單鋼輪壓路機發動機燃油系統性能提升技術研究

崔玉艷，郭軍勝

（1.徐工集團工程機械股份有限公司 道路機械分公司，江蘇 徐州 221004；2.徐工集團工程機械股份有限公司 鏟運機械分公司，江蘇 徐州 221004）

隨著環保要求的日益嚴格，國家加大力度整治污染源，對非道路移動機械的排放要求日漸嚴苛，非道路工程機械發動機排放升級為國三排放，并為全面切換國四排放做準備。排放升級后，燃油噴油系統由機械泵變為高壓共軌。高壓共軌系統對燃油品質要求較高，某些地區燃油存在品質差、燃油含水量高、雜質多等情況，導致發動機燃油系統故障增多。同時，在一些環境氣候寒冷、海拔高的國家和地區，普遍存在啟動困難等問題。針對這些問題，迫切需要對國三發動機燃油系統油品適應性和低溫啟動性能進行改進提升。

通過對一款單鋼輪壓路機不同行駛作業工況進行檢測和試驗，對燃油系統分析研究，合理增加多級過濾和電動泵油及加熱功能，達到既不影響燃油進油阻力，又能提高燃油過濾精度和低溫啟動性能，提高滿足國三排放的壓路機在不同地區和環境條件下適應性。

1 燃油系統提升設計方案

發動機（相關參數見表1）原燃油系統只是一級粗濾加一級精濾，現再增加一級油水分離器。普通的柴油發動機燃油濾清器只有單一的過濾燃油中雜質的功能，而該油水分離器是在增加一級過濾的基礎上，集成了電動泵油、加熱除蠟、除水濾清三大功能。主要結構和功能如下：

1）濾清器體 內置燃油過濾器濾芯，用于過濾燃油中的雜質。

2）電動泵 替代發動機的手壓油泵實現柴油泵油。

3）加熱器 濾清器內置加熱器，由24V電源供電。當加熱器溫度低于7℃±4℃時，開始工作，加熱燃油，使燃油升溫，以防止燃油溫度過低起動困難。當加熱器溫度達到上限溫度24℃±4℃時，溫控器自動斷開，加熱器停止工作。

4）放水報警 濾清器底部水杯中預埋水位傳感器，水位傳感器通過電阻的變化，由控制器的檢測水位并報警，提醒用戶及時放水。

表1 徐工某單鋼輪壓路機配置的發動機相關參數

2 測試與分析

使用INC7038車載測試系統對單鋼輪壓路機燃油系統進行燃油進油阻力檢測試驗。

2.1 測試方案

按原機狀態（方案1，見圖1a）、在原機燃油預濾器前加裝選配的油水分離器（方案2，見圖1b，有電動除氣功能）及單裝選配的油水分離器（方案3，見圖1c）進行試驗，分別按振動作業試驗時檢測燃油進油阻力及原地試驗（怠速約0.5分鐘，扭矩點轉速1 400rpm左右約0.5分鐘，額定點轉速1 800rpm左右約0.5分鐘，高怠速，約0.5分鐘），檢測燃油進油阻力的變化。作業試驗現場見圖1d。

圖1 燃油系統進油阻力檢測試驗

2.2 測試內容和測試要求（表2）

2.3 試驗過程描述

表2 測試內容和測試要求 （測點布置見圖1e、f)

原機狀態下（方案1，見圖1a），安裝完連接測試設備，經檢測各測量點數據均正常。開始進行試驗，作業試驗按一檔試驗約10分鐘后，進行原地試驗，發動機啟動后，怠速約0.5分鐘，踩油門控制轉速在扭矩點轉速1 400rpm左右，約0.5分鐘，踩油門控制轉速在額定點轉速1 800rpm左右，約0.5分鐘，再踩油門控制轉速至高怠速，約0.5分鐘，檢測燃油進油阻力的變化。方案1試驗結束后，在原機的燃油預濾器前加裝一個選配的燃油油水分離器（方案2，見圖1b，有電動除氣功能），改裝后再次進行試驗，試驗方法與方案1基本相同。再次對燃油系統進行改裝，將原機的燃油預濾器拆卸，單裝選配的燃油油水分離器（方案3，見圖1c），改裝后試驗方法與方案1基本相同。試驗結束后，拆卸試驗設備，將燃油系統再次回復到方案2狀態，對改裝后的狀態進行考核試驗。

2.4 試驗數據

作業試驗數據見表3，試驗曲線見圖2所示（因3種方案在作業試驗時的發動機轉速和作業速度基本相同，故方案2、3只列出燃油進油阻力曲線）。

表3 壓路機作業試驗數據

原地試驗數據見表4，試驗曲線見附圖3所示（因3種方案在原地試驗時的發動機轉速基本相同，故方案2、3只列出燃油進油阻力曲線）。

2.5 試驗結果

從試驗數據分析來看，按現行試驗條件，方案1在作業試驗時燃油進油阻力最大12.76kPa, 在原地試驗時怠速8.04kPa，扭矩點轉速9.11kPa，額定點轉速9.4kPa，高怠速9.55kPa。

方案2在作業試驗時燃油進油阻力最大19.57kPa，在原地試驗時怠速13.24kPa，扭矩點轉速15.8kPa，額定點轉速16.16kPa，高怠速16.68kPa。

表4 壓路機原地試驗數據

圖2 壓路機作業試驗

圖3 壓路機原地試驗

方案3在作業試驗時燃油進油阻力最大18.78kPa，在原地試驗時怠速12.11kPa，扭矩點轉速14.47kPa，額定點轉速15.12kPa，高怠速15.14kPa。

原機狀態（方案1）的燃油進油阻力相對較小，在原機預濾器前再加裝一個預濾器（方案2）的燃油進油阻力相對較大，3種方案在作業和原地試驗時的燃油進油阻力均符合發動機的配套要求（-30～20kPa）。

3 結 論

本文通過實驗測試單鋼輪壓路機發動機燃油系統上的油水分離器，不同工況的測試數據表明，整機燃油系統增加該油水分離器過濾等級滿足發動機燃油系統進油阻力，改善了燃油系統進油油品質，提高國三、國四發動機燃油性能，并對其它工程機械燃油系統設計有一定的借鑒作用。