工程机械低温预热装置的选择及应用

工程机械在很多不同领域都发挥着关键作用，但是在低温环境状况下，其性能和可靠性面临严峻挑战。当环境温度逐渐降低时，发动机机油燃油及液压油物理性质产生变化，引发发动机启动困难部件磨损加剧以及液压系统响应迟缓等问题，这严重影响工程机械的正常作业情况。为解决这些相关问题低温预热装置就应运而生，合理选择并且应用低温预热装置，能有效提升工程机械在低温环境下启动性能和工作效率，还可减少设备出现故障的情况并延长其使用寿命，所以深入研究工程机械低温预热装置的选择及应用具备重要现实意义。

1 常见的工程机械低温预热装置介绍

1.1 发动机预热装置

1.1.1 水套加热器

水套加热器是应用范围十 电加热元件对发动机冷却液加热，进而让发动机缸体和缸盖实 并且和发动机的冷却系统相互连通 （ 图 1）。在低温环境 能转化成热能来加热冷却液，冷却液会在发动机水套当 这样就能提高发动机的温度并改善其启动性能。水套加热器的优 能够有效 机的整体温度，对发动机的保护也较为全面，其缺点是加热速度相对来说比较慢 所需要的时间也会比较长

1.1.2 电加热丝

电加热丝是一种简单直接的发动机预热装置，它一般会安装在发动机进气歧管或燃烧室附近，接通电源之后电加热丝会迅速发热，将热量传递给进气空气或燃烧室内混合气，以此提高其温度来辅助发动机启动。电加热丝的优点是结构简单且成本较低加热速度快，缺点是加热范围有限对发动机其他部件预热效果不明显，并且容易出现局部过热方面的问题。

1.1.3 火焰预热器

火焰预热器靠燃烧柴油或者天然气这类燃料来产生高温火焰，以此对发动机的进气进行加热处理，火焰预热器通常是由喷油嘴、点火装置、燃烧室以及热交换器等部分组合而成。在发动机低温启动的状况下，喷油嘴会把燃油喷进燃烧室当中，点火装置将燃油点燃进而产生高温火焰，火焰经过热交换器把热量传递给进气的空气让进气温度升高，火焰预热器的优点是加热功率比较大且预热速度较快，能够在短时间内把进气温度提升到较高的水平。火焰预热启动作为一种最为传统的方式，仍然在一定区域内使用，通过使用火焰对发动机油底壳、燃油箱等进行烘烤，提高发动机机体温度，这种方法本身存在很大危险，容易损坏发动机密封元件，并有可能引起火灾。

1.1.4 蓄电池加热介绍

蓄电池温控系统把柴油燃烧 原理是借助热交换器把柴油燃烧产生的热能转化成 的时候，如果检测到出风口温度低于预 热风在箱体与加热器之间形成闭环循环，以此 统会智能调节风门开度，通过引入适量冷 下所面临的蓄电池性能衰减问题， 能之后，系统可以迅速提升电解液温度，有效改善 该装置还能显著提升蓄电池的充电效率，为后续启动储备足够多的电能。

1.2 燃油预热装置

1.2.1 油箱加热器

油箱加热器的作用是对燃油箱里 油在低温环境下出现凝固或者黏度增大情况 . 常见的油箱加热器主要 器是借助电加热元件把电能转化成热能，直接针对燃油 电磁感应原理，让燃油箱内的金属部分产生感应电流进而 热器的优点为能够有效提高燃油的温度，保证燃油具备良好的流动性， 确保燃 供应系统 ，缺点是加热速度相对来说比较慢，并且需要消耗一定数量的电能[

1.2.2 管路加热带

管路加热带是安装在燃油输送管路外部的加热装置，它利用电加热的方式来对燃油管路进行加热，以此防止燃油在管路当中出现凝固或黏度增大情况，进而确保燃油能够顺 送到发动机处 . 管路加热带通常是由发热丝、绝缘层和防护层等部分组合而成， 具备安装方便、加热均匀且可根据管路长度进行定制等优点，但是它也存在加热功率相对较小的不足，对于燃油的整体预热效果比较有限。

1.3 液压系统预热装置

1.3.1 液压油加热器

液压油加热器是专门用来加热液压油的一种装置，它能够安装在液压油箱内或者液压油管路当中。液压油加热器的工作原理和其他电加热器比较类似，是通过电加热元件把电能转化成热能来对液压油进行加热。在低温环境的情况下启动液压油加热器，将液压油加热到合适的温度，能够有效降低液压油的黏度并提高液压系统响应速度和工作效率。液压油加热器具有加热效果直接能快速提高液压油温度的优点，也存在需要消耗较多电能且对加热元件质量和可靠性要求较高的缺点。如图2 ：

液压油加热器用于各种工程机械的液压油加热，在低温环境下使粘稠的液压油温度升高，流动性增强，达到工程机械车辆正常工作的温度。以解决工程机械、车辆的低温运行困难的问题。该加热器也可以用于其它液体的加热。与车辆冷却循环管路连接，通过高温冷却液在液压油箱加热器散热管内实现高温冷却液与被加热油液的热交换，达到加热油液的目的。作用是使油温快速提升，减少气蚀现象，降低液压元件的磨损，提高工作效率，减少待机时间。

1.3.2 循环加热装置

发动机体外泵循环预热是将发动机水套内的冷却液通过外部水泵进行循环，同时在机体外辅助使用电加热或燃油加热，通过对流与热辐射等快速加热冷却水，从而带动发动机机体温度上升。在低温启动之前启动循环加热装置，循环泵会把液压油从液压油箱当中抽出来，经过加热器加热之后再送回到液压油箱，通过这样循环往复让液压油的温度慢慢升高。循环加热装置的优点是能够对整个液压系统进行均匀预热且预热效果良好，缺点是结构相对复杂、成本比较高，并且需要占用一定的安装空间。

