10L以下的发动机5－8mm----排量大于10L的发动机加水伸长颈管上的通气孔内径：3.2-4.8mm发动机与散热器间的进出水管直径应大于发动机上的相应接口的直径。应用工程培训应用工程培训PagePage1212CoolingSystem冷却系统EngineDatasheet发动机技术参数表应用工程培训应用工程培训PagePage1313CoolingSystem冷却系统冷却液回收罐2、冷却液回收罐（参见图6）当使用全密封上水室式除气水箱时，可以选择（不推荐）安装冷却液回收罐，当水温升高水箱内的冷却液膨胀溢出时流入回收罐，当水温降低水箱内的冷却液收缩时，靠负压将回收罐内的冷却液吸回到水箱。设计注意事项：1、水箱压力盖的结构：水箱压力到50kpa时冷却液从水箱流向回收罐，水箱压力低于大气压时冷却液从回收罐流回水箱。2、必须保证水箱和回收罐之间的管路的密封，胶管不会被吸瘪。3、回收罐的容积须大于系统总容积的8%，和大气之间有通气孔，必须有冷水和热水时的水位刻度，建议选择透明回收罐。4、同副水箱不同，回收罐的位置可以高于或低于水箱上水室。5、建议在上水室安装透明水位观察窗。6、检查水位时要同时检查上水室和回收罐的水位并进行补充，防止因管路泄露造成的回收罐水位正常，上水室缺水的假象，不管回收罐高于或低于上水室。应用工程培训应用工程培训PagePage1414CoolingSystem冷却系统冷却液回收罐图7-冷却液回收罐压力阀真空阀水箱压力盖回收罐应用工程培训应用工程培训PagePage1515CoolingSystem冷却系统Guidelines设计指南散热器的选择•（1）在空间允许的情况下，应选择正面面积大、厚度薄、正方形的散热器芯。因为散热器正面面积大可以匹配直径大、转速低的风扇，从而降低风扇消耗功率和噪音。散热器越厚阻力越大，越容易被灰尘、碎片、毛絮、昆虫堵塞。正方形的散热器可以保证风扇扫气面积最大。•（2）散热片的最佳密度为6~10片/英寸，越密阻力越大，越容易堵塞。•（3）可以通过计算或测试确定散热器的面积，也可以按下述方法估算：正面面积=2.5~3ft2/100hp(0.31~0.37m2/100kw)。•（4）水箱散热器应通过减振器固定在车体上，防止水箱受到剧烈振动，防止水箱热胀冷缩时应力过大。•（5）当水箱散热器和其他散热器串联时，应在散热器之间布置清理通道，以便清理散热器外部的杂物。•（6）为防止空气再循环降低冷却效果，建议在水箱周围安装隔板应用工程培训应用工程培训PagePage1616CoolingSystem冷却系统Guidelines设计指南风扇的选择•（1）吸风和排风风扇：对行走速度较高的设备，当发动机安装在设备前端时，选择吸风风扇可以很好地利用迎面风增强冷却效果；当发动机安装在后端时，一般选择排风风扇。•对于行走速度不高的设备，可以选择吸风风扇，也可以选择排风风扇。一般来说，由于吸风风扇利用温度较低的空气冷却水箱，效率要明显高于排风风扇。•（2）风扇转速和直径：消耗功率相同的情况下，低速、大风扇的冷却效果和噪声要明显好于高速、小风扇。另外，选择风扇时要注意风扇的叶尖线速度不要超过4200~5000m/min。•（3）风扇到散热器芯的距离：吸风大于2英寸，排风大于4英寸。•（4）风扇到发动机的距离：在风扇支撑弯矩（7NM）许可的情况下，应尽量远，但风扇垫块厚度一般不允许超过3英寸。•（5）安装风扇时禁止使用弹性放松垫圈，防止风扇法兰因集中应力损坏。应用工程培训应用工程培训PagePage1717CoolingSystem冷却系统Guidelines设计指南导风罩的选择•（1）常用导风罩有三种：箱式、环式、喉口式，参见下图。•（2）导风罩和散热器之间一定要密封。•（3）风扇叶尖和导风罩之间的间隙一般为风扇直径的1.5~2.5%；•（4）风扇在导风罩中位置：吸风，2/3在里，排风，1/3在里。