工程机械的低温启动

柴油机能否顺利启动,关键在于喷入气缸的柴油能否与被压缩的空气迅速形成可燃混合气并及时着火燃烧,因此 ,要求进入气缸的空气被压缩后有较高的温度和压力 。启动的基本条件要有足够的启动转速 ,启动转速高气体渗漏少,压缩空气向气缸壁传热的时间短、热量损失少 , 可以提高压缩终了时空气的温度和压力 , 气缸密封性要好 ,启动时气体渗漏少 , 有利于压缩终了时空气的温度和压力增高 ; 压缩终了时混合气体中氧气含量应超过一定的浓度 , 以保证柴油着火 ; 启动系统必需有足够的功率 , 以保证启动转速并使启动转矩能克服压缩阻力矩和摩擦阻力矩。

在我国北方或西部高原地区冬季 ,由于环境温度较低 ,工程机械启动困难。主要原因是: 柴油机气缸压缩终了时空气温度达不到启动所要求的温度 ,且气缸内压缩空气压力也明显低于启动所要求的压力 ; 蓄电池最佳工作温度为 20~40 ℃ , 随着环境温度的降低 ,其输出能力也相应地下降 ,导致柴油机启动系统功率下降 ; 环境温度较低时 ,机油黏度变大 ,各摩擦副之间阻力加大 ,使柴油机启动转速下降 ,同时 ,柴油黏度增大 , 黄油雾化质量变差 ,延长了着火滞后期 ; 空气密度及空气中氧气含量随着海拔高度的升高而降低 ,海拔高度越高 ,柴油机越难启动。

解决柴油机低温启动困难的办法是：

(l) 选用低温性能好的柴油机油

这类机油低温黏度小,各摩擦副间润滑好 ,启动阻力小 ,利于启动。目前使用的多级油 ,如 15W/40W 前的数字越小则机油的低温流动性越好。因此 ,低温时推荐使用10W 或 5W机油。

(2) 采用低温性能好的蓄电池

必要时可对蓄电池进行保温 ,以保证其低温条件下能正常充电且有足够的输出电流 , 从而提高了启动系统功率。

(3) 喷入低温启动液

启动液燃点低 ,在柴油机转速较低即压缩空气温度和压力较低的情况下能迅速着火,从而点燃喷入燃烧室的柴油实现柴油机的启动。因此 ,可在启动前向进气管内喷入一定量的启动液。图1所示为采用喷射乙醚启动液的低温启动装置 , 喷嘴安装在柴油机进气管内 ,将启动开关钥匙转到启动位置使曲轴转动 ,同时按下乙醚启动开关使乙醚喷入进气管并进入气缸。因为乙醚可在较低的气缸温度下燃烧 ,是高挥发性燃料 ,所以在-30 ℃低温下也可以启动。注意: 该启动装置仅在环境温自低于0℃时才可使用 ,按下开关时间不要超过3s; 因启动液易暴燃、暴震 , 对机件寿命不利 ,启动液一次喷入量不可过多 (一 般不超过 3mL), 也不宜频繁使用 ,更不能与电加热装置同时使用。

(4) 在进气管上设置加热装置该装置加热柴油机进气 ,提高压缩终了时气缸内气体温度。常用办法是 ,采用机器内或外的电能对安装在进气管内的电阻丝通电加热提高进气温度。

在采用涡流室式或预燃室式燃烧室的柴油机中使用电热塞预热燃烧室中的空气。图 2 所示为一种闭式电热塞 ,电热塞中心螺杆2用导线并联到蓄电池上 ,电阻丝 8 一端焊在中心螺杆2上,另一端焊在不锈钢制造的耐高温发热体钢套9的底部。启动前, 先用专用开关接通电热塞电路,电阴丝8产生高温,发热体钢套9很快红热,使气缸内空气温度升高,从而提高了压缩疑义了的空气温度,使喷入气缸的柴油容易着火。启动后 ,应立即将电热塞断电。

１.固定螺母;２.中心螺杆;３.胶粘剂４.绝缘体;５.垫圈;６.外壳;７.填充剂;
８.电阻丝;９.发热体钢套;10.弹簧垫圈;11.压线垫圈;12.压线螺母;

中、小功率柴油机常采用电火焰预热器作为冷启动的辅助装置。主要原理是 ,使雾状柴油与空气混合形成易燃混合气 ,并与炽热塞接触燃烧 ,对进气预热。图3 所示为一种电火焰预热器 ,安装于进气管内对流经进气管的空气进行加热。热膨胀阀管3 由膨胀系数较大的金属材料制成 ,其一端与进油管相连 ,另一端与球阀杆4(阀芯)相连 ,预热器不工作时球阀5将进油口堵死 ,热膨胀阀管3外绕表面绝缘的电阻丝。启动时 ,接通预热器电路后 ,电阻丝发热加热热膨胀阀管3使其伸长并带动阀芯下降 , 球阀5 打开,柴油流经热膨胀阀管3受热汽化从其内腔喷出 ,被炽热的电阻丝点燃变成火焰喷入进气管,预热进气, 方便启动。当关闭预热开关时 ,电路切断使电阻丝变冷 ,热膨胀阀管 3 冷却收缩 ,球阀重新落座 ,堵住柴油使火焰熄灭,预热停止。

１.接线螺柱;２.电阻丝;３.热膨胀阀管;４.球阀杆;５.球阀;

采用中冷器的康明斯柴油机的辅助启动加热装置,常采用栅格加热器 ,该加热器为柴油机配套 ,其接线方式如图4所示 ,安装于进气歧管内部对中冷器之后的进气歧管的空气加热。启动前,将钥匙开关置于ON 位置 ,开始预热 ,预热时间根据环境温度的变化而变化,直至达到设定温度(有ECM 控制的等待指示灯提示) 。须注意:为避免频繁振动,继电器不能固定在柴油机机体上。

(5) 加热冷却介质

上述几种方法只能保证在环境温度高于 -30 ℃时使柴油机正常启动。而加热冷却介质的方法 ,可在低于 -40 ℃的环境使柴油机正常启动。图 5 为一种燃油加热器 ,燃油燃烧可对整个循环系统内冷却介质不断加热。

１.保护罩;２.油泵;３.电动机;４.导流器;５.进水管;６.电热塞;７.主燃烧室;８.燃烧室;
９.后燃烧室;10.出水管;11.水套体;12.散热片;13.雾化器;14.排烟口;15.助燃风扇;16.滴油管;
1７.进风口;18.输油管;19.连接体;20.进油管;21.水温传杆器;22.旋片;23.过热保护器;24.点火传杆器;

该加热器采用24V 直流电源并与柴油机和散热器组成循环加热系统。不仅能使气缸和活塞等摩擦副之间的机油温度升高、机油黏度下降 ,还能使进气歧管内空气被加热。须注意该加热器仅在环境温度低于-15 ℃时才能使用 ,启动后应及时将加热器关掉。
改善柴油机低温环境启动的应急措施还有：向进气管内注油 ,采用减压机构 ,甚至给发动机注入热水等。