冬季內(nèi)燃機(jī)車燃料恒溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

鄭 毅

(黑龍江工業(yè)學(xué)院電氣與信息工程系，黑龍江 雞西 158100)

針對(duì)北方冬季使用柴油的恒溫控制供油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，提高柴油在我國北方低溫環(huán)境下的燃燒效率。對(duì)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(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率。

1 控制方案的選擇

本設(shè)計(jì)油溫控制系統(tǒng)主要是控制防凍液流量從而達(dá)到控制溫度作用。當(dāng)溫度高于某個(gè)溫度時(shí)降低防凍液流量，停止加溫，而當(dāng)溫度低于某個(gè)溫度時(shí)提高防凍液流量，開始加熱，從而達(dá)到一個(gè)恒定的溫度范圍。

圖1 溫度控制系統(tǒng)框圖

在溫控系統(tǒng)中被控制量通常是溫度。測(cè)量裝置的作用主要是對(duì)被控制量的溫度信號(hào)推測(cè)度量，并將得到的結(jié)果數(shù)值與開始時(shí)所設(shè)定的溫度數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，若比對(duì)之后發(fā)現(xiàn)有溫度差，則通過調(diào)節(jié)器對(duì)溫度差值做出相應(yīng)的操作，再由執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過溫度差值的操作來調(diào)節(jié)被控對(duì)象的傳輸熱能，對(duì)溫度量進(jìn)行整定處理。溫控系統(tǒng)中通常情況下使用熱交換器作為系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。按照調(diào)節(jié)器輸送的整理后的溫度差值信號(hào)，通過控制輸入熱交換器的熱介質(zhì)的輸送量，來達(dá)到對(duì)熱量值和溫度值的控制。溫控系統(tǒng)一般情況下的組成部分參見圖1。

2 恒溫供油系統(tǒng)裝置設(shè)計(jì)

內(nèi)燃機(jī)車恒溫供油系統(tǒng)可以分為主機(jī)供油單元和加熱系統(tǒng)兩部分，本設(shè)計(jì)重點(diǎn)研究加熱系統(tǒng)部分。恒溫供油控制系統(tǒng)原理框圖如圖2所示，其中I為主機(jī)供油單元部分，II為加熱系統(tǒng)裝置部分。

圖2 恒溫供油系統(tǒng)工作原理框圖

3 加熱系統(tǒng)的組成

伴熱箱換熱裝置：內(nèi)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(shè)備。

防凍液循環(huán)系統(tǒng)：防止柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度過高出現(xiàn)爆缸的情況，防凍液將柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的部分熱量帶走，再利用這部分熱量對(duì)柴油進(jìn)行加溫處理，將柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度維持在適當(dāng)?shù)臏囟确秶?/p>

柴油循環(huán)系統(tǒng)：將油箱中的柴油泵入到伴熱箱換熱裝置中進(jìn)行換熱，再泵回到油箱。

4 加熱系統(tǒng)工作原理

變頻器控制防凍液水泵工作，從而起到對(duì)高溫防凍液的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)的作用，進(jìn)而改變溫度。經(jīng)多次試驗(yàn)，在整個(gè)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(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

柴油加熱，調(diào)節(jié)閥門1～6號(hào)均導(dǎo)通，柴油停止加熱，調(diào)節(jié)閥門1～6號(hào)均關(guān)閉。當(dāng)加熱系統(tǒng)正常工作時(shí)，7號(hào)排氣閥和8號(hào)排水閥均為關(guān)閉狀態(tài)。防凍液循環(huán)系統(tǒng)工作原理如圖3所示。

油循環(huán)加熱路徑：1號(hào)油箱→柴油油泵→伴熱箱換熱裝置→2號(hào)油箱，也可通過調(diào)整閥門改變路徑：2號(hào)油箱→柴油油泵→伴熱箱換熱裝置→1號(hào)油箱。伴熱箱換熱裝置內(nèi)是由換熱器組成，通過伴熱箱換熱裝置對(duì)1號(hào)油箱和2號(hào)油箱里的柴油進(jìn)行換熱操作，以達(dá)到對(duì)柴油加熱的目的，柴油循環(huán)系統(tǒng)工作原理如圖4所示。

圖3 防凍液循環(huán)系統(tǒng)工作原理

圖4 柴油循環(huán)系統(tǒng)工作原理

吸油管和排油管均可依照油箱兩面實(shí)際測(cè)得溫度值進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到將油箱內(nèi)柴油溫度調(diào)節(jié)在均勻穩(wěn)定的溫度范圍內(nèi)。高溫防凍液對(duì)柴油進(jìn)行加熱時(shí)，油閥1或2從伴熱箱換熱裝置內(nèi)吸回柴油，油閥4或5排出柴油。

5 結(jié)束語

在內(nèi)燃機(jī)車的供油系統(tǒng)中加入溫控環(huán)節(jié)，針對(duì)我國北方冬季鐵路運(yùn)輸實(shí)際情況，創(chuàng)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(diǎn)柴油替代低凝點(diǎn)柴油的設(shè)計(jì)思想，通過理論研究了其可行性。在內(nèi)燃機(jī)車運(yùn)行工作時(shí)受外界環(huán)境和溫度的影響擾動(dòng)小，抑制擾動(dòng)效果好，工作系統(tǒng)穩(wěn)定，節(jié)能環(huán)保。