论文部分内容阅读
摘 要 在冬季寒冷地区，拖拉机上柴油机的燃油供给系统易产生冷凝，柴油不能顺畅流动，致使柴油机不能起动；针对拖拉机冬季使用情况，设计了一种燃油电加热装置，经实际应用，能满足使用要求。
关键词 拖拉机；冬季；燃油加热
中图分类号：TK423 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.29.075
在冬季寒冷地区，拖拉机上柴油机的燃油供给系统易产生冷凝，柴油不能顺畅流动，致使柴油机无法启动，导致拖拉机不能正常工作。在高海拔山区，冬季寒冷、寒冷时间较长，但拖拉机仍需要从事运输等作业；而在这些地区，0号以下的柴油没有供应，这就需要在拖拉机上加装燃油加热装置。
1 燃油加热装置方案
拖拉机低温起动可采用升温起动措施，即利用燃油加热器将冷态发动机的冷却液、润滑油加热使发动机升温，以便能顺利启动[1]。采用燃油加熱器加热虽会使柴油温度升高，柴油能顺畅流动；但是在高海拔山区，使用的都是小型山地拖拉机，整机小巧、结构紧凑；采用燃油加热器，不仅成本较高，而且因体积过大，在小型拖拉机上无安装位置，不宜采用；而电加热，安全可靠，操作简单，在拖拉机上便于安装。
拖拉机燃油加热装置是通过对燃油箱内的柴油进行加热，以保证柴油处于流动液体状态；同时对各输油管路、柴油滤清器进行保温加热，以保证柴油从燃油箱顺畅到达柴油机喷油泵，使柴油机能正常起动和工作。
2 燃油电加热装置设计[2]
2.1 燃油电加热装置组成
拖拉机不同，燃油加热装置的具体结构与数据也不同，现以某型轮式拖拉机的燃油系统为例加以说明。如图1所示，某型轮式拖拉机的燃油系统由燃油箱、柴油沉淀杯、加热输油管1、手动泵、加热输油管2、柴油滤清器、加热输油管3和喷油泵组成。燃油加热装置加热过程：在燃油箱内设置加热片，对柴油进行加热；将柴油沉淀杯、柴油滤清器包上加热套，将加热输油管1，加热输油管2，加热输油管3装到柴油机上，对油路系统进行保温加热。油箱加热片导线、沉淀杯加热套导线、柴油滤清器加热套导线、加热油管Ⅰ导线、加热油管Ⅱ导线、加热油管Ⅲ导线分别与加热系统主线束接口连接。加热系统主线束上设置有继电器，用于过载保护；设置有电源开关，在不需要加热保温时，可将电源断开；设置有零线接口、线束电源接口，方便安装和连接。
燃油箱加热片的两根导线采用耐高温、耐油、腐蚀材料制成，在油箱上部加工一个2 mm小孔，导线从小孔引出，再用AB胶密封。加热油管外部可安装波纹套管，两端用胶带密封，以更好保护油管并起到一定的保温作用。在柴油沉淀杯、柴油滤清器上缠绕加热套后，再用塑料薄膜包裹防水，并用尼龙扎带固定。
图1 某型轮式拖拉机燃油加热装置示意图
1.加热片；2.沉淀杯加热套；3.加热输油管1；4.加热输油管2；5.加热输油管3；6.手动泵；7.喷油泵；8.柴油滤清器加热套；9主线束；10.继电器；11.零线接口；12.电源开关；13.电源接口
2.2 燃油电加热装置原理
燃油电加热装置采用12 V电源，由拖拉机电器系统供电；油箱加热片采用铝合金外壳，内置自动恒温加热半导体，耐高温、耐油、耐老化，温度在0～60 ℃可调；沉淀杯加热套、柴油滤清器加热套、油管加热套的半导体加热层采用半导电的高分子塑料材料制成，该材料在低温环境时导电塑料微观收缩，增加电流通路，同时增加生热量；在温暖环境下，导电塑料微观膨胀，切断一些电流通路，使生热量下降；在极热温度下，导电塑料发生较大膨胀，几乎切断所有电流通路，放热量近似于零，因此它可以根据环境温度不同自动调节发热量，温度在0～60 ℃可调。
2.3 燃油电加热装置特点
