CN111706452A - 矿用自卸车冷启动系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布一种矿用自卸车冷启动系统及方法，属于矿山机械技术领域。加热器进油口连接吸油管Ⅲ，吸油管Ⅲ连接三通接头Ⅱ的第三接口；加热器回油口连接回油管Ⅲ，回油管Ⅲ连接三回油管Ⅲ的第三接口；加热器进水口通过进水管Ⅰ、截止阀Ⅰ、进水管Ⅱ连接发动机缸套内的冷却管路出水口；加热器出水口通过回水管Ⅰ、截止阀Ⅱ、回水管Ⅱ连接发动机缸套内的冷却管路进水口。本发明通过增加专用于控制线束的温控开关和指示灯，可以做到精确控制冷却液的加热温度，节约时间，实现近乎100%的低温启动成功率，使整机效率达到最高；确保发动机及矿用自卸车的使用寿命，提高矿用自卸车的出勤率，保证正常生产。

Description

矿用自卸车冷启动系统及方法

技术领域

本发明涉及矿山机械技术领域，具体是一种非公路矿用自卸车冷启动系统及方法。

技术背景

矿用自卸车应用范围广泛，工作环境极其恶劣，一般为矿山、高原等。随着矿用自卸车的整体技术提升和发展进步，矿用自卸车不断挑战各种各样的极端气候，包括极热、多尘、高湿、极寒等极端工况。所以根据工程需求，矿用自卸车需要常年在一些高纬度地区以及高原等寒冷地区工作，由于矿用自卸车的动力来源绝大部分为柴油机，柴油机的启动性能对整车的使用可靠性，便捷性、耐久性和燃油经济性等都有很大的影响，发动机启动不可靠就是整车不可靠的表现之一。而且启动不顺利，无形之间会增加作业者的劳动强度，降低整车的出勤率，加大发动机的磨损。

在极寒工况时柴油机启动困难主要有3个原因：

1.在极寒工况下，由于外界温度极低，发动机机油黏度增大，流动性差，甚至有可能发生凝结，所以发动机曲轴的转动阻力矩大大增加，启动转速不足，造成发动机启动困难；

2.柴油发动机的点火方式为压燃，在低温环境下，会导致进气温度和压力都过低，所以燃烧室内的柴油雾化效果差，压缩比降低，发动机更难启动；

3.矿用自卸车配套的多为大马力柴油发动机，通常伴有启动马达带动发动机启动，启动马达的作用就是使发动机具有一定程度启动转速，压缩油气混合物自燃启动。外部环境气温极低时，蓄电池的输出能力降低，其电解液的黏度变大，在极板上的渗透效率降低，加大了内电阻，这使得蓄电池的容量和端电压降低，温度更低时甚至会无法放电，电压降低使发动机的启动马达得不到所需的输入功率，所以容易造成启动困难；

此时，配备一套良好的冷启动系统是低温极寒地带矿用自卸车保证出勤率的必要前提。特别是一些国家和地区（如俄罗斯），冬季环境温度常常在-35℃以下，属于极寒环境，这就需要矿用自卸车具有良好的冷启动性能，来保证整车在寒冷工况下的正常作业。

目前，矿用自卸车广泛运用的冷启动方案有两种：一种是采用发动机进气加热；另一种是采用大功率风扇向发动机吹热风保持热量。两种方案的加热效率都不高，而且第二种操作费时费力，影响整车运输效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种非公路矿用自卸车冷启动系统及方法，使产品更为高效和耐用，可以适应各种极端工作环境。

本发明解决的技术问题：克服现有矿用自卸车冷启动技术中的不足，解决矿用自卸车在高原极寒地区低温启动困难的问题，提供一种矿用自卸车冷启动系统及方法。

本发明采用的技术方案具体为：一种矿用自卸车冷启动系统，

发动机进油口连接有进油管Ⅱ，进油管Ⅱ另一端连接有油水分离器，油水分离器进油口连接有进油管Ⅲ，进油管Ⅲ另一端连接三通接头Ⅱ的第一接口，三通接头Ⅱ第二接口连接有进油管Ⅰ，进油管Ⅰ另一端连接有燃油箱；

