根据该特征，在工程机械车辆的柴油发动机的油底壳上安装一个或多个电子加热板以加热油底壳的表面以形成电加热器。接下来小编简单介绍一篇优秀工程机械论文。
[摘要]针对工程机械车辆柴油机结构特点，设计一种柴油机润滑油加热装置，在不改变柴油机结构的前提下能对油底壳和进油管路进行快速加热，提高润滑油温度和流动性，降低起动运转阻力，减少柴油机内部滑动部件磨损，改善柴油机在低温和严寒环境的冷起动性能，降低柴油机故障率，提高柴油机安全运转可靠性。
[关键词]工程机械;柴油机;润滑油;加热装置
引言
工程机械车辆(汽车起重机、装载机、挖掘机和自卸卡车)已成为国家建设和道路运输的重要组成部分。由于工程机械车辆使用的柴油机功率输出大，转矩输出强，内部相对运转零件制造强度高，因此，需要采用相对黏度较高的发动机润滑油(SAE15W40或20W50)才可以保证内部相对运转部件的可靠运行，减少机械摩擦。由于采用较高黏度润滑油，润滑油在低温环境下，流动性变差，导致黏度增大，使柴油机冷起动时，机油泵需要一定的时间将机油泵送到各零件表面，这时加大了柴油机内部相对运转部件的干摩擦，导致柴油机的磨损。根据科学计算，工程机械车辆柴油机每冷起动一次的内部磨损量约为0.08%，在寒冷地区(-25℃以下时)冷起动磨损量大于0.1%，冷起动磨损占工程机械车辆柴油机使用磨损的70%以上[1]。另外，工程机械车辆设备较大，一般是露天室外存放，环境温度过低的情况下，柴油机起动困难，甚至难以起动，且每起动一次柴油机都伴随着磨损，导致柴油机寿命降低故障率在增加。为此，设计了此柴油机润滑油加热装置。
1油底壳加热装置设计
通过热传递将热量传递给润滑油，提高润滑油低温流动性。根据油底壳形状特点，把电子加热片贴在油底壳外侧面和外底面位置，在最外层做好保温和防水处理。电子加热器使用时必须并联。最佳安装位置应在机油收集器附近，便于快速加热油底壳使润滑油升温。用耐热绝缘材料将电子加热器黏贴在油底壳底面，在电子加热器外围安装保护装置起到保温和防水作用，将硅胶套管固定在保护壳上避免导线损坏，导线引出两个导线接电源电路[2]。电子加热片采用PTC元件，电子加热片只需(12V或24V)电压即可恒温发热，PTC加热片具有恒温发热、无明火、热转换率高、受电源电压影响极小、自然寿命长等特点，正常环境下使用寿命可达10年以上。PTC加热片具有自动恒温的特点，不需要温度控制系统，将PTC加热片直接通电即可。根据工程车辆使用电源电压不同，电压选用12V或24V，能产生加热温度为80~120℃。此温度完全可以满足柴油机润滑油加热需要。当油温加热到50℃时，自动断电。
2进油管加热装置
工程机械车辆柴油机有较大的润滑系统，且滤清器尺寸较大。在柴油机滤清器出口管道上加装一个12V或者24V的电子加热器，润滑油流经加热器后被快速加热直接进入主油道，提高润滑油在低温的流动性，保证润滑油的黏度，将润滑油迅速送到零件摩擦表面，减少磨损。如图2所示，柴油机在低温冷起动时预先接通加热器，加热器通电后变热，起动发动机，机油泵将低温高黏度的润滑油泵送至滤清器，在滤清器出口管道内接有加热器，润滑油流过加热器内的加热管，这时低温高黏度润滑油被加热，润滑油进入柴油机主润滑油道，加热后的润滑油稠度降低，润滑性提高，进入到各零件摩擦表面，降低了柴油机冷起动的磨损[3]。温度传感器2根据油温度调节加热器的电流，控制加热器温度，保证润滑油加热温度，提高润滑油流动性。当柴油机运转一段时间后，温度传感器1检测到油温度达到正常工作温度时，通过检测信号，将加热器断电关闭，不再加热润滑油。电路控制原理如图3所示。从工程机械车辆电源系统蓄电池(12V或24V)正级的主电源线中接出一根线，导线上保护熔断丝，连接继电器，温度控制开关分别控制润滑油温度传感器1和2，加热器开关受温度传感器1的温控开关控制，温度传感器2和加热器相连控制加热器。温控开关在整个电路中起保护作用[5]。在使用润滑油加热装置时，应保证蓄电池电量充足，加热时间应根据环境温度而定，顺利起动柴油机后，油温在50℃以上时可关闭加热装置。
3试验比较分析
3.1测试设备
以某品牌液压挖掘机为测试车辆，在挖掘机上安装润滑油加热装置，进行试验比较分析。试验车辆为国产某品牌中型履带挖掘机，采用电控涡轮增压柴油机，排放要求为国Ⅲ标准，车辆技术参数如表1所示。采用两辆型号相同全液压挖掘机，工作时间在1000h以上，技术状况基本接近，柴油机润滑油选用性能级别为APICJ-4，黏度级别为SAE15W-40[6]。试验环境，气温-18~-26℃，晴，微风。在1号挖掘机中的柴油机上安装润滑油加热装置，2号挖掘机的柴油机不安装任何装置。两辆挖掘机都带有冷起动预热装置，将两辆挖掘机置于环境气温在-25℃进行冷起动试验，车辆停止24h以上。接通电源系统让两辆挖掘机的柴油机预热，同时1号机接通润滑加热装置，15min后分别从两台柴油机中取出500mL润滑油进行理化检测。从外观上看2号机的润滑油黏度明显高于1号机润滑油的黏度。补充新润滑油500mL，两机均能一次性起动成功。
3.2试验数据分析
两辆挖掘机在低温寒冷环境下都能顺利起动。润滑油对比试验数据如表2所示。1号挖掘机带有加热装置的柴油机在冷起动前润滑油温度升高，低温动力黏度提升，提高了流动性和润滑性。怠速热机的时间少，冷起动磨损小。2号挖掘机润滑油的技术参数基本为原厂参数，从放出的油品流动性上看比1号挖掘机的润滑油黏度大，原地怠速预热时间长。从数据可以看出带有加热装置1号挖掘机在低温环境下能保证柴油机顺利起动，减少预热时间，减少柴油机内部磨损。
4结论
根据工程机械车辆柴油机结构特点，设计的油底壳和进油管加热装置结构简单，工作安全可靠，能快速对柴油机的润滑油进行加热，提高流动性和润滑性，改善低温环境下的冷起动性能，降低柴油机内部零部件的磨损。通过在挖掘机上试验分析，能减少柴油机在低温严寒环境下的预热时间，节省冷起动工况的燃油消耗，降低废气排放污染物，使动力系统能快速进入工作模式，提高工程机械车辆施工作业效率，达到节能减排环保效果。该套柴油机润滑油加热装置已获得国家专利授权。
参考文献
[1]张卫正，刘金祥.内燃机失效分析与评估[M].北京：北京航空航天大学出版社，2011.
[2]于秩祥.工程机械车辆柴油机润滑油加热装置[P].中国：ZL201420406562.1,2014.
[3]于秩祥.冷起动发动机润滑油加热装置[P].中国：ZL201420092849.1,2014.
阅读期刊：机械设计
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