試析防爆電控柴油機在防爆無軌膠輪車的應用

王貞凱

摘要：現階段的防爆電控柴油機主要以防爆無軌膠輪車為主，但是在實際作業中，因受到礦井環境的影響，設備在使用過程中會經常出現發動機燃燒不充分的情況，影響井下作業效果。為此，本文就針對防爆電控柴油機在防爆無軌膠輪車的應用問題進行了探究。

關鍵詞：防爆電控柴油機;防爆無軌膠輪車;應用

現如今，我國的排放法規更為嚴格，自然吸氣式柴油機現處于停產階段，為優化柴油機的性能，渦輪增壓式柴油機在防爆無軌膠輪車中得以廣泛應用，其可有效減輕尾氣排放和柴油機的尾氣污染，但在生產過程中依然要關注井下生產環境，因而出現了防爆電控柴油機，其主要由ECU控制噴油系統。

1 防爆電控單體泵柴油機的特點

電控柴油機核心裝置配備電子控制的燃油噴射系統，通常分為時間控制和實踐壓力控制式兩種類型，可實現電控單體泵定時噴油，同時其也可實現對噴油量的嚴格控制。噴油壓力可隨著發動機轉速的變化而改變，而高壓共軌的噴油量也能夠得到嚴格控制，噴油壓力長期不變且最高壓力為250Mpa。電控單體泵對燃油品質的要求不高，而高壓共軌對燃油品質的要求較高，結合礦井下作業環境的復雜性特征，要想保證防爆無軌輔助運輸車的正常運轉，應選用燃油品質較低的電控單體泵，提高設備運行效率。另外，與傳統機械泵相比，防爆電控單體泵在運行參數及運行過程中的管控效果要更為精確可靠，這有助于優化防爆無軌輔助運輸車的整體性能，改善作業質量。不過在使用過程中，需要對噴射油壓、噴射時間實行嚴格把控。

防爆電控單體泵與傳統機械泵相比，其優勢十分明顯。防爆電控單體泵在參數調節的過程中控制精度更高，能夠有效優化泵體的性能。再者，防爆電控單體泵噴油壓力較大，噴射的時機和噴射的時長要求也相對較高。電控單體泵在噴油定時的過程中主要依靠傳感器監測數據，以便及時調整不準確的數據信息。機械泵在設定噴油定時后，無法改變參數，電控單體泵的噴油量數據能夠實時調整和更正數據信息，機械泵則不可以。在兩者對比中可以看出，防爆電控單體泵的最大噴油壓力可達到130兆帕左右，而機械泵的噴油壓力最高可達到80兆帕，且其會隨著發動機轉速的變化，而呈現不穩定狀態。電動單體泵對燃油品質的要求不高，而機械泵對燃油品質的要求則與電動單體泵的要求相同。

2 防爆電控單體泵柴油機的工作原理

防爆電控單體泵柴油機在運轉中，是依靠轉速傳感器、進氣溫度壓力傳感器和機油壓力傳感器這三部分進行控制，以實現噴油時間及噴油量的管控。防爆柴油機運行中，進氣溫度壓力傳感器，凸輪轉速的作用在于明確發動機一缸的位置，然后結合曲軸轉速傳感器明確曲軸的位置。冷水溫傳感器是實現冷啟動、噴油提前角調整及功率保護的重要設備。機油壓力則是為確保發動機的穩定運行，防止出現運行故障等問題。電控柴油機能夠對多個環節實行調節和控制，確保柴油機在運行的過程中實現性能最佳運行模式。機械柴油機的性能主要體現在調整整條外特殊曲線方面，故而其無法兼顧工況當中的每一個細節。

3 防爆電控單體泵柴油機功能實現

由于井下作業的復雜性，防爆柴油機在運行過程中，很容易因為環境等因素的影響而出現各種故障問題，進而導致傳感器和控制器失靈，降低井下作業的安全性，而防爆控制器柴油機則能夠合理解決上述問題，并在保證柴油機性能的基礎上，促進設備帶故障狀態下的平穩運行。

首先，若發動機的水溫在98攝氏度以上時，ECU會自動報警，采用限速限扭機制，以期在發動機運行的過程中保持穩定的溫度，確保車輛正常駛入故障維修區域，防止設備拋錨的問題。如發動機的水溫在100攝氏度以上，則需及時停車，有效防止設備損壞。 其次，電控柴油機的平穩運行需要在曲軸轉速傳感器和凸軸轉速傳感器高度配合下方能實現。二者在傳感器中發揮著不可忽視的作用，若在運行中共中一者發生磨損和故障，其依然能夠正常運行。對此，ECU會結合一個轉速傳感器實現噴油定時的控制工作，但往往這樣的控制方式存在局限性，參數控制準確性得不到保障，很容易破壞柴油機的排放性能。但由于是一個轉速傳感器運轉，即使存在問題，發動機也會處于運轉狀態，只有當兩個傳感器均出現問題后，發動機才會停止運行。

最后，防爆柴油機在井下作業中，需要做好安全防護工作，保證井下作業的安全。通常情況下，會在防爆柴油機中設置電控保護裝置，這樣在防爆柴油機運行中，如果遇到瓦斯、柴油表面溫度和柴油及排氣溫度超標時，電控保護裝置可使其立即停止工作。防爆裝置自身具有設備啟停控制功能，為能夠在煤礦工作環境中更好地發揮其作用和價值，應在電控柴油機上應用電控保護裝置。在應用的過程中，要以ECU發出的指令指引柴油機的運行。當電控保護裝置監測到瓦斯氣體等指標超出正常的范圍時，需及時向ECU發出停機指令。采取以上方式能夠促進發動機開展ECU的中樞指導工作。

