陈龙：船用柴油机淡水冷却系统设计
船用柴油机淡水冷却系统设计
陈龙
(广船国际技术中心）
摘要：本文主要介绍船用中、低速柴油机冷却水系统的相关配置以及各自的冷却 原理，以及在船舶设计过程中关于各自的冷却特点。
关键词：船用柴油机；冷却水系统
DOI：10.3969/j.issn.2095-4506.2017.02.002
0前言
船用柴油机堪称船舶心脏，对于船舶 的正常航行起着举足轻重的作用，冷却系 统是一个可以用来考核船舶心脏正常跳动 的一个强有力指标。冷却系统的好坏能够 直接决定柴油机功率性能能否持续发挥。对于船用的中速四冲程柴油机和低速二冲 程柴油机而言，虽然做功方式和使用场合 上有些差异，但因为柴油机的缸套、活塞、缸盖以及空气冷却器等部件随着柴油 机的运转大约有30%的燃烧热量需要散出，这些需要散出的热量必须用一个流动的冷 却水系统来进行热量的持续传递，所以都 必须配置有冷却系统提供给柴油机，以保 证受热部件的正常稳定温度，从而使柴油 机能够持续的运转。
1冷却水系统的介绍及相关配置船用冷却水系统从冷却介质上分有海 水冷却系统和淡水冷却系统；从冷却方式 上有开式冷却和闭式冷却；淡水冷却系统 根据被冷却部件的不同可分为髙温冷却和 低温冷却两种冷却方式。
由于淡水的水质稳定，传热效果好并 可采用水处理解决其腐蚀和结垢的缺陷，因而它是目前使用广泛的一种冷却介质。海水的水质难以控制且其腐蚀和结垢问题 比较突出，为了减少腐蚀和结垢，海水的 出口温度一般不宜超过45° ,因而目前很 6少使用海水直接对柴油机进行冷却。
现行的船舶冷却水系统设计中一般是 中央淡水循环冷却，用淡水直接对柴油机 进行的闭式循环冷却；海水对淡水进行直 接冷却，采用开式冷却的方式。
柴油机的冷却水系统配置上有高温水 泵、缸套水预热器、缸套水冷却器、低温 水泵、中央冷却器、膨胀水箱等相关设 备。其中高温水泵及缸套水预热器，缸套 水冷却器属于尚温水系统；低温水栗，中央冷却器属于低温水系统。
2船用中速四冲程柴油机冷却水系统
船用中速四冲程柴油机的淡水冷却系 统原理图以中速机系统为例，见图1，该图包 括两部分内容，高温水冷却和低温水冷却 部分，柴油机之所以需要高温水冷却主要 是由于柴油机在运行期间，气缸内温度太 高，会使气缸盖、缸套等部件承受的温度 高。如果采用常温的淡水冷却，会使由于 温差过大而改变材料的物理性能，缩短使 用寿命，从而有了高温淡水冷却的概念。从图1中可以看出，高温水系统主要是由机 带的高温水泵、高温水备用泵、柴油机缸 套、高温空冷器、三通温控阀以及旁通的 缸套水预热器、管路附件等组成的循环水 回路。其中缸套水预热器4N01的主要作用 就是通常所说的暖缸，即通过加热的高温
水（温度大约50丈）在系统内部循环30 min以上，再进行动车，不过不同的柴油机
作者简介：陈龙(1982--),男，工程师，船舶轮机设计。
编号: 冷却系统设计规范 编制：万涛 校对: 审核: 批准: 厦门金龙联合汽车工业有限公司技术中心 年月曰
第2页 一、概述 要使发动机正常工作，必须使其得到适度的冷却，冷却不足或冷却过度均会带来严 重的影响。 发动机过热，会破坏各运动机件原来正常的配合间隙，导致摩擦阻力增 特别是活塞 环和气缸壁之间的运动，严重时会发生烧蚀、卡滞，使发动 “拉缸”现象，刮伤活塞或气缸，更严重时还会发生连杆打烂气缸体现 油变稀，运动机件间的油膜破坏，造成干摩擦或半干摩擦，加速磨损。 同时会降低发动 机充气量，使发动机功率下降。 发动机过度冷却时，由于冷却水带走太多热量，使发动机功率下降、动力性能变差。 发动机过冷，气缸磨损加剧。同时，由于过冷，混合气形成的液体，容易进入曲轴箱使 润 滑油变稀，影响润滑作用。 由此可见，使发 动机工作温度保持在最适宜范围内的冷却系，是何其重要。一般地, 发动机最适宜的工作温度是其气缸盖处冷却水温度保持在 80C ~90C ,此时发动机的动力 性、经济性最好。 、冷却系统设计的总体要求 a ）具有足够的冷却能力，保证在所有工况下发动机出水温度低于所要求的许用值（ 般为55°); 冷却系统的设计应保证散热器上水室的温度不超过99 Co 采用105 kPa 压力盖，在不连续工况运行下，最高水温允许到 110 C,但一年中 水温达到和 超过99 C 的时间不应超 过50 ho 冷却液的膨胀容积应等于整个系统冷却液容量的 6 %o 冷却系统必须用 不低于19 L/min 的速度加注冷却液，直至达到应有的冷却液平面, 以保证 所有工作条件下气缸体水套内冷却液能保持正常的压力。 三、冷却系统的构成 液体冷却系主要由以下部件组成：散热器、风扇、风扇护风罩、皮带轮、风扇离合器、 水泵、节温器、副水箱、发动机进水管、发动机出水管、散热器除气管、发动机除气管冷却不足, 加，磨损加剧, 机停转或者发生 象。也会使润滑 a) C ） d) e)
编制大纲： 需要补充的内容：1，水泵（定速离心泵，变频泵）；2，温控阀；3，节流孔板；4，热平衡计算的理论公式，温升热量水量公式；5，特殊案例的区分（温控阀，板冷，变频泵对整个冷却系统形式选定的影响；分离封闭式，高低温混流式，配置变频海水泵没有温控阀的中央式。）6，利用目前的实船进行计算公式的验证，还有一些经验系数的反推导（特别是一些厂家自己的经验系数）7，膨胀水箱；8，补充开发设计需要的部分，参考《船舶管舾装设计工艺实用手册》 前言（目的） 以《船舶设计实用手册---轮机分册》---国防工业出版社为蓝本，将其中的冷却水系统做了进一步内容扩展和深化描述，提供给详细设计人员参考。 参考《船舶管舾装设计工艺实用手册》，补充一部分工程计算公式； 系统发展核心： 1，稳定调节； 2，节省能源，余热循环利用； 3，节省成本，替代方案的方式； 关键词： 将冷却水稳定可靠的输送到需要冷却的设备中：这个可靠和稳定来源于几个参数：稳定的压力，稳定的流量，稳定的温度，稳定的水质（这个水质包含化学成分稳定不结垢，物理成分稳定，极少气泡，气泡会影响热交换器的效率）
