[发明专利]一种矿用汽车发动机冷却系统难溶水垢清洗液

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿用汽车发动机冷却系统难溶水垢清洗液。

背景技术

矿用汽车柴油发动机冷却系统为特殊的缸套结构，它属增压中冷高强化重负荷发动机，发动机平均有效压力达1200～1500kPa，单缸功率可达100kW以上。因此，矿用发动机冷却系统承担的热量负荷要比其它任何内燃机高得多。由于冷却系统结构特殊，矿山重负荷载重车辆吨位大，发动机运转过程中热负荷大，气缸套均采用湿式缸套，这有利于将热量迅速散失，也便于维修。发动机处于最有利的工作状态的冷却系统的温度在80～90℃之间。但是，如果系统中出现水垢，水垢将覆在缸套、缸体、水箱散热器表面，使冷却液流通通道大大减小，导致缸套散热不好，水箱散热器效率下降。普通公路汽车发动机为干式缸套，冷却液不与缸套接触，而且发动机工作条件和汽车运行条件远好于矿山用车，汽车高温现象几乎没有。

另外，矿用汽车的使用特点是三倒班连续作业，工作时间长，发动机热负荷特别重，作业环境空气颗粒物多，坡路颠簸变化大，露天作业和停放。矿用汽车在长期的使用中，特别是深凹露天矿的超期服役矿用汽车处于重载爬坡状况，很容易发生汽车高温问题，甚至冬季也有高温现象。究其原因，均属冷却系统工作异常，根本原因是冷却系统中产生水垢及锈垢、沉积物等污垢，造成流量下降，散热不良。

难溶水垢包括冷却液水中的阳离子水垢、金属和有色金属氧化产物锈垢及沉积物等。难溶水垢的危害显而易见，水垢热传导性很低，成为散热器管壁的绝热层。随着难溶水垢厚度的增加，通过散热器管的冷却液流量亦相应减少。结垢后降低了传热效率将引发一系列问题，如活塞环处结胶积炭，导致磨损增加，严重时活塞失效；机件材料强度降低，磨损增加；会使机油变质，降低或失去润滑作用；高温也使机油消耗量增加；会使进入气缸的充气量减少，造成燃烧不完全，引发燃料消耗量增加；发动机高温还会引起排放指标恶化，导致排放氮氧化物NO_x和颗粒物PM增加，使污染物超标；结垢还会导致缸盖散热不好，产生大的温度梯度，致使缸盖裂纹。结垢沉淀能导致水泵密封件磨损，从而产生泄漏。正常工作的发动机缸套表面温度约150℃，当表面结垢有1mm厚度的硅酸盐时，缸套表面温度则上升至300℃，此时缸套的强度将下降50％。发动机高温特征是，气缸壁的温度会上升到150℃以上，体现在散热器上就是水温高于100℃，产生沸腾，俗称“开锅”。

下表为水垢与钢材的导热系数比较，从表中看出水垢的导热系数约是钢铁的5‰。

水垢与钢材的导热系数比较

正常按规程使用合格冷却液的发动机是不会产生水垢的，但由于人们对矿用汽车发动机冷却用水(冷却液)重视不够，使用或加添了硬水(包括矿山地区的硬水、自来水)导致冷却系统中产生大量的水垢。水垢是由过饱和的水溶性组分形成的，常用的自来水中溶解有各种盐类，如碳酸氢盐、碳酸盐、硫酸盐、氯化物、硅酸盐等，其中以溶解的碳酸氢钙〔Ca(HCO₃)₂〕、碳酸氢镁〔M_g(HCO₃)₂〕最不稳定，极容易分解生成碳酸盐。当冷却水溶解的碳酸盐较多时，水流通过较高温表面就会受热分解，反应式如下。

Ca(HCO₃)₂^ΔCaCO₃↓+H₂O+CO₂↑

如水中溶有磷酸盐与钙离子时，也将产生磷酸钙的沉淀：

2PO₄^3－+3Ca²⁺Ca₃(PO₄)₂↓