冬季內燃機車燃料恒溫控制系統的設計

鄭 毅

(黑龍江工業學院電氣與信息工程系，黑龍江 雞西 158100)

針對北方冬季使用柴油的恒溫控制供油系統的設計，提高柴油在我國北方低溫環境下的燃燒效率。對柴油的溫度控制，既可以提升我國北方冬季使用柴油的性能，又可以提升發動機的工作效率。

1 控制方案的選擇

本設計油溫控制系統主要是控制防凍液流量從而達到控制溫度作用。當溫度高于某個溫度時降低防凍液流量，停止加溫，而當溫度低于某個溫度時提高防凍液流量，開始加熱，從而達到一個恒定的溫度范圍。

圖1 溫度控制系統框圖

在溫控系統中被控制量通常是溫度。測量裝置的作用主要是對被控制量的溫度信號推測度量，并將得到的結果數值與開始時所設定的溫度數值進行對比，若比對之后發現有溫度差，則通過調節器對溫度差值做出相應的操作，再由執行機構通過溫度差值的操作來調節被控對象的傳輸熱能，對溫度量進行整定處理。溫控系統中通常情況下使用熱交換器作為系統中的執行機構。按照調節器輸送的整理后的溫度差值信號，通過控制輸入熱交換器的熱介質的輸送量，來達到對熱量值和溫度值的控制。溫控系統一般情況下的組成部分參見圖1。

2 恒溫供油系統裝置設計

內燃機車恒溫供油系統可以分為主機供油單元和加熱系統兩部分，本設計重點研究加熱系統部分。恒溫供油控制系統原理框圖如圖2所示，其中I為主機供油單元部分，II為加熱系統裝置部分。

圖2 恒溫供油系統工作原理框圖

3 加熱系統的組成

伴熱箱換熱裝置：內部安裝換熱器，將高溫的防凍液的部分熱量通過特定的方式傳遞給溫度較低的柴油的設備。

防凍液循環系統：防止柴油發動機的溫度過高出現爆缸的情況，防凍液將柴油發動機的部分熱量帶走，再利用這部分熱量對柴油進行加溫處理，將柴油發動機的溫度維持在適當的溫度范圍。

柴油循環系統：將油箱中的柴油泵入到伴熱箱換熱裝置中進行換熱，再泵回到油箱。

4 加熱系統工作原理

變頻器控制防凍液水泵工作，從而起到對高溫防凍液的流量進行調節的作用，進而改變溫度。經多次試驗，在整個加熱過程中，從伴熱箱換熱裝置換熱之后的防凍液的溫度不低于80℃，發動機穩定運行。

柴油加熱，調節閥門1～6號均導通，柴油停止加熱，調節閥門1～6號均關閉。當加熱系統正常工作時，7號排氣閥和8號排水閥均為關閉狀態。防凍液循環系統工作原理如圖3所示。

油循環加熱路徑：1號油箱→柴油油泵→伴熱箱換熱裝置→2號油箱，也可通過調整閥門改變路徑：2號油箱→柴油油泵→伴熱箱換熱裝置→1號油箱。伴熱箱換熱裝置內是由換熱器組成，通過伴熱箱換熱裝置對1號油箱和2號油箱里的柴油進行換熱操作，以達到對柴油加熱的目的，柴油循環系統工作原理如圖4所示。

圖3 防凍液循環系統工作原理

圖4 柴油循環系統工作原理

吸油管和排油管均可依照油箱兩面實際測得溫度值進行調節，以達到將油箱內柴油溫度調節在均勻穩定的溫度范圍內。高溫防凍液對柴油進行加熱時，油閥1或2從伴熱箱換熱裝置內吸回柴油，油閥4或5排出柴油。

5 結束語

在內燃機車的供油系統中加入溫控環節，針對我國北方冬季鐵路運輸實際情況，創新性地提出了使用高溫防凍液熱量給柴油加溫的方法，可以用高凝點柴油替代低凝點柴油的設計思想，通過理論研究了其可行性。在內燃機車運行工作時受外界環境和溫度的影響擾動小，抑制擾動效果好，工作系統穩定，節能環保。