发动机回油口连接有回油管Ⅱ，回油管Ⅱ另一端连接三通接头Ⅰ的第一接口，三通接头Ⅰ第二接口连接有回油管Ⅰ，回油管Ⅰ另一端连接至所述燃油箱；

液体燃油加热器进油口连接有吸油管Ⅲ，吸油管Ⅲ另一端连接所述三通接头Ⅱ的第三接口；

液体燃油加热器回油口连接有回油管Ⅲ，回油管Ⅲ另一端连接所述三回油管Ⅲ的第三接口；

液体燃油加热器进水口连接有进水管Ⅰ，进水管Ⅰ另一端连接有截止阀Ⅰ，截止阀Ⅰ另一端连接有进水管Ⅱ，进水管Ⅱ另一端连接发动机缸套内的冷却管路出水口；

液体燃油加热器出水口连接有回水管Ⅰ，回水管Ⅰ另一端连接有截止阀Ⅱ，截止阀Ⅱ另一端连接有回水管Ⅱ，回水管Ⅱ另一端连接发动机缸套内的冷却管路进水口。

其进一步是：所述回水管Ⅱ远离截止阀Ⅱ的一端连接有三通接头Ⅲ，三通接头Ⅲ另两个接口分别通过回水管Ⅲ、回水管Ⅳ连接发动机缸套内冷却管路的两个进水口。

所述液体燃油加热器进水口连接有直通钢管Ⅰ，直通钢管Ⅰ另一端连接所述进水管Ⅰ；所述直通钢管Ⅰ中安装有温控开关，温控开关连接有接插件Ⅰ；液体燃油加热器通过控制线束连接有接插件Ⅱ，接插件Ⅱ连接翘板开关；所述翘板开关连接有保险丝，翘板开关连接蓄电池；所述接插件Ⅰ连接红色指示灯，接插件Ⅰ、红色指示灯连接至控制线束中。

一种矿用自卸车冷启动方法，包括如下步骤：

接通整机电源，打开翘板开关，液体燃油加热器开始工作；

液体燃油加热器开始参与发动机的内部水循环，若此时冷却液温度未达到15℃，温控开关不工作，红色指示灯常亮；

加热后的发动机冷却液温度达到15℃以上之后，温控开关开始工作，使红色指示灯的工作回路形成断路，此时红色指示灯熄灭，提醒驾驶员可以启动发动机；

发动机启动后关闭翘板开关。

其进一步是：所述液体燃油加热器安装在冷启动箱体中，冷启动箱体上设有箱盖；所述冷启动箱体通过冷启动箱支座Ⅰ、冷启动箱支座Ⅱ固定在车架上。

柴油管和水管用胶套卡箍固定在车架及附近结构上。

本发明的有益效果为：通过增加专用于控制线束的温控开关和指示灯，可以做到精确控制冷却液的加热温度，节约时间，实现近乎100%的低温启动成功率，使整机效率达到最高；在一定程度上节约成本，避免不必要的燃油消耗；