冷却水系统 目录 1，范围 2，冷却水系统的基本形式 3，系统形式的选择 4，冷却水系统实例 5，中央冷却系统热平衡计算 6，冷却水系统的主要设备配置要点 7，制淡装置（造水机） 8，具有冰区航行船级符号船舶的冷却水系统特殊要求9，海水进水阀操纵位置的要求 10，冷却水系统的温控阀 11，冷却水系统的节流孔板 12，冷却水系统的泵 13，冷却水系统的膨胀水箱
冷却水系统 1，冷却水系统的基本形式 冷却水系统的基本形式见表1， 注解： （1），所谓开式和闭式冷却水系统是指柴油机本身冷却水系统而言。开式系统是指柴油机本身直接用舷外海水或者江水冷却。如今除江河小船之外，基本不采用开式系统。海拖（海洋港口拖轮）还在使用海水直接冷却柴油机。（潜在问题：船内海水泄露，在与柴油机连接的弹性管配置不正确时容易出现，已有其他公司的海拖因为这个弹性管破裂造成沉船）
船用柴油机冷却水系统处理 摘要船用柴油机是船舶心脏，在航行过程中有着举足轻重的作用，为使柴油机在合适的温度下能够安全有效的工作，对于冷却水系统就显得尤为重要，本文结合日常工作实际，对船用柴油机冷却水系统在检修、清洗及防腐步骤进行论述，使从事柴油机工作人员在进行柴油机的日常维护有所启迪。 关键词船用柴油机；冷却水系统；检查 0引言 柴油机冷却系统的主要功能是用来控制发动机的工作温度和驱散多余的热能（含润滑系统的散热）。系统好坏对发动机的工作和使用寿命有着直接的关系。因此，日常检查和清洗及防腐就显得尤为重要。在船舶柴油机使用过程中，由于缺乏对冷却系统的科学认识，不能正确检查和对冷却水及时去做防腐，甚至误认为冷却水温越低越好，影响了冷却系统的正常功能，造成了柴油机运行不稳定，使其使用寿命大大降低。 1冷却水系统 1.1冷却水系统的防腐保护 柴油机冷却水必须仔细处理，保存和检测，以避免腐蚀或形成沉淀，从而使热传热效率降低。因此很有必要对冷却水进行处理。应按如下步骤进行处理：1）清洗冷却水系统；2）注满带防腐剂的无离子水或蒸馏水（来自淡水发生器的水）；3）对冷却水系统和冷却水状况进行定期检查。遵守这些预防规定，确保系统排泄良好，就会使由冷却水引起的故障降至最低。 1.2冷却水系统的清洁处理 1）在防腐处理之前，必须除去系统中的石灰沉淀层，铁锈和油泥，以改善热传导和确保防腐剂对表面进行保护的均匀性； 2）清洁处理应包括除油泥，酸洗除锈和清除水垢； 3）水乳化清洁剂和弱碱性清洁剂一样可以用于除油污过程； 4）不得使用含有易燃物的预混合清洁剂。用酸除锈时，推荐采用以氨基硫酸，柠檬酸，酒石酸为基础的专门产品，这些酸通常固态易溶于水且不会散发出有毒的蒸汽； 5）清洁剂不应直接混合，而应溶于水后再加入到冷却水系统中； 6）清洗时一般不必拆卸柴油机零件，水在柴油机中循环才能达到最佳的效果； 7）清洁可使不良配合的结合处或有缺陷的垫片部位渗漏更明显，因此在净化过程中应进行检查。在清洁后的24小时要检查滑油系统的含酸量。 1.3未净化的水 1）建议使用无离子水或蒸馏水（如由淡水发生器产生水）作为冷却水。由于硬度较低，这种水还具有相当的腐蚀性，应不断加入防腐剂； 2）如果没有无离子水或蒸馏水，特殊情况下可使用饮用水。但是水的总硬度不得超过9°DH。要检查水中的氯化物，氯，硫酸盐，硅酸盐的含量。它们不能超过下列值：氯化物：50ppm（50mg/L）；氯：10ppm（10mg/L）；硫酸盐：100ppm （100mg/L）；硅酸盐：150ppm（150mg/L）； 3）水中不得含有硫化物和氨。绝对不能使用雨水，因为雨水可能已被严重污染。应该注意的事，对水的软化处理不会降低硫酸盐和硅酸盐的含量。
2004 ——2005 学年第二学期考学生姓名班级学号 课程名称船舶柴油机(二)第 1 页共5页共76 题 题目 得分 阅卷人 总分 一.单项选择题(每小题1分, 共70分) 1．不同牌号的重油混舱时产生大量油泥沉淀物的原因是： A.燃油中不同烃的化学反应 B.燃油中添加剂的化学反应 C.燃油的不相容性 D.燃油中机械杂质凝聚产物 2．柴油机润滑系统中，滑油冷却器进出口温度差一般在： A. 8~10℃ B. 10~12℃ C. 10~15℃ D.10~20℃ 3．船用柴油机润滑系统中滑油泵的出口压力在数值上应保证： A. 各轴承连接续油 B. 抬起轴颈 C. 各轴承形成全油膜 D.保护轴颈表面 4．柴油机冷却系统的冷却水，合理的流动路线和调节方法应该是： A. 冷却水自下而上流动，调节进口阀开度大小控制温度 B.冷却水自下而上流动，调节出口阀开度大小控制温度 C.冷却水自上而下流动，调节出口阀开度大小控制温度 D. 冷却水自上而下流动，调节进口阀开度大小控制温度 5．分油机油水分界面向转轴侧移动时，会引起： A. 净化效果变差 B. 水中带油现象 C. 水封不易建立 D. 排渣口跑油 6．分油机停止分油工作后，应置于“空位“的目的是： A. 防止高置水箱的水流失 B. 放去管系中的残油 C. 防止净油倒流 D. A+B+C 7．自动排渣型分油机，其控制阀从停止工况至分油工况的操作顺序为：（1.补偿 2.密封 3.空位 4.开启） A. 3-4-1 B. 3-2-1 C. 2-1-3 D. 3-1-2 8．可能造成分油机跑油的原因是： A. 进油阀开得过猛 B. 油加热温度过高 C. 重力环口径过小 D. 油的粘度过低 9．分油机最佳分离量的确定，应根据____ 。 A. 分离温度 B. 含杂量 C. 分油机类型 D. A+C 10．下列关于冷却水系统管理中，哪一项说法是错误的？ A. 淡水压力应高于海水压力 B.闭式淡水冷却系统中应设置膨胀水箱 C.进港用低位海水阀 D.定期清洗海底阀的海水滤器 11．船用大型低速柴油机的气缸注油器在结构原理上的特点一般为： A. 