推土機用燃油加熱系統的設計及應用

林 騰，張明月，褚 濤，張忠偉，宗 濤，張 震

LIN Teng,ZHANG Ming-yue,CHU Tao,ZHANG Zhong-wei,ZONG Tao,ZHANG Zhen

（山推工程機械股份有限公司，山東 濟寧 272073）

隨著我國經濟建設步伐加快，西藏、青海等高海拔地區推土機保有量越來越多。高原地區海拔高，空氣稀薄，海拔5000m 地區含氧量只有平原地區的50%，且由于溫度較低，使得推土機的潤滑油的粘性增大，進而使得發動機在啟動時受到的摩擦阻力增大，減弱了發動機的啟動性，使得發動機啟動困難，導致發動機在短時間內無法啟動，降低了工作效率。同時，由于發動機無法啟動進而導致推土機的空調系統無法供暖，降低了推土機的舒適性。此時需依靠外部加熱方式進行輔助啟動，常使用的輔助啟動方式有發動機格柵加熱、燃油加熱、乙醚啟動等方式，燃油加熱啟動是一種最常見的推土機外部加熱方式。

燃油加熱系統主要由燃油加熱器組成，燃油加熱器主要分為液體燃油加熱器（以液體作熱交換介質）和空氣燃油加熱器（以空氣作熱交換介質）。本文在分析推土機作業環境及特點的基礎上，主要從液體燃油加熱系統的作用、結構特點與工作原理、設計與應用等方面進行闡述。

1 燃油加熱系統的結構組成與工作原理

燃油加熱系統主要由燃油加熱器、單向閥、燃油箱、管路等組成，液體燃油加熱系統主要是通過把燃油加熱器并聯（圖1），或者串聯至整機暖風系統（圖2），鑒于串聯燃油加熱器使用方便，容易控制，本文主要介紹的燃油加熱器為串聯至整機暖風系統。

圖1 某推土機用并聯連接的燃油加熱系統

圖2 某推土機用串聯連接的燃油加熱系統

串聯型燃油加熱系統的主要工作原理為：在低溫環境下，燃油加熱器通過外部供油（燃油箱）的方式進行工作，進而能夠使系統中的冷卻液進入燃油加熱器進行循環并得到加熱，加熱后的冷卻液通過空調蒸發箱再回流至發動機殼體，可以使發動機殼體升溫，進而可以使發動機快速啟動，此時冷卻液的循環為：發動機→燃油加熱器→空調蒸發箱→發動機；當發動機啟動后，通過電子控制開關，關閉燃油加熱器，此時，冷卻液依靠發動機的水泵進行循環并通過單向閥，再經過空調蒸發箱進行循環，此時冷卻液的循環為：發動機→單向閥→空調蒸發箱→發動機。在安裝時需要特別注意冷卻液的流向。

2 燃油加熱系統設計的總體要求

1）必須防止燃油加熱器周圍的構件及其他組件受過熱影響或燃料或機油的污染。

2）安置燃油加熱器進氣口時應注意不能被物品遮擋。

3）設計、安置燃油加熱器和排氣管時，注意它們應得到保護或蓋住，以免存在任何不可接受的裝載物被加熱或被點燃的風險。

3 燃油加熱系統的設計

3.1 燃油加熱器的選擇

燃油加熱系統使用的燃油加熱器一般由專業的廠家生產，主機廠根據需要進行選擇。

燃油加熱器主要根據發動機重量、冷卻液的溫升（一般為最低環境溫度至發動機能夠獨立啟動時的溫度）等進行選擇，通過實驗得出加熱30min 需求熱量與溫升的關系，詳見表1。

表1 冷卻液溫升與需要加熱量的關系

例如：某發動機重量為1200kg，無需外部輔助裝置時發動機能夠啟動的最低溫度為-10℃，環境溫度為-40℃，溫升為30℃，需要的加熱量為1200×4.3=5160W，所以1200kg 發動機所需要的熱功率為：5160W/0.5h=10320W/h=10.32Kw/h，得出該數據后與廠家生產的同等功率的燃油加熱器進行匹配即可。

3.2 燃油加熱器的安裝

如圖3 所示為某推土機用燃油加熱器安裝示意圖，首先將加熱器支架固定在加熱器上，然后再將加熱器和裝配好的加熱器支架一起固定在整機的一個合適的固定點。該裝配方式為燃油加熱器的通用裝配要求，在實際應用的過程中，可以根據各機型的裝配需求進行調整，但裝配過程務必保證加熱器與整機的連接可靠、無松動。

圖3 某推土機燃油加熱器安裝示意圖

3.3 燃油加熱器進排氣設計

如圖4 所示，鑒于推土機用燃油加熱器安裝在機罩內部，有時需要延長吸入空氣管，吸入消聲器可以借助一根柔性管件延長至最長2000mm；鋪設吸入消聲器和柔性管件時應避免使用過窄的彎管。

圖4 燃油加熱器進排氣系統組成示意圖

進排氣系統設計過程中，還需要注意以下幾點。

1）助燃空氣管的管口必須始終保持通暢。

2）安置助燃空氣吸入口時注意不得將廢氣當作助燃空氣吸入。

3）助燃空氣吸入口不得正對行駛風向。

4）助燃空氣吸入口不得被污垢和雪堵住。

5）應將助燃空氣導向裝置朝下斜置，必要時在最低處設置一個直徑約為5mm的冷凝水流出口。

6）燃油加熱器進排氣管必須分列燃油加熱器兩側，如圖5 所示。

圖5 燃油加熱器進排氣管分列加熱器兩側

3.4 燃油加熱器管路布置

燃油加熱器的供油系統主要有燃油泵、管路、燃油箱等組成，燃油泵的作用是吸入燃油箱中的燃油供給燃油加熱器進行工作。如圖6所示為推土機用燃油加熱器供油系統示意圖，一般情況下，推土機用燃油加熱器的吸入油管的最長長度為2000mm，壓力油管的長度為1500～6000mm，根據具體的布置情況，對油管長度進行選擇并固定，使之遠離熱源等。

圖6 燃油加熱器供油系統示意圖

3.5 燃油泵的安裝角度

安裝燃油泵時應始終注意壓力側朝上指，在此基礎上允許每個安裝角度大于15°（區域2 和區域3），但優先選擇15°～35°之間的安裝角度（區域2）；為避免燃油泵和過濾器在不允許的情況下受熱，不得安裝在消聲器和排氣管附近，安裝角度要求示意圖如圖7 所示。

圖7 燃油泵角度安裝要求示意圖

如圖8 所示，為某推土機用燃油加熱器燃油泵安裝情況，通過支架固定在整機上，且安裝角度為80°，壓力側朝上，滿足燃油泵的安裝要求。

圖8 某推土機燃油加熱器燃油泵安裝示意圖

4 結論

通過上述對推土機用燃油加熱系統的研究分析，可以得出如下結論：設計制造滿足整機啟動要求的燃油加熱系統，需要根據推土機的不同工況及啟動溫度等要求，從燃油加熱器的安裝、進排氣系統、燃油管路、燃油泵的安裝等方面入手，進行統籌規劃，對燃油加熱器進行匹配、選型。匹配選型完成并裝機后，還需推土機生產廠家根據推土機及燃油加熱器的要求進行低溫啟動測試等，待測試合格后方可批量裝機。