加热过程易于观察，易于操作，实用性强；降低了极寒情况下发动机启动的磨损程度，延长发动机寿命；同时本发明独立专用，适用范围广泛，成本较低，易于实现且效果优异；

极寒工况下的，更便捷、高效的给发动机进行低温预热启动，确保发动机及矿用自卸车的使用寿命，提高矿用自卸车的出勤率，保证正常生产。

附图说明

图1为本发明矿用自卸车冷启动系统原理图；

图2为本发明矿用自卸车冷启动系统控制原理图；

图3为本发明矿用自卸车冷启动系统实施案例图；

图中：5.进油管Ⅰ；6.回油管Ⅰ；9.发动机；11.进油管Ⅱ；12.回油管Ⅱ；13.油水分离器；14.进油管Ⅲ；17.温控开关；18.接插件Ⅰ；19.红色指示灯；20.翘板开关；21.保险丝；22.蓄电池；23.接插件Ⅱ；24.控制线束；29.箱盖；30.液体燃油加热器；31.橡胶管；32.直通钢管Ⅰ；33.管夹Ⅰ；34.进水管Ⅰ；35.截止阀Ⅰ；36.冷启动箱体；37.冷启动支座Ⅰ38.冷启动支座Ⅱ；39.回油管Ⅲ；40.吸油管Ⅲ；41.变径接头Ⅰ；42.三通接头Ⅰ；43.变径接头Ⅱ；44.三通接头Ⅱ；45.回水管Ⅰ；46.进水管Ⅱ；47.胶套卡箍；48.组合接头；49.直通接头Ⅰ；50.组合垫圈Ⅰ51.截止阀Ⅱ；52.回水管Ⅱ；53.直通钢管Ⅱ；54.管夹Ⅰ；55.三通接头Ⅲ；56.EW接头；57.回水管Ⅲ；58.回水管Ⅳ；59.直通接头Ⅱ；60.组合垫圈Ⅱ。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，现结合附图对本发明做进一步说明。

实施例一

结合图1所示，一种矿用自卸车冷启动系统，

发动机9进油口连接有进油管Ⅱ11，进油管Ⅱ11另一端连接有油水分离器13，油水分离器13进油口连接有进油管Ⅲ14，进油管Ⅲ14另一端连接三通接头Ⅱ44的第一接口，三通接头Ⅱ44第二接口连接有进油管Ⅰ5，进油管Ⅰ5另一端连接有燃油箱7；发动机9回油口连接有回油管Ⅱ12，回油管Ⅱ12另一端连接三通接头Ⅰ42的第一接口，三通接头Ⅰ42第二接口连接有回油管Ⅰ6，回油管Ⅰ6另一端连接至所述燃油箱7；

液体燃油加热器30进油口连接有吸油管Ⅲ40，吸油管Ⅲ40另一端连接三通接头Ⅱ44的第三接口；液体燃油加热器30回油口连接有回油管Ⅲ39，回油管Ⅲ39另一端连接三回油管Ⅲ39的第三接口；

液体燃油加热器30进水口连接有进水管Ⅰ34，进水管Ⅰ34另一端连接有截止阀Ⅰ35，截止阀Ⅰ35另一端连接有进水管Ⅱ46，进水管Ⅱ46另一端连接发动机9缸套内的冷却管路出水口；液体燃油加热器30出水口连接有回水管Ⅰ45，回水管Ⅰ45另一端连接有截止阀Ⅱ51，截止阀Ⅱ51另一端连接有回水管Ⅱ52，回水管Ⅱ52另一端连接三通接头Ⅲ55，三通接头Ⅲ55另两个接口分别通过回水管Ⅲ57、回水管Ⅳ58连接发动机9缸套内冷却管路的两个进水口。

结合图2所示，液体燃油加热器30进水口连接有直通钢管Ⅰ32，直通钢管Ⅰ32另一端连接进水管Ⅰ34。直通钢管Ⅰ32中安装有温控开关17，温控开关17连接有接插件Ⅰ18；液体燃油加热器30通过控制线束24连接有接插件Ⅱ23，接插件Ⅱ23连接翘板开关20；翘板开关20连接有保险丝21，翘板开关20连接蓄电池22。接插件Ⅰ18连接红色指示灯19，接插件Ⅰ18、红色指示灯19连接至控制线束24中。

液体燃油加热器其加热原理是加热发动机水套中的防冻液，在加热器水泵的作用下，使得发动机内的防冻液加热后在水道中流动循环，间接地加热了发动机缸体和机油，降低发动机曲轴的转动阻力矩，提高了压缩比，使发动机更易于启动。

