發動機工作時汽缸內的燃氣溫度可高達2200~2800K，工作循環的均勻溫度也有 970~1300K。與高溫氣體接觸的零部件(如汽缸蓋、缸套、活塞、氣門等)將劇烈受熱。冷卻系內添加冷 卻水的作用就是將零件所吸收的熱量及時散出，以使它們的溫度保持在正常工作范圍內，保證發動機 的動力性和經濟性、延長其使用壽命。對多數水冷發動機而言，穩定工作狀態下最適宜的冷卻水溫度 應保持在80~90℃。

工程機械在使用過程中，由于受現場環境限制，冷卻水的補充經常不及時或者添加的水一般是 含有鈣、鎂離子等的硬水，致使發動機工作一段時間后冷卻系產生大量的水垢。

判定發動機冷卻系循環水道是否積垢，只要打開散熱器加水口蓋即可知道，若發現其上水室較臟 或加水口處有水垢粘結，以及機械行駛中遇上坡時輕易開鍋、下坡或停車后降溫較慢，即可診斷為冷卻系中沉積有相當多的水垢。

水垢引起的后果分析

冷卻系中的水垢一般為積聚在金屬表面呈灰白色的碳酸鈣、硫酸鈣等物質。水垢使冷卻系金屬內 表面涂上一層隔熱材料，導致散熱條件惡化，降低了零部件的傳熱效率(水垢的導熱能力比同樣厚度 的黃銅幾乎相差100倍，比鑄鐵相差30倍左右)，從而在冷卻系部件正常的情況下往往引起水溫過高， 造成發動機冷卻不足，可引發如下的故障：充氣系數下降，混合氣燃燒不正常，敲缸、自燃或爆燃， 造成發動機功率下降。據資料先容，當冷卻水溫從90℃升到120℃時，功率降低5%。當水套壁水垢厚 度達2mm(占冷卻系總容量的6%)時，充氣系數降低0.05，功率降低2kw左右；缸蓋、氣門、缸套、活 塞和活塞環等受熱零件的熱應力增大，氣門座變形、氣門燒損，使缸蓋鼻梁處產生熱裂。我單位三 輛裝載機半年就有一缸蓋產生裂紋，就是此原因造成的；各部機件潤滑條件惡化，破壞了零件間的配合間隙，加劇磨損或因受熱膨脹卡滯，損壞機件(如常見的活塞環拉缸、活塞裙部燒結咬死等)；燒壞缸蓋上的水道與油道的膠圈、缸套的防水膠圈；使機 油受高溫而加速氧化，過早地劣化變質，造成潤滑不良，輕易燒瓦；水道變窄以至通道堵塞，使局部溫 度升高；散熱器芯子損壞，冷卻強度降低，發動機工作條件惡化。

水垢形成的原因分析

冷卻系水垢的形成原因有兩種：物理變化和化學變化。物理變化主要是指隨著發動機的溫度升 高，硬水中的大量礦物質諸如硫酸鈣之類呈過飽和狀態析出，粘附在冷卻系內壁上而形成水垢；化學 變化主要是指硬水中某些礦物鹽和雜質隨溫度的升高而發生化學反應，形成難溶解物質而沉積于冷卻 系內壁上。形成水垢的化學反應為

Ca(HCO3)2=CaCO3 ↓+CO2↑+H2O

Mg(HCO3)2=MgCO3 ↓+CO2↑+H2O

碳酸鎂微溶于水后可繼續與水反應，天生更難溶的氫氧化鎂：

MgCO3+H2O=Mg(OH)2 ↓+CO2↑(此反應很少)

