商用车发动机冷却系统试验研究

  发动机冷却系统对发动机整体性能及可靠性、耐久性有很大影响。发动机运转时，与高温燃气相接触的零部件受到强烈的加热，如不加以适当的冷却，会使发动机过热，充气系数下降，燃烧不正常（爆燃、早燃等），机油变质和烧损，零部件的摩擦和磨损加剧，引起发动机的动力性、经济性、可靠性和耐久性全面恶化。但是，如果冷却过度，柴油机工作粗暴，散热损失和摩擦损失增加，零部件的磨损加剧，也会使发动机工作变坏。实践表明，发动机经常在冷却太强（冷却水温40-50℃）下使用时，其零部件磨损比正常工作温度（80-90℃）下运转时大好几倍。从提高发动机循环效率的观点出发，希望通过冷却系散走的热量尽可能少些，但这必然要受到零部件工作可靠性的限制。因为与燃气接触的 零部件（如气缸盖、气缸套、活塞、气门等）受到燃气的强烈加热时，它的强度下降，而且热应力很大。如不进行强制冷却，就可能发生故障：如活塞、活塞环和缸套咬死，缸盖发生热疲劳裂纹，润滑油很快变质等。因此，发动机冷却系统的水温对发动机有重要影响，在各种工况下都要使发动机冷却水温维持在正常的温度范围内。 
      本文所述的发动机冷却系统试验就是汽车冷却系统散热性能试验，它主要用来评价汽车对气候的适应能力，通常是通过整车道路性能或底盘测功机模拟行使来进行测试。
      试验方法
      目前国内进行冷却系统散热性能试验的方法主要有负荷拖车牵引试验法、爬长坡试验法。而通过底盘测功机来进行整车模拟行驶工况测试的方法比较好，通过底盘测功机给发动机加载负荷，使发动机达到规定转速，并通过鼓风机给车辆正面吹来模拟实际行驶时的迎风状况，使该试验条件等同于车辆实际行驶工况条件，以确保试验条件的模拟真实性。该试验方法相比较负荷拖车牵引试验法、爬长度试验法优点在于：简单易控制，受干扰因素少，试验数据准确、稳定、可靠，试验不受道路条件和气候条件影响，周期较短，试验结果的可比性高等。但由于需要专门出资筹建底盘测功机试验台，费用较高，且国内厂家或科研单位利用率较低，故还没有规模较大的设施供使用。
      试验时节温器状态有强制顶开保持常开状态和正常工作状态两种。所谓将节温器强制顶开，就是使节温器处于常开状态，使整个冷却系统始终处于散热器工作的大循环工作状态。而正常工作的节温器，当水温较地时，是处于关闭状态的，冷却系统只进行发动机内的小循环工作；当温度达到节温器开启温度时，才逐步打开节温器，使冷却系进行大循环工作。
      试验时冷却风扇状态有使用直接式风扇和硅油离合器风扇两种。直接式风扇，就是一直工作的风扇。硅油离合器风扇，就是利用散热器后气流温度自动控制离合器分离和啮合，从而控制冷却风扇工作的一种变速风扇。
      1.爬长坡全负荷行驶试验法
      一般需要10km长的连续上坡道路，平均坡度5%。试验车辆以合适的档位、节气门全开状态、以接近20km/h的车速全负荷行驶，并使发动机保持或接近最大功率转速运转。试验时全程监测并以30s为采样间隔时间连续记录发动机出水温度、发动机机油温度及环境温度，直至发动机出水温度和机油温度在连续3min内的变化稳定在1℃以内时，即认为达到发动机热平衡状态或冷却液沸腾时为止；同时监测发动机的转速。
      2.负荷拖车牵引全负荷行驶试验法