魏 靖/WEI Jing

（徐工挖掘机械有限公司，江苏 徐州 221004）

高寒地区施工中，柴油机在-40℃的高寒环境下能否正常工作成为工程机械面临的挑战。本文以挖掘机为例介绍在高寒条件下工程机械动力系统加热方案设计。通过加热发动机冷却液用来提升机油温度，减少发动机磨损和启动电机耗电量及启动时间，以此延长柴油机和电瓶的使用寿命。同时，通过独立气暖加热器加热驾驶室给操作者增加舒适性并且节约使用成本。

1 加热系统现状

目前,挖掘机械加热系统一般采用柴油加热器作为核心部件，通过柴油燃烧加热冷却液，并与发动机组成循环加热系统。图1为常见的柴油加热器。

柴油加热器采用24V或12V直流电源供电，其附带的水泵将空调进水管路中的冷却液部分抽出，通过柴油加热器加热后再循环至空调回水管路，进而将加热后的冷却液循环至发动机水泵吸水口处，完成整个循环过程，以此达到低温条件下辅助启动发动机的目的。

在此加热方案中，柴油加热器的柴油在很大程度上受柴油标号的限制。这需要柴油在低温条件下能够正常流动，以此保证其正常工作。一般而言，柴油标号越低，价格越高，购买难度随之增加。同时，挖掘机械在低温条件下，液压油随着温度的降低粘度也会增加，长时间低温运行，会对液压元件造成损害。即便如此，为了节约成本，多数用户还会选择使用标号价格偏低的柴油、机油以及液压油，在一定程度上加剧了上述条件对机械的负面影响。基于此，本文提出一套挖掘机械全方位的加热方案，使机器在低温乃至高寒条件下顺利启动并保持正常工作的状态。

2 全方位加热系统

如图2所示，全方位加热方案是在现有系统的基础上增加了蓄电池、柴油箱、液压油箱等部件加热用以满足高寒条件下挖掘机械启动和工作的需求。蓄电池、柴油箱和液压油箱加热系统为三路并联的冷却液加热回路。每个回路上面配置球阀，通过球阀的开启和关闭可选择单个或多个回路加热。相比现有系统，全方位加热方案所选择的柴油加热器功率应适当加大。

为了使柴油加热器能在高寒条件下正常工作，本方案为加热器单独设计了一个副油箱，箱体装盛当前环境对应标号的柴油。

2.1 蓄电池加热

低温起动时，起动机消耗的电流很大，约为常温起动的6～10倍，温度越低，发动机起动时所需的瞬间电流越大。起动时间越长，对蓄电池的损耗越大。使用全方位加热方案后，机油温度升高，润滑良好，启动电流降低，一次耗电量仅占电瓶总容量的0.3%。同时启动时间缩短，如图3所示，蓄电池极板间的化学反应物质更具活性化并使其有效放电增加，达到延长蓄电池使用寿命的目的。

2.2 柴油加热

柴油箱加热器安装在柴油箱壁上，加热器深入到柴油箱内部，可以彻底解决高寒条件下结蜡问题。如图4所示。

为了节约成本，带来更大的经济效益，客户使用机器时可以在副油箱里加装对应标号柴油如-35#～-50#，正常的主柴油箱里可以加装-10#～0#柴油。如果以平均油耗25L/h，工作6h/天，高寒条件工作100天/年，柴油差价按1元/L计算，柴油箱加装全方位加热方案后，每年可以节约1.5万元。

2.3 液压油箱加热

液压油加热与柴油箱加热类似，能够有效解决高寒条件下，液压油胶凝的停机状况，保持液压油的流动性。同时减少油泵的汽蚀现象，减缓油泵和液压元件的磨损，大大增加液压元件的使用寿命，减少了液压元件维护保养成本。加热后的冷却液进入液压油箱加热器，加热液压油后从加热器出口经冷却液主回路回到发动机。如此循环往复，使液压油达到最佳工作温度。

3 驾驶室加热

传统的驾驶室加热是由发动机流出的冷却液提供热量，即水暖加热。本案将采用新型独立气暖加热器给驾驶室加热，如图5所示。独立风暖加热相比传统加热有以下优点：①严寒条件下发动机启动尚困难，无法提供热量给驾驶室加热，即便加装了柴油加热器，启动过程也将持续30min甚至更多。高寒条件下，操作人员在驾驶室里持续等待，极有可能被冻伤。采用独立风暖加热，可以达到即开即热。②相比于发动机怠速取暖，独立风暖加热将更节省柴油，使用成本仅为常规加热的1/10。

4 结 语

随着俄罗斯、北美等建筑工程的增加，工程机械也将面临更多的严寒条件的考验，挖掘机的冷启动技术，不仅可以大大节约柴油的使用成本，同时也降低了发动机、电瓶等维护保养费用，即开即热的驾驶室气暖加热为驾驶者的安全性及舒适性保驾护航，这套全方位的加热系统也可以应用到其它类型的工程机械，有了全套的加热方案，广阔的严寒地区将会迎来更快的发展。