注油量可调，注油正时可调 B.注油量可调，注油正时不可调 C.注油量，注油正时均不可调 D.注油量可调，注油正时随机 12．自动排渣分油机控制阀在“密封“位置时： A. 工作水经外接管进入滑动阀下方 B.水封水经外接管进入活动底盘下方 C.工作水经内接管进入活动底盘下方 D.工作水经外接管进入活动底盘下方 13．为了保证柴油机经济而可靠地工作，其冷却水出口温度在数值上应：A. 接近允许下限值 B. 取允许限中值 C. 接近允许上限值 D. 按工况不同而异 14．现代大型船用柴油机采用的加压式燃油系统其主要目的是： A. 防止燃油汽化 B. 加速燃油循环 C. 冷却喷油泵柱塞偶件 D. 备用燃油系统 15．燃油系统中滤器堵塞的现象为： A.滤器前燃油压力急剧升高 B. 滤器前后燃油压力差增大 C. 滤器后燃油压力急剧升高 D. 滤器前后压力差变小 16.根据柴油机油品使用要求，燃油与滑油的粘温特性好表示： A．燃油粘度随温度变化大，滑油粘度随温度变化小 B．燃油粘度随温度变化大，滑油粘度随温度变化大 C．燃油粘度随温度变化小，滑油粘度随温度变化小 D．燃油粘度随温度变化小，滑油粘度随温度变化大 注：必须用电脑打印试卷题目，不准用手抄写。 试
第六章冷却系统 第一节冷却系统的功用、组成和布置 一、冷却系统的功用 柴油机工作时的燃气温度高达1800℃左右，使与燃气直接接触的气缸盖、气缸套、活塞、气阀、喷油器等部件严重受热。严重的受热会造成： ①材料的机械性能下降，产生较大的热应力与变形，导致上述部件产生疲劳裂纹或塑性变形； ②破坏运动部件之间的正常间隙，引起过度磨损，甚至发生相互咬死或损坏事故； ③燃烧室周围部件温度过高，使进气温度升高，密度降低，从而减少进气量；增压 后的空气温度也会升高，并影响进气量； ④润滑油的温度也逐渐升高，粘度下降，不利于摩擦表面油膜的形成，甚至失去润 滑作用。 综上所述，为了保证柴油机可靠工作必须对柴油机受热机件，滑油及增压后的空气等进行冷却。 然而从能量利用观点来看，柴油机的冷却是一种能量损失，过分冷却将导致燃油滞燃期延长，产生爆燃和燃烧不完全，增加加散热损失；机件内外温度差过大，以致热应力超过材料本身的强度而产生裂纹，润滑油粘度变大而增加摩擦功的消耗；在燃用含硫量较高的重油时，将产生低温腐蚀，使缸套严重腐蚀等。 因此，在管理中应既不使柴油机因缺乏冷却而导致机件过热，也不使柴油机因过分冷却而造成不良后果，应有所兼顾。冷却系统的主要任务应是保证柴油机在最适宜的温度状态下工作，达到既能避免零件的损坏和减小其磨损，又能充分发出它的有效功率。近代，从尽量减少冷却损失以充分利用燃烧能量出发，国内、外正在进行绝热发动机的研究，相应发展了一批耐高温的受热部件材料，如陶瓷材料等。 目前，柴油机的冷却方式分为强制液体冷却和风冷两种，绝大多数柴油机使用前者。 而液体冷却的介质通常有淡水、海水、滑油等三种。 淡水的水质稳定，传热效果好并可采用水处理解决其腐蚀和结垢的缺陷，因而它是目前使用最广泛的一种理想冷却介质； 海水的水源充裕但水质难以控制且其腐蚀和结垢问题比较突出，为减少腐蚀和结垢应限制海水的出口温度不应超过55℃； 滑油的比热小，传热效果较差，在高温状态易在冷却腔内产生结焦，但它不存在因漏泄而污染曲轴箱油的危险，因而适于作为活塞的冷却介质。 二、冷却系统的组成和布置 柴油机冷却系统一般是用海水强制冷却淡水和其它载热流体（如滑油、增压空气等）。在系统布置上，海水系统属开式循环，淡水及滑油等属于闭式循环，两者组成的冷却系统称“闭式冷却系统”。 （一）开式循环冷却系统
发动机冷却系统设计规范..
号： 冷却系统设计规范 编制：万涛 校对： 审核： 批准： 第1页
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水泵、节温器、副水箱、发动机进水管、发动机出水管、散热器除气管、发动机除气管等。 四、主要部件的设计选型 1、散热器 散热器的散热量（Q）和散热器散热系数（K）、散热器散热面积（A）及气液温差（⊿T）有关： Q=K·A·⊿T 其中：Q---散热器的散热量（kcal/h） K---散热器散热系数（kcal/m2?h?oC） A---散热器散热面积（m2） ⊿T---气液温差：散热器进水温度和散热器进风温度之差（oC）散热器的散热系数是代表散热效率的重要指标，主要影响因素如下： ①冷却管内冷却液的流速---据试验结果，冷却液流速由0.2m/s提高到0.8m/s，散热效 率有较大提高，但超过0.8m/s后，效果不大； ②通过散热器芯部的空气流量---空气的导热系数很小，因此散热器的散热能力主要取决 于空气的流动，通过散热器芯部的风量起了决定性作用； ③散热器的材料和管带的厚度---国内散热器的材料目前基本上已标准化； ④制造质量---主要是冷却管和散热带之间的贴合性和焊接质量； 第1页
1.1 散热器是冷却系统中的重要部件，其主要作用是对发动机进行强制冷却，以保证发动机能始终处于最适宜的温度状态下工作，以获得最高的动力性、经济性和可靠性。 1.2 发动机最适宜的冷却液温度为85 ℃~95 ℃，测量位置在散热器的上水室。 1.3 散热器和风扇组合匹配效率是当散热器芯子未被气流扫过的面积最小时为最高，因此，最好采用接近正方形的散热器芯子。 1.4 散热器的总散热面积、芯子的迎风面积、结构形状和结构尺寸要通过发动机冷却系统所需最大散热量来计算确定，并应通过试验评价来最终确定。但一般可按散热器芯子的迎风面积来估算：0.31~0.38m2/100kW，载货车和前置客车通风良好时，可取下限值；后置客车通风欠佳时可取上限值；城市公交车长期低速运转可偏下限值；自卸车、牵引车、山区长途客运车等经常大负荷运行的车辆可偏上限值。 1.5 散热器进风口的实际面积不得小于散热器芯子迎风面积的80 %，以防止散热能力下降。