本实施例工作原理为：

液体燃油加热器由车载电源（蓄电池）提供电源，以不结蜡柴油作为燃料，翘板开关打开后，整套加热系统开始工作，液体燃油加热器利用吸油管Ⅲ40从整机燃油管路的进油管Ⅰ5中通过一个三通接头Ⅱ44取得燃油，在加热器内部燃烧室内燃烧释放大量热量，未燃烧燃油通过加热器回油管Ⅲ39回到发动机燃油管路的回油管Ⅰ6中，最后回到燃油箱；

发动机缸套内的低温冷却液经液体燃油加热器30循环泵进入液体燃油加热器内，与柴油燃烧释放的热量充分换热后成为高温冷却液，再由加热器循环泵、回水管Ⅰ45、回水管Ⅱ52、回水管Ⅲ57、回水管Ⅳ58输送到发动机缸套，与发动机缸套充分热交换后变为低温冷却液，再次回到液体燃油加热器内部被加热，如此循环实现预热发动机的目的。该设计成本低，易实现，使冷启动系统操作更加便捷、可靠，提升发动机的低温启动效率，一定程度上延长发动机使用寿命，具有较大的应用前景。

实施例二

一种矿用自卸车冷启动方法，在上述实施例一的基础上，包括如下步骤：

接通整机电源，打开翘板开关20，液体燃油加热器30开始工作；

液体燃油加热器30开始参与发动机的内部水循环，若此时冷却液温度未达到15℃，温控开关17不工作，红色指示灯19常亮；

加热后的发动机冷却液温度达到15℃以上之后，温控开关17开始工作，使红色指示灯19的工作回路形成断路，此时红色指示灯19熄灭，提醒驾驶员可以启动发动机；

发动机启动后关闭翘板开关20。

结合图3所示，液体燃油加热器30安装在冷启动箱体36中，冷启动箱体36上设有箱盖29，冷启动箱体36通过冷启动箱支座Ⅰ37、冷启动箱支座Ⅱ38固定在车架上。液体燃油加热器30的进水口位置依次安装橡胶管31、直通钢管Ⅰ32、进水管Ⅰ34、截止阀Ⅰ35、进水管Ⅱ46，在发动机9出水口位置依次安装组合垫圈Ⅰ50、直通接头Ⅰ49、组合接头48，组合接头48再与进水管Ⅱ46连接。液体燃油加热器30的回水口位置依次安装回水管Ⅰ45、截止阀Ⅱ51、回水管Ⅱ52、直通钢管Ⅱ53、管夹Ⅰ54、三通接头Ⅲ55；三通接头Ⅲ55一路通过EW接头56、回水管Ⅲ57、直通接头Ⅱ59、组合垫圈Ⅱ60连接发动机9一个进水口；同理，三通接头Ⅲ55另一路通过回水管Ⅳ58连接发动机9另一个进水口。

吸油管Ⅲ一端固定在液体燃油加热器30的油泵接口上，另一端利用变径接头Ⅰ41安装在整机柴油进油管道的三通接头Ⅱ44；同理，回油管Ⅲ39一端连接液体燃油加热器30回油口，另一端利用变径接头Ⅱ43安装在整机柴油回油管道的三通接头Ⅰ42。

柴油管和水管布置用胶套卡箍47固定在车架及附近结构上，使管路走向尽量合理、美观、软管无形变。管路采用软管，可以方便管路调试和最大程度的配合其他部分布置合理的管线走向，截止阀设计用于加热器及管路维修，节约成本，节省时间，控制线束的创新设计可以做到精确控制加热温度，废除掉之前利用加热时间来判断温度的功能，控制线束的温度开关和红色指示灯可以让驾驶员精确的判断自卸车是否达到启动状态，很大程度的提高一次启动成功率，提高自卸车的工作出勤率，确保用户利益不受损害。

Claims (6)

