盛勇， 徐世福， 張蓉麗， 李洋

（1.陜西汽車控股集團有限公司，西安710200；2.陜汽集團商用車有限公司，陜西 寶雞721013）

0 引 言

車輛在冬季或在高寒地區(qū)的使用過程中，油箱內(nèi)柴油的溫度很容易降到凝點, 柴油流動性差會導(dǎo)致燃油霧化效果差,燃燒不充分,柴油機綜合動力性就會降低。同時會導(dǎo)致柴油消耗量增多、排放更多的污染物。若工況溫度進一步降低,柴油就會出現(xiàn)結(jié)蠟現(xiàn)象，石蠟固體就會造成濾網(wǎng)、油路、燃油泵及噴油器等堵塞，柴油供給減少甚至停止,將會導(dǎo)致車輛無法啟動甚至途中熄火。傳統(tǒng)方法常采用外接電源加熱或明火熏烤油箱和油管，這樣不但存在嚴重的安全隱患，而且不能從根本上解決問題。雖然冬季更換相應(yīng)的高標號柴油也可以緩解柴油的掛蠟問題，但是隨著油價的不斷攀升和冬季高標號柴油供應(yīng)緊張，以及國家的節(jié)能減排政策影響，對車主們的成本消耗和限制是顯而易見的，商用汽車的運行成本都將大幅度增加。

1 電加熱燃油預(yù)熱系統(tǒng)組成及工作原理

電加熱燃油預(yù)熱系統(tǒng)主要組成部分如圖1所示。其工作原理是以車輛自備電瓶為電源，當電控加熱控制盒總成系統(tǒng)通過電加熱油位傳感器檢測到油箱溫度為（4±3.5）℃時，即開啟電加熱，加熱細濾清器和粗濾清器；當油位傳感器檢測到油箱溫度為（10±3）℃時，即停止加熱。此方案可以有效使柴油解凍, 達到柴油供給霧化以及燃燒效果良好,滿足柴油機低溫啟動的目的。

圖1 商用車電加熱燃油預(yù)熱系統(tǒng)組成

1.1 電控加熱控制盒總成的特點

電控加熱控制盒系統(tǒng)組成如圖2所示。電控加熱控制盒總成系統(tǒng)的電控加熱控制盒采用汽車電瓶供電(24 V)，由盒體不銹鋼固定板固定在汽車車架上，控制盒自帶電源線長度為420 mm，控制盒總成同時配備4只插件端子（3只插件端子A，1只插件端子B）。

1.2 汽車電瓶的特點

圖2 電控加熱控制盒總成組成

技術(shù)要求：額定電壓12 V,額定儲備容量256 min,電瓶的使用溫度在-40 ℃的時候，電瓶以432 A持續(xù)放電30 s的時間內(nèi),電瓶的端電壓不小于7.2 V,蓄電池電池槽顏色要求是白色、電瓶蓋子是黑色；電池槽、蓋材料要求是聚丙??；電瓶的結(jié)構(gòu)、性能符合GB/T5008.1～2-2013《起動用鉛酸蓄電池技術(shù)條件》要求；電瓶的電解液符合JB/T 10052-2010《鉛酸蓄電池用電解液》要求；零部件必須有安全警告標識。

1.3 加熱粗濾清器的特點

加熱粗濾清器主要由以下部分組成：1）底座。連接進油管和出油管的孔、溫度感應(yīng)孔、濾清器連接螺紋、安裝孔。2）加熱系統(tǒng)。電線接頭、上下加熱片、PTC發(fā)熱片、支撐彈簧、鎖螺蓋及絕緣片等。3）電氣控制系統(tǒng)?？芍悄芸刂萍訜嵯到y(tǒng)的起動和停止。4）旁通閥。如果濾清器被堵塞,可以通過旁通閥提供柴油、自帶濾網(wǎng)。5）附帶裝置。堵塞螺絲、溫控開關(guān)及電源線。

技術(shù)要求：存儲和工作溫度為-40～+120 ℃；額定電壓為DC 24 V；啟動瞬時電流在110～130 A之間,保持電流在15～65 A之間；裝配孔為11×16（2個），孔間距52 mm，濾清器安裝螺紋為M14×1.5；進、回油管連接孔為M14×1.5，進油閥濾網(wǎng)網(wǎng)格為0.3（50目）；正常油路流量最大為5 L/min；旁通閥打開壓力為（0.10±0.02）MPa；加熱系統(tǒng)進、出油的溫差為3～5 ℃；電氣控制系統(tǒng)加熱開啟溫度為（4±3.5）℃，停止溫度為（10±3）℃。

1.4 加熱細濾清器的特點

加熱細濾清器主要由以下部分組成：1）底座。連接進油管和出油管的孔、溫度感應(yīng)孔、濾清器連接螺紋、安裝孔。2）手泵系統(tǒng)。2個單向閥、泵油裝置。3）加熱系統(tǒng)。電線接頭、上下加熱片、PTC發(fā)熱片、支撐彈簧、鎖螺蓋及絕緣片等。4）電氣控制系統(tǒng)?？芍悄芸刂萍訜嵯到y(tǒng)的起動和停止。5）旁通閥。如果濾清器被堵塞,可以通過由旁通閥提供柴油、自帶濾網(wǎng)。6）附帶裝置。堵塞螺絲、溫控開關(guān)及電源線。