后置客车散热器的进风通道要与发动机舱密封隔离，散热器周围要安装密封橡胶，以防止发动机舱的热风回流到进风通道，影响散热性能；进风通道的面积应不小于散热器芯子的迎风面积。 1.6 在灰尘多的脏环境下使用时，应选用直排或斜排冷却管，且管子间隔要大，以避免散热器芯子堵塞，影响散热效果。 1.7 散热器安装时，紧固必须牢靠，与车架的连接必须采用减振垫，采用减振垫的目的是为了隔离和吸收来自车架的部份振动和冲击，使散热器在车辆运行中，不致发生振裂、扭曲等非正常损坏，延长散热器寿命。 1.8 因为散热器与车架之间安装有隔振橡胶，因而形成了绝缘状态，通过冷却液介质，在散热器与车架之间产生了电位差，在冷却液中产生了微弱电流，使冷却系统的零部件发生电腐蚀。因此，一定要采取散热器负极接地等措施，消除电位差，防止电腐蚀。 2 冷却风扇 风扇选型主要考虑风扇的风量、噪声和功率消耗。 风扇风量（G）与风扇直径（D）、风扇转速（n）之间存在如下比例关系： G=K1?n?D3------其中K1为比例系数 而风扇噪声的声压级（SPL）和风扇直径（D）、风扇转速（n）之间存在如下比例关系： SPL= K2?n3?D2------其中K2为比例系数 根据上述比例关系可得：SPL= K3?Q?n2/D------其中K3为比例系数 第2页
船舶柴油机 第一章 柴油机基本工作原理 第一节 柴油机概述 1.柴油机的优点： ①热效率最高可达到55% ②功率范围广，从0.6kw至47000kw ③机动性好，起动方便，加速性能好，便于使用和管理 2.柴油机的缺点： ①存在振动和噪音 ②工作环境恶劣，高温，高压 第二节 柴油机的基本结构和几何术语 一、柴油机的基本结构 1.固定部件 主要包括机座、机体、气缸盖、气缸套和主轴承等。 2.运动部件 主要包括活塞组件、连杆组件和曲轴飞轮组件等。 3.主要系统 主要有配气系统、燃油系统、冷却系统、润滑系统以及起动、换向和调速等系统。 二、常用几何术语 ⑴上止点：活塞在气缸中运动的最上端位置，即离曲轴中心线最远的位置。 ⑵下止点：活塞在气缸中运动的最下端位置，即离曲轴中心线最近的位置。 ⑶曲柄半径R：曲轴回转中心线到曲柄销中心线的距离。 ⑷冲程S：活塞在上、下止点之间移动的距离。冲程又称行程，它等于曲轴曲柄半径R的两倍，即S=2R。 ⑸缸径D：气缸套的内径。 ⑹压缩室容积：活塞位于上止点时，活塞顶与气缸盖底面之间的气缸容积，又称燃烧室容积。 ⑺气缸工作容积：活塞从上止点移动到下止点所扫过的气缸容积。 ⑻气缸总容积：活塞位于下止点时，活塞顶以上的全部气缸容积，是压缩室容积与气缸工作容积之和。 ⑼压缩比ε：气缸总容积与压缩室容积的比值亦称几何压缩比。 第三节 柴油机的工作原理 一、四冲程柴油机工作原理
⒈四冲程柴油机工作原理 第一冲程——进气冲程 这一冲程的任务是使气缸内充满新鲜空气。活塞由上止点下行，进气阀已打开，由于气缸容积不断增大，缸内压力下降，依靠气缸内外的气压差作用，新鲜空气通过进气阀被吸入气缸。由于受流阻等影响，在进气过程的大部分时间里，气缸内压力低于大气压力，到下止点时，缸内气压的为0.08～0.95Mpa，温度约为30～70℃。为了使柴油机作功更完善，必须在进气过程尽可能多吸入新鲜空气。进气阀开启始点至上上点的曲柄转角叫做进气提前角。下止点到进气阀关闭位置的曲柄转角叫做进气延迟角。 第二冲程——压缩冲程 这一冲程的任务是压缩第一冲程吸入的空气，提高空气的温度与压力，为柴油机燃烧及膨胀作功创造条件。活塞从下止点向上运动，自进气阀关闭开始压缩，一直到活塞到达上止点为止。活塞上行，气缸容积减少，缸内气体压力和温度随之升高，到达压缩终点时，压力增高到 3～6MPa，温度升至 600～700℃（柴油的自燃温度为270℃左右）。 第三冲程——燃烧和膨胀冲程 这一冲程的任务是完成两次能量转换。在活塞到达上止点前，燃油经喷油器以雾状喷入气缸的高温高压空气中，并与其混合，在上止点附近自燃，由于燃油强烈燃烧，使气缸内气体温度迅速上升到1400～1800℃或更高些，压力增加至5～8MPa，甚至15MPa以上。燃烧产生的最高压力称最高爆发压力，用p z表示，最高温度t z表示。高温高压燃气膨胀推动活塞下行作功。在上止点后的某一时刻燃烧基本结束，燃气继续膨胀，到排气阀下止点前开启时膨胀过程结束。 第四冲程——排气冲程 这一冲程的任务是将作功后的废气排出气缸外，为下一循环新鲜空气的进入提供条件。这一阶段，要求废气排得越干净越好，所以与进气阀启闭一样，排气阀也是提前开启，延迟关闭。排气阀开启时，活塞尚在下行，废气靠气缸内外压力差进行自由排气。从排气阀开启到下止点的曲柄转角叫做排气提前角。当活塞从下止点上行时，废气被活塞推出气缸，此时排气过程是在略高于大气压力（约1.05～1.1大气压），且在压力基本不变的情况下进行的。排气阀一直延迟到活塞到达上止点之后才关闭，这样可利用气流的惯性作用，继续排出一些废气。上止点到排气阀关闭位置的曲柄转角叫做排气延迟角。 总结：四冲程柴油机每完成一个工作循环，曲轴要转两转，每个