燃油电加热装置采用半导体加热材料，半导体热阻小、换热效率高，是一种自动恒温、省电的电加热材料，具有以下特点。1）有良好的安全性能，不燃烧，发热时不发红、无明火；任何情况下均不会产生过热现象，消除了烫伤、火灾等安全隐患。2）制造成本低，使用寿命长，不需要温控器、热电阻、热电偶等温度传感器进行温度反馈，即能对加热装置进行发热控制；它的温度调节是靠自身的材料特性，从而使产品具有远长于其他加热装置的使用寿命。3）节约电能，绿色环保，与电热管和电阻丝等加热产品比较，半导体是靠材料自身的特性，根据环境温度的改变来调节自身的热功率输出，所以它能将加热装置的电能消耗优化控制在最小，同时高发热效率的材料也大幅提升了电能的利用效率。4）升温迅速、遇故障时也能自控温度，电压使用范围宽，可从小功率到大功率任意设计，外形也可按要求设计。
2.4 加热元件技术参数
1）燃油箱加热片：半导体加热片；功率：150 kVA；温度范围：0～80 ℃；工作电压：12 V。2）沉淀杯与滤清器加热套：半导体高分子材料；功率：150 kVA；温度范围：0～60 ℃，工作电压：12 V。3）输油管加热套：半导体高分子材料；功率：0.25 kVA，温度范围：20～65 ℃，工作电压：12 V。
3 使用试验
地点：四川省阿坝藏族羌族自治州壤塘县南木达镇。时间：2018年1月中旬。试验环境：室外，山区。海拔高度：3 280 m。试验拖拉机状态：某型轮式拖拉机，25.74 kW，国三双缸柴油机，散热器加注防冻液，传动箱加注冬季用润滑油，柴油机润滑油加注冬季用柴油机油，燃油为0号柴油。
试验数据见表1，经实际使用试验，不使用电加热均不能起动；使用电加热，在-20 ℃以上，能保证拖拉机顺利起动，达到了设计要求。
4 结语
拖拉机采用燃油电加热装置，能够解决冬季柴油机燃油供给系统产生冷凝的问题，保证燃油能顺畅流动和柴油机正常起动；电加热装置结构简单，电器系统电压为12 V，由拖拉机电源供电，安装方便，使用可靠。
参考文献：
[1] 刘瑞林，靳尚杰，孙武全，等.提高柴油机低温起动性能的冷起动辅助措施[J].汽车技术，2007（6）：5-8.
[2] 严培，林忠，向惠芳.一种燃料加热系统以及车辆：中国：201610158697.4[P].2018-07-10.
（责任编辑：刘昀）
关键词 拖拉机；冬季；燃油加热
中图分类号：TK423 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.29.075
在冬季寒冷地区，拖拉机上柴油机的燃油供给系统易产生冷凝，柴油不能顺畅流动，致使柴油机无法启动，导致拖拉机不能正常工作。在高海拔山区，冬季寒冷、寒冷时间较长，但拖拉机仍需要从事运输等作业；而在这些地区，0号以下的柴油没有供应，这就需要在拖拉机上加装燃油加热装置。
1 燃油加热装置方案
拖拉机低温起动可采用升温起动措施，即利用燃油加热器将冷态发动机的冷却液、润滑油加热使发动机升温，以便能顺利启动[1]。采用燃油加熱器加热虽会使柴油温度升高，柴油能顺畅流动；但是在高海拔山区，使用的都是小型山地拖拉机，整机小巧、结构紧凑；采用燃油加热器，不仅成本较高，而且因体积过大，在小型拖拉机上无安装位置，不宜采用；而电加热，安全可靠，操作简单，在拖拉机上便于安装。
拖拉机燃油加热装置是通过对燃油箱内的柴油进行加热，以保证柴油处于流动液体状态；同时对各输油管路、柴油滤清器进行保温加热，以保证柴油从燃油箱顺畅到达柴油机喷油泵，使柴油机能正常起动和工作。
2 燃油电加热装置设计[2]
2.1 燃油电加热装置组成
拖拉机不同，燃油加热装置的具体结构与数据也不同，现以某型轮式拖拉机的燃油系统为例加以说明。如图1所示，某型轮式拖拉机的燃油系统由燃油箱、柴油沉淀杯、加热输油管1、手动泵、加热输油管2、柴油滤清器、加热输油管3和喷油泵组成。燃油加热装置加热过程：在燃油箱内设置加热片，对柴油进行加热；将柴油沉淀杯、柴油滤清器包上加热套，将加热输油管1，加热输油管2，加热输油管3装到柴油机上，对油路系统进行保温加热。油箱加热片导线、沉淀杯加热套导线、柴油滤清器加热套导线、加热油管Ⅰ导线、加热油管Ⅱ导线、加热油管Ⅲ导线分别与加热系统主线束接口连接。加热系统主线束上设置有继电器，用于过载保护；设置有电源开关，在不需要加热保温时，可将电源断开；设置有零线接口、线束电源接口，方便安装和连接。