技術(shù)要求：存儲和工作溫度為-40～+120 ℃；額定電壓為DC 24 V；啟動瞬時電流在110～130 A之間,保持電流在15～65 A之間；裝配孔為13×23（2個），孔間距58 mm；濾清器安裝螺紋為UNS 1″-14，進、回油管連接孔為M16×1.5；進油閥濾網(wǎng)網(wǎng)格為0.3（50目）；正常油路流量最大為5 L/min，手泵油路1.5 L/100次；旁通閥打開壓力為（0.10±0.02）MPa；加熱系統(tǒng)進、出油的溫差為3～5 ℃；電氣控制系統(tǒng)加熱開啟溫度為（4±3.5）℃，停止溫度為（10±3）℃。

1.5 竹節(jié)空心螺栓的特點

空心螺栓又叫過油螺栓，螺栓密封形式為鉸接式。用于油管連接密封的發(fā)動機供油系統(tǒng)，空心螺栓具有緊固和過油的雙重功能，使用空心螺栓可以簡化機械結(jié)構(gòu)，降低機器的制造成本。

1.6 進油管的特點

進油管結(jié)構(gòu)由里到外分別由4層組成,如圖4所示，管長為1200～1800 mm，內(nèi)徑為φ12 mm，其中一端連接著φ16.2 mm的竹節(jié)空心螺栓，加熱器需帶電線接頭。

圖3 加熱細/粗濾清器底座

圖4 進油管組成

1.7 回油管的特點

在燃油泵供油給發(fā)動機，形成一定壓力，除了正常供給燃油噴嘴噴油后，剩余的燃油通過回油管路送回到油箱，當然還有碳罐收集的多余的汽油蒸汽也通過回油管回到油箱?；赜凸芸梢允苟嘤嗟挠突氐接拖洌鸬脚沤馄偷膲毫?，還可以減少油耗。

如果噴油泵體內(nèi)低壓腔室內(nèi)的柴油壓力低于55～62 kPa時,溢流閥關(guān)閉,噴油泵回油管內(nèi)沒有柴油流動；如果噴油泵體內(nèi)低壓腔室的柴油壓力高于55～62 kPa時, 溢流閥打開，使部分燃油經(jīng)過回油管路會同噴油器回油管路一起流回燃油箱或燃油粗濾器的進油口接口，從而使噴油泵體內(nèi)低壓腔室維持規(guī)定的油壓。

1.8 燃油箱系統(tǒng)組成

燃油箱系統(tǒng)組成如圖5所示。技術(shù)要求：進油口和出油口向燃油箱內(nèi)施加30 kPa的壓力時,持續(xù)保持30 s不能出現(xiàn)燃油泄漏及燃油箱開裂的現(xiàn)象；燃油箱滿足振動耐久性試驗,不能出現(xiàn)燃油泄漏的情況；箍帶安裝滿足燃油箱的強度，箍帶與油箱間有減震橡膠墊帶；可根據(jù)裝車后的效果做適當調(diào)整長度，加油口裝不小于45目的鋼質(zhì)或尼龍過濾網(wǎng)。油箱振動耐久性試驗要求如表1所示。

1.9 電加熱油位傳感器的特點

圖5 燃油箱系統(tǒng)組成

電加熱油位傳感器組成如圖6所示，主要組成部分功能如下：1）濾油系統(tǒng)。燃油進入油路前需經(jīng)過濾油系統(tǒng)過濾，防止雜質(zhì)入內(nèi)。2）加熱系統(tǒng)。底部、頂部兩套加熱裝置、PTC 發(fā)熱片、電線接頭等。3）電氣控制系統(tǒng)?？芍悄芸刂萍訜嵯到y(tǒng)的起動和停止。4）管子油路系統(tǒng)。輸送燃油。5）附帶裝置。溫控開關(guān)電線、RUA 電線。

表1 柴油箱振動耐久性試驗要求

圖6 加熱油位傳感器總成

技術(shù)要求：1）燃油濾清器安裝好后應(yīng)保證有足夠的操作空間用于濾清器濾芯的清理及更換；2）燃油箱安全性能要求和試驗方法應(yīng)符合GB 18296；3）螺栓連接緊固可靠，緊固力矩按QC/T518執(zhí)行；4）進油及回油管路連接應(yīng)密封可靠，管路連接好后應(yīng)進行泄漏檢測，向整個系統(tǒng)管路施加80 kPa的壓力，保持壓力30 s，保證系統(tǒng)管路無泄漏現(xiàn)象。

2 電加熱燃油預(yù)熱系統(tǒng)實際應(yīng)用效果

經(jīng)過實際應(yīng)用證明，此方案可以徹底解決柴油受冷結(jié)蠟堵塞油路問題，以及車輛在冬季或在高寒地區(qū)使用打不著火和駕駛員常常用火烘烤油箱的問題，避免出現(xiàn)安全隱患。該系統(tǒng)柴油加溫后比不加溫的柴油燃燒效率提高5%，減少了排氣管黑煙的產(chǎn)生，這樣就節(jié)省了5%的柴油。如果按照低標號柴油和高標號柴油的價格差使用,整體節(jié)省柴油8%～10%間。

3 結(jié) 論

文中開發(fā)設(shè)計了一種電加熱燃油預(yù)熱系統(tǒng)，利用汽車自身電瓶電源，對柴油油路進行全自動智能控制加熱，在系統(tǒng)上有效解決了商用車在冬季或高寒地區(qū)使用過程中，因低溫導(dǎo)致柴油結(jié)蠟而造成車輛打不著火等機械故障問題。同時提高了柴油的燃油效率，起到節(jié)油作用，降低燃油成本，具有良好的經(jīng)濟效益。還可以使柴油里的雜質(zhì)易于沉淀，油水分離容易，提高柴油機噴射系統(tǒng)的純凈度，降低缸體內(nèi)積碳，降低噴射系統(tǒng)精密元件的磨損度，從而提高柴油發(fā)動機的壽命。