農用柴油發動機經濟性燃油預熱技術研究

摘要 在低溫條件下，柴油發動機存在運行狀況不佳，主要表現為動力性低下、燃油經濟性差、排放冒黑煙等特征。依據熱力學原理，利用柴油發動機正常工作時循環系統的高溫循環水，設計了一款燃油預熱裝置，使即將噴入發動機燃燒室的柴油預先與高溫循環水進行熱交換，并利用FC2000發動機測控系統，對柴油發動機燃油經濟性進行臺架試驗，對燃油消耗量隨溫度變化特性進行試驗研究，探求農用柴油發動機工作性能最佳時的燃油預熱溫度范圍。

關鍵詞 柴油發動機；燃油預熱；燃油經濟性；排放品質

中圖分類號 S210.7 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）25-08835-02

Abstract Under low temperature conditions， the operation conditions of diesel engine is poor， mainly performed as low dynamic performance， poor fuel economy， the emission of black smoke. On the basis of thermodynamic principle， using high temperature circulating water of diesel engine cycle system in normal working conditions， through a fuel heating device to make it with the spray into the combustion chamber of diesel engine for heat exchange （fuel preheating） in advance， and use the FC2000 engine measurement and control system， to test bench of diesel engine fuel economy， the characteristics of fuel consumption changing with temperature were studied， the best diesel engine preheating temperature range of diesel engine on agriculture was explored.

Key words Diesel engine； Fuel preheating； Fuel economy； Discharge quality

當今世界，能源匱乏和環境污染已成為世界性的兩大難題。為提高農用柴油發動機的柴油利用率，減少環境污染，設計了一款獨特的柴油發動機燃油預熱裝置。該裝置利用發動機正常運行時循環系統水套中80～90 ℃的循環水，與即將噴入發動機汽缸前的柴油在燃油預熱裝置中進行熱交換（燃油預熱），藉此來提高柴油的蒸發、霧化效果進而提升柴油發動機的動力性、燃油經濟性和提高排放品質。

該系統通過單片機編程控制燃油預熱裝置的控制元件，調節進、出燃油預熱裝置進出、水口循環熱水流量來控制噴入發動機氣缸前的燃油溫度，調節柴油粘度，提高霧化效果，進而改善柴油發動機的動力性能與燃油經濟性能，同時達到節能減排目的。利用安裝在柴油發動機預熱系統上的傳感器和電子控制單元（單片機），偵測并反饋控制噴入柴油發動機氣缸前的燃油溫度，調節柴油粘度，提高霧化效果。使農用柴油發動機在該工況下盡可能地處于動力性最強、燃油經濟性最高及排放品質最好的工作溫度范圍。

在北方冬天室外溫度較低，農用柴油發動機的工作條件惡劣，發動機燃燒不夠充分。使用該裝置，可在冬季氣溫較低時，使柴油發動機不僅仍可使用普通標號柴油，而且還會相應提高發動機的工作性能，達到改善農用柴油發動機燃油經濟性能和節能減排的目的。

1 農用柴油發動機燃油預熱裝置的設計

1.1 燃油預熱裝置設計與熱對流 燃油預熱裝置實際就是一個熱交換器，利用這個燃油預熱裝置可將柴油發動機80～90 ℃的循環水的熱量，交換傳遞給溫度較低的柴油，柴油吸收熱量后，溫度逐漸升高，使柴油的蒸發、霧化效果得到較好地改善。燃油預熱裝置的熱交換原理如圖1所示。

（3）如果將柴油發動機燃油預熱溫度持續提高，燃油消耗量并非呈現線性遞減的趨勢，在預熱溫度超過某一特定溫度范圍時，燃油消耗量反而會呈上升趨勢。因為如果交換的熱量過多，導致燃油溫度過高，燃油體積相對膨脹，單位體積進油量相對減少，從而影響了發動機的動力性和其穩定性；如果燃油交換熱量不夠，溫度還沒有升高到所要求的溫度范圍，導致燃油進入氣缸后其燃油經濟性下降，燃油消耗量增加，廢氣的排放增加，以致無法達到能源節約和環境保護的要求。

（4）該裝置如果能在農用柴油發動機上推廣應用，將改變北方冬季農機作業需使用高標準號柴油，成本高且排污量大的狀況。

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