在我國北方地區(qū),冬季平均氣溫達(dá)到-10℃～-20℃以下,這樣的嚴(yán)寒條件給柴油機(jī)的運(yùn)作帶來了很大的麻煩。尤其對(duì)許多在低溫條件下工作的設(shè)備來說,低溫冷起動(dòng)困難更是亟待解決的問題。
　　1 低溫對(duì)柴油機(jī)起動(dòng)造成的影響
　　1)柴油機(jī)的起動(dòng)力矩減小。對(duì)于電起動(dòng)的柴油機(jī)來說,其起動(dòng)力矩的大小與起動(dòng)蓄電池的容量有關(guān)。當(dāng)車輛的環(huán)境溫度為-20℃時(shí),起動(dòng)柴油機(jī)的蓄電池的容量與環(huán)境溫度為20℃時(shí)相比,減小了60%,從而導(dǎo)致柴油機(jī)起動(dòng)力矩也減小了32%;
　　2)柴油機(jī)的起動(dòng)阻力矩增大。在低溫條件下,柴油機(jī)的曲軸與軸瓦、活塞與氣缸套等零件因材質(zhì)的不同,熱膨脹系數(shù)也不同,當(dāng)溫度降低很多時(shí),由于不同的形變導(dǎo)致配合間隙減小,從而使起動(dòng)阻力矩增大;此外溫度降低,機(jī)油的粘度增大,流動(dòng)性變差也是柴油機(jī)起動(dòng)阻力矩增大的一個(gè)重要原因;
　　3)當(dāng)柴油機(jī)吸入的空氣溫度在-30℃以下時(shí),壓縮終點(diǎn)溫度小于430℃,不能使噴入的燃料著火燃燒。在很低的環(huán)境溫度下,由于冷卻液以及活塞、汽缸套等零件溫度過低,在壓縮過程中的熱損失過大,壓縮終了溫度很難滿足柴油機(jī)正常起動(dòng)的要求。
　　2 改善柴油機(jī)低溫冷起動(dòng)的主要措施
　　根據(jù)以上三點(diǎn)影響可采用如下三種措施改善柴油機(jī)低溫起動(dòng)困難的問題。
　　2.1 使用減速起動(dòng)機(jī)
　　在起動(dòng)機(jī)的電樞軸與驅(qū)動(dòng)齒輪之間裝有齒輪減速器的起動(dòng)機(jī),稱為減速起動(dòng)機(jī)。由于在低溫條件下,蓄電池的容量大幅降低,使起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩也大幅降低,不能滿足起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求。為此,在電動(dòng)機(jī)的電樞軸與驅(qū)動(dòng)齒輪之間安裝齒輪減速器,可以在降低電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的同時(shí)提高其轉(zhuǎn)矩。在蓄電池容量較低的情況下,通過降低轉(zhuǎn)速增加起動(dòng)力矩,解決低溫條件下起動(dòng)力矩低的問題。
　　2.2 預(yù)熱冷卻液
　　2.2.1 冷卻液加熱系統(tǒng)。也稱燃油加熱器加熱系統(tǒng)。燃油加熱器與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系相連。駕駛員可以通過定時(shí)器來設(shè)定加熱時(shí)間,在低溫起動(dòng)前對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行預(yù)熱。同時(shí)也可以用來對(duì)車內(nèi)供暖。這種低溫預(yù)熱方式的整個(gè)加熱過程需30～40min。能將發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體溫度加熱到40～50℃左右,此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體溫度上升,機(jī)油的粘度降低,發(fā)動(dòng)機(jī)零件配合間隙正常,潤滑條件改善,使發(fā)動(dòng)機(jī)在低溫條件下的阻力矩減小,得以順利起動(dòng)。燃油加熱器是與發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)獨(dú)立的采暖設(shè)備,可在發(fā)動(dòng)機(jī)不起動(dòng)的情況下,預(yù)熱發(fā)動(dòng)機(jī),提高發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命,全面取代發(fā)動(dòng)機(jī)怠速暖機(jī)過程,降低發(fā)動(dòng)機(jī)怠速排放。
　　2.2.2 熱水預(yù)熱法。將溫度為90℃左右的熱水注入冷卻系,其預(yù)熱部位有限,用在月平均氣溫最低不低于-15℃地區(qū)效果較好。
　　2.2.3 電預(yù)熱法。將電加熱器直接插入冷卻系內(nèi)進(jìn)行加熱,此法使用方便。適合在更低的環(huán)境溫度下使用。
　　2.3 預(yù)熱進(jìn)氣
　　通過提高吸入空氣的初始溫度來提高發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)性能,是解決發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)的有效方法之一,分為火焰預(yù)熱裝置和電預(yù)熱裝置兩大類。