柴油机冷却水系统处理 【摘要】柴油机是柴油车的心脏，在车辆行驶过程中有相当重要的作用，为使柴油机在合适的温度下能够安全有效的工作，对于冷却水系统就显得格外重要。本文对柴油机冷却水在检修、清洗及防腐步骤进行论述。 【关键词】柴油机冷却水系统清洗防腐 柴油机冷却系统的主要功能是用来控制发动机的工作、温度和驱散多余的热能（含润滑系统的散热），系统的好坏对发动机的工作和使用寿命有直接关系，因此，日常检查和清洗及防腐就显得尤为重要。 1 冷却水系统的防腐保护 冷却水必须仔细处理、保存和检测，以避免腐蚀或形成沉淀，从而使热传导效率降低。因此要进行对冷却水处理。 1.1 处理步骤 （1）清理冷却水系统。（2）注满带防腐剂的无离子水或蒸馏水。（3）对冷却水系统和状况进行定期检查。遵守以上规定，会使冷却水引起的故障降至最低。 1.2 冷却水系统的清洁处理 （1）在防腐处理前，必须除去系统中的石灰沉淀层、铁锈和油泥，以改善热传导和确保防腐剂对表面进行保护的均匀性。（2）清洁处理应包括油泥酸洗除锈和清洗水垢。（3）水乳清洁剂和弱碱性清洁剂一样可以用于除油污过程。（4）不得使用含有易燃物的预混合清洁剂，通常采用氨基酸、柠檬酸、酒石酸为主，这些易溶于水，不会散发有害蒸汽，清洁剂不直接使用，要溶于水后再加入系统中。（5）清洗时不必拆卸发动机零件，水在发动机循环才能达到最佳效果。（6）清洁可使不良配合的结合处或有缺陷的垫片部位渗漏更明显，因此在净化过程中应进行检查，在清洁后的24小时要检查润滑系统的含酸量（机油）。 2 未净化的水 （1）建议使用无离子水或蒸馏水作为冷却水，由于硬度较低，这种冷却水还具有相当的腐蚀性p （1）加满清洁的自来水，原有的水可以放掉，将水加热到60℃在发动机中连续循环，按规定剂量加入除油化学剂在规定周期循环清洁化学制剂。（2）冷却水系统必须在无压力状态下检查并排除任何泄露，放掉系统中的水再加满清洁的自来水，将水循环两小时后放掉。 4.2 酸洗除锈
一、冷却系统说明 二、散热器总成参数设计 三、膨胀箱总成参数设计 四、冷却风扇总成参数设计 五、水泵总成参数设计 六、橡胶水管参数设计 七、节温器选择 八、冷却液选择 一、冷却系统说明 内燃机运转时，与高温燃气相接触的零件受到强烈的加热，如不加以适当的冷却，会使内燃机过热，充气系数下降，燃烧不正常（爆燃、早燃等），机油变质和烧损，零件的摩擦和磨损加剧，引起内燃机的动力性、经济性、可靠性和耐久性全面恶化。但是，如果冷却过强，汽油机混合气形成不良，机油被燃烧稀释，柴油机工作粗爆，散热损失和摩擦损失增加，零件的磨损加剧，也会使内燃机工作变坏。因此，冷却系统的主要任务是保证内燃机在最适宜的温度状态下工作。 1.1 发动机的工况及对冷却系统的要求 一个良好的冷却系统，应满足下列各项要求： 1）散热能力能满足内燃机在各种工况下运转时的需要。当工况和环境条件变化时，仍能保证内燃机可靠地工作和维持 最佳的冷却水温度；
2）应在短时间内，排除系统的压力； 3）应考虑膨胀空间，一般其容积占总容积的4-6%； 4）具有较高的加水速率。初次加注量能达到系统容积的90%以上。 5）在发动机高速运转，系统压力盖打开时，水泵进口应为正压； 6）有一定的缺水工作能力，缺水量大于第一次未加满冷却液的容积； 7）设置水温报警装置； 8）密封好，不得漏气、漏水； 9）冷却系统消耗功率小。启动后，能在短时间内达到正常工作温度。 10）使用可靠，寿命长，制造成本低。 1.2 冷却系统的总体布置 冷却系统总布置主要考虑两方面：一是空气流通系统；二是冷却液循环系统。在设计中必须作到提高进风系数和冷却液循环中的散热能力。 提高通风系数：总的进风口有效面积和散热器正面积之比≥30%。对于空气流通不顺的结构，需要加导风装置使风能有效的吹到散热器的正面积上，提高散热器的利用率。 在整车空间布置允许的条件下，尽量增大散热器的迎风面积，减薄芯子厚度。这样可充分利用风扇的风量和车的迎面风，提高散热器的散热效率。一般货车芯厚不超过四排水管，轿车芯厚不超过二排水
1．柴油机特性曲线：用曲线形式表现的柴油机性能指标和工作参数随运转工况变化的规律。2．扫气过量空气系数：每一循环中通过扫气口的全部扫气量与进气状态下充满气缸工作容积的理论容气量之比 3．封缸运行：航行时船舶柴油机的一个或一个以上的气缸发生了一时无法排除的故障，所采取的停止有故障气缸运转的措施。 4．12小时功率：柴油机允许连续运行12小时的最大有效功率。 5.有效燃油消耗率：每一千瓦有效功率每小时所消耗的燃油数量。 6．示功图：是气缸内工质压力随气缸容积或曲轴转角变化的图形。 7．燃烧过量空气系数：对于1kg燃料，实际供给的空气量与理论空气需要量之比。 8．敲缸：柴油机在运行中产生有规律性的不正常异音或敲击声的现象。 9．1小时功率：柴油机允许连续运行1小时的最大有效功率。（是超负荷功率，为持续功率的110%。） 10.平均有效压力：柴油机单位气缸工作容积每循环所作的有效功。 11.热机：把热能转换成机械能的动力机械。 12.内燃机：两次能量转化（即第一次燃料的化学能转化成热能，第二次热能转化成机械能）过程在同一机械设备的内部完成的热机。 13.外燃机： 14.柴油机：以柴油或劣质燃料油为燃料，压缩发火的往复式内燃机。 15.上止点：活塞在气缸中运动的最上端位置，也是活塞离曲轴中心线最远的位置。下止点 16.行程：活塞从上止点移动到丅止点间的位移，等于曲轴曲柄半径R的两倍。 17.气缸工作容积：活塞在气缸中从上止点移动到丅止点时扫过的容积。 18.压缩比：气缸总容积与压缩室容积之比值，也称几何压缩比。 19.气阀定时：进排气阀在上.丅止点前启闭的时刻称为气阀定时，通常气阀定时用距相应止点的曲轴转角表示。 20.气阀重叠角：同一气缸在上止点前后进气阀与排气阀同时开启的曲轴转角。（进排气阀相通，依靠废气流动惯性，利用新鲜空气将燃烧室内废气扫出气缸） 21.扫气：二冲程柴油机进气和排气几乎重叠在丅止点前后120-150曲轴转角内同时进行，用新气驱赶废气的过程。 22.直流扫气：气流在缸内的流动方向是自下而上的直线运动。（空气从气缸下部扫气口，沿气缸中心线上行驱赶废气从气缸盖排气阀排出气缸） 23.弯流扫气：扫气空气由下而上，然后由上而下清扫废气。 24.横流扫气：进排气口位于气缸中心线两侧，空气从进气口一侧沿气缸中心线向上，然后再燃烧室部位回转到排气口的另一侧，再沿中心线向下，把废气从排气口清扫出气缸。 25.回流扫气：进排气口在气缸下部同一侧，排气口在进气口上方，进气流沿活塞顶面向对侧的缸壁流动并沿缸壁向上流动，到气缸盖转向下流动，把废气从排气口中清扫出气缸。 26.增压：提高气缸进气压力的方法，使进入气缸的空气密度增加，从而增加喷入气缸的燃油量，提高柴油机平均有效压力和功率。 27.指示指标：以气缸内工作循环示功图为基础确定的一些列指标。只考虑缸内燃烧不完全及传热等方面的热损失，不考虑各运动副件存在的摩擦损失，评定缸内工作循环的完善程度。 28.有效指标：以柴油机输出轴得到的有效功为基础，考虑热损失，也考虑机械损失，是评定柴油机工作性能的最终指标。 29.平均指示压力：一个工作循环中每单位气缸工作容积的指示功。 30.指示功率：柴油机气缸内的工质在单位时间所做的指示功。 31.有效功率：从柴油机曲轴飞轮端传出的功率。
