工程機械柴油機加熱有何裝置

　　根據(jù)該特征，在工程機械車輛的柴油發(fā)動機的油底殼上安裝一個或多個電子加熱板以加熱油底殼的表面以形成電加熱器。接下來小編簡單介紹一篇優(yōu)秀工程機械論文。

　　[摘要]針對工程機械車輛柴油機結(jié)構(gòu)特點，設計一種柴油機潤滑油加熱裝置，在不改變柴油機結(jié)構(gòu)的前提下能對油底殼和進油管路進行快速加熱，提高潤滑油溫度和流動性，降低起動運轉(zhuǎn)阻力，減少柴油機內(nèi)部滑動部件磨損，改善柴油機在低溫和嚴寒環(huán)境的冷起動性能，降低柴油機故障率，提高柴油機安全運轉(zhuǎn)可靠性。

　　[關(guān)鍵詞]工程機械;柴油機;潤滑油;加熱裝置

　　引言

　　工程機械車輛(汽車起重機、裝載機、挖掘機和自卸卡車)已成為國家建設和道路運輸?shù)闹匾�組成部分。由于工程機械車輛使用的柴油機功率輸出大，轉(zhuǎn)矩輸出強，內(nèi)部相對運轉(zhuǎn)零件制造強度高，因此，需要采用相對黏度較高的發(fā)動機潤滑油(SAE15W40或20W50)才可以保證內(nèi)部相對運轉(zhuǎn)部件的可靠運行，減少機械摩擦。由于采用較高黏度潤滑油，潤滑油在低溫環(huán)境下，流動性變差，導致黏度增大，使柴油機冷起動時，機油泵需要一定的時間將機油泵送到各零件表面，這時加大了柴油機內(nèi)部相對運轉(zhuǎn)部件的干摩擦，導致柴油機的磨損。根據(jù)科學計算，工程機械車輛柴油機每冷起動一次的內(nèi)部磨損量約為0.08%，在寒冷地區(qū)(-25℃以下時)冷起動磨損量大于0.1%，冷起動磨損占工程機械車輛柴油機使用磨損的70%以上[1]。另外，工程機械車輛設備較大，一般是露天室外存放，環(huán)境溫度過低的情況下，柴油機起動困難，甚至難以起動，且每起動一次柴油機都伴隨著磨損，導致柴油機壽命降低故障率在增加。為此，設計了此柴油機潤滑油加熱裝置。

　　1油底殼加熱裝置設計

　　通過熱傳遞將熱量傳遞給潤滑油，提高潤滑油低溫流動性。根據(jù)油底殼形狀特點，把電子加熱片貼在油底殼外側(cè)面和外底面位置，在最外層做好保溫和防水處理。電子加熱器使用時必須并聯(lián)。最佳安裝位置應在機油收集器附近，便于快速加熱油底殼使?jié)櫥�油升溫。用耐熱絕緣材料將電子加熱器黏貼在油底殼底面，在電子加熱器外圍安裝保護裝置起到保溫和防水作用，將硅膠套管固定在保護殼上避免導線損壞，導線引出兩個導線接電源電路[2]。電子加熱片采用PTC元件，電子加熱片只需(12V或24V)電壓即可恒溫發(fā)熱，PTC加熱片具有恒溫發(fā)熱、無明火、熱轉(zhuǎn)換率高、受電源電壓影響極小、自然壽命長等特點，正常環(huán)境下使用壽命可達10年以上。PTC加熱片具有自動恒溫的特點，不需要溫度控制系統(tǒng)，將PTC加熱片直接通電即可。根據(jù)工程車輛使用電源電壓不同，電壓選用12V或24V，能產(chǎn)生加熱溫度為80~120℃。此溫度完全可以滿足柴油機潤滑油加熱需要。當油溫加熱到50℃時，自動斷電。

