拖拉機(jī)低溫起動(dòng)燃油加熱裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

林忠 嚴(yán)培

摘 要 在冬季寒冷地區(qū)，拖拉機(jī)上柴油機(jī)的燃油供給系統(tǒng)易產(chǎn)生冷凝，柴油不能順暢流動(dòng)，致使柴油機(jī)不能起動(dòng)；針對(duì)拖拉機(jī)冬季使用情況，設(shè)計(jì)了一種燃油電加熱裝置，經(jīng)實(shí)際應(yīng)用，能滿(mǎn)足使用要求。

關(guān)鍵詞 拖拉機(jī)；冬季；燃油加熱

中圖分類(lèi)號(hào)：TK423 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.29.075

在冬季寒冷地區(qū)，拖拉機(jī)上柴油機(jī)的燃油供給系統(tǒng)易產(chǎn)生冷凝，柴油不能順暢流動(dòng)，致使柴油機(jī)無(wú)法啟動(dòng)，導(dǎo)致拖拉機(jī)不能正常工作。在高海拔山區(qū)，冬季寒冷、寒冷時(shí)間較長(zhǎng)，但拖拉機(jī)仍需要從事運(yùn)輸?shù)茸鳂I(yè)；而在這些地區(qū)，0號(hào)以下的柴油沒(méi)有供應(yīng)，這就需要在拖拉機(jī)上加裝燃油加熱裝置。

1 燃油加熱裝置方案

拖拉機(jī)低溫起動(dòng)可采用升溫起動(dòng)措施，即利用燃油加熱器將冷態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液、潤(rùn)滑油加熱使發(fā)動(dòng)機(jī)升溫，以便能順利啟動(dòng)[1]。采用燃油加熱器加熱雖會(huì)使柴油溫度升高，柴油能順暢流動(dòng)；但是在高海拔山區(qū)，使用的都是小型山地拖拉機(jī)，整機(jī)小巧、結(jié)構(gòu)緊湊；采用燃油加熱器，不僅成本較高，而且因體積過(guò)大，在小型拖拉機(jī)上無(wú)安裝位置，不宜采用；而電加熱，安全可靠，操作簡(jiǎn)單，在拖拉機(jī)上便于安裝。

拖拉機(jī)燃油加熱裝置是通過(guò)對(duì)燃油箱內(nèi)的柴油進(jìn)行加熱，以保證柴油處于流動(dòng)液體狀態(tài)；同時(shí)對(duì)各輸油管路、柴油濾清器進(jìn)行保溫加熱，以保證柴油從燃油箱順暢到達(dá)柴油機(jī)噴油泵，使柴油機(jī)能正常起動(dòng)和工作。

2 燃油電加熱裝置設(shè)計(jì)[2]

2.1 燃油電加熱裝置組成

拖拉機(jī)不同，燃油加熱裝置的具體結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)也不同，現(xiàn)以某型輪式拖拉機(jī)的燃油系統(tǒng)為例加以說(shuō)明。如圖1所示，某型輪式拖拉機(jī)的燃油系統(tǒng)由燃油箱、柴油沉淀杯、加熱輸油管1、手動(dòng)泵、加熱輸油管2、柴油濾清器、加熱輸油管3和噴油泵組成。燃油加熱裝置加熱過(guò)程：在燃油箱內(nèi)設(shè)置加熱片，對(duì)柴油進(jìn)行加熱；將柴油沉淀杯、柴油濾清器包上加熱套，將加熱輸油管1，加熱輸油管2，加熱輸油管3裝到柴油機(jī)上，對(duì)油路系統(tǒng)進(jìn)行保溫加熱。油箱加熱片導(dǎo)線(xiàn)、沉淀杯加熱套導(dǎo)線(xiàn)、柴油濾清器加熱套導(dǎo)線(xiàn)、加熱油管Ⅰ導(dǎo)線(xiàn)、加熱油管Ⅱ?qū)Ь€(xiàn)、加熱油管Ⅲ導(dǎo)線(xiàn)分別與加熱系統(tǒng)主線(xiàn)束接口連接。加熱系統(tǒng)主線(xiàn)束上設(shè)置有繼電器，用于過(guò)載保護(hù)；設(shè)置有電源開(kāi)關(guān)，在不需要加熱保溫時(shí)，可將電源斷開(kāi)；設(shè)置有零線(xiàn)接口、線(xiàn)束電源接口，方便安裝和連接。

燃油箱加熱片的兩根導(dǎo)線(xiàn)采用耐高溫、耐油、腐蝕材料制成，在油箱上部加工一個(gè)2 mm小孔，導(dǎo)線(xiàn)從小孔引出，再用AB膠密封。加熱油管外部可安裝波紋套管，兩端用膠帶密封，以更好保護(hù)油管并起到一定的保溫作用。在柴油沉淀杯、柴油濾清器上纏繞加熱套后，再用塑料薄膜包裹防水，并用尼龍?jiān)鷰Ч潭ā?/p>

