農(nóng)用柴油發(fā)動機經(jīng)濟性燃油預(yù)熱技術(shù)研究

摘要 在低溫條件下，柴油發(fā)動機存在運行狀況不佳，主要表現(xiàn)為動力性低下、燃油經(jīng)濟性差、排放冒黑煙等特征。依據(jù)熱力學(xué)原理，利用柴油發(fā)動機正常工作時循環(huán)系統(tǒng)的高溫循環(huán)水，設(shè)計了一款燃油預(yù)熱裝置，使即將噴入發(fā)動機燃燒室的柴油預(yù)先與高溫循環(huán)水進行熱交換，并利用FC2000發(fā)動機測控系統(tǒng)，對柴油發(fā)動機燃油經(jīng)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(nóng)用柴油發(fā)動機工作性能最佳時的燃油預(yù)熱溫度范圍。

關(guān)鍵詞 柴油發(fā)動機；燃油預(yù)熱；燃油經(jīng)濟性；排放品質(zhì)

中圖分類號 S210.7 文獻標(biāo)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(dāng)今世界，能源匱乏和環(huán)境污染已成為世界性的兩大難題。為提高農(nóng)用柴油發(fā)動機的柴油利用率，減少環(huán)境污染，設(shè)計了一款獨特的柴油發(fā)動機燃油預(yù)熱裝置。該裝置利用發(fā)動機正常運行時循環(huán)系統(tǒng)水套中80～90 ℃的循環(huán)水，與即將噴入發(fā)動機汽缸前的柴油在燃油預(yù)熱裝置中進行熱交換（燃油預(yù)熱），藉此來提高柴油的蒸發(fā)、霧化效果進而提升柴油發(fā)動機的動力性、燃油經(jīng)濟性和提高排放品質(zhì)。

該系統(tǒng)通過單片機編程控制燃油預(yù)熱裝置的控制元件，調(diào)節(jié)進、出燃油預(yù)熱裝置進出、水口循環(huán)熱水流量來控制噴入發(fā)動機氣缸前的燃油溫度，調(diào)節(jié)柴油粘度，提高霧化效果，進而改善柴油發(fā)動機的動力性能與燃油經(jīng)濟性能，同時達到節(jié)能減排目的。利用安裝在柴油發(fā)動機預(yù)熱系統(tǒng)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(fā)動機氣缸前的燃油溫度，調(diào)節(jié)柴油粘度，提高霧化效果。使農(nóng)用柴油發(fā)動機在該工況下盡可能地處于動力性最強、燃油經(jīng)濟性最高及排放品質(zhì)最好的工作溫度范圍。

在北方冬天室外溫度較低，農(nóng)用柴油發(fā)動機的工作條件惡劣，發(fā)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(fā)動機不僅仍可使用普通標(biāo)號柴油，而且還會相應(yīng)提高發(fā)動機的工作性能，達到改善農(nóng)用柴油發(fā)動機燃油經(jīng)濟性能和節(jié)能減排的目的。

1 農(nóng)用柴油發(fā)動機燃油預(yù)熱裝置的設(shè)計

1.1 燃油預(yù)熱裝置設(shè)計與熱對流 燃油預(yù)熱裝置實際就是一個熱交換器，利用這個燃油預(yù)熱裝置可將柴油發(fā)動機80～90 ℃的循環(huán)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(fā)、霧化效果得到較好地改善。燃油預(yù)熱裝置的熱交換原理如圖1所示。

（3）如果將柴油發(fā)動機燃油預(yù)熱溫度持續(xù)提高，燃油消耗量并非呈現(xiàn)線性遞減的趨勢，在預(yù)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(dǎo)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(fā)動機的動力性和其穩(wěn)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(dǎo)致燃油進入氣缸后其燃油經(jīng)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(jié)約和環(huán)境保護的要求。

（4）該裝置如果能在農(nóng)用柴油發(fā)動機上推廣應(yīng)用，將改變北方冬季農(nóng)機作業(yè)需使用高標(biāo)準(zhǔn)號柴油，成本高且排污量大的狀況。

參考文獻

[1] 張勇，申福林，趙重文.國內(nèi)外汽車燃油加熱器技術(shù)比較及發(fā)展[J].客車技術(shù)與研究，2001（6）：8-9.

[2] 吳桂濤，孫培廷.船舶主柴油機缸套冷卻水出口溫度的智能控制[J].中國造船，2004，45（2）：57-61.

[3] 董昌春.主機冷卻水溫度控制系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制研究[D].上海：上海海事大學(xué)，2005.

[4] 劉高.基于模糊PID算法的柴油機冷卻水模糊控制器的研究[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2007.

[5] 楊榮海，李心月，李少巖，等.基于燃燒室外預(yù)熱的柴油發(fā)動機性能分析[J]. 森林工程，2011（6）：42-44.

[6] 李心月，楊榮海，韓慧岷，等.柴油燃燒室外預(yù)熱對發(fā)動機性能的影響[J]. 森林工程，2011（3）：64-66.