30. 冷却水系统 说明 冷却水系统…………………………………………………………第30-191页 工作卡 30 101-01冷却水恒温阀…………………………………………第30-193页 30 102-02冷却水泵的检修和更换………………………………第30-195页 备件图页 高温冷却水泵,顺时针方向……………………………………….图页号1 3010 高温冷却水泵,逆时针方向……………………………………….图页号1 3010 低温循环系统的冷却水恒温阀 手动越控………………………………………………………图页号1 3012 高温循环系统的冷却水恒温阀 手动越控………………………………………………………图页号1 3012 高温冷却水管……………………………………………………..图页号1 3016 发布号TOC_1 30 第30-189页
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冷却水系统 本柴油机只设计为淡水冷却，因此冷却水系统必须是中央/闭式冷却系统。 本柴油机设计几乎是无管子的，即水在前端 箱和气缸组件内部的水腔、水道中流动。所有大的管接头均设在前端箱中。在柴油机后端，供应齿轮箱滑油冷却器的淡水应由船厂连接上。 发布号1 30 A1-01 第30-191页
本柴油机的高、低温冷却水系统配有机带Array 高、低温淡水泵。为加强备用泵的自动启动功能，系统内设置了双作用式止回阀。 淡水泵安装在柴油机前端箱中，由曲轴通过齿轮系驱动。 泵的轴承由柴油机的滑油系统供油自动进行润滑。 控制高、低温冷却水系统的恒温元件也置于前端箱中。 增压空气冷却器分为二级，第一级由高温冷却水系统进行冷却，从增压器出来的高温空气传给冷却水的热量有可能较多地回收。第二级由低温冷却水系统进行冷却，使进入柴油机的空气温度得到进一步的降低。 在北极高寒地区航行时，直接从甲板进入的空气温度低，可采用一种调节系统来控制空气冷却器的第二级冷却水流量，以提高低负 荷下的增压空气温度。
第五章柴油机系统 第一节燃油系统 一、作用和组成 燃油系统是柴油机重要的动力系统之一，其作用是把符合使用要求的燃油畅通无阻地输送到喷油泵入口端。该系统通常由五个基本环节组成：加装和测量、贮存、驳运、净化处理、供给。 燃油的加装是通过船上甲板两舷装设的燃油注入法兰接头进行的。这样，从两舷均可将轻、重燃油直接注入油舱。注入管应有防止超压设施。如安全阀作为防止超压设备，则该阀的溢油应排至溢油舱或其他安全处所。注入接头必须高出甲板平面，并加盖板密封，以防风浪天甲板上浪时海水灌入油舱。燃油的测量可以通过各燃油舱柜的测量孔进行，若燃油舱柜装有测深仪表的话，也可以通过测深仪表,然后对照舱容表进行。 加装的燃油贮存在燃油舱柜中。对于重油舱，一般还装设加热盘管，以加热重油，保持其流动性，便于驳油。 燃油系统中还装设有调驳阀箱和驳运泵，用于各油舱柜间驳油。 从油舱柜中驳出的燃油在进机使用前必须经过净化系统净化。燃油净化系统包括燃油的加热、沉淀、过滤和离心分离。图5-1示出了目前大多数船舶使用的重质燃油净化系统。 图5-1 重质燃油净化系统 1-调驳阀箱；2-沉淀油柜燃油进口；3-高位报警；3-低位报警；4-温度传感器；5-沉淀油柜；6、16-水位传感器；7-供油泵； 8-滤器；9-气动恒压阀；9’-流量调节器；10-温度控制器；11、12-分油机；13-连接管；14-日用柜溢油管；15-日用油柜从图可以看出，通过调驳阀箱1，燃油被驳运泵从油舱送入沉淀油柜5，每次补油量限制在液位传感器3与3之间，自动调节蒸汽流量的加温系统加速油的沉淀分离并且可使沉淀油柜
提供给供油泵7的油温变化幅度很小。供油泵后设气动恒压阀9和流量控制阀9’，以确保平稳地向分油机输送燃油，有利于提高净化质量。燃油进入分油机前，通过分油机加热器加温，加热温度由温度控制器10控制，使进入分油机的燃油温度几乎保持恒定。系统设有既能与主分油机串联也能并联的备用分油机，还设有备用供油泵，提高了系统的可靠性。分油机所分的净油进入日用油柜15，日用油柜设溢流管。在船舶正常航行的情况下，分油机的分油量将比柴油机的消耗量大一些，故在吸入口接近日用油柜低部设有溢流管，可使日用油柜低部温度较低、杂质和水含量较多的燃油引回沉淀柜，既实现循环分离提高分离效果，又使分油机起停次数减少，延长分油机使用寿命。沉淀柜和日用柜都设有水位传感器6、16，以提醒及时放残。 燃油经净化后，便可通过燃油供给系统送给船舶柴油机。近年来由于高粘度劣质燃油的使用，其预热温度大大提高。为避免在使用高（700mm2/s）重油时因预热温度过高而汽化，出现了一种加压式燃油系统。如图5-2所示，在日用燃油柜与燃油循环油路之间增设一台输送泵，保证柴油机喷油泵进口处的燃油压力为800kPa（循环泵出口压力为1Mpa），循环油路（回路）中压力为400kPa，防止燃油系统在高预热温度（如150℃）时发生汽化和空泡现象。 图5-2 加压式燃油供给系统 二、主要设备与作用 1．重油驳运泵 重油驳运泵的作用是将任一重油舱中的重油驳至重油沉淀柜中进行沉淀澄清处理；在各
