柴油機(jī)能否順利啟動(dòng),關(guān)鍵在于噴入氣缸的柴油能否與被壓縮的空氣迅速形成可燃混合氣并及時(shí)著火燃燒,因此 ,要求進(jìn)入氣缸的空氣被壓縮后有較高的溫度和壓力 。啟動(dòng)的基本條件要有足夠的啟動(dòng)轉(zhuǎn)速 ,啟動(dòng)轉(zhuǎn)速高氣體滲漏少,壓縮空氣向氣缸壁傳熱的時(shí)間短、熱量損失少 , 可以提高壓縮終了時(shí)空氣的溫度和壓力 , 氣缸密封性要好 ,啟動(dòng)時(shí)氣體滲漏少 , 有利于壓縮終了時(shí)空氣的溫度和壓力增高 ; 壓縮終了時(shí)混合氣體中氧氣含量應(yīng)超過(guò)一定的濃度 , 以保證柴油著火 ; 啟動(dòng)系統(tǒng)必需有足夠的功率 , 以保證啟動(dòng)轉(zhuǎn)速并使啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩能克服壓縮阻力矩和摩擦阻力矩。

在我國(guó)北方或西部高原地區(qū)冬季 ,由于環(huán)境溫度較低 ,工程機(jī)械啟動(dòng)困難。主要原因是: 柴油機(jī)氣缸壓縮終了時(shí)空氣溫度達(dá)不到啟動(dòng)所要求的溫度 ,且氣缸內(nèi)壓縮空氣壓力也明顯低于啟動(dòng)所要求的壓力 ; 蓄電池最佳工作溫度為 20~40 ℃ , 隨著環(huán)境溫度的降低 ,其輸出能力也相應(yīng)地下降 ,導(dǎo)致柴油機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)功率下降 ; 環(huán)境溫度較低時(shí) ,機(jī)油黏度變大 ,各摩擦副之間阻力加大 ,使柴油機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速下降 ,同時(shí) ,柴油黏度增大 , 黃油霧化質(zhì)量變差 ,延長(zhǎng)了著火滯后期 ; 空氣密度及空氣中氧氣含量隨著海拔高度的升高而降低 ,海拔高度越高 ,柴油機(jī)越難啟動(dòng)。

解決柴油機(jī)低溫啟動(dòng)困難的辦法是：

(l) 選用低溫性能好的柴油機(jī)油

這類機(jī)油低溫黏度小,各摩擦副間潤(rùn)滑好 ,啟動(dòng)阻力小 ,利于啟動(dòng)。目前使用的多級(jí)油 ,如 15W/40W 前的數(shù)字越小則機(jī)油的低溫流動(dòng)性越好。因此 ,低溫時(shí)推薦使用10W 或 5W機(jī)油。

(2) 采用低溫性能好的蓄電池

必要時(shí)可對(duì)蓄電池進(jìn)行保溫 ,以保證其低溫條件下能正常充電且有足夠的輸出電流 , 從而提高了啟動(dòng)系統(tǒng)功率。

(3) 噴入低溫啟動(dòng)液

啟動(dòng)液燃點(diǎn)低 ,在柴油機(jī)轉(zhuǎn)速較低即壓縮空氣溫度和壓力較低的情況下能迅速著火,從而點(diǎn)燃噴入燃燒室的柴油實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)的啟動(dòng)。因此 ,可在啟動(dòng)前向進(jìn)氣管內(nèi)噴入一定量的啟動(dòng)液。圖1所示為采用噴射乙醚啟動(dòng)液的低溫啟動(dòng)裝置 , 噴嘴安裝在柴油機(jī)進(jìn)氣管內(nèi) ,將啟動(dòng)開(kāi)關(guān)鑰匙轉(zhuǎn)到啟動(dòng)位置使曲軸轉(zhuǎn)動(dòng) ,同時(shí)按下乙醚啟動(dòng)開(kāi)關(guān)使乙醚噴入進(jìn)氣管并進(jìn)入氣缸。因?yàn)橐颐芽稍谳^低的氣缸溫度下燃燒 ,是高揮發(fā)性燃料 ,所以在-30 ℃低溫下也可以啟動(dòng)。注意: 該啟動(dòng)裝置僅在環(huán)境溫自低于0℃時(shí)才可使用 ,按下開(kāi)關(guān)時(shí)間不要超過(guò)3s; 因啟動(dòng)液易暴燃、暴震 , 對(duì)機(jī)件壽命不利 ,啟動(dòng)液一次噴入量不可過(guò)多 (一 般不超過(guò) 3mL), 也不宜頻繁使用 ,更不能與電加熱裝置同時(shí)使用。

(4) 在進(jìn)氣管上設(shè)置加熱裝置該裝置加熱柴油機(jī)進(jìn)氣 ,提高壓縮終了時(shí)氣缸內(nèi)氣體溫度。常用辦法是 ,采用機(jī)器內(nèi)或外的電能對(duì)安裝在進(jìn)氣管內(nèi)的電阻絲通電加熱提高進(jìn)氣溫度。

