單鋼輪壓路機(jī)發(fā)動機(jī)燃油系統(tǒng)性能提升技術(shù)研究

崔玉艷，郭軍勝

（1.徐工集團(tuán)工程機(jī)械股份有限公司 道路機(jī)械分公司，江蘇 徐州 221004；2.徐工集團(tuán)工程機(jī)械股份有限公司 鏟運(yùn)機(jī)械分公司，江蘇 徐州 221004）

隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，國家加大力度整治污染源，對非道路移動機(jī)械的排放要求日漸嚴(yán)苛，非道路工程機(jī)械發(fā)動機(jī)排放升級為國三排放，并為全面切換國四排放做準(zhǔn)備。排放升級后，燃油噴油系統(tǒng)由機(jī)械泵變?yōu)楦邏汗曹?。高壓共軌系統(tǒng)對燃油品質(zhì)要求較高，某些地區(qū)燃油存在品質(zhì)差、燃油含水量高、雜質(zhì)多等情況，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)燃油系統(tǒng)故障增多。同時，在一些環(huán)境氣候寒冷、海拔高的國家和地區(qū)，普遍存在啟動困難等問題。針對這些問題，迫切需要對國三發(fā)動機(jī)燃油系統(tǒng)油品適應(yīng)性和低溫啟動性能進(jìn)行改進(jìn)提升。

通過對一款單鋼輪壓路機(jī)不同行駛作業(yè)工況進(jìn)行檢測和試驗(yàn)，對燃油系統(tǒng)分析研究，合理增加多級過濾和電動泵油及加熱功能，達(dá)到既不影響燃油進(jìn)油阻力，又能提高燃油過濾精度和低溫啟動性能，提高滿足國三排放的壓路機(jī)在不同地區(qū)和環(huán)境條件下適應(yīng)性。

1 燃油系統(tǒng)提升設(shè)計(jì)方案

發(fā)動機(jī)（相關(guān)參數(shù)見表1）原燃油系統(tǒng)只是一級粗濾加一級精濾，現(xiàn)再增加一級油水分離器。普通的柴油發(fā)動機(jī)燃油濾清器只有單一的過濾燃油中雜質(zhì)的功能，而該油水分離器是在增加一級過濾的基礎(chǔ)上，集成了電動泵油、加熱除蠟、除水濾清三大功能。主要結(jié)構(gòu)和功能如下：

1）濾清器體 內(nèi)置燃油過濾器濾芯，用于過濾燃油中的雜質(zhì)。

2）電動泵 替代發(fā)動機(jī)的手壓油泵實(shí)現(xiàn)柴油泵油。

3）加熱器 濾清器內(nèi)置加熱器，由24V電源供電。當(dāng)加熱器溫度低于7℃±4℃時，開始工作，加熱燃油，使燃油升溫，以防止燃油溫度過低起動困難。當(dāng)加熱器溫度達(dá)到上限溫度24℃±4℃時，溫控器自動斷開，加熱器停止工作。

4）放水報(bào)警 濾清器底部水杯中預(yù)埋水位傳感器，水位傳感器通過電阻的變化，由控制器的檢測水位并報(bào)警，提醒用戶及時放水。

表1 徐工某單鋼輪壓路機(jī)配置的發(fā)動機(jī)相關(guān)參數(shù)

2 測試與分析

使用INC7038車載測試系統(tǒng)對單鋼輪壓路機(jī)燃油系統(tǒng)進(jìn)行燃油進(jìn)油阻力檢測試驗(yàn)。

2.1 測試方案

按原機(jī)狀態(tài)（方案1，見圖1a）、在原機(jī)燃油預(yù)濾器前加裝選配的油水分離器（方案2，見圖1b，有電動除氣功能）及單裝選配的油水分離器（方案3，見圖1c）進(jìn)行試驗(yàn)，分別按振動作業(yè)試驗(yàn)時檢測燃油進(jìn)油阻力及原地試驗(yàn)（怠速約0.5分鐘，扭矩點(diǎn)轉(zhuǎn)速1 400rpm左右約0.5分鐘，額定點(diǎn)轉(zhuǎn)速1 800rpm左右約0.5分鐘，高怠速，約0.5分鐘），檢測燃油進(jìn)油阻力的變化。作業(yè)試驗(yàn)現(xiàn)場見圖1d。

圖1 燃油系統(tǒng)進(jìn)油阻力檢測試驗(yàn)

