柴油發動機低溫起動的方法與保證

代 輝

中國石油天然氣運輸公司新疆成品油配送公司，新疆庫爾勒 841000

1 柴油發動機低溫起動的影響因素

柴油發動機是發動機在外力的作用下開始轉動，到怠速運轉的過程。它是由蓄電池供電帶動電動機轉動達到高于柴油機原著火轉速的目標轉速，在轉速超過脫離轉速后，電機傳動裝置使得起動齒輪打滑脫開，然后柴油機在怠速狀態下運行。

影響柴油發動機起動的因素有：

1）柴油機起動阻力矩

如果用Ms表示起動，Mj表示加速，Mc表示壓縮，Mf表示摩擦力矩。那起動阻力矩用公式是：Ms= Mj+ Mc+ Mf。

Mj加速與柴油機動力系統的轉動慣量 I0，柴油發動機起動時間和起動拖動轉速 ns相關的，它的計算公式是：Mj= I0ω /ts=I0πns/ （30 ts）其中，ts為加速到 ns的時刻時。

Mc和柴油機起動時缸內壓縮壓力分解于曲柄上的切向壓力tm和柴油機的曲柄半徑 r 相關的，它的計算是：Mc= τmrFh（Fh=活塞面積）對于 Mf，可以建立該力矩與柴油機排量相關的摩擦一樣的壓力公式：Mf= ffVhi / （πj）其中，pf是摩擦等效壓力；Vh是每缸排量；i 是柴油機氣缸數，還有j 就為沖程數。

2）柴油機壓縮溫度特性

從內燃機動力學可知，曲柄上的切向力可由下式得到:tm=pgsin( α + β) / cos β其中α、β、pg分別是曲柄轉角、連桿與氣缸軸線轉角和缸內氣體壓力。柴油機的實際氣缸內氣體的壓力和溫度是變動的，它與起動轉速、氣缸的進氣量和氣體壓縮氣閉性能狀態還有柴油機氣缸周圍的傳熱狀態息息相關的。

3）起動轉速

在起動發動機是一般要發動機轉速不能小于發動機的最低轉速，不然就會使得柴油供油不足，氣流的速度不夠，這樣可燃氣體的混合不夠，就會使得壓縮行程的散熱損失和漏氣損失增加，就使得發動機難以起動，且耗油大。

4）柴油機啟動電機功率特性

直流啟動電機是把電能轉變為機械能的設備，如果功率變化就會對柴油機的起動產生影響：功率的變化是受接觸電阻和導線、蓄電池容量、周圍溫度。

2 柴油發動機低溫起動困難的原因

1）起動阻力大。柴油發動機使用的機油隨著外界溫度的下降，他的粘度就會增大就增加了機油的內摩擦力，這樣就會產生很大的助力。阻力增大使得發動機的各個運動機構的相對摩擦力也增大；2）鉛蓄電池容量下降，起動功率變低。因為熱脹冷縮的緣故，車用的鉛蓄電池的容量隨溫度的下降電池的容量也下降，這樣就使得起動的電流就增大。在柴油發動機這樣大電流放電的情況下，對鉛蓄電池來說，溫度下降1℃就會下降2%的容量。這樣就使得起動扭矩和起動功率下降了，所以轉速就會明顯的下降，有時甚至會出現柴油發動機出現低速空轉的情況；3）氣溫低，混合氣散熱多，泄漏多。當外界環境溫度降低的時候，柴油發動機的各個部件，如氣缸蓋、氣門、活塞和氣缸，他們的溫度低就會使得混合氣在壓縮時散熱多，吸熱多。同時因為低溫啟動時，轉速低，使得混合氣的散熱時間長，也使得泄漏多；4）低溫柴油粘度大，霧化質量差。在低溫情況下，柴油機的轉速下降，使得噴油壓力下降，這樣霧化質量差就使得著火困難。

3 柴油發動機低溫起動方法

1）熱水預溫法。這種方法適用于柴油機用軟化水作為冷卻液，同時軟化熱水源是比較方便的單位。方法是向冷卻系加入40℃～50℃的溫水，避免用開水，這樣怕水溫度太高使得散熱器芯管、氣缸蓋發生脹裂的威脅。用溫水慢慢的進行預熱，當流出的水溫度比較高時停止注水。這樣可以提升發動機的溫度，防止冬季溫度太低時，發送機起動困難且耗油量大的問題；2）蒸汽機預熱法。同樣適用柴油機冬季采用軟化水作為冷卻液的情況，這個與用熱水預熱的原理差不多。讓蒸汽通過管道從水箱的下水管進入冷卻系，或者直接進入柴油發動機的冷卻水套，用蒸汽的溫度來預熱；3）采用外置強制循環式燃油加熱器。這是一種在柴油機內加入一種循環裝置，方法是利用一種隨機的燃料，把燃油加熱器附帶的水泵，然后將柴油機冷卻系統內的冷卻液先抽出來，把它加熱后再循環至柴油機機體內預熱柴油機，這時柴油機內部的氣缸、活塞、活塞環以及其它摩擦副之間的機油溫度就會隨之升高。當柴油機的機體達到40℃～50℃的時候，柴油機的機油溫度也升高了，粘度就會降低了，這樣柴油機就可以很好的運行起來了；4）在進氣道內安裝螺旋式電阻器，這種裝置需要使用蓄電池電。在起動柴油機前，接通電源前先使螺旋式電阻器發熱，這樣就可以提高柴油機在壓縮終了時氣缸內的氣體溫度。會利于柴油著火燃燒；5）采用低溫性能比較好的專用蓄電池。性能好的蓄電池都是運用了單元螺旋卷繞技術，它的極板之間的間隙非常小，采用固態酸，可以被玻璃纖維網吸附，在低溫時，也無液態酸冰凍現象，在－40℃環境條件依然可以正常工作。如果是普通的蓄電池，在比較氣溫比較低的情況下可以采取一些技術性的措施：一種是對蓄電池保溫，具體可以用保溫效果好的箱子裝著，然后在空隙的地方塞些保溫的材料，這樣就可以減低電解液密度，從而增加蓄電池的蓄電量。二是可以調高電解液的密度。三是適當調高發電機調節器限額電壓和充電電流。四是如果在特別冷的天氣，可把蓄電池卸下來拿到屋中保暖，需要使用的時候再裝上；6）發動機的定期保養。時常保持發動機的干燥和清潔可以使得電刷與換向器之間的良好接觸。選用凝點低、流動性好的柴油。柴油發動機在冬天使用時，可以對發動機采取一些保溫的措施，如在發動機的外面蓋上棉制或氈制保溫套，或者在油底殼下加封一層玻璃纖維等

4 結論

柴油機的廣泛使用給人們帶來便利的同時，也引發了諸多現實問題。由于燃油價格上漲，使用成本增加，使車主經濟負擔加重。尤其是在低溫的環境下，柴油發動機起動更難，造成了燃油的浪費。

[1]張春光，任延鵬，李芳，等.勝坨油田二區油井出砂規律及治理措施[J].油氣地質與采收率，2009，12(3)：64-66.

[2]王中華，何煥杰，楊小華，等.油田化學用品實用手冊[M].北京：中國石化出版社，2004：278-280.

[3]魏長河，王忠.低溫環境下ISG技術柴油機起動性能分析[J].農業機械學報，2010(9)：8-13.