在采用渦流室式或預(yù)燃室式燃燒室的柴油機(jī)中使用電熱塞預(yù)熱燃燒室中的空氣。圖 2 所示為一種閉式電熱塞 ,電熱塞中心螺桿2用導(dǎo)線并聯(lián)到蓄電池上 ,電阻絲 8 一端焊在中心螺桿2上,另一端焊在不銹鋼制造的耐高溫發(fā)熱體鋼套9的底部。啟動(dòng)前, 先用專用開(kāi)關(guān)接通電熱塞電路,電陰絲8產(chǎn)生高溫,發(fā)熱體鋼套9很快紅熱,使氣缸內(nèi)空氣溫度升高,從而提高了壓縮疑義了的空氣溫度,使噴入氣缸的柴油容易著火。啟動(dòng)后 ,應(yīng)立即將電熱塞斷電。

１.固定螺母;２.中心螺桿;３.膠粘劑４.絕緣體;５.墊圈;６.外殼;７.填充劑;
８.電阻絲;９.發(fā)熱體鋼套;10.彈簧墊圈;11.壓線墊圈;12.壓線螺母;

中、小功率柴油機(jī)常采用電火焰預(yù)熱器作為冷啟動(dòng)的輔助裝置。主要原理是 ,使霧狀柴油與空氣混合形成易燃混合氣 ,并與熾熱塞接觸燃燒 ,對(duì)進(jìn)氣預(yù)熱。圖3 所示為一種電火焰預(yù)熱器 ,安裝于進(jìn)氣管內(nèi)對(duì)流經(jīng)進(jìn)氣管的空氣進(jìn)行加熱。熱膨脹閥管3 由膨脹系數(shù)較大的金屬材料制成 ,其一端與進(jìn)油管相連 ,另一端與球閥桿4(閥芯)相連 ,預(yù)熱器不工作時(shí)球閥5將進(jìn)油口堵死 ,熱膨脹閥管3外繞表面絕緣的電阻絲。啟動(dòng)時(shí) ,接通預(yù)熱器電路后 ,電阻絲發(fā)熱加熱熱膨脹閥管3使其伸長(zhǎng)并帶動(dòng)閥芯下降 , 球閥5 打開(kāi),柴油流經(jīng)熱膨脹閥管3受熱汽化從其內(nèi)腔噴出 ,被熾熱的電阻絲點(diǎn)燃變成火焰噴入進(jìn)氣管,預(yù)熱進(jìn)氣, 方便啟動(dòng)。當(dāng)關(guān)閉預(yù)熱開(kāi)關(guān)時(shí) ,電路切斷使電阻絲變冷 ,熱膨脹閥管 3 冷卻收縮 ,球閥重新落座 ,堵住柴油使火焰熄滅,預(yù)熱停止。

１.接線螺柱;２.電阻絲;３.熱膨脹閥管;４.球閥桿;５.球閥;

采用中冷器的康明斯柴油機(jī)的輔助啟動(dòng)加熱裝置,常采用柵格加熱器 ,該加熱器為柴油機(jī)配套 ,其接線方式如圖4所示 ,安裝于進(jìn)氣歧管內(nèi)部對(duì)中冷器之后的進(jìn)氣歧管的空氣加熱。啟動(dòng)前,將鑰匙開(kāi)關(guān)置于ON 位置 ,開(kāi)始預(yù)熱 ,預(yù)熱時(shí)間根據(jù)環(huán)境溫度的變化而變化,直至達(dá)到設(shè)定溫度(有ECM 控制的等待指示燈提示) 。須注意:為避免頻繁振動(dòng),繼電器不能固定在柴油機(jī)機(jī)體上。

(5) 加熱冷卻介質(zhì)

上述幾種方法只能保證在環(huán)境溫度高于 -30 ℃時(shí)使柴油機(jī)正常啟動(dòng)。而加熱冷卻介質(zhì)的方法 ,可在低于 -40 ℃的環(huán)境使柴油機(jī)正常啟動(dòng)。圖 5 為一種燃油加熱器 ,燃油燃燒可對(duì)整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)冷卻介質(zhì)不斷加熱。

１.保護(hù)罩;２.油泵;３.電動(dòng)機(jī);４.導(dǎo)流器;５.進(jìn)水管;６.電熱塞;７.主燃燒室;８.燃燒室;
９.后燃燒室;10.出水管;11.水套體;12.散熱片;13.霧化器;14.排煙口;15.助燃風(fēng)扇;16.滴油管;
1７.進(jìn)風(fēng)口;18.輸油管;19.連接體;20.進(jìn)油管;21.水溫傳桿器;22.旋片;23.過(guò)熱保護(hù)器;24.點(diǎn)火傳桿器;

該加熱器采用24V 直流電源并與柴油機(jī)和散熱器組成循環(huán)加熱系統(tǒng)。不僅能使氣缸和活塞等摩擦副之間的機(jī)油溫度升高、機(jī)油黏度下降 ,還能使進(jìn)氣歧管內(nèi)空氣被加熱。須注意該加熱器僅在環(huán)境溫度低于-15 ℃時(shí)才能使用 ,啟動(dòng)后應(yīng)及時(shí)將加熱器關(guān)掉。
改善柴油機(jī)低溫環(huán)境啟動(dòng)的應(yīng)急措施還有：向進(jìn)氣管內(nèi)注油 ,采用減壓機(jī)構(gòu) ,甚至給發(fā)動(dòng)機(jī)注入熱水等。