新聞主題	低溫下柴油發(fā)電機(jī)的冷起動特性

 

 

每當(dāng)冬季到來后，氣溫逐步降低，不少用戶都反映柴油發(fā)電機(jī)組起動較困難。通過長期的低溫起動試驗(yàn)總結(jié)，本文就影響發(fā)動機(jī)低溫起動性能的各個(gè)因素作了分析，對用戶的使用提供指導(dǎo)，同時(shí)可供柴油發(fā)動機(jī)的性能改進(jìn)的技術(shù)工程師參考。

 

一、起動過程

 

柴油機(jī)的起動轉(zhuǎn)速較低，在壓縮行程中被壓縮的空氣散熱時(shí)間較長，空氣泄漏的時(shí)間也較長，致使一部分空氣漏掉，于是壓縮終了的溫度也較低。一般說，柴油機(jī)的著火條件是壓縮終了的壓力達(dá)到3MPa（30個(gè)大氣壓力），溫度達(dá)到200C。如果壓縮終了的壓力及溫度達(dá)不到上述數(shù)值，則不能著火，柴油發(fā)電機(jī)曲軸只能被起動機(jī)帶動著旋轉(zhuǎn)。

隨著被帶動的循環(huán)次數(shù)增加，壓縮終了的空氣溫度逐漸提高。一旦某缸內(nèi)的壓縮終了的空氣溫度與壓力達(dá)到上述數(shù)值，便壓燃噴入的柴油，出現(xiàn)第一次著火。

出現(xiàn)第一次著火后，產(chǎn)生的廢氣（正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)溫度為400～700C）將加熱氣缸蓋、活塞、氣門及氣缸，使這些零件溫度身高并積蓄熱量，在下一個(gè)進(jìn)氣過程中放出，加熱進(jìn)氣，殘存的高溫廢氣與進(jìn)入的空氣混合，進(jìn)一步加熱進(jìn)氣，從而進(jìn)一步提高壓縮終了的空氣溫度，有利于第二次著火。出現(xiàn)了第一次著火后，柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速將迅速增加為其余各缸著火創(chuàng)造了條件。進(jìn)而產(chǎn)生斷續(xù)著火，柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)一步提高。由于出現(xiàn)第一次著火的氣缸比其余各缸多了空氣被加熱的因素，因而比其余各缸跟容易著火。

斷續(xù)著火出現(xiàn)一段時(shí)間，柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速增加，氣缸內(nèi)壓縮終了的空氣溫度與壓力增加。當(dāng)各缸壓縮終了的空氣溫度達(dá)到柴油的著火溫度時(shí)，于是各缸按照柴油機(jī)的點(diǎn)火順序依次工作，柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)入連續(xù)著火。當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的力矩大于或等于起動阻力矩時(shí)，便可脫開起動機(jī)，柴油發(fā)電機(jī)開始獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)。如果在柴油發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的力矩小于起動阻力矩時(shí)就脫開起動機(jī)，則有可能導(dǎo)致起動失敗。因此在進(jìn)行起動操作時(shí)要仔細(xì)察聽柴油發(fā)電機(jī)的工作情況，避免因過早脫開柴油發(fā)電機(jī)而使起動失敗。

在低溫條件下借助于低溫了起動裝置（如專用起動液加注器噴射起動液）起動柴油發(fā)電機(jī)時(shí)在起動脫開后仍要使用這些裝置，一直到柴油發(fā)電機(jī)能獨(dú)立的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)為止。過早的停止使用這些裝置，將會導(dǎo)致啟動失敗。

 

二、低溫起動困難的原因

 

柴油機(jī)起動應(yīng)具備以下條件：起動轉(zhuǎn)速不低于80r/min（6缸柴油發(fā)電機(jī)，現(xiàn)在歐二排放柴油發(fā)電機(jī)要求轉(zhuǎn)速在150 r/min）；壓縮終了的空氣溫度不低于200C；壓縮終了的空氣壓力不低于3MPa。在低溫條件下，柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速隨溫度的下降而迅速下降，如果起動轉(zhuǎn)速低于80r/min，即使采用了冷起動輔助措施，使用了低溫起動附加裝置，也很難使柴油機(jī)起動。

