推土机用燃油加热系统的设计及应用

林 腾，张明月，褚 涛，张忠伟，宗 涛，张 震

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

（山推工程机械股份有限公司，山东 济宁 272073）

随着我国经济建设步伐加快，西藏、青海等高海拔地区推土机保有量越来越多。高原地区海拔高，空气稀薄，海拔5000m 地区含氧量只有平原地区的50%，且由于温度较低，使得推土机的润滑油的粘性增大，进而使得发动机在启动时受到的摩擦阻力增大，减弱了发动机的启动性，使得发动机启动困难，导致发动机在短时间内无法启动，降低了工作效率。同时，由于发动机无法启动进而导致推土机的空调系统无法供暖，降低了推土机的舒适性。此时需依靠外部加热方式进行辅助启动，常使用的辅助启动方式有发动机格栅加热、燃油加热、乙醚启动等方式，燃油加热启动是一种最常见的推土机外部加热方式。

燃油加热系统主要由燃油加热器组成，燃油加热器主要分为液体燃油加热器（以液体作热交换介质）和空气燃油加热器（以空气作热交换介质）。本文在分析推土机作业环境及特点的基础上，主要从液体燃油加热系统的作用、结构特点与工作原理、设计与应用等方面进行阐述。

1 燃油加热系统的结构组成与工作原理

燃油加热系统主要由燃油加热器、单向阀、燃油箱、管路等组成，液体燃油加热系统主要是通过把燃油加热器并联（图1），或者串联至整机暖风系统（图2），鉴于串联燃油加热器使用方便，容易控制，本文主要介绍的燃油加热器为串联至整机暖风系统。

图1 某推土机用并联连接的燃油加热系统

图2 某推土机用串联连接的燃油加热系统

串联型燃油加热系统的主要工作原理为：在低温环境下，燃油加热器通过外部供油（燃油箱）的方式进行工作，进而能够使系统中的冷却液进入燃油加热器进行循环并得到加热，加热后的冷却液通过空调蒸发箱再回流至发动机壳体，可以使发动机壳体升温，进而可以使发动机快速启动，此时冷却液的循环为：发动机→燃油加热器→空调蒸发箱→发动机；当发动机启动后，通过电子控制开关，关闭燃油加热器，此时，冷却液依靠发动机的水泵进行循环并通过单向阀，再经过空调蒸发箱进行循环，此时冷却液的循环为：发动机→单向阀→空调蒸发箱→发动机。在安装时需要特别注意冷却液的流向。

2 燃油加热系统设计的总体要求

1）必须防止燃油加热器周围的构件及其他组件受过热影响或燃料或机油的污染。

2）安置燃油加热器进气口时应注意不能被物品遮挡。

3）设计、安置燃油加热器和排气管时，注意它们应得到保护或盖住，以免存在任何不可接受的装载物被加热或被点燃的风险。

3 燃油加热系统的设计

3.1 燃油加热器的选择

燃油加热系统使用的燃油加热器一般由专业的厂家生产，主机厂根据需要进行选择。

燃油加热器主要根据发动机重量、冷却液的温升（一般为最低环境温度至发动机能够独立启动时的温度）等进行选择，通过实验得出加热30min 需求热量与温升的关系，详见表1。

表1 冷却液温升与需要加热量的关系

例如：某发动机重量为1200kg，无需外部辅助装置时发动机能够启动的最低温度为-10℃，环境温度为-40℃，温升为30℃，需要的加热量为1200×4.3=5160W，所以1200kg 发动机所需要的热功率为：5160W/0.5h=10320W/h=10.32Kw/h，得出该数据后与厂家生产的同等功率的燃油加热器进行匹配即可。

3.2 燃油加热器的安装

如图3 所示为某推土机用燃油加热器安装示意图，首先将加热器支架固定在加热器上，然后再将加热器和装配好的加热器支架一起固定在整机的一个合适的固定点。该装配方式为燃油加热器的通用装配要求，在实际应用的过程中，可以根据各机型的装配需求进行调整，但装配过程务必保证加热器与整机的连接可靠、无松动。

图3 某推土机燃油加热器安装示意图

3.3 燃油加热器进排气设计

如图4 所示，鉴于推土机用燃油加热器安装在机罩内部，有时需要延长吸入空气管，吸入消声器可以借助一根柔性管件延长至最长2000mm；铺设吸入消声器和柔性管件时应避免使用过窄的弯管。

图4 燃油加热器进排气系统组成示意图

进排气系统设计过程中，还需要注意以下几点。

1）助燃空气管的管口必须始终保持通畅。

2）安置助燃空气吸入口时注意不得将废气当作助燃空气吸入。

3）助燃空气吸入口不得正对行驶风向。

4）助燃空气吸入口不得被污垢和雪堵住。

5）应将助燃空气导向装置朝下斜置，必要时在最低处设置一个直径约为5mm的冷凝水流出口。

6）燃油加热器进排气管必须分列燃油加热器两侧，如图5 所示。

图5 燃油加热器进排气管分列加热器两侧

3.4 燃油加热器管路布置

燃油加热器的供油系统主要有燃油泵、管路、燃油箱等组成，燃油泵的作用是吸入燃油箱中的燃油供给燃油加热器进行工作。如图6所示为推土机用燃油加热器供油系统示意图，一般情况下，推土机用燃油加热器的吸入油管的最长长度为2000mm，压力油管的长度为1500～6000mm，根据具体的布置情况，对油管长度进行选择并固定，使之远离热源等。

图6 燃油加热器供油系统示意图

3.5 燃油泵的安装角度

安装燃油泵时应始终注意压力侧朝上指，在此基础上允许每个安装角度大于15°（区域2 和区域3），但优先选择15°～35°之间的安装角度（区域2）；为避免燃油泵和过滤器在不允许的情况下受热，不得安装在消声器和排气管附近，安装角度要求示意图如图7 所示。

图7 燃油泵角度安装要求示意图

如图8 所示，为某推土机用燃油加热器燃油泵安装情况，通过支架固定在整机上，且安装角度为80°，压力侧朝上，满足燃油泵的安装要求。

图8 某推土机燃油加热器燃油泵安装示意图

4 结论

通过上述对推土机用燃油加热系统的研究分析，可以得出如下结论：设计制造满足整机启动要求的燃油加热系统，需要根据推土机的不同工况及启动温度等要求，从燃油加热器的安装、进排气系统、燃油管路、燃油泵的安装等方面入手，进行统筹规划，对燃油加热器进行匹配、选型。匹配选型完成并装机后，还需推土机生产厂家根据推土机及燃油加热器的要求进行低温启动测试等，待测试合格后方可批量装机。