王坤俠

(安徽建筑工業(yè)學(xué)院,合肥 安徽 230022)

我國自2007年7月1日起,在全國范圍內(nèi),輕型車新車型式核準(zhǔn)執(zhí)行國Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn);自2008年1月1日起,重型車新車型式核準(zhǔn)執(zhí)行國Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn).法規(guī)同時限定了 NOX、HC、PM和碳煙的排放量,增加了 -7℃環(huán)境溫度下的冷起動測試,這對柴油的品質(zhì)提出了更高的要求.

在常溫下,柴油是透明液體,其黏度較小,流動性好,噴霧效果好,燃燒充分,從而排放低,耗油少[1].當(dāng)環(huán)境溫度降低后,柴油變得渾濁,黏度增大,流動性、霧化效果變差,從而導(dǎo)致燃燒不完全,增加油耗,發(fā)動機(jī)運(yùn)行不正常,排放增加[2].一般會出現(xiàn)如下故障現(xiàn)象:冒黑煙,增加油耗;啟動困難,行車中突然熄火;堵塞濾網(wǎng).常用的解決方法有:火燎煙熏或用熱水燙油箱、濾清器和油管等,使柴油解凍后再啟動,這種方法操作起來既費(fèi)時又存在極大的安全隱患;選擇高牌號的柴油,降低凝點(diǎn),但由于北方寒冷地區(qū)溫度變化快,當(dāng)環(huán)境溫度突然降低很多時,柴油更換如果不及時,就會出現(xiàn)系統(tǒng)供油不足或供不上來油的現(xiàn)象,從而導(dǎo)致發(fā)動機(jī)不能正常工作;添加降凝劑或脫蠟處理方法提高柴油牌號,這樣做成本高且工藝流程復(fù)雜.

實(shí)際上 ,早期僅從解決冷起動困難出發(fā),就有諸如對燃油和進(jìn)氣進(jìn)行預(yù)熱的各種電加熱器[3].而發(fā)動機(jī)冷卻液的加熱裝置早在1916年就已有相關(guān)專利[4].實(shí)驗(yàn)證明,在環(huán)境溫度低于4℃時,對柴油進(jìn)行適當(dāng)加熱,不僅可以改善其流動性,提高霧化質(zhì)量,更能促進(jìn)柴油中的雜質(zhì)沉淀、濾除,從而使供入柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的柴油更純凈,減輕柴油機(jī)噴射系統(tǒng)精密元件的磨損,延長發(fā)動機(jī)使用壽命,同時促進(jìn)柴油的充分燃燒,降低 NOX、HC、CO的排放量.結(jié)合供油系統(tǒng)和濾清器自身的特點(diǎn),本文研制出一種柴油濾清器加熱裝置,并對其加熱效果進(jìn)行了驗(yàn)證.

1 加熱裝置組成

該加熱裝置主要由加熱元件、溫控開關(guān)、散熱片、加熱殼體等部件組成.加熱裝置通過連接軸安裝在濾清器與濾座之間,對進(jìn)入濾清器的柴油進(jìn)行動態(tài)、均勻加熱,與溫度控制器配套使用,智能控溫,安全節(jié)能.

1.1 工作原理

該柴油濾清器加熱裝置工作原理如下圖1所示.該加熱裝置以車輛自備蓄電池為電源,溫控開關(guān)與濾清器進(jìn)油口相通.在柴油通過濾清器底座時,溫控開關(guān)會自行測溫,當(dāng)油溫低于設(shè)定的溫度時,溫控開關(guān)導(dǎo)通,加熱裝置開始加熱,對進(jìn)入濾清器的柴油進(jìn)行加熱、解凍,提高柴油的流動性,避免柴油因低溫析蠟、結(jié)冰堵塞濾網(wǎng).隨著溫度的升高,當(dāng)油溫高于設(shè)定的斷開溫度時,溫控開關(guān)斷開,加熱裝置斷電停止加熱.

圖1 加熱裝置工作原理圖

1.2 技術(shù)特點(diǎn)

該加熱裝置體積小,安裝方便,所用的加熱元件具有恒溫特性,阻值隨溫度而發(fā)生變化,其R-T特性如圖2所示.油溫不會無限制升高,具有自我保護(hù)功能,并且溫控開關(guān)部分會根據(jù)環(huán)境溫度及被加熱燃油溫度自動控制電路通斷,不會因停車后忘記關(guān)電源而造成系統(tǒng)損壞.加熱元件與散熱片緊密結(jié)合,散熱片采用導(dǎo)電導(dǎo)熱良好的金屬材料制成,導(dǎo)電的同時也起散熱作用.加熱元件產(chǎn)生的熱量能通過散熱片迅速傳導(dǎo)到柴油中,升溫快,效率高,穩(wěn)定可靠.

圖2 柴油濾清器加熱裝置 R-T特性曲線

2 加熱性能試驗(yàn)與結(jié)果分析

2.1 加熱性能測試

在黑河地區(qū)環(huán)境溫度為(-15±2)℃條件下,該加熱裝置在柳州風(fēng)行(配 D19TCI發(fā)動機(jī))的車上進(jìn)行了加熱測試,試驗(yàn)裝置如圖3所示.把裝有加熱裝置的柴油濾清器接入供油系統(tǒng)中,分別在柴油濾清器進(jìn)油口位置和燃油泵進(jìn)油口位置裝入溫度傳感器,測試對應(yīng)溫度.整個測試過程發(fā)動機(jī)處于怠速狀態(tài)下進(jìn)行.

圖3 試驗(yàn)裝置

2.2 結(jié)果分析

測試結(jié)果如表1所示.發(fā)動機(jī)怠速工作 5 min,柴油濾清器進(jìn)油口溫度為 -9.8℃,經(jīng)過加熱裝置加熱后,燃油泵進(jìn)油口溫度為 -4℃,燃油溫度提高近6℃;工作大約 7m in,柴油濾清器進(jìn)油口溫度為-9.2℃,經(jīng)過加熱裝置加熱后,燃油泵進(jìn)油口溫度為 -1.4℃,燃油溫度提高近 8℃.其加熱性能如圖4所示.結(jié)果表明,該加熱裝置能在短時間內(nèi)提高加熱效果,加熱效率較高.

表1 加熱性能測試表

圖4 加熱性能測試結(jié)果

3 結(jié)論

燃油濾清器加熱裝置加熱效率高,能在短時間內(nèi)快速提高燃油溫度, 增強(qiáng)燃油流動性, 降低燃油黏度,使燃油燃燒更充分,減少尾氣污染的排放指標(biāo),更好地節(jié)約燃油.同時,其結(jié)構(gòu)簡單,安裝方便,實(shí)用性強(qiáng),具有一定的推廣價值.

[1]方曉敏,李孝祿.一種帶正溫度系數(shù)材料加熱的柴油噴油器[J].機(jī)電工程,2009,26(1):95-98.

[2]宋蘭庭,趙云峰,張時才,等.高原(嚴(yán)寒)柴油動力裝備燃油加熱低溫起動系統(tǒng)研制[J].小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車,2008,37(01):18-21.

[3]金志銓.再議我國的“柴油車熱”[J].汽車與配件,1994(7):13-16.

[4]謝新民,土明林,鄧松圣,等.新型燃油加熱器研制[J].節(jié)能技術(shù),2004(6):14-16.