高原高寒地带工程车辆启动难的原因及解决

作者：徐工科技 胡传正 殷琳 魏恒

欢迎访问e展厅 展厅 1 挖掘机/推土机展厅 推土机, 履带挖掘机, 轮式挖掘机, 二手挖掘机, 小型挖掘机, ... 工程车辆在高原高寒地带使用时，由于缺氧等特殊的气候条件的影响，存在着启动困难的问题。为了启动车辆，人们通常采用火烤油底壳和进气管、给发动机灌热水以及推车、拖车、溜坡等落后方法，这些方法不仅费力费时、费燃料，而且一旦操作不当，极易发生火灾，很不安全。本文将介绍高原、高寒环境下工程机械难于启动的原因及应对方法。 1 柴油机启动必须具备的几个条件 (1)启动转速必须超过一定转数(一般>80 r/min)。 (2)压缩终了时气缸内混合气体必须有足够的压力。 (3)压缩终了时气缸内混合气体要具备足够的温度。 (4)压缩气体氧气含量应超过一定的浓度。 2 高原低温环境下柴油机难于启动的原因 (1)高原地区冬季极限温度在－40℃左右，柴油机进气温度相应地要比常温下低30℃～60℃，因此，柴油机气缸内压缩终了时的空气温度达不到启动时的必需温度，且气缸内压缩空气的压力也明显低于正常启动时所要求的压力，柴油机难以启动。 (2)蓄电池的最佳工作温度在20℃～40℃范围，随着环境温度的降低，蓄电池的输出能力也相应地下降，表1列出不同环境温度下，蓄电池20 h放电率(%)输出情况。从表1可看出，随着环境温度的降低，蓄电池输出能力在－30℃时，只有额定输出的34%左右。由于上述原因，导致柴油机启动系统功率下降，使柴油机启动转速低于启动必需的最低转速。 (3)低温时，润滑机油粘度加大，各摩擦副之间的阻力加大，使柴油机启动转速下降。 (4)高原地带空气中氧气的含量随着海拔高度的升高而降低，海拔高度每升高1 000 m，大气压力下降9%，空气密度下降梯度为6%～10%，含氧量下降10%，可见海拔高度越高，空气含氧量越少，柴油机越难启动。 (5)低温条件下，柴油粘度增加，表面张力加大，导致喷油的雾化质量变差，延长了着火滞后期。 3 提高柴油机启动能力的主要措施 (1)采用低温性能好，结构形式与普通启动型不同的蓄电池。此类蓄电池采用了单元螺旋卷绕技术，其极板与极板之间的间隙极小，采用固态酸，并能被玻璃纤维网所吸附，整个结构紧密，极板面积大大高于普通平板式蓄电池的铅面积，低温时，更无液态酸冰冻现象，可在－40℃环境条件下正常工作，冷启动功率、充电速度等指标与在同等条件下的普通蓄电池相比具有明显优势。 (2)对蓄电池进行加热保温，保证蓄电池低温条件下正常充电且具有足够的电流输出，从而提高柴油机低温启动性能，而且还延长了蓄电池的使用寿命。 (3)降低柴油机压缩终了时的混合燃气的燃点，采用乙醚冷启动。柴油机压缩终了时气缸内的气体温度一般要求大于200℃，而柴油在压缩终了压力为3.2 MPa时，着火温度在180℃～200℃左右，只有这样才能顺利点火。在环境温度很低时，启动前，在柴油机进气歧管中喷入一定比例的乙醚，可有效改善启动性能，这是因为乙醚的燃点低，在3.2 MPa压力下乙醚的燃点仅为57℃左右，所以柴油机不须达到原最低启动转速的要求，就能点火启动。 (4)选用低温性能好的润滑机油。这类润滑机油低温时，粘度小，启动时，各摩擦副之间润滑好，启动阻力小，利于启动。另外，还可采用加热润滑机油，以降低机油粘度，减小启动阻力方法。 (5)加热柴油机的进气温度，提高柴油机在压缩终了时气缸内的气体温度。常用办法是采用机器内或外电能对安装在进气道内的电阻丝通电，加热柴油机的进气温度；第二种方法是采用火焰进气预热方法。该方法是在启动前，接通预热塞(燃烧器)，十几秒钟后，预热塞炽热，丝温达到900℃左右(该温度足以点燃柴油)，启动柴油机时，由输油泵泵出柴油，经控制电磁阀进入喷头雾化，雾状柴油与空气混合后，形成易燃混合气，易燃混合气与炽热塞接触，立即燃烧，在进气管内，形成对进气的预热。 (6)加热柴油机的冷却介质。冷却介质的加热方式有交流220 V强制循环式电加热，但限于施工现场条件，有时施工现场无220V交流电，此种方案应用较少，更多的是采用外置强制循环式燃油加热器。该加热器利用随机燃料，通过燃烧，将柴油机的冷却介质从柴油机体内吸入，经过加热器辐射加热，再将加热器加热后的冷却介质送入柴油机体内，然后再将机体内的冷却介质吸入加热器加热送出，这样不断循环往复，大约20～30 min后，柴油机机体可被预热到40℃以上。此时气缸、活塞、活塞环以及其它摩擦副之间的机油温度随之升高，机油粘度下降，降低了启动阻力矩。当机油温度达到40℃以上后，缸体、进气歧管套温度都有升高，启动时空气在进气歧管内被加热，压缩终了时，由于气缸壁、活塞杆、气缸盖的温度高，压缩空气向这些件散的热量减少，因此也提高了压缩终了时压缩空气的温度。同时，压缩空气终了时的压力也有所提高，极大地改善了柴油机的启动性能，该方法热效率高，产热量大，适用于大、中型工程机械。 4 几个需要注意的问题 (1)为达到最佳启动效果，前述几种方式往往同时使用。但是， 乙醚与进气火焰预热、乙醚与进气电阻加热不能同时使用，否则，火焰将点燃启动液混合气而发生爆炸，引起严重后果。 (2)高寒地区，采用进气火焰预热方式效果很好；高原缺氧地区，采用进气火焰预热要消耗一定量的氧气，这样一来，会剥分柴油机爆燃时所需氧的含量。因此，建议海拔较高的高原地区不要采用进气火焰预热方式。 (3)用乙醚启动液，在柴油机转动时喷射，效果最佳，启动液容器应远离高温热源，安装于阴凉通风处，禁止明火靠近，以防爆炸伤人。 (4)对蓄电池保温加热时，蓄电池技术状态要完好，且蓄电池电解液面高度，应控制在规定范围，过低会造成加热失控，特别强调，温度传感器不能拔出，否则也会造成加热失控。 (5)采用进气火焰预热系统时，电磁阀应安装在靠近预热塞处，以免着火滞后。预热时间也不能太长，以免损坏预热塞。 (6)采用外置强制循环式燃油加热器时，绝不能使用汽油作燃料，应根据机器使用的环境温度，选用适当牌号的轻柴油(或煤油)，当与柴油机使用相同牌号柴油时，应保证在使用环境温度下，柴油不结冰、不结蜡，防止供油回路堵塞。 通信地址：江苏省徐州市经济开发区工业一区 徐工科技股份有限公司徐工研究院(221004) (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (5/1/2005)