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1、柴油车油液预热系统简介一、柴油机气缸磨损的50%发生在启动过程以“压燃”为点火方式的柴油发动机决定了气缸壁与活塞环的配合间隙是发 动机设计的核心技术之一，为了使发动机有效功率最大化，通常根据冷却液最高 温度8095C做为发动机气缸配合间隙的设计温度。因气缸壁与活塞环的配合 间隙非常小(通常为丝微米级)，所以环境温度的变化影响了配合间隙大小的变 化。车辆在启动时冷却液温度与大气温度(-40C40C )基本相同，在环境温 度低于80C的情况下，配合间隙变小，磨损加剧，所以启动时磨损是非常严重 的，即便发动机启动升温时间很短，这个过程却占发动机磨损总量的50%左右， 环境温度越低，启动时磨损就越大。
2、下图表示了温度与发动机磨损的关系。0.065 4 3 2 1 o o o o o o o o o o0.3EMOOOT-EEV 善氐.更 5 5 5 .2.2J J.O o.0.0.0.0.37. 8图1.1发动机的使用寿命，65. 693. 3 121. 1 148. 9气缸壁温度厂C1发动机气缸壁和活塞环磨损与气缸壁温度的关系主要取决于气缸壁与曲轴颈的磨损程度。通常气缸壁最 大允许磨损量为气缸直径的0.125%0.5%，如超过上述极限时，平均有效压力 下降，润滑油消耗率增加。研究表明，发动机的启动磨损量与温度成反比，即启 动时温度越高磨损越低。图 1.1 摘自 J.C.Bell, M.A.
3、Voisey.Some Relationships between the Viscometric properties of Motor oils and Performance in European engines SAE Traus,Vol.86,770278(1977)图1.2发动机冷却液温度与活塞环磨损的关系24图1.3发动机气缸直径的磨损与温度的关系L6折合公式为:t发动机启动温度，c；K经验系数，取270km；K经验系数，取40 C；L折合里程，km图1.3显示了启动一次，发动机气缸直径的磨损与其温度的关系将发动机在低温时启动产生的磨损换算成发动机正常温度下行驶的里程数， 其实
4、验结果是非常惊人的，如下图所示：大气温度/c发动机气缸壁磨损程度5相当于发动机牵引车辆行走3040km0相当于发动机牵引车辆行走80100km-18相当于发动机牵引车辆行走200250km表1.1发动机冷启动时气缸壁的磨损量与大气温度的关系由此可见，延长发动机使用寿命的根本方法是在启动前通过加热发动机冷却 液，让气缸壁、曲轴、活塞环在最佳工作温度下保持设计配合间隙，是理想的选 择。大型货车马力大，气缸径大，配合间隙随温度变化明显，经济性更为突出， 尤其在新车磨合时，让发动机在最佳温度启动，降低气缸壁与活塞环的磨损量， 从而保持住最大有效功率，成为延长发动机使用寿命的关键。对于冷却液温度的提高，
