柴油发动机冷启动困难分析与辅助循环加热装置的应用

訾 永 陈勇卫 朱 毅 侯文海 王 超 王 靖

(陕西建设机械股份有限公司，陕西 西安 710200)

0 引言

由于我国幅员辽阔，各地温差会有明显不同，尤其是在高原、高寒地区，购买各种工程机械后燃油发动机就会出现各种启动困难的问题，这就要求我们采用不同的有效方式来解决工程机械柴油发动机启动困难问题，各工程机械主机厂家根据主机产品的特点来找出解决发动机启动困难问题，辅助循环加热装置就是解决问题一种很好的方法。

1 高原、高寒地区对柴油发动机启动的影响因素

1.1 高原地区对发动机启动困难的影响

1)海拔高度含氧量对柴油发动机启动的影响。

发动机在启动时需要消耗氧气，而氧气在高原上是比较稀薄的，这样就容易在启动时造成一定的困难，以青藏高原为例，不同海拔高度该地区空气中含氧量是不相同的(见表1)。

表1 海拔高度与空气中理论含氧量的关系一览表

表1说明由于不同海拔高度导致空气中含氧量降低，对柴油发动机启动容易造成一定的困难。

2)海拔高度与含氧量的降低后而造成的柴油发动机同负载情况下启动困难(即造成功率的衰减)。

在高原地区甚至会带来由于海拔高度不同(相对海平面)，而导致柴油发动机燃烧不充分，从而导致发动机功率下降问题(见表2)。

表2 海拔高度与功率衰减的关系表

从表2可以看出由于空气中含氧量的减少而发动机功率下降，对于发动机启动瞬间在同负载情况下就显得更加困难了。

1.2 高寒地区对柴油发动机启动困难的影响

1)柴油低温结腊现象，易导致燃油系统油路阻塞问题，影响发动机启动。

2)发动机润滑系统在该地区，易导致机油系统润滑粘度高发动机润滑不充分，也易造成发动机启动困难。

对于柴油发动机来讲，高寒地区发动机启动由于燃油、机油问题等都会造成发动机启动困难，为此提高发动机缸体温度，对发动机燃油系统和机油系统都有很大的好处。为此，有了发动机缸体加热理念，为进一步实现发动机的辅助循环加热装置奠定一定基础。

2 发动机辅助循环加热装置的组成

这种辅助循环加热装置由发动机缸体(水道)、电动水泵、温度传感器、温度设定控制器、电控节流阀、加热元件等组成(见图1)。

3 加热系统控制原理

水箱内有一电加热管，在水箱上有温度控制器，温度控制传感器固定在水箱内部下侧，实时对水箱内的冷却液进行温度测量，在控制器上将冷却液的温度设定在一个温差范围内(例如：40 ℃～55 ℃)，当温度低于40 ℃时箱内冷却液电加热装置开始工作，当冷却液温度达到55 ℃时加热装置停止工作，这时水泵仍然在持续运转。当发动机缸体加热到40 ℃时，加热装置循环泵停止工作，关闭加热回路上的两个球阀，发动机进入启动状态，直接启动发动机即可。

4 冷启动冷却液循环管路与发动机的连接及加热介质

4.1 发动机冷却系统的连接

在工程机械柴油发动机缸体上有很多水道，但在连接时，一般绕过节温器(即在节温器的后端接口处安装一个球阀连接加热泵的出水口管路)，在缸体的另一侧拆除水道堵头换上球阀即为水箱的回水口，通过不断地循环以实现对发动机缸体加热的目的，为冷启动创造条件。

该辅助循环加热装置在冬季施工时可以将循环加热装置通过球阀关闭装置放置在设备上，使用时打开球阀即可(不用每天拆装)。

4.2 加热介质的确定

在对此类高寒地区发动机进行此项加热工作时，要了解原发动机的冷却介质是什么牌子，杜绝混用发动机冷却液，例如当了解到发动机冷却液是长城冷却液FD-2时，在辅助加热装置水箱应继续加入长城冷却液FD-2，这样能够节省成本、杜绝冷却系统故障。

4.3 冷却介质加热时间与启动窗口期

冷却介质的加热与周边的环境温度有很大关系，所以缸体预热到40 ℃时间长短不一；以加热管在2 000 W，加热水箱为8 L为例，在环境温度-8 ℃情况下，一般循环加热1 h即可达到发动机启动要求(40 ℃的启动窗口期)，在这个温度下一般可以实现一次性点火成功。

5 这种辅助循环加热装置的优缺点

冷却水泵接到启动指令，就开始进行系统强制循环，当达到指定温度时就可进行循环泵停止工作。这从另外一个角度可以看出，其优点实际上是提高发动机缸体温度等于在寒冷的地带将现有的15W-40CH牌号或其他牌号机油进行预热。同时将柴油预热消除结腊现象；缺点是发动机周边需要有交流电源进行维持。

6 结语

通过对辅助加热装置的原理分析与操作实际应用，该装置可以解决高海拔、高寒地区尤其在冬季施工出现柴油发动机启动困难问题，这给施工单位带来了便利，给柴油发动机增加一套冷启动辅助循环加热装置，对提高发动机的一次点火成功率大有益处，受到施工单位认可。