冬季内燃机车燃料恒温控制系统的设计

郑 毅

(黑龙江工业学院电气与信息工程系，黑龙江 鸡西 158100)

针对北方冬季使用柴油的恒温控制供油系统的设计，提高柴油在我国北方低温环境下的燃烧效率。对柴油的温度控制，既可以提升我国北方冬季使用柴油的性能，又可以提升发动机的工作效率。

1 控制方案的选择

本设计油温控制系统主要是控制防冻液流量从而达到控制温度作用。当温度高于某个温度时降低防冻液流量，停止加温，而当温度低于某个温度时提高防冻液流量，开始加热，从而达到一个恒定的温度范围。

图1 温度控制系统框图

在温控系统中被控制量通常是温度。测量装置的作用主要是对被控制量的温度信号推测度量，并将得到的结果数值与开始时所设定的温度数值进行对比，若比对之后发现有温度差，则通过调节器对温度差值做出相应的操作，再由执行机构通过温度差值的操作来调节被控对象的传输热能，对温度量进行整定处理。温控系统中通常情况下使用热交换器作为系统中的执行机构。按照调节器输送的整理后的温度差值信号，通过控制输入热交换器的热介质的输送量，来达到对热量值和温度值的控制。温控系统一般情况下的组成部分参见图1。

2 恒温供油系统装置设计

内燃机车恒温供油系统可以分为主机供油单元和加热系统两部分，本设计重点研究加热系统部分。恒温供油控制系统原理框图如图2所示，其中I为主机供油单元部分，II为加热系统装置部分。

图2 恒温供油系统工作原理框图

3 加热系统的组成

伴热箱换热装置：内部安装换热器，将高温的防冻液的部分热量通过特定的方式传递给温度较低的柴油的设备。

防冻液循环系统：防止柴油发动机的温度过高出现爆缸的情况，防冻液将柴油发动机的部分热量带走，再利用这部分热量对柴油进行加温处理，将柴油发动机的温度维持在适当的温度范围。

柴油循环系统：将油箱中的柴油泵入到伴热箱换热装置中进行换热，再泵回到油箱。

4 加热系统工作原理

变频器控制防冻液水泵工作，从而起到对高温防冻液的流量进行调节的作用，进而改变温度。经多次试验，在整个加热过程中，从伴热箱换热装置换热之后的防冻液的温度不低于80℃，发动机稳定运行。

柴油加热，调节阀门1～6号均导通，柴油停止加热，调节阀门1～6号均关闭。当加热系统正常工作时，7号排气阀和8号排水阀均为关闭状态。防冻液循环系统工作原理如图3所示。

油循环加热路径：1号油箱→柴油油泵→伴热箱换热装置→2号油箱，也可通过调整阀门改变路径：2号油箱→柴油油泵→伴热箱换热装置→1号油箱。伴热箱换热装置内是由换热器组成，通过伴热箱换热装置对1号油箱和2号油箱里的柴油进行换热操作，以达到对柴油加热的目的，柴油循环系统工作原理如图4所示。

图3 防冻液循环系统工作原理

图4 柴油循环系统工作原理

吸油管和排油管均可依照油箱两面实际测得温度值进行调节，以达到将油箱内柴油温度调节在均匀稳定的温度范围内。高温防冻液对柴油进行加热时，油阀1或2从伴热箱换热装置内吸回柴油，油阀4或5排出柴油。

5 结束语

在内燃机车的供油系统中加入温控环节，针对我国北方冬季铁路运输实际情况，创新性地提出了使用高温防冻液热量给柴油加温的方法，可以用高凝点柴油替代低凝点柴油的设计思想，通过理论研究了其可行性。在内燃机车运行工作时受外界环境和温度的影响扰动小，抑制扰动效果好，工作系统稳定，节能环保。