金 釗，袁 帥，潘效龍，亓宗磊，霍小臭

(濰柴動力股份有限公司，山東 濰坊 261000)

夏季時，后置式客車發(fā)動機冷卻液溫度高(俗稱水溫高)是一種常見的故障現(xiàn)象。水溫過高，輕則會引起機油潤滑能力下降、加速發(fā)動機內(nèi)部運動件的磨損、燃油消耗增加，重則會導致水箱爆裂和活塞環(huán)拉缸、氣缸蓋、氣缸體變形，對發(fā)動機造成永久損害。冷卻系統(tǒng)的布置與選型不當是導致汽車水溫高的直接原因。本文通過對調整冷卻系統(tǒng)布置后的某城市客車進行熱平衡測試，并對比測試結果，總結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)動機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)動機艙內(nèi)靠右側存在隔板，以避免機艙內(nèi)熱空氣加熱右側尿素箱，如圖1所示。

圖1 原發(fā)動機艙布置圖

2)發(fā)動機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)動機后艙蓋

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

4)發(fā)動機排氣管下面雖然裝有護板(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中的底護板情況)。

圖3 發(fā)動機底護板

圖4 發(fā)動機排氣管

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)動機進、出水溫度；②中冷器前后氣體溫度、壓力；③空濾器后進氣阻力和進氣溫度；④發(fā)動機排氣背壓；⑤環(huán)境溫度；⑥發(fā)動機艙溫度；⑦發(fā)動機散熱器前進風溫度。

測試時城市客車的散熱風扇保持剛性狀態(tài)(風扇與風扇驅動盤轉速相同)，解除70 km/h的限速裝置后保持90 km/h的最高車速行駛，空調開至最大，保持該狀態(tài)運行。根據(jù)國標要求，各項參數(shù)穩(wěn)定(發(fā)動機的出水溫度與環(huán)境溫度差值在4 min內(nèi)波動不超過±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。此為標準規(guī)定，試驗中不一定能達到。

整個測試過程中的發(fā)動機進、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。測試結果顯示，在環(huán)境溫度基本處于25 ℃的情況下，發(fā)動機出水溫度達90 ℃以上且持續(xù)上升，由于存在水溫高損壞發(fā)動機的報警(報警水溫為100 ℃)，所以停止測試，未達到標準要求的平衡狀態(tài)。發(fā)動機冷卻系統(tǒng)匹配不合格。

圖5 發(fā)動機進出水溫度曲線

2 水溫高故障整改措施

2.1 拆除發(fā)動機艙內(nèi)隔板

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

圖6 發(fā)動機進出水溫度曲線

測試結果顯示，發(fā)動機進出水溫在試驗開始后迅速升至報警溫度。該整改措施無法改善散熱效果。

2.2 再更換發(fā)動機艙帶孔后蓋

在2.1節(jié)整改措施的基礎上，將圖2所示的原狀態(tài)全封閉發(fā)動機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行了熱平衡測試，測試過程中發(fā)動機進出水溫度變化如圖8所示。

圖7 更換帶孔發(fā)動機艙蓋板圖

圖8 發(fā)動機進出水溫度曲線

測試結果顯示，發(fā)動機進出水溫上升速率變緩，發(fā)動機艙散熱效果顯著，但發(fā)動機水溫仍沒有平衡趨勢。初步判斷是因為發(fā)動機艙溫度受排氣管高溫影響而迅速升高。

2.3 再拆除發(fā)動機底護板

在2.1和2.2節(jié)的整改措施基礎上，再拆除圖3所示的發(fā)動機底護板，拆除后如圖4所示，發(fā)動機排氣管完全裸露在外面，并進行相同工況下的熱平衡測試。測試過程中發(fā)動機進出水溫度變化如圖9所示。并計算出該車在此狀態(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)動機進出溫度變化曲線

測試結果顯示，在進一步拆除發(fā)動機底護板后，發(fā)動機艙溫度降低，中冷器和水箱處的散熱效果明顯提升，發(fā)動機進出水溫度在測試過程中上升緩慢，且可以達到平衡狀態(tài)。

2.4 測試結果匯總

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

表1 三種整改狀態(tài)熱平衡測試結果

3 結 論

通過實施本文介紹的三種整改措施后的熱平衡測試結果可知，在發(fā)動機散熱系統(tǒng)布置時應避免出現(xiàn)發(fā)動機排氣管加熱發(fā)動機艙的現(xiàn)象，匹配時必須用隔熱材料對排氣管進行包裹，且要避免發(fā)動機護板將排氣管包裹入發(fā)動機艙內(nèi)，同時應注意發(fā)動機艙內(nèi)熱風的順利排出，保證發(fā)動機艙的通風順暢，防止因出現(xiàn)熱風回流現(xiàn)象而降低散熱器的散熱效率。