新聞主題	低溫下柴油發(fā)電機的冷起動(dòng)特性

 

 

每當冬季到來(lái)后，氣溫逐步降低，不少用戶(hù)都反映柴油發(fā)電機組起動(dòng)較困難。通過(guò)長(cháng)期的低溫起動(dòng)試驗總結，本文就影響發(fā)動(dòng)機低溫起動(dòng)性能的各個(gè)因素作了分析，對用戶(hù)的使用提供指導，同時(shí)可供柴油發(fā)動(dòng)機的性能改進(jìn)的技術(shù)工程師參考。

 

一、起動(dòng)過(guò)程

 

柴油機的起動(dòng)轉速較低，在壓縮行程中被壓縮的空氣散熱時(shí)間較長(cháng)，空氣泄漏的時(shí)間也較長(cháng)，致使一部分空氣漏掉，于是壓縮終了的溫度也較低。一般說(shuō)，柴油機的著(zhù)火條件是壓縮終了的壓力達到3MPa（30個(gè)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(zhù)火，柴油發(fā)電機曲軸只能被起動(dòng)機帶動(dòng)著(zhù)旋轉。

隨著(zhù)被帶動(dòng)的循環(huán)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(zhù)火。

出現第一次著(zhù)火后，產(chǎn)生的廢氣（正常運轉時(shí)溫度為400～700C）將加熱氣缸蓋、活塞、氣門(mén)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(guò)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(zhù)火。出現了第一次著(zhù)火后，柴油發(fā)電機轉速將迅速增加為其余各缸著(zhù)火創(chuàng )造了條件。進(jìn)而產(chǎn)生斷續著(zhù)火，柴油發(fā)電機轉速進(jìn)一步提高。由于出現第一次著(zhù)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(zhù)火。

斷續著(zhù)火出現一段時(shí)間，柴油發(fā)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(zhù)火溫度時(shí)，于是各缸按照柴油機的點(diǎn)火順序依次工作，柴油發(fā)電機進(jìn)入連續著(zhù)火。當柴油發(fā)電機產(chǎn)生的力矩大于或等于起動(dòng)阻力矩時(shí)，便可脫開(kāi)起動(dòng)機，柴油發(fā)電機開(kāi)始獨立運轉。如果在柴油發(fā)電機產(chǎn)生的力矩小于起動(dòng)阻力矩時(shí)就脫開(kāi)起動(dòng)機，則有可能導致起動(dòng)失敗。因此在進(jìn)行起動(dòng)操作時(shí)要仔細察聽(tīng)柴油發(fā)電機的工作情況，避免因過(guò)早脫開(kāi)柴油發(fā)電機而使起動(dòng)失敗。

在低溫條件下借助于低溫了起動(dòng)裝置（如專(zhuān)用起動(dòng)液加注器噴射起動(dòng)液）起動(dòng)柴油發(fā)電機時(shí)在起動(dòng)脫開(kāi)后仍要使用這些裝置，一直到柴油發(fā)電機能獨立的平穩運轉為止。過(guò)早的停止使用這些裝置，將會(huì )導致啟動(dòng)失敗。

 

二、低溫起動(dòng)困難的原因

 

柴油機起動(dòng)應具備以下條件：起動(dòng)轉速不低于80r/min（6缸柴油發(fā)電機，現在歐二排放柴油發(fā)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(fā)電機轉速隨溫度的下降而迅速下降，如果起動(dòng)轉速低于80r/min，即使采用了冷起動(dòng)輔助措施，使用了低溫起動(dòng)附加裝置，也很難使柴油機起動(dòng)。

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(shí)，柴油發(fā)電機就不能起動(dòng)了。一般說(shuō)，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(dòng)轉速在低溫條件下明顯下降。因此在壓縮過(guò)程中壓縮空氣向氣缸蓋、氣門(mén)、活塞、氣缸散熱的時(shí)間長(cháng)，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(dòng)轉速下降，壓縮空氣泄漏的時(shí)間長(cháng)，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(dòng)轉速低，導致噴油壓力低，均會(huì )使柴油的霧化質(zhì)量變差，延長(cháng)了著(zhù)火滯后期，使柴油機起動(dòng)困難。

柴油柴油發(fā)電機側視圖

 

三、冷起動(dòng)特性

壓燃式柴油發(fā)電機的燃燒過(guò)程取決于混合氣形成和自行著(zhù)火的條件。當冷起動(dòng)時(shí)，柴油發(fā)電機的環(huán)境溫度最低，甚至達到零下幾到幾十攝氏度，這種環(huán)境溫度會(huì )給柴油發(fā)電機冷起動(dòng)帶來(lái)困難。一方面，環(huán)境溫度低，則氣缸內壓縮始點(diǎn)溫度低，傳熱損失大，而且起動(dòng)時(shí)柴油發(fā)電機轉速低，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(chē)用柴油發(fā)電機而言，不管環(huán)境溫度如何，均要求順利起動(dòng)。因此，冷起動(dòng)性是壓燃式柴油發(fā)電機的一項重要的性能指標。在低溫冷起動(dòng)（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(chēng)為可溶性微粒（SOF），由于排出的油滴直徑不同，在陽(yáng)光的照射下會(huì )產(chǎn)生不同的顏色，從而形成白煙和藍煙。

改善冷起動(dòng)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，以強制霧化；

3、優(yōu)化噴射方式，由于起動(dòng)或怠速時(shí)噴射量較小，對電磁閥式噴油器，噴射壓力過(guò)高，噴油器的噴射脈寬變小，會(huì )造成噴射不穩定，所以根據起動(dòng)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（一次預噴，一次主噴）或三次噴射（兩次預噴，一次主噴）都能改善起動(dòng)首循環(huán)的燃燒過(guò)程，有利于提高冷起動(dòng)性，但需要優(yōu)化匹配噴射定時(shí)。

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

 

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