新聞主題	低溫下柴油發電機的冷起動特性

 

 

每當冬季到來后，氣溫逐步降低，不少用戶都反映柴油發電機組起動較困難。通過長期的低溫起動試驗總結，本文就影響發動機低溫起動性能的各個因素作了分析，對用戶的使用提供指導，同時可供柴油發動機的性能改進的技術工程師參考。

 

一、起動過程

 

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

隨著被帶動的循環次數增加，壓縮終了的空氣溫度逐漸提高。一旦某缸內的壓縮終了的空氣溫度與壓力達到上述數值，便壓燃噴入的柴油，出現第一次著火。

出現第一次著火后，產生的廢氣（正常運轉時溫度為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，在下一個進氣過程中放出，加熱進氣，殘存的高溫廢氣與進入的空氣混合，進一步加熱進氣，從而進一步提高壓縮終了的空氣溫度，有利于第二次著火。出現了第一次著火后，柴油發電機轉速將迅速增加為其余各缸著火創造了條件。進而產生斷續著火，柴油發電機轉速進一步提高。由于出現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。

斷續著火出現一段時間，柴油發電機轉速增加，氣缸內壓縮終了的空氣溫度與壓力增加。當各缸壓縮終了的空氣溫度達到柴油的著火溫度時，于是各缸按照柴油機的點火順序依次工作，柴油發電機進入連續著火。當柴油發電機產生的力矩大于或等于起動阻力矩時，便可脫開起動機，柴油發電機開始獨立運轉。如果在柴油發電機產生的力矩小于起動阻力矩時就脫開起動機，則有可能導致起動失敗。因此在進行起動操作時要仔細察聽柴油發電機的工作情況，避免因過早脫開柴油發電機而使起動失敗。

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）起動柴油發電機時在起動脫開后仍要使用這些裝置，一直到柴油發電機能獨立的平穩運轉為止。過早的停止使用這些裝置，將會導致啟動失敗。

 

二、低溫起動困難的原因

 

柴油機起動應具備以下條件：起動轉速不低于80r/min（6缸柴油發電機，現在歐二排放柴油發電機要求轉速在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，柴油發電機轉速隨溫度的下降而迅速下降，如果起動轉速低于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，當低到噴射到氣缸的柴油不能自燃時，柴油發電機就不能起動了。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方面：

1、在低溫（0～—40C）條件下進氣的溫度就比常溫（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、氣缸散熱的時間長，加上機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、由于起動轉速下降，壓縮空氣泄漏的時間長，泄漏量明顯增加，導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速低，導致噴油壓力低，均會使柴油的霧化質量變差，延長了著火滯后期，使柴油機起動困難。

柴油柴油發電機側視圖

 

三、冷起動特性

壓燃式柴油發電機的燃燒過程取決于混合氣形成和自行著火的條件。當冷起動時，柴油發電機的環境溫度最低，甚至達到零下幾到幾十攝氏度，這種環境溫度會給柴油發電機冷起動帶來困難。一方面，環境溫度低，則氣缸內壓縮始點溫度低，傳熱損失大，而且起動時柴油發電機轉速低，漏氣量增加，從而造成壓縮終點的溫度和壓力降低，不利于自燃。另一方面。對一定的噴霧特性，當環境溫度低時，燃料的黏度增加，使燃料的蒸發和霧化特性變差，直接影響混合氣的形成。對車用柴油發電機而言，不管環境溫度如何，均要求順利起動。因此，冷起動性是壓燃式柴油發電機的一項重要的性能指標。在低溫冷起動（或怠速）時，由于燃料未完全蒸發，所以排氣中HC和CO排放增多、而且未完全蒸發的燃料以油滴顆粒狀態排出，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生不同的顏色，從而形成白煙和藍煙。

改善冷起動性的主要措施主要有三個方面：

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

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，以強制霧化；

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

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

 

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