金 釗，袁 帥，潘效龍，亓宗磊，霍小臭

(濰柴動(dòng)力股份有限公司，山東 濰坊 261000)

夏季時(shí)，后置式客車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度高(俗稱水溫高)是一種常見的故障現(xiàn)象。水溫過高，輕則會(huì)引起機(jī)油潤滑能力下降、加速發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)件的磨損、燃油消耗增加，重則會(huì)導(dǎo)致水箱爆裂和活塞環(huán)拉缸、氣缸蓋、氣缸體變形，對發(fā)動(dòng)機(jī)造成永久損害。冷卻系統(tǒng)的布置與選型不當(dāng)是導(dǎo)致汽車水溫高的直接原因。本文通過對調(diào)整冷卻系統(tǒng)布置后的某城市客車進(jìn)行熱平衡測試，并對比測試結(jié)果，總結(jié)出該類車水溫高故障的處理方法。

1 水溫高故障描述與原狀態(tài)測試

故障車輛為發(fā)動(dòng)機(jī)后置式柴油城市客車，該車輛的原始出廠狀態(tài)如下：

1)發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)靠右側(cè)存在隔板，以避免機(jī)艙內(nèi)熱空氣加熱右側(cè)尿素箱，如圖1所示。

圖1 原發(fā)動(dòng)機(jī)艙布置圖

2)發(fā)動(dòng)機(jī)艙后蓋為粘附有消音棉的鋼板，無任何開孔與開槽，如圖2所示。

圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)后艙蓋

3)底部完全包覆，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管與發(fā)動(dòng)機(jī)后處理裝置完全被底護(hù)板包蓋住，底護(hù)板上僅有少量開孔，如圖3所示。

4)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管下面雖然裝有護(hù)板(如圖3所示)，但排氣管路上本身未包裹隔熱材料，如圖4所示(圖4是拆掉圖3中的底護(hù)板情況)。

圖3 發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板

圖4 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管

將原狀態(tài)城市客車內(nèi)載荷均勻分布并加載至超載20%，安裝傳感器來測量以下內(nèi)容：①發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、出水溫度；②中冷器前后氣體溫度、壓力；③空濾器后進(jìn)氣阻力和進(jìn)氣溫度；④發(fā)動(dòng)機(jī)排氣背壓；⑤環(huán)境溫度；⑥發(fā)動(dòng)機(jī)艙溫度；⑦發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器前進(jìn)風(fēng)溫度。

測試時(shí)城市客車的散熱風(fēng)扇保持剛性狀態(tài)(風(fēng)扇與風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)盤轉(zhuǎn)速相同)，解除70 km/h的限速裝置后保持90 km/h的最高車速行駛，空調(diào)開至最大，保持該狀態(tài)運(yùn)行。根據(jù)國標(biāo)要求，各項(xiàng)參數(shù)穩(wěn)定(發(fā)動(dòng)機(jī)的出水溫度與環(huán)境溫度差值在4 min內(nèi)波動(dòng)不超過±1 ℃，且無上升趨勢)后，記錄該狀態(tài)下的各溫度、壓力參數(shù)值。此為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，試驗(yàn)中不一定能達(dá)到。

整個(gè)測試過程中的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、出水溫度及環(huán)境溫度變化如圖5所示。測試過程中車輛處于行駛狀態(tài)，環(huán)境溫度有所波動(dòng)。測試結(jié)果顯示，在環(huán)境溫度基本處于25 ℃的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)出水溫度達(dá)90 ℃以上且持續(xù)上升，由于存在水溫高損壞發(fā)動(dòng)機(jī)的報(bào)警(報(bào)警水溫為100 ℃)，所以停止測試，未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的平衡狀態(tài)。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)匹配不合格。

圖5 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出水溫度曲線

2 水溫高故障整改措施

2.1 拆除發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)隔板

由于該客車發(fā)動(dòng)機(jī)艙后蓋未開孔，為便于發(fā)動(dòng)機(jī)艙熱風(fēng)能從側(cè)面排出，首先僅拆除發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)如圖1所示的靠右側(cè)隔板。拆除后進(jìn)行了相同工況下的熱平衡測試，測試過程中發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出水溫度變化如圖6所示。

圖6 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出水溫度曲線

測試結(jié)果顯示，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出水溫在試驗(yàn)開始后迅速升至報(bào)警溫度。該整改措施無法改善散熱效果。

2.2 再更換發(fā)動(dòng)機(jī)艙帶孔后蓋

在2.1節(jié)整改措施的基礎(chǔ)上，將圖2所示的原狀態(tài)全封閉發(fā)動(dòng)機(jī)后艙蓋改為帶孔蓋板，如圖7所示。同樣按照原狀態(tài)熱平衡測試方法對采用2.1和2.2節(jié)措施整改后的城市客車進(jìn)行了熱平衡測試，測試過程中發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出水溫度變化如圖8所示。

圖7 更換帶孔發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋板圖

圖8 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出水溫度曲線

測試結(jié)果顯示，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出水溫上升速率變緩，發(fā)動(dòng)機(jī)艙散熱效果顯著，但發(fā)動(dòng)機(jī)水溫仍沒有平衡趨勢。初步判斷是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)艙溫度受排氣管高溫影響而迅速升高。

2.3 再拆除發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板

在2.1和2.2節(jié)的整改措施基礎(chǔ)上，再拆除圖3所示的發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板，拆除后如圖4所示，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管完全裸露在外面，并進(jìn)行相同工況下的熱平衡測試。測試過程中發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出水溫度變化如圖9所示。并計(jì)算出該車在此狀態(tài)下的使用環(huán)境極限溫度(指車輛能夠正常工作的最高環(huán)境溫度)。

圖9 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出溫度變化曲線

測試結(jié)果顯示，在進(jìn)一步拆除發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板后，發(fā)動(dòng)機(jī)艙溫度降低，中冷器和水箱處的散熱效果明顯提升，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出水溫度在測試過程中上升緩慢，且可以達(dá)到平衡狀態(tài)。

2.4 測試結(jié)果匯總

車輛整改狀態(tài)的部分測試結(jié)果見表1，表中數(shù)據(jù)均對應(yīng)各狀態(tài)測試的最終時(shí)刻。

表1 三種整改狀態(tài)熱平衡測試結(jié)果

3 結(jié) 論

通過實(shí)施本文介紹的三種整改措施后的熱平衡測試結(jié)果可知，在發(fā)動(dòng)機(jī)散熱系統(tǒng)布置時(shí)應(yīng)避免出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管加熱發(fā)動(dòng)機(jī)艙的現(xiàn)象，匹配時(shí)必須用隔熱材料對排氣管進(jìn)行包裹，且要避免發(fā)動(dòng)機(jī)護(hù)板將排氣管包裹入發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，同時(shí)應(yīng)注意發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)熱風(fēng)的順利排出，保證發(fā)動(dòng)機(jī)艙的通風(fēng)順暢，防止因出現(xiàn)熱風(fēng)回流現(xiàn)象而降低散熱器的散熱效率。