2 低温预热装置选择要点

2.1 环境温度

在极寒环境即温度在 -40℃ 以下的情况下，火焰预热型预热装置和燃油加热型预热装置是比较好的选择，火焰预热装置能在短时间内提供足够热量让发动机快速启动，比如火焰预热装置最低工作温度为 -40^∘C ，可在极寒环境迅速点燃柴油实现发动机启动，而燃油加热型预热装置能通过燃烧燃油产生热量，对发动机冷却液和机油进行加热来改善启动条件。在寒冷环境即温度处于 -20℃～ -40℃ 时，燃油加热型预热装置和电加热型预热装置都能够使用，燃油加热型预热装置加热效率高可快速提高发动机温度，电加热型预热装置操作简单只需接通电源就能启动加热。例如，在油底壳安装螺旋式电阻器，通过电加热降低机油黏度改善启动条件。在温和寒冷环境下，温度在 -10℃～ -20℃ 时，电加热型预热装置和循环水加热型预热装置是较好的选择，电加热型预热装置可快速加热机油和进气，循环水加热型预热装置能通过加热冷却液，使发动机整体温度升高同时为驾驶室提供暖气。

2.2 工程机械类型

重型工程机械，如挖掘机、推土机以及泵送机械设备这类，一般都需要较大启动扭矩和较高动力输出，在这种状况下燃油加热型预热装置和火焰预热型预热装置是良好的选择。燃油加热型预热装置能通过燃烧燃油产生足够热量，对发动机冷却液和机油进行加热以改善启动条件，火焰预热装置可在短时间内提供高温让发动机快速启动。轻型工程机械如装载机、叉车这类，对启动扭矩和动力输出的要求相对较低，在这种情形下电加热型预热装置和循环水加热型预热装置是较好选择，电加热型预热装置操作简单，只需接通电源就能启动加热，循环水加热型预热装置可通过加热冷却液使发动机整体温度升高，同时还能为驾驶室提供暖气 [4]。泵送机械设备在低温环境当中运行时，液压油黏度会增大且润滑性能下降，容易导致启动困难、磨损加剧甚至设备故障，低温预热装置通过电加热、循环热油或者利用发动机冷却液余热等方式，提前对液压系统、润滑部件以及燃油进行预热，能够显著改善低温启动性能、减少机械磨损并延长设备寿命，该装置广泛应用于混凝土泵车、工程机械以及石油化工泵送设备，特别适合在高寒地区进行作业使用，其智能化控制系统可以实时监测温度并且自动调节加热功率，以此确保高效节能。

2.3 成本因素

第一是设备成本。燃油加 燃油加热型预热装置得配备燃油加热器、 火焰预热塞等部件，这些部件的采购与 相对较低。电加热型预热装置主要由电阻 部件，这些部件的采购和安装成本相对不高。 油来产生热量，火焰预热型预热 加热型预热装置的运行成本相对较低，因为它仅需消 因为它可通过加热冷却液来实现预热。

3 低温预热装置的应用

3.1 工程机械的启动

在低温环境下工程机械启动速 快速启动靠火焰预热与燃油加热装置，它们能在短时间内提供足够热量促成发动机快速启动 极寒环境迅速点燃柴油实现发动机启动。燃油加热型预热装置 油加热来改善启动条件，稳定启动有电加热型与循环水加热型预 过程保持稳定温度，电加热型预热装置通过电阻器加热机油和进气， 加热型预热装置通过加热冷却液使发动机整体温度升高。

3.2 工程机械的运行

是降低磨损方面， 低温预热 冷却液来降低机油黏度，还能提高冷却液流动性， 装置可燃烧燃油产生热量，对发动机冷却液和机 热机油和进气，降低了机油黏度并提高了进气温度。 效率，通过加热机油和冷却液让发动机在低温环境中快速达 油经济性。例如，循环水加热型预热装置通过加热冷却液使发动机整 时还 为驾驶室提供暖气

3.3 工程机械的维护

低温预热装置能减少工程机械故障，通过加热机油和冷却液，降低机油黏度、提高冷却液流动性，进而减少发动机低温启动与运行时的故障，如燃油加热型预热装置可燃烧燃油产生热量，对发动机冷却液和机油加热来改善启动条件。电加热型预热装置借助电阻器加热机油和进气，降低机油黏度并提高进气温度，低温预热装置还能延长工程机械使用寿命，通过减少发动机磨损和故障，有效延长发动机的使用寿命，比如，循环水加热型预热装置加热冷却液，使发动机整体温度升高还能为驾驶室供暖气。

4 结语

综上，低温环境 效办法 ，常见的工程机械低温预 适用范围，选择预热装置 满足工程机械低温环境启动和 寒条件来测试火焰预热器和燃油 适宜启动温度。与此同时， 精度处于±2℃范围之内，对于液压系 求加热之后油液流动性提升50% 以上。

参考文献：

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[3] 陈月春 ， 耿国芳 ， 李兰菊 ， 等 . 不同进气预热装置对柴油机起动性能的影响研究 [J]. 客车技术与研究 ，2021，43（01）：23-25+48.

[4] 侯杭州 ， 耿庆州 ， 许东京 ， 等 . 工程机械高原冷启动问题技术对策 [J]. 现代制造技术与装备 ，2021，57（02）：142-143.

作者简介：刘侃（1972.10-），男，汉族，湖南安化，本科，中级工程师，主要从事拖泵和车载泵产品整机设计和配置管理、动力系统设计、结构件设计等工作