1.一种矿用自卸车冷启动系统，其特征在于：

发动机（9）进油口连接有进油管Ⅱ（11），进油管Ⅱ（11）另一端连接有油水分离器（13），油水分离器（13）进油口连接有进油管Ⅲ（14），进油管Ⅲ（14）另一端连接三通接头Ⅱ（44）的第一接口，三通接头Ⅱ（44）第二接口连接有进油管Ⅰ（5），进油管Ⅰ（5）另一端连接有燃油箱（7）；

发动机（9）回油口连接有回油管Ⅱ（12），回油管Ⅱ（12）另一端连接三通接头Ⅰ（42）的第一接口，三通接头Ⅰ（42）第二接口连接有回油管Ⅰ（6），回油管Ⅰ（6）另一端连接至所述燃油箱（7）；

液体燃油加热器（30）进油口连接有吸油管Ⅲ（40），吸油管Ⅲ（40）另一端连接所述三通接头Ⅱ（44）的第三接口；

液体燃油加热器（30）回油口连接有回油管Ⅲ（39），回油管Ⅲ（39）另一端连接所述三回油管Ⅲ（39）的第三接口；

液体燃油加热器（30）进水口连接有进水管Ⅰ（34），进水管Ⅰ（34）另一端连接有截止阀Ⅰ（35），截止阀Ⅰ（35）另一端连接有进水管Ⅱ（46），进水管Ⅱ（46）另一端连接发动机（9）缸套内的冷却管路出水口；

液体燃油加热器（30）出水口连接有回水管Ⅰ（45），回水管Ⅰ（45）另一端连接有截止阀Ⅱ（51），截止阀Ⅱ（51）另一端连接有回水管Ⅱ（52），回水管Ⅱ（52）另一端连接发动机（9）缸套内的冷却管路进水口。

2.根据权利要求1所述的矿用自卸车冷启动系统，其特征在于：所述回水管Ⅱ（52）远离截止阀Ⅱ（51）的一端连接有三通接头Ⅲ（55），三通接头Ⅲ（55）另两个接口分别通过回水管Ⅲ（57）、回水管Ⅳ（58）连接发动机（9）缸套内冷却管路的两个进水口。

3.根据权利要求1所述的矿用自卸车冷启动系统，其特征在于：所述液体燃油加热器（30）进水口连接有直通钢管Ⅰ（32），直通钢管Ⅰ（32）另一端连接所述进水管Ⅰ（34）；所述直通钢管Ⅰ（32）中安装有温控开关（17），温控开关（17）连接有接插件Ⅰ（18）；液体燃油加热器（30）通过控制线束（24）连接有接插件Ⅱ（23），接插件Ⅱ（23）连接翘板开关（20）；所述翘板开关（20）连接有保险丝（21），翘板开关（20）连接蓄电池（22）；所述接插件Ⅰ（18）连接红色指示灯（19），接插件Ⅰ（18）、红色指示灯（19）连接至控制线束（24）中。

4.一种矿用自卸车冷启动方法，采用权利要求3所述的一种矿用自卸车冷启动系统，其特征在于，包括如下步骤：

接通整机电源，打开翘板开关（20），液体燃油加热器（30）开始工作；

液体燃油加热器（30）开始参与发动机的内部水循环，若此时冷却液温度未达到15℃，温控开关（17）不工作，红色指示灯（19）常亮；

加热后的发动机冷却液温度达到15℃以上之后，温控开关（17）开始工作，使红色指示灯（19）的工作回路形成断路，此时红色指示灯（19）熄灭，提醒驾驶员可以启动发动机；

发动机启动后关闭翘板开关（20）。

5.根据权利要求4所述的矿用自卸车冷启动方法，其特征在于：所述液体燃油加热器（30）安装在冷启动箱体（36）中，冷启动箱体（36）上设有箱盖（29）；所述冷启动箱体（36）通过冷启动箱支座Ⅰ（37）、冷启动箱支座Ⅱ（38）固定在车架上。

6.根据权利要求4所述的矿用自卸车冷启动方法，其特征在于：柴油管和水管用胶套卡箍（47）固定在车架及附近结构上。

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