5、在同样的负荷下，燃烧室内壁温度将有所提高，从图1.2、图1.3摘自上C.Firey, J.C.Newcomb, J.F.Nieman P.R.Sugges.studies of the effects of water on gasoline engine wear at low temperatures wear ,Vol.10, No.1(19671)而使压缩终了温度有所提高，改善燃油的汽化条件，能明显缩短滞燃期，改善燃 烧过程。图1.4为某车试验结果，示出了发动机冷却液温度对经济性的影响。冷 却液温度从50C增加到85C，可提高经济性约3%。对于发动机性能的影响， 从节约燃油消耗来讲，显
6、然冷却液温度越接近设计温度其经济性越大。这样既有 利于提高发动机的动力性和经济性，又能保证适宜而稳定的冷却液温度，从而延 长发动机的使用寿命。5560657075明出水温度昭）1图1.4发动机冷却液温度对经济性的影响二、柴油车油液预热系统工作原理图2.1柴油车油液预热系统表 1.1 图 1.4 摘自 W.H.Crouse.Automotive engine Design Mc Graw Hill(1970)柴油车油液预热系统采用智能单片机控制，对整个系统进行监控和保护。以 车载电瓶为电源，柴油发动机自身的燃油为热源，控制输油泵通过进油管吸入燃 油并利用独创的挥发喷油方式将燃油输送到主机的燃烧室
7、内，与助燃风轮吸入的 空气在燃烧室内混合，充分燃烧。燃烧室所产生的热量经水套体的内壁，传递给水套体夹层中的冷却液，被加 热的冷却液在水泵的作用下不断在整个管路中循环，加热发动机，最终使冷却液 在820分钟内迅速升温到80C，达到对整车加热的目的，从而在根本上解决 了因工作环境温度低所造成的发动机无效磨损这一历史难题。使用油液预热系统后使发动机在启动前达到最佳工作温度，发动机的使用寿 命提高近50%，同时节约燃油，燃油消耗率下降6.25%，这样大大提高了车辆使 用的经济性。三、发动机润滑对发动机使用的影响冷却液的温度对发动机磨损影响巨大，同样，环境温度对发动机润滑影响也 很大，让发动机润滑温度在
8、最佳范围，能有效提高润滑效果。实验证明，发动机 润滑油温度在2030C时，润滑效果最佳，如图3.1所示。图3.1发动机润滑油温度与启动系统输出功率之间的关系由上图可知随着发动机润滑油随温度的上升，其启动系统输出功率也随之增图3.1图3.2摘自6140B型柴油机冷起动性能试验及试验方法的探讨重庆重型汽车研究所罗新民机油温度：C加。低温环境下，润滑油温度每变化1c,对冷启动性能产生显著影响。试验结 果如图3.2所示。面水管发动机进水管J J小循环冷却液循图3.2润滑油的温度与发动机启动时间的关系由此可见，润滑油的温度也是影响发动机使用的重要因素之一。电源线润滑油预热进油管油底壳J二润滑油预热,（车
9、载电瓶）兀柴油车油液预热系统，利用热交换系统排出的高温气体（约350C ）对发动机润滑油底壳进行加热，最大限度提高润滑油温度，通过独创的引风装置有效利用热量，从而解决因润滑油温度低产生的对发动机的负面影响，让发动机在最佳 温度、最佳润滑条件下工作，以达到最好的经济性。以锡柴CA6DL2, 350马力 发动机为例，该系统预热了发动机小循环冷却液24L，润滑油油道内4L,油底壳 存油20L，并将发动机内燃油0.2L同时预热，综合预热效果十分明显，让发动图3.3冷却液温度随时间变化（S）冷却液温度汽冷却械温度F0C图3.4冷却液温度对燃油消耗量的影响变化曲线图3.5冷却液温度对有效功率的影响从图3.