在低溫條件下，壓縮終了的空氣溫度與壓力比在常溫條件下低，當(dāng)?shù)偷絿娚涞綒飧椎牟裼筒荒茏匀紩r(shí)，柴油發(fā)電機(jī)就不能起動了。一般說，在低溫條件下影響壓縮終了空氣溫度的原因有以下三個(gè)方面：

1、在低溫（0～—40C）條件下進(jìn)氣的溫度就比常溫（20C）低20～60C，這是使壓縮終了的空氣溫度與壓力下降的重要原因。

2、由于起動轉(zhuǎn)速在低溫條件下明顯下降。因此在壓縮過程中壓縮空氣向氣缸蓋、氣門、活塞、氣缸散熱的時(shí)間長，加上機(jī)體與壓縮空氣間的溫差大，散失的熱量大，使壓縮終了的空氣溫度與壓力降低。

3、由于起動轉(zhuǎn)速下降，壓縮空氣泄漏的時(shí)間長，泄漏量明顯增加，導(dǎo)致壓縮終了的空氣溫度與壓力下降。

在低溫條件下，柴油粘度增加，表面張力增大及起動轉(zhuǎn)速低，導(dǎo)致噴油壓力低，均會使柴油的霧化質(zhì)量變差，延長了著火滯后期，使柴油機(jī)起動困難。

柴油柴油發(fā)電機(jī)側(cè)視圖

 

三、冷起動特性

壓燃式柴油發(fā)電機(jī)的燃燒過程取決于混合氣形成和自行著火的條件。當(dāng)冷起動時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)的環(huán)境溫度最低，甚至達(dá)到零下幾到幾十?dāng)z氏度，這種環(huán)境溫度會給柴油發(fā)電機(jī)冷起動帶來困難。一方面，環(huán)境溫度低，則氣缸內(nèi)壓縮始點(diǎn)溫度低，傳熱損失大，而且起動時(shí)柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低，漏氣量增加，從而造成壓縮終點(diǎn)的溫度和壓力降低，不利于自燃。另一方面。對一定的噴霧特性，當(dāng)環(huán)境溫度低時(shí)，燃料的黏度增加，使燃料的蒸發(fā)和霧化特性變差，直接影響混合氣的形成。對車用柴油發(fā)電機(jī)而言，不管環(huán)境溫度如何，均要求順利起動。因此，冷起動性是壓燃式柴油發(fā)電機(jī)的一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)。在低溫冷起動（或怠速）時(shí)，由于燃料未完全蒸發(fā)，所以排氣中HC和CO排放增多、而且未完全蒸發(fā)的燃料以油滴顆粒狀態(tài)排出，形成微粒，這種微粒稱為可溶性微粒（SOF），由于排出的油滴直徑不同，在陽光的照射下會產(chǎn)生不同的顏色，從而形成白煙和藍(lán)煙。

改善冷起動性的主要措施主要有三個(gè)方面：

1、提高壓縮溫度使其足夠高，為此應(yīng)盡可能提高壓縮比，或采用電熱塞加熱進(jìn)入氣缸的空氣；

2、改善噴霧的霧化條件，在低溫下也能易于形成可燃混合氣，為此采用高壓噴射，以強(qiáng)制霧化；

3、優(yōu)化噴射方式，由于起動或怠速時(shí)噴射量較小，對電磁閥式噴油器，噴射壓力過高，噴油器的噴射脈寬變小，會造成噴射不穩(wěn)定，所以根據(jù)起動噴射量控制最佳噴射壓力，同時(shí)優(yōu)化噴射方式，一般兩次噴射（一次預(yù)噴，一次主噴）或三次噴射（兩次預(yù)噴，一次主噴）都能改善起動首循環(huán)的燃燒過程，有利于提高冷起動性，但需要優(yōu)化匹配噴射定時(shí)。

由于冷起動或怠速時(shí)，氣缸內(nèi)壓縮壓力和溫度較低，滯燃期延長，而且此時(shí)燃料的輕餾分首先著火，所以壓力升高率大，會造成柴油發(fā)電機(jī)惰轉(zhuǎn)噪聲。隨著柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，這種惰轉(zhuǎn)噪聲會自動消除，或采用多次噴射方式也能降低惰轉(zhuǎn)噪聲。

 

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