工程機(jī)械柴油發(fā)動機(jī)冬季起動困難原因分析

高淑祥 于麗鵬 楊光照 郝孟超 火箭軍士官學(xué)校

鑿巖臺車是隧道及地下工程采用鉆爆法施工的一種鑿巖設(shè)備，它是為了適應(yīng)大斷面隧道施工的需要，同時(shí)克服手持式鑿巖機(jī)鉆眼效率低的缺點(diǎn)而發(fā)展起來的，在鐵路隧道等工程施工中被推廣應(yīng)用起來，極大地提高了鉆眼精度、施工速度，并改善了勞動條件。

現(xiàn)有一臺舊Atlas-352E鑿巖臺車，經(jīng)修復(fù)已基本恢復(fù)功能，可滿足教學(xué)使用。但該鑿巖臺車在冬季出現(xiàn)起動困難的現(xiàn)象，我們對起動困難的原因進(jìn)行了分析。

一、柴油機(jī)正常起動的條件

1.供油合理正時(shí)及能正常混合，燃料噴射量應(yīng)該足夠，且霧化良好的燃油應(yīng)能及時(shí)噴到燃燒室；

2.起動起動轉(zhuǎn)速不可太低，一般應(yīng)在150r/min左右，且曲軸轉(zhuǎn)動時(shí)應(yīng)無很大的阻力；

3.柴油機(jī)壓縮終了時(shí)的溫度必須達(dá)到600℃左右，即壓縮比必須符合規(guī)定值。這樣一來，燃燒室里的空氣溫度才能達(dá)到足夠的起動溫度，使其燃油自行著火。

上述條件中，如果有一項(xiàng)無法滿足，即可造成柴油機(jī)起動困難，甚至無法起動。

二、故障現(xiàn)象

本地區(qū)冬季氣溫最低在-10°左右，經(jīng)過換季保養(yǎng)，應(yīng)能夠正常起動，但是在教學(xué)過程中出現(xiàn)了無法起動的狀況。我們對發(fā)動機(jī)的柴油、機(jī)油型號進(jìn)行檢查，確保油液符合冬季條件下的工作要求；而后檢查了蓄電池，用蓄電池檢測儀檢測蓄電池的電量，經(jīng)檢查蓄電池電量充足；最后對電力線路進(jìn)行了檢查，均沒有檢查出故障。隨后等到中午時(shí)，氣溫上升達(dá)到零度以上，鑿巖臺車可以正常起動。連續(xù)幾天均是這種現(xiàn)象。

三、低溫條件下柴油機(jī)起動困難原因

柴油發(fā)動機(jī)采用壓燃的方式起動，噴入油缸內(nèi)的可燃混合氣（空氣和霧化的柴油）經(jīng)活塞壓縮溫度升高，溫度達(dá)到柴油的燃點(diǎn)，柴油機(jī)就正常起動了。

而在冬季氣溫較低的條件下，柴油機(jī)的起動往往比較困難，原因主要有以下幾點(diǎn)。

（一）油液粘度增加

冬季條件下，溫度會對柴油機(jī)內(nèi)的油液粘度產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響柴油機(jī)的起動性能。主要包括兩個(gè)方面：柴油粘度和機(jī)油粘度。

冬季，柴油和機(jī)油的粘度隨著溫度的降低而增大。當(dāng)柴油粘度增大時(shí)，柴油經(jīng)噴油嘴進(jìn)入氣缸內(nèi)時(shí)霧化變得困難，霧化的效果不好。此時(shí)，霧化的油液油與空氣的接觸不充分，壓縮可燃混合物不容易自燃，時(shí)造成起動困難。

機(jī)油在柴油機(jī)內(nèi)部起潤滑作用，它可以在不同的部件之間形成油膜，在起潤滑作用的同時(shí)，由于附著力的存在，使部件之間的相對運(yùn)動存在一定的阻力，當(dāng)溫度降低時(shí)，機(jī)油粘度增加，產(chǎn)生的附著力增大，使起動時(shí)曲軸產(chǎn)生了額外的阻力。