目前，船舶主机缸套冷却水温度的自动控制大多使用的是模拟式调节仪表，由电子器件的逻辑运算输出控制信号来驱动继电器，从而对电动机进行转向控制，实现对温度的控制。从整体上看主要存在以下两个明显的缺点：一是采用的元器件比较落后，导致电路较为复杂，使用的逻辑元器件也较多，增加了备件管理和维护工作的难度；二是由于系统整体比较复杂和模拟仪表的实现功能的限制，这些温度控制器都采用了较简单的控制规律，不能提供很好的控制性能。综合这些不利因素，此类控制系统已经无法满足日益提高的控制性能需求，必须采用新的控制方式。 1.1 直接作用式控制方式 在20世纪50年代末期，船舶柴油机冷却水温度控制是采用直接作用方式。这是一种早期的反馈式控制方式。其特点是，不需要外加能源，而是根据在冷却水管路中的测量元件内充注的工作介质的压力随温度成比例变化而产生的力来驱动三通调节阀，进而改变流经淡水冷却器的淡水流量和旁通淡水流量，从而实现温度调节。 这种控制方式的缺点是显而易见的，测量元件内充注的工作介质对密封性要求很高，如果测量元件内充注的工作介质泄漏，那么其本身的压力就不能随温度成比例进行变化，因而使得温度控制失去作用。同时，其控制精度不高，冷却水温度变化较大，对船舶柴油机的稳定运行也会不利。 整个船舶主机冷却水温度控制系统主要是由单片机测控平台、温度传感器组、执行机构，以及控制软件等部分组成的。 其中，温度采集模块是由分布在柴油机冷却水系统各部分的温度传感器组成的，采用了具有良好性能的感温元件，用来测量冷却水的温度；单片机测控平台内置单片微处理器，由温度采集接口电路、键盘与显示电路、以及执行机构接口电路所组成，可以对柴油机冷却水的温度进行监控，对执行机构发出控制指令，实现温度的检测与控制[3]。 2.2 系统各组成部分功能说明 下面分别对单片机测控平台、温度传感器组、执行机构和控制软件等部分进行详细的说明: 1)单片机测控平台 单片机测控平台是整个温度控制系统的重要组成部分，它要获取温度传感器组的测量数据，并且与温度设定值进行比较，同时输出控制信号到执行机构，实现温度的检测与控制。 系统控制过程是，当测量温度比设定温度高时，单片机断续输出控制信号，经过光电隔离和驱动放大后，输出给增大输出继电器，继电器控制三相伺服交流电动机断续运转，使得连接在电机上的三通调节阀转动，减少不经冷却器的旁通水量，增加经冷却器的淡水量；若是测量温度比设定温度低时，单片机断续输出控制信号，经过光电隔离和驱动放大后，输出给减小输出继电器，继电器控制三相伺服交流电动机断续运转，使得连接在电机上的三通调节阀转动，增加不经冷却器的旁通水量，减少经冷却器的淡水量。经过此自动控制过程，使主机缸套冷却水温度稳定在设定数值，或是设定数值附近，从而达到自动控制温度的目的。 2)温度传感器组 本系统采用了具有良好性能的铂热电阻pt100，用来测量冷却水的温度。同时，为了保证测量的准确性，采用了多点测量的方法，即在主机缸套冷却水的进口和出口，及缸套壁处都安装了温度传感器，分别测量这几点的温度，然后单片机控制多路开关，分别采集这几点的温度数值。在某一时刻，单片机采集的是某个点的温度实际数值，然后与该点的设定数值相比较，再输出控制信号。 3)执行机构 执行机构是指进行温度调节的机械装置，即控制继电器、三相伺服交流电动机和三通调节阀。由于水是一种大惯性的传热介质，当控制系统对水温进行调节时，由于冷却水的热容量大，温度响应速度很慢，水温并不是立即调整到指定数值，而是一个缓慢、渐进的变化过程，因此，就需要执行机构进行断续地控制，以一定量的延迟时间来确定水温的变化。 本测控系统采用了AT89C51作为微处理器，采用铂电阻(pt100)作为温度传感器，与运算放大器相结合构成精密测温电路，采用了ADC0809芯片作为精密测温电路与单片机的转换通道。接触式编码器用来指示柴油机油门的位置。键盘矩阵采用2行3列非编码方式，显示部分为3位LED数码管显示。系统输出环节通过单
编号：
冷却系统设计规范
编制： 万 涛
校对： 审核： 批准：
厦门金龙联合汽车工业有限公司技术中心 年月日
一、概述 要使发动机正常工作，必须使其得到适度的冷却，冷却不足或冷却过度均会带来严重
的影响。 冷却不足，发动机过热，会破坏各运动机件原来正常的配合间隙，导致摩擦阻力增加，
磨损加剧，特别是活塞环和气缸壁之间的运动，严重时会发生烧蚀、卡滞，使发动机停转 或者发生“拉缸”现象，刮伤活塞或气缸，更严重时还会发生连杆打烂气缸体现象。也会 使润滑油变稀，运动机件间的油膜破坏，造成干摩擦或半干摩擦，加速磨损。同时会降低 发动机充气量，使发动机功率下降。
发动机过度冷却时，由于冷却水带走太多热量，使发动机功率下降、动力性能变差。 发动机过冷，气缸磨损加剧。同时，由于过冷，混合气形成的液体，容易进入曲轴箱使润 滑油变稀，影响润滑作用。
由此可见，使发动机工作温度保持在最适宜范围内的冷却系，是何其重要。一般地， 发动机最适宜的工作温度是其气缸盖处冷却水温度保持在 80℃~90℃，此时发动机的动力 性、经济性最好。 二、冷却系统设计的总体要求
a)具有足够的冷却能力，保证在所有工况下发动机出水温度低于所要求的许用值（一 般为 55°）； b) 冷却系统的设计应保证散热器上水室的温度不超过 99 ℃。 c) 采用 105 kPa 压力盖，在不连续工况运行下，最高水温允许到 110 ℃，但一年中
水温达到和超过 99 ℃的时间不应超过 50 h。 d) 冷却液的膨胀容积应等于整个系统冷却液容量的 6 %。 e) 冷却系统必须用不低于 19 L/min 的速度加注冷却液，直至达到应有的冷却液平面，
以保证所有工作条件下气缸体水套内冷却液能保持正常的压力。 三、冷却系统的构成
液体冷却系主要由以下部件组成：散热器、风扇、风扇护风罩、皮带轮、风扇离合器、 水泵、节温器、副水箱、发动机进水管、发动机出水管、散热器除气管、发动机除气管等。