預防水垢的對策

1 預防產生水垢的方法

發動機冷卻系水垢形成的根源在于水質題目，因此減少水源中的礦物質金屬離子，軟化水質，是 防止和減輕水垢形成的關鍵所在。

(1)煮沸法。硬水燒開以后其中的礦物質會沉積下來，取上面的清潔水用作冷卻水加注到冷卻系 中，就可以減少水垢的形成數目。此方法簡單，但不能使水徹底軟化。

(2)磁化法。將一些小塊磁鐵放進發動機的冷卻系內，磁鐵產生的磁場對冷卻水有磁化作用，磁 化水能減少水垢的形成，并且能使原有的水垢逐漸消失。中建團體公司的工程機械使用此方法，效果 很好。

(3)加進軟化劑法。龍巖市鍋爐檢驗所軟化鍋爐用水的物質為碳酸氫鈉(小蘇打)或氫氧化鈉(燒堿)，按每升硬水加0.5~1.5g碳酸氫鈉或每升水加 0.6~0.7g氫氧化鈉的比例添加軟化劑，其離子方程式為

碳酸氫鈉法

HCO3-+H2O=H 2CO3+OH-

Ca2++2OH-=Ca(OH)2

Mg+2OH-=Mg(OH)2↓

氫氧化鈉法

Ca2++2OH-=Ca(OH)2

Mg+2OH-=Mg(OH)2↓

(4)用防腐劑(重鉻酸鉀K2Cr2O 7)法。在冷卻液中經常加注重鉻酸鉀，既能起到防止水的腐蝕，也 能減少水垢的產生。另外，如康明斯發動機規定使用DCA冷卻液、卡特彼勒發動機規定使用加有防 銹劑及防凍液的冷卻液，都能起到防止穴蝕、銹蝕、水垢及防凍作用。

2 水垢的清洗方法

(1)對使用中的發動機，清洗水垢前先拆往節溫器，將水從正常水循環相反的方向壓進(即從出 水管壓進)冷卻系，直到放出的水清潔為止。此方法極為簡單，但很難把水垢清洗干凈。

(2)鑒于發動機水套的外形比較復雜，一般不宜用機械方法清除水垢，只能采用化學方法除垢。 水垢中的碳酸鈣和硫酸鈣等可用化學反應來予以消除。

①蘇打(Na2CO3)和水玻璃(Na 2SiO3)混合清洗法。按每升水中加進40g蘇打和10g水玻璃配好清 洗液，然后灌進冷卻系，發動機運轉到出水溫度60℃以上，兩小時后停車，放出清洗液。待發動機冷 卻后用清潔水清洗兩次，排凈后再灌進冷卻水，發動機運轉使出水溫度達到75℃以上，停車放掉污 水，最后灌進新的冷卻水使用即可。

②磷酸三鈉清洗法。先拆下節溫器，向水箱加進事先配好的磷酸三鈉溶液(按每升冷卻水加10% 的磷酸三鈉溶液50~80ml比例)，然后啟動發動機，運轉十幾分鐘后停機不用；經過一晚上后放掉冷卻 液；再加同樣用量的磷酸三鈉溶液(做法同前)，如此重復幾次，最后將冷卻系溶液放出，并用凈水沖洗 兩次，水垢即可消除。其化學反應為

3CaCO3+2Na3PO4=Ca 3(PO4)2↓+3Na2CO3

3CaSO4+2Na3PO4=Ca 3(PO4)2↓+3Na2SO4

3Mg(OH)2+2Na3PO4 =Mg3(PO4)2↓+6NaOH

以上天生物中鈉鹽易溶于水，磷酸鈣疏松易沖洗掉，磷酸鎂則象泥渣一般極易沖擊。這種方法對 缸體不會有腐蝕，因此適用于一切發動機，且清洗效果較理想。

(3) 磷酸清洗法。在每升水中加進100g磷酸和50g鉻酐，攪拌后注進水箱中，浸泡1h后啟動發動 機，運轉20min，放凈清洗液并用凈水沖洗幾次即可。

(4)硅酸鈉清洗法。按每升水加15g硅酸鈉(俗稱水玻璃)和洗衣粉2g的比例配好溶液，然后將它 加進冷卻系，使發動機正常運轉1h左右，最后放凈清洗液并用凈水沖洗幾次即可。