应用工程培训应用工程培训PagePage1818CoolingSystem冷却系统Guidelines设计指南变矩器冷却器•参见下图，要求使用带旁通的节温器。应用工程培训应用工程培训PagePage1919CoolingSystem冷却系统Guidelines设计指南驾驶室加热器•（1）驾驶室加热器供水管和回水管连接位置参见发动机安装图，连接接头参见选件手册；•（2）驾驶室加热器必须能承受发动机缸套的水压（见发动机技术参数表，一般为300kpa左右）；为安全起见，建议在供水管安装内径4mm左右的节流孔；•（3）一般只允许在供水管安装节流阀，不允许在回水管安装节流阀；水温控制和报警•发动机的正常工作温度为71~990C，由节温器控制。要求安装水温表和报警装置，报警温度参见发动机技术参数表。应用工程培训应用工程培训PagePage2020CoolingSystem冷却系统Guidelines设计指南防冻液康明斯公司推荐在大多数气候条件下使用50％乙烯乙二醇或丙烯乙二醇基的防冻液与50％纯净水的混合液作发动机的冷却液。对使用湿缸套的C系列以上的发动机还需要添加规定浓度的防腐蚀剂DCA4。某些新型防冻液可以不需要DCA4，如加德士公司的ExtendedLifeCoolant.防冻液具有防冻和防沸的双重特性，同时还需具有防腐蚀等功能。防冻液浓度不能超过68％，否则性能会恶化。应用工程培训应用工程培训PagePage2121FREEZEPOINTFREEZEPOINT凝点凝点EXTENDEDLIFECOOLANTSEXTENDEDLIFECOOLANTSGLYCOLCONCENTRATION(WT.%)温度温度二醇浓缩液(质量百分数，%)应用工程培训应用工程培训PagePage2222BOILINGPROTECTIONBOILINGPROTECTION沸点保护沸点保护EXTENDEDLIFECOOLANTSEXTENDEDLIFECOOLANTS温度水平線計量計的壓力(kPa)应用工程培训应用工程培训PagePage2323CoolingSystem冷却系统Calculation冷却系统计算--能量分配应用工程培训应用工程培训PagePage2424CoolingSystem冷却系统Calculation冷却系统计算--发动机参数表从发动机技术参数表查找：1、发动机和风扇转速2、发动机向冷却液的散热量3、水泵流量应用工程培训应用工程培训PagePage2525CoolingSystem冷却系统Calculation冷却系统计算--散热器曲线请散热器生产厂提供散热器散热量曲线和阻力曲线应用工程培训应用工程培训PagePage2626CoolingSystem冷却系统Calculation冷却系统计算--风扇曲线典型风扇特性应用工程培训应用工程培训PagePage2727CoolingSystem冷却系统Calculation冷却系统计算-理论空气流量风扇与散热器匹配特性应用工程培训应用工程培训PagePage2828CoolingSystem冷却系统Calculation冷却系统计算-理论空气流量当有其它冷却器与散热器串联安装时的组合匹配特性应用工程培训应用工程培训PagePage2929CoolingSystem冷却系统Calculation冷却系统计算-理论空气流量修正风扇效率系统总效率η＝Σηi实际风量Q＝理论风量Q0X效率η应用工程培训应用工程培训PagePage3030CoolingSystem冷却系统Calculation冷却系统计算应用工程培训应用工程培训PagePage3131加注试验(CoolingSystemFill)试验方法：1、如发动机已运转过相当长时间，先把系统补满（至加水口脖径底部），然后完全放净，计量系统总容量。2、调整加注水流速为5gpm即19升/分，记录“加满”