10、4和图3.5可知，冷却液温度由-10C80C时，燃油消耗量降低6.25%, 发动机输出功率增加了 4.45%；冷却液温度由8090C时燃油消耗量和发动机功 率均保持稳定。当冷却液温度过低时，润滑油温度也较低，粘度增大，流动性变 差，增大了零件磨损，使机械损失增加，输出功率相对减少。柴油机冷却液温度对发动机燃油消耗量以及有效功率有着较大的影响，只有 将冷却液温度控制在合理有效范围内，即855C，柴油机的经济性能为最佳。由图3.6可以看出，燃气通过壁面传给冷却液的热量与燃气和冷却液两者的 温差成正比。冷却液温度高，发动机有效功率将增加，反之降低。在保证柴油机正常工作的前提下，为了减少该项损失提高燃
11、油经济性，应尽图3.3图3.5摘自冷却液温度对柴油机性能影响研究胡君蒋习军朱红国魏厚敏黄德军（中国汽车工程研究院）量提高冷却液的温度。并让润滑油温度保持在2030C左右。1图3.6燃气将热量传给冷却液四、柴油车油液预热系统的耗电量计算实验证明：低温启动时，启动机消耗的电流很大，约为常温启动的610倍， 温度越低，发动机启动时所需的瞬间电流越大，启动时间越长，对电瓶的损坏越 大，柴油车油液预热系统的耗电量如表4.1和表4.2所示：例1：以350马力发动机为例，环境气温-42C，柴油车油液预热系统功率13KW，电压24V，耗电量如下：dian电流(A)时间(h)耗电量(Ah)总耗电量(Ah)电瓶总
12、容量(Ah)占电瓶总容量的百分比(%)预热启动前：11.50.0160.1842.0633000.688预热启动中：14.30.0080.114正常工作后：5.30.3331.765表4.1例2：气温为-42C，润滑油温度为-37C时的耗电量如下:启动机启动过程电流(A)启动时间(S)耗电量(Ah)总耗电量(Ah)占电瓶总容量的百分比(%)瞬时启动前：1500 (max)7.953.36.72.23启动一次后：1000 (平均)12.583.4图3.6摘自钱兰等.壁温对内燃机缸内传热影响的试验研究J .内燃机学报，1999，(1)使用智能液体预热系统后瞬时启动前：450 (max)4.40.5
13、50.860.32启动一次后：100 （平均）110.31表4.2由上面两个表格可知启动一次柴油车油液预热系统的耗电量不足总电瓶容 量的1%，仅占发动机低温启动一次耗电量的1/3。在使用柴油车油液预热系统预 热后，使回油温度升高，启动机启动一次的耗电量仅占电瓶总容量的0.3%，同 时启动机的启动时间大大缩短、电瓶极板间的化学反应物质更加活性化并使电瓶 的有效放电大大增加、启动一次的耗电量大大减小，最终节省电瓶。由此可见该系统的耗电量小，并且在预热后启动电流大大降低从而对电瓶减 少伤害，达到延长电瓶使用寿命的目的。五、柴油车油液预热系统的节油我公司柴油车油液预热系统工作时以燃油为燃料，热效率高达
14、81%，工作中 耗油1.5kg/小时，正常使用一次（约530分钟）耗油量仅为0.15kg0.75kg （根 据春夏秋冬季温度和发动机马力大小而测定）正常柴油车怠速升温时，耗油量根 据不同车型不同温度在28L左右，由此可见在该环节，加装该产品本身就节油 10倍以上，尤其以大型货车更为明显。六、柴油车油液预热系统的安装步骤及注意事项为更有效利用热量，车辆加装该系统以近发动机为原则，同时根据不同车型 推出最佳安装位置（近发动机水路，近发动机油底）电源取自车载电瓶，安装步 骤如下：（一）选择柴油车油液预热系统安装位置及安装固定台架 柴油车油液预热系统须安装在发动机附近，避开旋转、运动及不耐 热部件，且
15、不妨碍车辆日常保养与检修。例：前保险杠（根据车型情况 而定）。 与发动机及其他热源的距离不小于10cm，且不能高于发动机，也不 能低于车底盘之下。庄注:进气口保持通畅，避免物体遮挡。（二）判断原车水路循环方向及连接循环管路首先找到发动机回水管与柴油车油液预热系统出水口连接，再将暖风回水管与柴油车油液预热系统水泵进水口连接。循环管路连接完毕后必须将其固定，避开高温和易摩擦处，整体管路 需预防挤压、割破，避免出现水路不通畅、渗漏等现象。庄注: 水管穿过车体钣金时要注意加装防护套，避免日,后磨破。（三）油路安装在油箱上端盖处选取适当位置后，开中8mm的圆孔，将油箱立杆与油 箱固定住，另一头与柴油机油液预热系统固定，并确保油管下端和油箱底部的距离为20mm左右，并将立