(5)鹽酸清洗法。取下節溫器，將冷卻水配成5%-8%的鹽酸溶液，再加進3g/L-4g/L的緩蝕劑(烏 洛托平)，加熱至60℃后加進冷卻系，然后啟動發動機，怠速運轉1h左右，放出清洗液后用凈水沖洗 3-4次即可。其化學反應為

CaSO4+2HC1=CaCl2+H2 SO4

CaCO3+2HC1=CaC12+CO2 ↑+H2O

MgCO3+2HC1=MgC12+CO2 ↑+H2O(此反應極少)

Mg(OH)2+2HC1=MgC12+2H 2O(此反應極少)

鹽酸本身具有往油垢能力，可使冷卻系清洗很干凈。加進一定量的緩蝕劑烏洛托平，是使其吸附 在金屬表面形成一層薄膜，保護金屬免受腐蝕，并可分解鐵銹，起到清除鐵銹的作用。

(6)氫氧化鈉清洗法。清除時間可按10L水加750g燒堿、150g煤油的比例配制清洗液，注進水 箱并讓發動機運轉8~10h后放凈，另加凈水運轉20min，一般情況下水垢便可除往。其化學反應為

CaCO3+2NaOH=Ca(OH)2+Na 2CO3

CaSO4+2NaOH=Ca(OH)2+Na 2SO4

以上天生物中，碳酸鈉、硫酸鈉易溶于水，氫氧化鈣渾濁而不沉淀，用凈水可沖洗掉。

(7)鹽酸和氫氧化鈉交替清洗法。先用8%的鹽酸與水攪拌均勻后加進水箱，啟動發動機、溫度保 持在70℃，運轉40min后放出清洗物；封閉水閥，加進8%的苛性鈉溶液，重新啟動發動機、運轉40min 后放出全部清洗物；最后用凈水進行沖洗，直至放出的水變清后再將汽缸水套擋板拆下，清除沉淀的污垢。

(8)碳酸鈉清洗法。按10L水中加進純堿1kg、煤油0.5kg的比例配好溶液，加進冷卻系中浸泡10h 左右，使發動機怠速運轉0.5h，直至溶液沸騰時放出，最后用凈水沖洗3-4次即可。

(9)用除垢劑清洗。根據不同車型加進一定數目的除垢劑，啟動發動機運轉8h后將溶液放出；再 用凈水反復沖洗，至冷卻水手感不滑為止，最后換上新水。

使用上述清洗方法需要留意的是：給發動機除垢時應留意所選的溶液一定要適合水垢的性質，且 不會對缸體產生腐蝕。因此鋁合金缸體、缸蓋不能采用鹽酸、碳酸鈉、氫氧化鈉清洗法，以免其表面 遭受腐蝕。應采取磷酸三鈉、磷酸、硅酸鈉清洗法才行；水套和散熱器水垢的清洗最好分開進行，以 免缸體水套內的鐵銹或水垢堵塞散熱器水管、芯子。因此在不解體發動機清洗水垢時要時刻留意儀 表盤上的水溫表變化，若水溫超過95℃時應停止清洗，檢查散熱器是否被堵塞，并采取一些補救措施； 裝載機大修時不可忽略清洗水垢，應把解體后的發動機冷卻系零件放在蒸煮池內高溫蒸煮或用清洗機 噴洗法除垢。也可用化學方法，即將散熱器置于較稀的氫氧化鈉溶液(2%~3%濃度)。鑄鐵缸體、缸蓋在較濃的氫氧化鈉溶液(15%濃度，溫度60~70℃)中浸泡一晚，以清除水垢。鋁合金缸體、缸蓋，應 置于磷酸三鈉、硅酸鈉或磷酸清洗液中清洗；一般發動機在使用三個月或累計工作500h以后，應清 洗一次冷卻系內的水垢。