　　2.3.1 火焰預(yù)熱裝置。火焰預(yù)熱裝置是在進(jìn)氣管內(nèi)利用火焰對(duì)進(jìn)氣流進(jìn)行加熱。方法是用電熱塞將燃油點(diǎn)燃加熱進(jìn)氣管內(nèi)的氣流。當(dāng)環(huán)境溫度為-20℃時(shí),各氣缸進(jìn)氣溫度能達(dá)到140℃左右。但由于火焰燃燒消耗進(jìn)氣流中部分氧氣,產(chǎn)生部分廢氣和功率損失,因此需要對(duì)燃燒器的供油量進(jìn)行較精確的控制和調(diào)節(jié)。以避免耗氧量和廢氣過多。起動(dòng)時(shí)燃燒器所消耗的空氣量為發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量的15%～20%時(shí),冷起動(dòng)的效果相對(duì)最好。依維柯S系列汽車的火焰預(yù)熱系統(tǒng)由電子控制盒、發(fā)動(dòng)機(jī)水溫傳感器、火焰噴噴射器和電磁閥等部分組成。電子控制盒能根據(jù)裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上水溫傳感器所測(cè)的溫度信號(hào)自動(dòng)控制進(jìn)氣歧管上火焰噴射器的工作狀態(tài),當(dāng)火焰噴射器加熱到800～900℃左右后接通起動(dòng)機(jī),同時(shí)電磁閥打開油路,通過燃油管向火焰噴射器供油,進(jìn)行火焰預(yù)熱起動(dòng)。需要注意的是,采用該裝置起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后,由于此時(shí)機(jī)油的溫度低、粘度大,潤滑條件惡劣,切忌大油門運(yùn)轉(zhuǎn),以免對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成損害。
　　2.3.2 電預(yù)熱裝置。電熱預(yù)熱進(jìn)氣裝置是用電熱塞或電熱絲對(duì)進(jìn)入氣缸的空氣進(jìn)行加熱,電熱預(yù)熱的類型有集中預(yù)熱和分缸預(yù)熱兩種。集中式預(yù)熱裝置安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管上.分缸式預(yù)熱裝置安裝在各氣缸內(nèi)或進(jìn)氣歧管上。
　　1)集中式預(yù)熱裝置。這種預(yù)熱器的發(fā)熱元件是由鐵鎳鋁合金制成的內(nèi)熱式電阻絲作為發(fā)熱體。電阻絲的外面通過氧化鋁陶瓷絕緣。絕緣體的外面是帶有螺蚊的金屬殼體,以使其固定在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管上。電阻絲的一端通過殼體金屬搭鐵。另一端通過絕緣體引到進(jìn)氣管的外面。當(dāng)預(yù)熱器裝配到柴油機(jī)上時(shí),中心螺桿通過柴油機(jī)的預(yù)熱開關(guān)與電源接通,以加熱進(jìn)氣管內(nèi)的空氣。起動(dòng)前打開預(yù)熱開關(guān),使蓄電池的電流通向預(yù)熱塞,約30～40s后起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),吸進(jìn)的空氣通過灼熱的電熱塞被加熱。從而提高壓縮終了時(shí)的溫度,使噴入氣缸的柴油容易著火,實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)的順利起動(dòng)。
　　2)分缸預(yù)熱裝置(燃燒室電熱塞)。采用渦流室式或預(yù)燃室式燃燒室的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。由于燃燒室表面積大,在壓縮行程中的熱量損失比較大,更難以起動(dòng)。因此,在渦流室式或預(yù)燃室式柴油機(jī)的燃燒室中安裝預(yù)熱塞,在起動(dòng)時(shí)對(duì)燃燒室內(nèi)的空氣進(jìn)行預(yù)熱。每缸一個(gè)電熱塞,每個(gè)電熱塞的中心螺桿并聯(lián)與電源相接。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)前首先接通電熱塞的電路,使氣缸內(nèi)的空氣溫度升高,從而可提高壓縮終了時(shí)的溫度,使噴入氣缸的柴油容易著火。日本五十鈴輕型汽車快速起動(dòng)系統(tǒng)即為燃燒窒電熱寒預(yù)熱裝置。
　　發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣電預(yù)熱技術(shù)不消耗空氣中的氧氣,最低起動(dòng)溫度可達(dá)到-25℃,但是要消耗2.4Ah的蓄電池容量,對(duì)于低溫下本來就容量不足的蓄電池來說則是不利的,因此只適合于小排量的柴油機(jī)。但由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,安裝方便,目前得到了廣泛應(yīng)用。
　　在實(shí)踐中,情況因條件的不同而差異較大,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定采用何種方法才能從根本上解決柴油機(jī)低溫起動(dòng)困難的問題。

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