（二）蓄電池性能下降

溫度對蓄電池性能的影響主要表現(xiàn)在對電解液密度的影響，蓄電池電解液密度必須保持在一定的范圍之內(nèi)才能保證蓄電池性能的最優(yōu)化。低溫條件下，電解液密度會變大，造成電解液的滲透能力下降，蓄電的內(nèi)阻增大，容量和端電壓降低。此時(shí)，柴油機(jī)起動時(shí)，蓄電池輸出的起動電流達(dá)不到要求，起動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速達(dá)不到柴油機(jī)的起動條件，造成柴油機(jī)起動困難。

（三）氣缸內(nèi)溫度低

冬季環(huán)境溫度低，進(jìn)入氣缸的空氣、氣缸壁、氣缸蓋、活塞的溫度都比較低，活塞壓縮可燃混合物產(chǎn)生的熱量大量被周圍部件吸收，壓縮終了時(shí)可燃混合物的溫度達(dá)不到柴油的自燃溫度，造成柴油機(jī)起動困難。

針對以上三種情況，前兩項(xiàng)我們已經(jīng)進(jìn)行了檢查，排除了故障。而針對第三種狀況，一般只會造成起動困難，不會造成無法起動。因溫度升高后，柴油機(jī)可以正常起動，因而柴油機(jī)的正時(shí)機(jī)構(gòu)、曲軸等不存在故障。

后經(jīng)多方面排查，引起此次故障的主要原因在于機(jī)械磨損。

由于機(jī)械使用的時(shí)間較長，磨損比較嚴(yán)重，在柴油機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生了較多的雜質(zhì)，造成機(jī)油的污染。在前面，我們分析：冬季條件下，機(jī)油粘度升高使啟動時(shí)曲軸的阻力增大。但是，經(jīng)過正常的換季保養(yǎng)更換機(jī)油后不應(yīng)出現(xiàn)此種狀況，柴油機(jī)應(yīng)可以正常起動。但由于磨損雜質(zhì)的存在，時(shí)機(jī)油受到嚴(yán)重污染，相當(dāng)于進(jìn)一步增加了機(jī)油粘度，所以造成了起動困難。隨后，我們更換了粘度更低的機(jī)油，柴油機(jī)可以正常起動，說明故障分析正確。

四、提高柴油機(jī)起動性能的措施

為了防止冬季低溫條件下出現(xiàn)柴油機(jī)起動困難的現(xiàn)象，必須做好一下幾個(gè)方面的工作，否則即使是狀態(tài)較好的柴油機(jī)也會產(chǎn)生起動困難，甚至無法起動的現(xiàn)象。

（一）采取保溫措施

經(jīng)過以上的分析，我們發(fā)現(xiàn)冬季柴油機(jī)起動性能的下降大多數(shù)是由低溫引起的，所以采取保溫措施可以有效的提升冬季柴油機(jī)的起動性能。可以采取給柴油機(jī)和水箱安裝保溫套和給蓄電池添加保溫設(shè)備的措施，或者通過改裝，利用排氣管尾氣的余熱對燃油保溫。

（二）正確合理預(yù)熱

在北方地區(qū)，柴油機(jī)一般都有預(yù)熱裝置來提升冬季的起動性能。我們也可以自己采取必要的預(yù)熱措施，例如：用熱水給柴油機(jī)氣缸進(jìn)行加熱，以提高氣缸壁、缸蓋、活塞的溫度；用火適當(dāng)?shù)慕o發(fā)動機(jī)加熱，以降低機(jī)油的粘度，減少起動阻力。

（三）及時(shí)換季保養(yǎng)

在冬季即將來臨時(shí)，及時(shí)對機(jī)械進(jìn)行換季保養(yǎng)，可以有效的保證機(jī)械的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。要根據(jù)當(dāng)?shù)囟镜臍鉁貤l件及時(shí)的更換柴油和機(jī)油；為水箱添加防凍液和保溫裝置；檢查工程機(jī)械預(yù)熱系；檢查并調(diào)整蓄電池電解液的密度。

及時(shí)、正確的采取以上三種措施，可以有效的保證工程機(jī)械在冬季低溫環(huán)境下的性能，保證施工進(jìn)度的進(jìn)行。