2.2 測試內(nèi)容和測試要求（表2）

2.3 試驗(yàn)過程描述

表2 測試內(nèi)容和測試要求 （測點(diǎn)布置見圖1e、f)

原機(jī)狀態(tài)下（方案1，見圖1a），安裝完連接測試設(shè)備，經(jīng)檢測各測量點(diǎn)數(shù)據(jù)均正常。開始進(jìn)行試驗(yàn)，作業(yè)試驗(yàn)按一檔試驗(yàn)約10分鐘后，進(jìn)行原地試驗(yàn)，發(fā)動機(jī)啟動后，怠速約0.5分鐘，踩油門控制轉(zhuǎn)速在扭矩點(diǎn)轉(zhuǎn)速1 400rpm左右，約0.5分鐘，踩油門控制轉(zhuǎn)速在額定點(diǎn)轉(zhuǎn)速1 800rpm左右，約0.5分鐘，再踩油門控制轉(zhuǎn)速至高怠速，約0.5分鐘，檢測燃油進(jìn)油阻力的變化。方案1試驗(yàn)結(jié)束后，在原機(jī)的燃油預(yù)濾器前加裝一個選配的燃油油水分離器（方案2，見圖1b，有電動除氣功能），改裝后再次進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)方法與方案1基本相同。再次對燃油系統(tǒng)進(jìn)行改裝，將原機(jī)的燃油預(yù)濾器拆卸，單裝選配的燃油油水分離器（方案3，見圖1c），改裝后試驗(yàn)方法與方案1基本相同。試驗(yàn)結(jié)束后，拆卸試驗(yàn)設(shè)備，將燃油系統(tǒng)再次回復(fù)到方案2狀態(tài)，對改裝后的狀態(tài)進(jìn)行考核試驗(yàn)。

2.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

作業(yè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3，試驗(yàn)曲線見圖2所示（因3種方案在作業(yè)試驗(yàn)時的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和作業(yè)速度基本相同，故方案2、3只列出燃油進(jìn)油阻力曲線）。

表3 壓路機(jī)作業(yè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

原地試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4，試驗(yàn)曲線見附圖3所示（因3種方案在原地試驗(yàn)時的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速基本相同，故方案2、3只列出燃油進(jìn)油阻力曲線）。

2.5 試驗(yàn)結(jié)果

從試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析來看，按現(xiàn)行試驗(yàn)條件，方案1在作業(yè)試驗(yàn)時燃油進(jìn)油阻力最大12.76kPa, 在原地試驗(yàn)時怠速8.04kPa，扭矩點(diǎn)轉(zhuǎn)速9.11kPa，額定點(diǎn)轉(zhuǎn)速9.4kPa，高怠速9.55kPa。

方案2在作業(yè)試驗(yàn)時燃油進(jìn)油阻力最大19.57kPa，在原地試驗(yàn)時怠速13.24kPa，扭矩點(diǎn)轉(zhuǎn)速15.8kPa，額定點(diǎn)轉(zhuǎn)速16.16kPa，高怠速16.68kPa。

表4 壓路機(jī)原地試驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖2 壓路機(jī)作業(yè)試驗(yàn)

圖3 壓路機(jī)原地試驗(yàn)

方案3在作業(yè)試驗(yàn)時燃油進(jìn)油阻力最大18.78kPa，在原地試驗(yàn)時怠速12.11kPa，扭矩點(diǎn)轉(zhuǎn)速14.47kPa，額定點(diǎn)轉(zhuǎn)速15.12kPa，高怠速15.14kPa。

原機(jī)狀態(tài)（方案1）的燃油進(jìn)油阻力相對較小，在原機(jī)預(yù)濾器前再加裝一個預(yù)濾器（方案2）的燃油進(jìn)油阻力相對較大，3種方案在作業(yè)和原地試驗(yàn)時的燃油進(jìn)油阻力均符合發(fā)動機(jī)的配套要求（-30～20kPa）。

3 結(jié) 論

本文通過實(shí)驗(yàn)測試單鋼輪壓路機(jī)發(fā)動機(jī)燃油系統(tǒng)上的油水分離器，不同工況的測試數(shù)據(jù)表明，整機(jī)燃油系統(tǒng)增加該油水分離器過濾等級滿足發(fā)動機(jī)燃油系統(tǒng)進(jìn)油阻力，改善了燃油系統(tǒng)進(jìn)油油品質(zhì)，提高國三、國四發(fā)動機(jī)燃油性能，并對其它工程機(jī)械燃油系統(tǒng)設(shè)計(jì)有一定的借鑒作用。