马化
陕西中联西部土方机械有限公司 陕西渭南 714000
摘要：随着我国经济水平的迅速发展，人们对工程机械车辆的需求量大幅增长，通过悉心保养可以延长车辆的使用寿命，发动机作为车辆核心工作机器，要想其工作可靠持久，发动机应该在合适的温度环境下运行，而车辆冷却系统的良好运转将会大大提高发动机的使用寿命，车辆冷却系统是否具备良好的散热性将会对车辆的动力性能、使用经济性及运行可靠性造成影响。车辆在处于高原环境中，由于大气压力降低，车辆动力性远不如平原地区，同时冷却系统散热不足可能导致发动机损伤油耗提高，本文将重点分析高原环境下大气压力、温度对车辆冷却系统的影响及如何在高原环境中改善热平衡状态，以及通过调整冷却系统参数，从而使车辆更好的适应高原环境。
关键词：冷却系统，热平衡，高原环境，发动机
我国幅员辽阔，高原地区面积占比重，高原地区是我国目前经济开发的重点，其地理环境和气候条件与平原地区区别较大，这些地区在交通上更依赖于各种车辆，但是车辆在高原地区作业时由于高原环境特点会造成冷却系统运行时水温、油温异常，严重影响车辆使用寿命甚至会造成安全隐患，以下笔者将重点分析车辆冷却系统在高原环境的运行特点以及如何建立热平衡，如何采取相关措施以提高车辆运行稳定性。
一、车辆冷却系统组成、作用及工作原理
1.1 车俩冷却系统组成及作用
车辆冷却系统主要由散热器、水箱、冷却水道、水泵等元器件组成，主要作用是通过冷却发动机水温使其在适宜的温度范围中运行，保证发动机处于稳定的热平衡状态。从而避免发动机温度过高引发机器故障。车辆的冷却系统通过热交换原理使发动机热量得以散发，降低发动机做功产生的热量从而避免发动机迅速升温。但是发动机工作的环境并不是温度越低越好，如果发动机温度过低，可能会使润滑油粘度增大，一方面会加大发动机相关构件的磨损程度，另一方面还会因为发动机工作效率降低而产生更多废气，因此冷却系统的作用除了给发动机降温还包括通过升温使发动机处于恒温状态。
1.2 车辆冷却系统工作原理
发动机工作带动水泵给冷却液加压，水泵通过连续不断泵送冷却液，使车辆冷却系统通过节温器调解冷却水量令冷却水在发动机内部形成循环，包括冷循环也就是降低发动机温度的主循环和车内取暖循环，冷却系统通过冷却液以发动机为中心形成上述两个散热循环，形成热平衡，使发动机在合适工况下运行。
二、车辆冷却系统在高原地区工作状况分析
2.1高原低压环境对车辆冷却系统的影响
首先高原地区由于大气压力降低，进入发动机气缸的空气容量发生显著变化，高原地区的空气密度跟平原地区相比较低，由于氧含量显著下降造成气缸内气体燃烧不充分，同时燃烧时间将会持续增加，冷却水和润滑油将超负荷工作，工程车辆运行时经常有尾气冒黑烟有异味的情况出现，严重影响了发动机的动力性和经济性。其次由于进气量大幅减少致使发动机功率显著下降，冷却液沸点也会随气压降低而降低，工程车辆运行时由于冷却液沸点降低导致水箱极易出现“开锅”现象，严重时甚至造成发动机“拉缸”，第三冷却空气质量流量降低，散热器传热效果不好，因而车辆冷却系统中热量严重聚集，影响发动机负荷，相较于平原地区油耗大大增加，经济性也随之变差。
2.2高原低气温对车辆冷却系统的影响
众所周知海拔高度越高，环境温度随之越低，外部环境温度也是影响车辆冷却系统运行状态的重要因素之一。
低气温虽然有利于机器散热，但是气温过低可能会导致以下几个现象出现，第一车辆油路堵塞，尤其是以柴油为动力的车辆，润滑油更为粘稠甚至由于低温导致凝结，造成汽车部分零件运行的阻力增大，车辆不易启动的现象随之会出现，第二由于车辆着火延长，燃烧情况持续恶化，可能会产生冒黑烟现象，第三冷却液温度过低，不但浪费热量还会增加油耗，降低车辆运行经济性，第四温度过低润滑油不能形成良好的润滑油膜，加大零部件之间的摩擦力，从而加大了气缸的磨损程度，容易产生机器故障。
