柴油发动机的热管预、加热装置 沈阳化工大学
2.3柴油机车存在的问题
然而柴油机在低温环境下启动困难，不能保证柴油机能立即起动并加载运行。且需要长时间空载跑温才能加载运行，引起噪声污染并增加废气排放；加大运动零部件的磨损、降低零部件的使用寿命；浪费大量的燃油。目前现有的低温预热启动方式虽有一定的效果，但都不是很理想。
因此研制柴油机的预、加热装置，保证柴油机在低温环境下随时起动加载、持续保温，并能有效地降低柴油机的运行成本，减少污染，成为我们亟待解决的问题。
3柴油发动机的热管预、加热装置
3.1基于DF4型内燃机车预热系统的分析 3.1.1实用性分析
DF4型内燃机车预热系统原理图如下:
图1 DF4型内燃机车预热系统原理
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该预热系统主要包括预热器、温度控制阀、电热套。当温度未达要求时油水预热器就会对柴油进行加热，来达到预定的要求。但是，在寒冷气候条件下，油箱内的油会结蜡，预热器需要长时间的工作来达到要求，预热效果不好，所以还是使用高标号的-10#柴油。
于是一个创新性的、可以普遍应用的想法产生。我们可以利用热管来对预热器内的燃油进行预热，提高了预热效率，热管的蒸发段可以用机车自带电瓶，也可以用外接电源加热。起动起来后，冷却系统内的高温循环水可以通过热管对油箱加热，达到整个输油回路全面加热、保温，并将气缸的热量循环利用。在整个输油回路都加热、保温的基础上完全可以再提高一个标号，用0#柴油。
3.1.2可行性分析
DF4内燃机车投产使用期内一段时间的费用节省对比表如下：
图2 DF4内燃机车费用节省对比表
虽然本柴油发动机的高效热管装置与DF4内燃机的预热系统相比多了8根热管，按每根50元的话，多了400元左右，但相对于柴油又降低一个标号带来的节省完全可以忽略。
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所以，本套柴油发动机的热管预、加热装置实用、可行，其推广将为节能、环保做重大贡献。
3.2本柴油发动机的热管预、加热装置的详细说明
该装置利用热管的高效换热效率，集预热、加热于一体。对进油管、燃油旁通管和燃油系统回油管等输油管路用电热套保温，保证了整个回路不受外界低温环境的影响，为最低标号柴油的使用创造了条件。温度控制阀的运用大大节省了电能，减轻了蓄电电池的负担。加热段充分利用起动后气缸的余热，节省能源。
原理如下图所示：
电热套油箱循环水气缸喷油泵燃油精滤器燃油粗滤器燃油泵温度控制阀高于设定值 热管低于设定值预热器 图3柴油发动机的热管预、加热装置系统原理
该装置主要由热管预热器预热装置和热管油箱加热装置两部分组成。
预热装置（如下图）中装有4根热管，热管的蒸发段热量由机车自带电源或外接电源提供。
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进油口出油口 图4 柴油发动机的热管预、加热装置预热器
加热装置（如下图）中装有4根热管，热管的蒸发段热量由机车起动后冷却循环水提供，合理利用气缸余热，达到节能的效果。
压力安全阀出油口进水口出水口 图5 柴油发动机的热管预、加热装置加热器
温度控制阀（如下图）处于核心地位,它由阀体、感温元件、柱塞构成,工作在不大于300kPa的压力环境中;其感温元件由记忆合金
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的材料制作,动作温度提前设定(根据当地机车在库外打温的经验温度,对节约燃油方面有利)。
图6 柴油发动机的热管预、加热装置温度控制阀
利用温度控制阀具有的感温元件体积小、重量轻、测量温度准确和组装方便的特性,使用机械手段,当温度超过设定值时,感温元件将推动旁通阀开启,使部分燃油不经过预热器,以至于全部关断,而当温度下降至设定温度以下时,感温元件将回缩,旁通阀开路减小以至关闭,燃油全部经过燃油预热器加热,从而达到控制燃油温度的目的。电热套使用机车提供的电源，只要在初冬及初春人工开关,其它时间不需要人为监控。
仿真模型图如下：
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