BR711C型多功能综合作业车柴油机启动优化

张鑫鑫　余新坤　孙博

摘  要：文章主要阐述了现有BR711C型多功能综合作业车存在的柴油机起机时间较长问题的原因，并针对该问题提出了柴油机启动优化的方案，以期能够为同类型项目提供借鉴。

关键词：多功能;综合作业车;柴油机

中图分类号：U226.5+2 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）18-0132-03

Abstract： This paper mainly expounds the reasons for the long starting time of the diesel engine of the existing BR711C type multifunctional comprehensive working vehicle， and puts forward the schemes for the optimization of starting up the diesel engine for the problem， in order to provide reference for similar projects.

Keywords： multifunctional; comprehensive working vehicle; diesel

1 概述

BR711C型多功能综合作业车（以下简称作业车）是接触网检修、维护、抢修的专业设备，具有160km/h的最高运行速度，可以快速到达作业现场。作业车采用双动力机组，在车下的Ⅰ端和Ⅱ端各布置了一组动力机组。该车配有升降旋转平台、高空作业斗、导线拨线装置、接触网监测装置等设备。目前交付各路局的作业车经用户正式启用后反映存在启动柴油机时间较长的问题。因此本文将从电气系统和柴油机燃油系统两方面分析问题原因，并给出解决方案。

2 问题原因分析

2.1 电气系统方面

2.1.1 蓄电池容量核算

作业车的DC24V供电系统是由蓄电池（组）、两台柴油机自带的发电机及一台充电机组成。DC24V供电系统主要作为柴油机启机、控制电路及仪表照明的工作电源，充电机可在柴油机不工作时为蓄电池（组）充电。目前作业车采用的蓄电池（组）方案为采用一组GNC190型镉镍蓄电池（组）。

作业车启动时所需供电电流=启动负载电流+马达瞬时电流。作业车采用的是MAN D2842LE606型柴油机。柴油机启动马达瞬时电流为800A，且需要持续至少5S来维持柴油机启动的最大扭矩输出。依据作业车电气设计参数，结合车辆在常态、冬季、高寒不同的使用环境下，对启动负载、蓄电池容量进行核算。除寒冷环境以外作业车常态启动时负载核算如表1所示，由表1可知负载的总功率为2075W，根据公式（P=UI）计算可得所需启动电流约为86A。

冬季时作业车启动负载需增加精滤预热，因此冬季时作业车的启动负载功率=常态时负载功率2057W+精滤预热功率700W=2757W，所需启动电流约为115A;高寒时作业车启动前应先运行燃油预热（燃油预热功率为18kW），需供电电流750A并持续2min后关闭，之后按照冬季启动负载的情况启机。结合蓄电池放电曲线如图1和图2所示，可知：（1）作业车常态启动时所需放电电流为886A，低于蓄电池放电倍率5ItA的电流950A，根据公式（放电容量Q=放电电流I*放电时间t），计算可得蓄电池有约90%容量供作业车持续12分钟启动状态。（2）作业车冬季启动时所需放电电流为915A，低于蓄电池放电倍率5ItA的电流950A，根据公式（Q=I*t）计算可得蓄电池有约50%容量供作業车持续6分钟启动状态。（3）作业车高寒启动前先运行燃油预热需放电电流为750A，根据公式（Q=I*t）计算可得需要消耗30AH容量，启动时蓄电池剩余约42%的容量供作业车持续5分钟启动状态。

作业车按下启机按钮到柴油机启动完成实际需要3S左右时间，通过以上分析可知作业车选取的蓄电池容量完全满足作业车启动需要。

2.1.2 柴油机启动马达接线

作业车启动马达与蓄电池连接的原理图如图3所示，其中M1为I端启动马达，M2为II端的启动马达，XK1为蓄电池刀闸。作业车的启动马达M1和M2的线缆与刀闸XK1相连。作业车实际布线的情况为：Ⅰ端柴油机电缆回路长度70M，Ⅱ端柴油机电缆回路长度50M，具体见图3所示。由欧姆定律可知U=IR，且电缆的电阻与电缆长度的关系如下：

R=ρ×L/S

式中ρ：电阻率，通常铜的电阻率ρ=0.0172;S：导线截面;L：导线长度。

因此作业车Ⅰ端柴油回路造成的压降由公式U=I×R=I×=800×≈10V，则Ⅰ端启动马达端电压压降达到了40%。同理Ⅱ端柴油机回路造成的压降约为7V，则Ⅱ端启动马达端电压压降达到了30%。可见启动马达的端电压压降较大影响了柴油机启动。

2.2 柴油机燃油系统方面

经与柴油机厂家核对柴油机内部燃油系统原理图，发现作业车外置辅助供油泵出口管路接在手动泵之后，绕过了柴油机内部的燃油泵，启动时容易引起柴油机内部辅助燃油泵末端管压增大导致管路压力不均衡，因此不利于管路油压建立如图4所示。

2.3 结论

通过以上分析并结合现场勘查可知，造成柴油机启动困难的现象的原因如下：（1）作业车柴油机启动马达接线较长。（2）作业车的外置辅助供油泵出口管路接在手动泵之后，启动时容易引起柴油机输油管管路压力不均衡。

3 优化方案

3.1 启动马达接线更改

由图3可知，作业车启动马达自带控制开关，其控制开关线圈与启动按钮连接，启动按钮最终受刀闸XK1控制，当刀闸XK1断开时启动马达控制开关断开。因此可将启动马达接线改为直接与蓄电池连接，且不会造成蓄电池放电现象。更改接线后，车体布线情况为：Ⅰ端柴油机电缆回路长度为30M，Ⅱ端柴油机电缆回路长度15M。则作业车Ⅰ端柴油回路造成的压降由公式U=I×R=I×=800×≈4V。同理Ⅱ端柴油机回路造成的压降约为2V。这样通过大幅减小启动马达接线长度，来降低因电缆较长而带来的压降影响。更改后原理如图5所示。

3.2 柴油机管路更改

将电动泵出口管路从原连接位置变更到燃油粗滤器之后的管路上，有利于管路油压建立（见图6）所示。

4 结束语

本文提出的优化方案经过对现车的实际改造验证可知切实可行，解决了用户提出的柴油机启动时间较长的问题，提升了用户体验。

参考文献：

[1]陈英.BR711C型接触网综合作业车电气系统[J].铁道机车与动车，2014（2）：24-27.

[2]徐红.接触网综合作业车动力系统的研制与试验[J].铁道机车与动车，2013（12）：22-24.