三、如何建立高原车辆冷却系统热平衡
3.1高原环境下车辆热平衡建立的影响因素
发动机冷却系统包括各种部件，各部件之间相互制约互相影响，每个部件都会影响车辆冷却系统建立热平衡，其中包括发动机进口的排气压力和冷却液温度。 发动机作为车辆冷却系统的主要热源，在发动机和冷却系统之间建立热平衡有助于延长车辆使用寿命，不同类型的发动机在不同气候条件、运行状态及冷却系统中热平衡的建立并不相同，通过大量实验数据可以看出，海拔升高的情况下发动机由于进气量变少从而导致缸内气体燃烧不完全同时温度升高，因此发动机需要传给冷却液的热量随海拔高度增高而增大，延长了热平衡建立时间，另外发动机与车辆冷却系统之间的换热系数也是导致发动机散热量好坏的决定因素，海拔升高气缸内平均温度也会升高，造成缸内气体与冷却系统之间的温差，冷却液温度越高，海拔越高会导致发动机缸体水套下降幅度越大，因此通过调解发动机进口的排气压力和冷却液温度可以使发动机建立良好的热平衡。作为车辆冷却系统的主要设备，散热器受高原环境影响巨大，高原地区区别于平原地区，海拔增高会对大气压力、温度等造成本质影响，基于大量的试验研究表明，海拔越高，雷诺系数和经过散热器的空气流量减小，而环境温度降低，车辆冷却系统散热量增大，散热器出口温度降低，有利于车辆冷却系统散热。高原环境下，环境温度、大气压力、风速等都会影响车辆冷却系统运行。综上，通过调解发动机温度使发动机始终在适宜的温度下运行是建立发动机热平衡的关键因素。
3.2车辆冷却系统的热平衡建立
车辆冷却系统与发动机之间需要建立相对稳定的热平衡，发动机作为车辆系统之间热交换的媒介，基于内燃机工作原理，只有发动机气缸内温度在一定区间也就是车辆达到热平衡状态才能保证车辆在稳定工况下运行，使发动机不因为温度过高造成变形以及温度过低油耗偏大，因此在车辆冷却系统与发动机之间建立热平衡意义重大。
四、通过调解车辆冷却系统参数以适应高原气候
大气压力、温度在高原环境下是影响车辆冷却系统关键因素，通过调解车辆冷却系统参数，适应海拔变化，可以减少低温低压环境对车辆散热系统的不利影响，从而提高车辆使用寿命，减少发动机损伤达到降本增效的目的，那么如何调解车辆冷却系统参数适应高原环境是我们需要解决的问题，主要有以下几种方法：第一通过控制冷却系统的升压速率减少缸体水套内压力损失，使缸体水套在适宜压力环境下运行；第二发动机进风温度是影响发动机功率的最主要因素，通过调解进风温度使发动机功率稳定，短时间达到合适工况；第三调解冷却系统进风流量，使风扇转速和冷却空气流量在适宜范围以缩短发动机达到热平衡的时间；第四在车辆冷却系统中，发动机转速影响水泵转速，而冷却液流量在合适的范围将会大大提高发动机的工作效率，因此合适稳定的水泵流量对热平衡的建立也有很大影响，可以通过调解发动机转速使车辆在高原环境稳定运行。
结语
综上，由于我国高原地区占据国土面积比例巨大，因此通过分析车辆在高原环境下的运行状态，采取相应措施，例如通过调解发动机进口压力、温度、风量等参数使车辆冷却系统适应低温低压的恶劣环境是保证车辆运行稳定性及燃油经济性的重要措施，同时只有车辆冷却系统处于良好的热平衡状态，才能保证车辆的稳定运行，最终提高车辆的使用寿命。
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