课题一船舶柴油机的基本知识 目的要求： 1．了解船舶柴油机的基本概念及优缺点。 2．掌握柴油机基本结构和主要系统。 3．掌握柴油机主要结构参数。 4．掌握四、二冲程柴油机的工作原理。 5．比较四、二冲程柴油机工作原理与结构上的差别。 6．了解船舶柴油机的基本分类和型号。 重点难点： 1．柴油机与汽油机的区别。 2．进排气重叠角、定时图。 教学时数：4学时 教学方法：多媒体讲授 课外思考题： 1．柴油机与汽油机有哪些区别？ 2．柴油机主要结构组成和作用。 3．压缩比ε意义及对柴油机工作性能有什么影响？ 4．四冲程柴油机各工作过程特征及特点。 5．二、四冲程换气在工作上原理及结构上有什么差别？ 6．四冲程柴油机进、排气为什么都要提前和滞后？气阀重叠角有何作用？
课题一船舶柴油机的基本知识 第一节柴油机的概述及发展趋势 一、柴油机的概述 1．热机 热机是指把热能转换成机械能的动力机械。蒸汽机、蒸汽轮机以及柴油机、汽油机等是热机中较典型的机型。 蒸汽机与蒸汽轮机同属外燃机。在该类机械中，燃烧（燃料的化学能转变成热能）发生在汽缸外部（锅炉），热能转变成机械能发生在汽缸内部。此种机械由于热能需经某中间工质（水蒸气）传递，必然存在热损失，所以它的热效率不高，况且整个动力装置十分笨重。在能源问题十分突出的当前，它无法与内燃机竞争，因而已经在船舶动力装置中消失。 2．内燃机 汽油机、柴油机以及燃气轮机同属内燃机。虽然它们的机械运动形式（往复、回转）不同，但具有相同的工作特点──都是燃料在发动机的气缸内燃烧并直接利用燃料燃烧产生的高温高压燃气在气缸中膨胀作功。从能量转换观点，此类机械能量损失小，具有较高的热效率。另外，在尺寸和重量等方面也具有明显优势，因而在与外燃机竞争中已经取得明显的领先地位。 在内燃机中根据所用燃料不同，可大致分为汽油机、煤气机、柴油机和燃气轮机。它们都具有内燃机的共同特点，但又都具有各自的工作特点。由于这些各自不同的特点使它们在工作原理、工作经济性以及使用范围上均存在一定差异。如汽油机使用挥发性好的汽油做燃料，采用外部混合法（汽油与空气在气缸外部进气管中的汽化器进行混合）形成可燃混合气。缸内燃烧为电点火式（电火花塞点火）。这种工作特点使汽油机不能采用高压缩比，因而限制了汽油机的经济性不能大幅度提高，而且也不允许作为船用发动机使用（汽油的火灾危险性大）。但它广泛应用于运输车辆。 3．柴油机 柴油机是一种压缩发火的往复式内燃机。它使用挥发性较差的柴油或劣质燃料油做燃料。采用内部混合法（燃油与空气的混合发生在气缸内部）形成可燃混合气；缸内燃烧采用压缩式（靠缸内空气压缩形成的高温自行发火）。这种工作特点使柴油机在热机领域内具有最高的热效率（已达到55％左右），而且允许作为船用发动机使用。因而，柴油机在工程界应用十分广泛。尤其在船用发动机中，柴油机已经取得了绝对领先地位。 根据英国劳氏船级社统计，1985年全世界制造的船舶中（2000t以上）以柴油机作为推进装置者占99.89％，而到1987年100％为柴油机船。船用主机经济性、可靠性、寿命是第一位，尺寸、重量是第二位，低速机适用作船用主机，大功率四冲程中速机适用作滚装船和集装箱船，中、高速机适用作发电机组。柴油机通常具有以下突出优点： （1）经济性好。有效热效率可达50％以上，可使用廉价的重油，燃油费用低。 （2）功率范围宽广，单机功率从0.6kW～45600kW，适用的领域广。
发动机冷却系统的设计原则 （李勇） 水冷式汽车发动机冷却系统一般由散热器、节温器、水泵、缸体水道、缸盖水道、风扇及连接水管、冷却液等组成。我们主机厂主要根据整车布置及发动机功率的要求来选定散热器及各零部件的形状、大小，并合理布置整个冷却系统，保证发动机的动力性、经济性、可靠性和耐久性，从而提高整车的性能。 一、冷却系统的总体布置原则 冷却系统总布置主要考虑两方面，一是空气流通系统；二是冷却液循环系统。因此在设计中必须做到提高进风系数和冷却液循环中的散热能力。 1，提高进风系数。要做到提高进风系数就必须要做到：（1）减小空气的流通阻力，（2）降低进风温度，防止热风回流。 （1）减小空气的流通阻力 设计中应尽量减少散热器前面的障碍物，进风口的有效进风面积不要小于60﹪的散热器芯部正面积；在整车布置允许的前提下，尽可能采用迎风正面积较大的散热器；风扇与任何部件的距离不应小于20mm，这样就可以组织气流通畅排出，可以减少风扇后的排风背压。 （2）降低进风温度， 要合理布置散热器的进风口，提高散热器与车身、发动机舱接合处的密封性，防止热风回流。 （3）合理布置风扇与散热器芯部的相对位置 从正面看，尽量使风扇中心与散热器中心重合，并使风扇直径与正
方形一边相等，这样可以使通过散热器的气流分布最为均匀，或者使风扇中心高一下些，使空气流经散热器上部的高温高效区。 另：考虑发动机振动的因素，风扇和护风罩之间的间隙应该在20mm 以上。 从轴向看，尽可能加大风扇前端面与散热器之间的距离，并合理设计护风罩。要使气流均匀通过散热器芯部整个面积，必须要求风扇与散热器之间保持一定的距离，一般对载货汽车，风扇与散热器芯部之间的距离不得小于50mm。 2，提高冷却液循环中的散热能力 要提高冷却液循环中的散热能力，提高冷却液循环中的除气能力是关键。冷却系统的气体会造成水泵流量下降，使散热器的冷却率下降；还会造成发动机水套内局部沸腾，致使局部热应力猛增，影响发动机性能；在热机停工况，气体还会造成冷却液过多的损失。因此要提高冷却液循环中的除气能力，其措施就是设计膨胀水箱和相应的除气管路（当散热器位置比发动机位置高时，可以在散热器上部直接开一个注水口，并在注水口上用一压力式的散热器盖即可，我厂的农用车型的散热器就是采用此方式进行排气及加水）。 二、散热器的选择 （1）现在我厂基本上全部都采用铜制散热器，芯部结构为管带式的。散热器要带走的热量Q w，按照热平衡的试验数据或经验公式计算：Q w=（A·g e·Ne·h n）/3600 kJ/s 式中： A—传给冷却系统的热量占燃料热能的百分比，对柴油机A=0.18～0.25