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低溫下柴油發(fā)電機的冷起動特性
發(fā)布時間:2023-05-29 22:41:30  ▏閱讀:


 

新聞主題

低溫下柴油發(fā)電機的冷起動特性

 

 

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)電機組起動較困難。通過長期的低溫起動試驗總結(jié),本文就影響發(fā)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(dǎo),同時可供柴油發(fā)動機的性能改進的技術(shù)工程師參考。

 

一、起動過程

 

柴油機的起動轉(zhuǎn)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(shù)值,則不能著火,柴油發(fā)電機曲軸只能被起動機帶動著旋轉(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(正常運轉(zhuǎn)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(xiàn)了第一次著火后,柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速將迅速增加為其余各缸著火創(chuàng)造了條件。進而產(chǎn)生斷續(xù)著火,柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速進一步提高。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)一段時間,柴油發(fā)電機轉(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(fā)電機進入連續(xù)著火。當(dāng)柴油發(fā)電機產(chǎn)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(fā)電機開始獨立運轉(zhuǎn)。如果在柴油發(fā)電機產(chǎn)生的力矩小于起動阻力矩時就脫開起動機,則有可能導(dǎo)致起動失敗。因此在進行起動操作時要仔細(xì)察聽柴油發(fā)電機的工作情況,避免因過早脫開柴油發(fā)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(fā)電機時在起動脫開后仍要使用這些裝置,一直到柴油發(fā)電機能獨立的平穩(wěn)運轉(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,現(xiàn)在歐二排放柴油發(fā)電機要求轉(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,柴油發(fā)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(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(zhuǎn)速下降,壓縮空氣泄漏的時間長,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,使柴油機起動困難。


柴油發(fā)動機側(cè)視圖.png

柴油柴油發(fā)電機側(cè)視圖

 

三、冷起動特性


壓燃式柴油發(fā)電機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,柴油發(fā)電機的環(huán)境溫度最低,甚至達到零下幾到幾十?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)壓縮始點溫度低,傳熱損失大,而且起動時柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)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(dāng)環(huán)境溫度低時,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)電機的一項重要的性能指標(biāo)。在低溫冷起動(或怠速)時,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(wěn)定,所以根據(jù)起動噴射量控制最佳噴射壓力,同時優(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。

由于冷起動或怠速時,氣缸內(nèi)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(fā)電機惰轉(zhuǎn)噪聲。隨著柴油發(fā)電機轉(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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