柴油發(fā)動機預(yù)熱的外接裝置設(shè)計

陳佳等

摘要：柴油發(fā)動機以其環(huán)保、扭矩大和經(jīng)濟性能好等特點得到了越來越多的應(yīng)用。然而在我國北方地區(qū)的冬季，受氣溫較低的影響，柴油發(fā)動機普遍存在難以發(fā)動的難題。因此，為了更好的推進柴油發(fā)動機的應(yīng)用，發(fā)揮其高效性能，研發(fā)柴油發(fā)動機的預(yù)熱裝置非常有必要。本文設(shè)計一種基于外接裝置的柴油發(fā)動機預(yù)熱系統(tǒng)，以縮短柴油發(fā)動機的冬季預(yù)熱時間，對克服柴油發(fā)動機冬季發(fā)動難的問題提供有效的對策。

關(guān)鍵詞：柴油發(fā)動機；預(yù)熱；外界裝置；

柴油發(fā)動機是燃燒柴油來獲取能量釋放的發(fā)動機。相比于汽油發(fā)動機，柴油發(fā)動機不僅具有較大的載質(zhì)量，還能適應(yīng)較為惡劣的環(huán)境。因此，近年來，柴油發(fā)動機得到越來越廣泛的應(yīng)用。然而，不同于汽油發(fā)動機的火花塞點火，柴油發(fā)動機采用壓燃式點火方式，即先通過對氣缸內(nèi)的空氣進行壓縮形成高溫（477～727℃），再通過噴油器噴出霧狀然后發(fā)生自燃點火。因此，柴油發(fā)動機對進入汽缸的空氣溫度比較高。

然而，在我國尤其是北方地區(qū)冬季時節(jié)，由于氣溫很低，機油性質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，凝結(jié)成度高，導(dǎo)致柴油發(fā)動機不易啟動，這嚴重阻礙了柴油發(fā)動機的高效使用同時也影響了柴油動力源設(shè)備的生產(chǎn)效率。如何改善柴油機低溫啟動性成為眾多工程師所關(guān)心的問題。本文為柴油發(fā)動機設(shè)計一種外接裝置，以縮短柴油發(fā)動機的冬季預(yù)熱時間。

1.柴油發(fā)動機冬季起動困難主要原因

冬季嚴寒下，柴油發(fā)動機大都難以正常啟動，其主要原因如下：

1.1柴油蒸發(fā)困難。在柴油生產(chǎn)過程中，其溜出溫度為三百攝氏度左右，也就是說達到這一溫度以上才有部分柴油蒸發(fā)，其蒸發(fā)性很差。因此，進一步研發(fā)出某種物質(zhì)，參入柴油中以改善柴油著火性才是解決問題的關(guān)鍵。

1.2柴油發(fā)動機轉(zhuǎn)速低。冬季柴油機起動轉(zhuǎn)速低是起動困難的一個主要原因，低溫下潤滑油的粘度增加，柴油起動力矩增大，起動機力矩亦相應(yīng)增大，但此時蓄電池低溫下工作特性的影響施加在起動機上的電壓反而下降，使起動機轉(zhuǎn)速低于正常起動轉(zhuǎn)速。低轉(zhuǎn)速反過來又使壓縮過程加長，空氣泄漏和熱能損失增加而對柴油燃燒更為不利。

2.柴油發(fā)動機預(yù)熱系統(tǒng)設(shè)計的基本原理

本次預(yù)熱的目標(biāo)，最主要的也是為發(fā)動機部分的機油進行預(yù)熱。本設(shè)計的外接所采用的加熱方式是通過加熱防凍液，由循環(huán)泵將加熱過的防凍液導(dǎo)向發(fā)動機機底。最終達到防凍液、發(fā)動機機油預(yù)熱的效果。防凍液的作用之一是通過吸收發(fā)動機散發(fā)出來的熱量，加速發(fā)動機散熱。現(xiàn)在將這個原理反過來使用，先加熱防凍液，讓發(fā)動機吸收防凍液散發(fā)出來的熱量，達到預(yù)熱發(fā)動機的效果。其主要由一個加熱鍋爐（電打火、燒柴油、內(nèi)帶循環(huán)泵），一個10L的柴油箱，一組（兩塊）12V的電瓶和一些內(nèi)徑一寸的橡膠水管所組成，如圖1所示。本設(shè)計中，加熱裝置和柴油機分開獨立，因此可以根據(jù)實際施工需要進行調(diào)派，達到用少量的幾套加熱裝置滿足冬季所有施工的需要。

當(dāng)通過旋轉(zhuǎn)電源閘打開，并按下加熱鍋爐控制開關(guān)時，就可以通過加熱鍋爐來加熱防凍液、循環(huán)泵帶動防凍液，循環(huán)加熱，起到對防凍液的加熱，避免溫度過低而導(dǎo)致柴油發(fā)動機無法啟動。

圖1 裝置組裝圖

本預(yù)熱系統(tǒng)的連接方式是：系統(tǒng)組裝完成后引出兩個帶快速接頭的橡膠水管，分別為加熱裝置的進水、出水。當(dāng)柴油機需要加熱時，在該柴油機上引出兩個接頭，并和固定在柴油機上的連接板相連，分別為防凍液的出水、回水。連接板是在柴油機的機體上固定，同時插接方便，易于裝卸。

本設(shè)計的預(yù)熱系統(tǒng)的尺寸為：850*660*850mm（長*寬*高），重量約為165kg，有吊點。便于運輸時，起吊裝車，因此方便在施工中進行應(yīng)用。

3.柴油發(fā)動機預(yù)熱系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)點

當(dāng)前，柴油發(fā)動機的預(yù)熱所主要采用的技術(shù)分別為：增大起動力、使用壓縮空氣起動、進氣預(yù)熱裝置、附設(shè)加熱裝置、乙醚（冷起動液）起動裝置、油路預(yù)熱裝置等。與以上幾種技術(shù)相比，本設(shè)計可以大大縮短加熱所需的時間，從原先的人工預(yù)熱的50分鐘，縮減至現(xiàn)在的7分鐘，大大提高了工作效率。此外，本設(shè)計具有以下優(yōu)點：

3.1本預(yù)熱系統(tǒng)裝裝置了輪胎。這首先是使得該預(yù)熱系統(tǒng)易于移動。其次，本輪胎采用的是直徑35cm的輪胎，將該預(yù)熱系統(tǒng)整體抬高，使本預(yù)熱系統(tǒng)可從下部經(jīng)過一個轉(zhuǎn)接頭將燃燒尾氣向后排出。

3.2本預(yù)熱系統(tǒng)的整體體積不大，施工現(xiàn)場可妥善保管，確保下次需要進行預(yù)熱的時候，本預(yù)熱系統(tǒng)能夠可靠的使用。

3.3本預(yù)熱系統(tǒng)的所有水管都佩帶開關(guān)，可以減少每次拆接時防凍液的耗損，同時保持了節(jié)能環(huán)保。

3.4每次預(yù)熱完成后，可根據(jù)施工現(xiàn)場需要，對該預(yù)熱系統(tǒng)進行拆卸、或?qū)﹄娖砍潆姡员阆麓问褂谩?/p>

4.小結(jié)

據(jù)環(huán)保部門統(tǒng)計，目前世界上發(fā)動機已經(jīng)成為可吸入顆粒和NOX排放的主要污染源。在一些國家和地區(qū)，車用柴油機排放在發(fā)動機對環(huán)境排放中的貢獻度已達到70%。

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