燃油箱加热片的两根导线采用耐高温、耐油、腐蚀材料制成，在油箱上部加工一个2 mm小孔，导线从小孔引出，再用AB胶密封。加热油管外部可安装波纹套管，两端用胶带密封，以更好保护油管并起到一定的保温作用。在柴油沉淀杯、柴油滤清器上缠绕加热套后，再用塑料薄膜包裹防水，并用尼龙扎带固定。
图1 某型轮式拖拉机燃油加热装置示意图
1.加热片；2.沉淀杯加热套；3.加热输油管1；4.加热输油管2；5.加热输油管3；6.手动泵；7.喷油泵；8.柴油滤清器加热套；9主线束；10.继电器；11.零线接口；12.电源开关；13.电源接口
2.2 燃油电加热装置原理
燃油电加热装置采用12 V电源，由拖拉机电器系统供电；油箱加热片采用铝合金外壳，内置自动恒温加热半导体，耐高温、耐油、耐老化，温度在0～60 ℃可调；沉淀杯加热套、柴油滤清器加热套、油管加热套的半导体加热层采用半导电的高分子塑料材料制成，该材料在低温环境时导电塑料微观收缩，增加电流通路，同时增加生热量；在温暖环境下，导电塑料微观膨胀，切断一些电流通路，使生热量下降；在极热温度下，导电塑料发生较大膨胀，几乎切断所有电流通路，放热量近似于零，因此它可以根据环境温度不同自动调节发热量，温度在0～60 ℃可调。
2.3 燃油电加热装置特点
燃油电加热装置采用半导体加热材料，半导体热阻小、换热效率高，是一种自动恒温、省电的电加热材料，具有以下特点。1）有良好的安全性能，不燃烧，发热时不发红、无明火；任何情况下均不会产生过热现象，消除了烫伤、火灾等安全隐患。2）制造成本低，使用寿命长，不需要温控器、热电阻、热电偶等温度传感器进行温度反馈，即能对加热装置进行发热控制；它的温度调节是靠自身的材料特性，从而使产品具有远长于其他加热装置的使用寿命。3）节约电能，绿色环保，与电热管和电阻丝等加热产品比较，半导体是靠材料自身的特性，根据环境温度的改变来调节自身的热功率输出，所以它能将加热装置的电能消耗优化控制在最小，同时高发热效率的材料也大幅提升了电能的利用效率。4）升温迅速、遇故障时也能自控温度，电压使用范围宽，可从小功率到大功率任意设计，外形也可按要求设计。
2.4 加热元件技术参数
1）燃油箱加热片：半导体加热片；功率：150 kVA；温度范围：0～80 ℃；工作电压：12 V。2）沉淀杯与滤清器加热套：半导体高分子材料；功率：150 kVA；温度范围：0～60 ℃，工作电压：12 V。3）输油管加热套：半导体高分子材料；功率：0.25 kVA，温度范围：20～65 ℃，工作电压：12 V。
3 使用试验
地点：四川省阿坝藏族羌族自治州壤塘县南木达镇。时间：2018年1月中旬。试验环境：室外，山区。海拔高度：3 280 m。试验拖拉机状态：某型轮式拖拉机，25.74 kW，国三双缸柴油机，散热器加注防冻液，传动箱加注冬季用润滑油，柴油机润滑油加注冬季用柴油机油，燃油为0号柴油。
试验数据见表1，经实际使用试验，不使用电加热均不能起动；使用电加热，在-20 ℃以上，能保证拖拉机顺利起动，达到了设计要求。
4 结语
拖拉机采用燃油电加热装置，能够解决冬季柴油机燃油供给系统产生冷凝的问题，保证燃油能顺畅流动和柴油机正常起动；电加热装置结构简单，电器系统电压为12 V，由拖拉机电源供电，安装方便，使用可靠。
参考文献：
[1] 刘瑞林，靳尚杰，孙武全，等.提高柴油机低温起动性能的冷起动辅助措施[J].汽车技术，2007（6）：5-8.
[2] 严培，林忠，向惠芳.一种燃料加热系统以及车辆：中国：201610158697.4[P].2018-07-10.
（责任编辑：刘昀）