　　2進油管加熱裝置

　　工程機械車輛柴油機有較大的潤滑系統(tǒng)，且濾清器尺寸較大。在柴油機濾清器出口管道上加裝一個12V或者24V的電子加熱器，潤滑油流經(jīng)加熱器后被快速加熱直接進入主油道，提高潤滑油在低溫的流動性，保證潤滑油的黏度，將潤滑油迅速送到零件摩擦表面，減少磨損。如圖2所示，柴油機在低溫冷起動時預先接通加熱器，加熱器通電后變熱，起動發(fā)動機，機油泵將低溫高黏度的潤滑油泵送至濾清器，在濾清器出口管道內(nèi)接有加熱器，潤滑油流過加熱器內(nèi)的加熱管，這時低溫高黏度潤滑油被加熱，潤滑油進入柴油機主潤滑油道，加熱后的潤滑油稠度降低，潤滑性提高，進入到各零件摩擦表面，降低了柴油機冷起動的磨損[3]。溫度傳感器2根據(jù)油溫度調(diào)節(jié)加熱器的電流，控制加熱器溫度，保證潤滑油加熱溫度，提高潤滑油流動性。當柴油機運轉(zhuǎn)一段時間后，溫度傳感器1檢測到油溫度達到正常工作溫度時，通過檢測信號，將加熱器斷電關(guān)閉，不再加熱潤滑油。電路控制原理如圖3所示。從工程機械車輛電源系統(tǒng)蓄電池(12V或24V)正級的主電源線中接出一根線，導線上保護熔斷絲，連接繼電器，溫度控制開關(guān)分別控制潤滑油溫度傳感器1和2，加熱器開關(guān)受溫度傳感器1的溫控開關(guān)控制，溫度傳感器2和加熱器相連控制加熱器。溫控開關(guān)在整個電路中起保護作用[5]。在使用潤滑油加熱裝置時，應保證蓄電池電量充足，加熱時間應根據(jù)環(huán)境溫度而定，順利起動柴油機后，油溫在50℃以上時可關(guān)閉加熱裝置。

　　3試驗比較分析

　　3.1測試設備

　　以某品牌液壓挖掘機為測試車輛，在挖掘機上安裝潤滑油加熱裝置，進行試驗比較分析。試驗車輛為國產(chǎn)某品牌中型履帶挖掘機，采用電控渦輪增壓柴油機，排放要求為國Ⅲ標準，車輛技術(shù)參數(shù)如表1所示。采用兩輛型號相同全液壓挖掘機，工作時間在1000h以上，技術(shù)狀況基本接近，柴油機潤滑油選用性能級別為APICJ-4，黏度級別為SAE15W-40[6]。試驗環(huán)境，氣溫-18~-26℃，晴，微風。在1號挖掘機中的柴油機上安裝潤滑油加熱裝置，2號挖掘機的柴油機不安裝任何裝置。兩輛挖掘機都帶有冷起動預熱裝置，將兩輛挖掘機置于環(huán)境氣溫在-25℃進行冷起動試驗，車輛停止24h以上。接通電源系統(tǒng)讓兩輛挖掘機的柴油機預熱，同時1號機接通潤滑加熱裝置，15min后分別從兩臺柴油機中取出500mL潤滑油進行理化檢測。從外觀上看2號機的潤滑油黏度明顯高于1號機潤滑油的黏度。補充新潤滑油500mL，兩機均能一次性起動成功。

　　3.2試驗數(shù)據(jù)分析

　　兩輛挖掘機在低溫寒冷環(huán)境下都能順利起動。潤滑油對比試驗數(shù)據(jù)如表2所示。1號挖掘機帶有加熱裝置的柴油機在冷起動前潤滑油溫度升高，低溫動力黏度提升，提高了流動性和潤滑性。怠速熱機的時間少，冷起動磨損小。2號挖掘機潤滑油的技術(shù)參數(shù)基本為原廠參數(shù)，從放出的油品流動性上看比1號挖掘機的潤滑油黏度大，原地怠速預熱時間長。從數(shù)據(jù)可以看出帶有加熱裝置1號挖掘機在低溫環(huán)境下能保證柴油機順利起動，減少預熱時間，減少柴油機內(nèi)部磨損。

　　4結(jié)論

　　根據(jù)工程機械車輛柴油機結(jié)構(gòu)特點，設計的油底殼和進油管加熱裝置結(jié)構(gòu)簡單，工作安全可靠，能快速對柴油機的潤滑油進行加熱，提高流動性和潤滑性，改善低溫環(huán)境下的冷起動性能，降低柴油機內(nèi)部零部件的磨損。通過在挖掘機上試驗分析，能減少柴油機在低溫嚴寒環(huán)境下的預熱時間，節(jié)省冷起動工況的燃油消耗，降低廢氣排放污染物，使動力系統(tǒng)能快速進入工作模式，提高工程機械車輛施工作業(yè)效率，達到節(jié)能減排環(huán)保效果。該套柴油機潤滑油加熱裝置已獲得國家專利授權(quán)。

　　參考文獻

　　[1]張衛(wèi)正，劉金祥.內(nèi)燃機失效分析與評估[M].北京：北京航空航天大學出版社，2011.

　　[2]于秩祥.工程機械車輛柴油機潤滑油加熱裝置[P].中國：ZL201420406562.1,2014.

　　[3]于秩祥.冷起動發(fā)動機潤滑油加熱裝置[P].中國：ZL201420092849.1,2014.

　　閱讀期刊：機械設計

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