圖1 某型輪式拖拉機(jī)燃油加熱裝置示意圖

1.加熱片；2.沉淀杯加熱套；3.加熱輸油管1；4.加熱輸油管2；5.加熱輸油管3；6.手動(dòng)泵；7.噴油泵；8.柴油濾清器加熱套；9主線(xiàn)束；10.繼電器；11.零線(xiàn)接口；12.電源開(kāi)關(guān)；13.電源接口

2.2 燃油電加熱裝置原理

燃油電加熱裝置采用12 V電源，由拖拉機(jī)電器系統(tǒng)供電；油箱加熱片采用鋁合金外殼，內(nèi)置自動(dòng)恒溫加熱半導(dǎo)體，耐高溫、耐油、耐老化，溫度在0～60 ℃可調(diào)；沉淀杯加熱套、柴油濾清器加熱套、油管加熱套的半導(dǎo)體加熱層采用半導(dǎo)電的高分子塑料材料制成，該材料在低溫環(huán)境時(shí)導(dǎo)電塑料微觀收縮，增加電流通路，同時(shí)增加生熱量；在溫暖環(huán)境下，導(dǎo)電塑料微觀膨脹，切斷一些電流通路，使生熱量下降；在極熱溫度下，導(dǎo)電塑料發(fā)生較大膨脹，幾乎切斷所有電流通路，放熱量近似于零，因此它可以根據(jù)環(huán)境溫度不同自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)熱量，溫度在0～60 ℃可調(diào)。

2.3 燃油電加熱裝置特點(diǎn)

燃油電加熱裝置采用半導(dǎo)體加熱材料，半導(dǎo)體熱阻小、換熱效率高，是一種自動(dòng)恒溫、省電的電加熱材料，具有以下特點(diǎn)。1）有良好的安全性能，不燃燒，發(fā)熱時(shí)不發(fā)紅、無(wú)明火；任何情況下均不會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象，消除了燙傷、火災(zāi)等安全隱患。2）制造成本低，使用壽命長(zhǎng)，不需要溫控器、熱電阻、熱電偶等溫度傳感器進(jìn)行溫度反饋，即能對(duì)加熱裝置進(jìn)行發(fā)熱控制；它的溫度調(diào)節(jié)是靠自身的材料特性，從而使產(chǎn)品具有遠(yuǎn)長(zhǎng)于其他加熱裝置的使用壽命。3）節(jié)約電能，綠色環(huán)保，與電熱管和電阻絲等加熱產(chǎn)品比較，半導(dǎo)體是靠材料自身的特性，根據(jù)環(huán)境溫度的改變來(lái)調(diào)節(jié)自身的熱功率輸出，所以它能將加熱裝置的電能消耗優(yōu)化控制在最小，同時(shí)高發(fā)熱效率的材料也大幅提升了電能的利用效率。4）升溫迅速、遇故障時(shí)也能自控溫度，電壓使用范圍寬，可從小功率到大功率任意設(shè)計(jì)，外形也可按要求設(shè)計(jì)。

2.4 加熱元件技術(shù)參數(shù)

1）燃油箱加熱片：半導(dǎo)體加熱片；功率：150 kVA；溫度范圍：0～80 ℃；工作電壓：12 V。2）沉淀杯與濾清器加熱套：半導(dǎo)體高分子材料；功率：150 kVA；溫度范圍：0～60 ℃，工作電壓：12 V。3）輸油管加熱套：半導(dǎo)體高分子材料；功率：0.25 kVA，溫度范圍：20～65 ℃，工作電壓：12 V。

3 使用試驗(yàn)

地點(diǎn)：四川省阿壩藏族羌族自治州壤塘縣南木達(dá)鎮(zhèn)。時(shí)間：2018年1月中旬。試驗(yàn)環(huán)境：室外，山區(qū)。海拔高度：3 280 m。試驗(yàn)拖拉機(jī)狀態(tài)：某型輪式拖拉機(jī)，25.74 kW，國(guó)三雙缸柴油機(jī)，散熱器加注防凍液，傳動(dòng)箱加注冬季用潤(rùn)滑油，柴油機(jī)潤(rùn)滑油加注冬季用柴油機(jī)油，燃油為0號(hào)柴油。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，經(jīng)實(shí)際使用試驗(yàn)，不使用電加熱均不能起動(dòng)；使用電加熱，在-20 ℃以上，能保證拖拉機(jī)順利起動(dòng)，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

拖拉機(jī)采用燃油電加熱裝置，能夠解決冬季柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)產(chǎn)生冷凝的問(wèn)題，保證燃油能順暢流動(dòng)和柴油機(jī)正常起動(dòng)；電加熱裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電器系統(tǒng)電壓為12 V，由拖拉機(jī)電源供電，安裝方便，使用可靠。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉瑞林，靳尚杰，孫武全，等.提高柴油機(jī)低溫起動(dòng)性能的冷起動(dòng)輔助措施[J].汽車(chē)技術(shù)，2007（6）：5-8.

[2] 嚴(yán)培，林忠，向惠芳.一種燃料加熱系統(tǒng)以及車(chē)輛：中國(guó)：201610158697.4[P].2018-07-10.

（責(zé)任編輯：劉昀）