從ECU主要的功能分析，防爆電控柴油機與機械式防爆柴油機相比，前者故障風險明顯增大，對此，增設了較多的應對措施。如機械發生故障時，要確定柴油機是否存在重大風險，如無重大風險，可采取減速降扭的方式讓設備具有帶病運行的功能，或者也可以故障碼顯示故障的類別，以較快的速度確定故障的位置和類型。

4 整車運行概況

本文主要以某型號防爆電控柴油機為例，分析整機運行情況，在運行的過程中采取V型布置，并應用水空中冷技術，配備防爆電控單體泵。受到動力輸出環節的影響，排放性能較強，工作時的噪音較小，因此在應用于采礦工作的過程中，得到了相關企業的高度認可。采用便攜式尾氣檢測儀監測了汽車尾氣中的一氧化碳、氮氧化物和煙度，具體監測數據如下表所示。表中所有的數據均為實時數據的最大顯示值，見表1。

工業性試驗過程中，防爆柴油機并未出現明顯的故障問題，只是發生了三四次傳感器線頭松動的情況，進而使發動機無法正常運行。對此，應制定更加嚴格的防爆電控柴油機接線要求，采取措施后，并未出現相同的故障問題。

5 防爆柴油機系統維護與保養

5.1 進氣系統的維保

空氣濾鏡器技術保養的效果對柴油機的使用壽命產生了較為顯著的影響，在保養和維護工作中，要注重指示器和濾芯的保養，指示器保養中，工作人員需著重檢查復位的靈活性。煤礦巷道內部灰塵較多，車輛回程后需及時去除紙濾芯，然后使用振動和壓縮空氣，從濾芯的中心向外部吹氣或輕輕拍打端面，從而保證端面的干燥和清潔，不可使用油水清潔。待累計工作500-1000小時后，及時更換新的濾芯。

另外，在在濾芯安裝處理的過程中，還要做好密封工作。防爆柴油機與普通柴油機相比起優勢更加明顯，但二者在空濾維護上的目的完全相同，只是因為煤礦環境自身具有較強的特殊性，因此需要采取多種措施縮短維護周期。

氣關斷閥在煤礦防爆柴油機運行的過程中發揮著不可忽視的作用，其主要的目的是在防爆柴油機開關閥處于斷開狀態時，能夠及時阻止進氣。工作人員要定期檢查氣缸活動的靈活性，且及時調整進氣狀態。進氣阻火器在進氣防爆系統中發揮著十分重要的作用，其能夠在規定的距離內及時熄滅火花。在維護的過程中，要及時檢測間隙，規定間隙在0. 5mm之內，若超出該數值，則要及時更換。為確保其平穩運行，工作人員必須定期清洗。

5.2排汽系統的維護與保養

水冷排氣管、增壓器是在普通排氣管和增壓器的基礎上設置水套，確保其表面的溫度在150攝氏度以內，內壁兩側的溫差在200- 300攝氏度。也正因如此，極易出現焊縫和內壁破裂的問題，進而引發冷卻液倒灌現象，對發動機的性能構成極大傷害。為有效規避上述問題，在處理過程中，應定期向水冷排氣管中加壓。廢氣處理箱可降低排氣管的溫度，使排氣管內的溫度在70攝氏度之內，而且其也可優化除碳的效果。

5.3噴油泵的維護與保養

工作人員要認真檢查油閥構件的密封概況，擰開各缸的高壓油管接頭，同時開啟輸油泵，若噴油泵頂部的油管接頭部分出現油流，則可證明密封效果不佳。此時需及時調整和更換。再者，仔細檢查關鍵槽和螺栓的緊固概況，如出現問題要及時修復。如油泵柱塞和油泵的構件出現磨損，則應按照要求完成拆機檢查，如問題較為嚴重，則可第一時間更換構件，并且還要重視噴油泵附件的保養，從而提高燃油系統壓力的穩定性。

6 結語

將防爆電控柴油機應用在無軌輔助運輸車輛當中，可提高車輛運行效率，增強燃油的經濟性。與傳統的機械泵柴油機相比，其排放優勢十分明顯。將其應用在煤礦施工中，可有效完善煤礦的工作環境，煤礦設備的智能化水平也因此得以顯著提升，因而值得大力推廣。

參考文獻：

[1]柳玉龍，范江鵬防爆電控柴油機在防爆無軌膠輪車的應用[J].煤炭工程，2018， 50 （4）：165-167

[2]張福祥防爆柴油機電控單體泵噴油加速率的特性研究[J].煤礦機電2016（ 04）

[3]張甲瑞，萬中元，湯貴庭.保護裝置在防爆柴油機無軌膠輪車上的應用[J]汽車實 用技術，2017 （14）

[4]趙海興豎井煤礦新型防爆柴油機無軌膠輪車設計及應用[J]煤炭工程，2019，51 （ 05）.

[5]王爍。防爆柴油機無軌膠輪車制動系統分析與研究[J]煤炭與化工，2017（ 02）