柴油機(jī)起動(dòng)性能主要影響因素分析

徐信峰　佟長宇　喬云

摘 要：起動(dòng)性能是衡量柴油機(jī)的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，起動(dòng)性能的好壞對柴油機(jī)工作的可靠性、排放性能都有直接影響。我國地域遼闊、氣候條件差異很大，這些都對柴油機(jī)的起動(dòng)性能提出了更高的要求，為此，對影響柴油機(jī)起動(dòng)性能的主要因素做具體的分析，希望能夠?qū)Ω纳撇裼蜋C(jī)的起動(dòng)性能有參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：影響；起動(dòng)；性能；因素

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：16723198（2014）12019201

0 引言

柴油機(jī)是通過壓縮的空氣產(chǎn)生高熱，然后噴入柴油霧化后膨脹爆炸，產(chǎn)生的作用在活塞上壓力，推動(dòng)活塞沿氣缸做不等速的高速直線作用往復(fù)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)活塞銷，連桿和曲軸等組成的曲柄連桿機(jī)構(gòu)，將活塞的直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍男D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而輸出機(jī)械功。起動(dòng)性能是衡量柴油機(jī)的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，起動(dòng)性能的好壞對柴油機(jī)工作的可靠性、排放性能都有直接影響。我國地域遼闊、氣候條件差異很大，這些都對柴油機(jī)的起動(dòng)性能提出了更高的要求，本文對影響柴油機(jī)起動(dòng)性能的主要因素做具體的分析，希望能夠?qū)Ω纳撇裼蜋C(jī)的起動(dòng)性能有參考價(jià)值。

1 柴油機(jī)起動(dòng)性能影響因素

柴油機(jī)本身沒有自行起動(dòng)能力。欲使靜止的柴油機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來必須借助于外力，以便使柴油機(jī)獲得第一個(gè)工作循環(huán)的條件，即在外力作用下進(jìn)行進(jìn)氣、壓縮、噴油，直至燃油燃燒膨脹作功而自行運(yùn)轉(zhuǎn)。這一過程稱柴油機(jī)起動(dòng)。在起動(dòng)過程中，為保證壓縮終點(diǎn)缸能夠達(dá)到自燃發(fā)火的溫度，需要柴油機(jī)必須達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速。柴油機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的條件是柴油良好霧化后能夠精確無誤的噴入燃燒室，在燃燒室的壓縮空氣達(dá)到一定的溫度后，著火、爆發(fā)。在滿足這兩個(gè)先決的條件，就必須要求柴油機(jī)在起動(dòng)時(shí)達(dá)到足夠高的轉(zhuǎn)速和氣缸中有較高的點(diǎn)火溫度。實(shí)踐中，柴油機(jī)一般情況下，在-5～10℃溫度環(huán)境下，可以正常起動(dòng)。但當(dāng)柴油機(jī)處于更低溫度環(huán)境中時(shí)，機(jī)器起動(dòng)將出困難。

2 壓縮比

壓縮比為柴油機(jī)氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比，它的變化，不僅影響柴油機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，而且影響其起動(dòng)性能。在設(shè)計(jì)時(shí)每臺(tái)柴油機(jī)都規(guī)定了一個(gè)最佳壓縮比，我國柴油機(jī)的壓縮比多在在19～21之間，有的則為15～23，但在使用中，由于各種相關(guān)因素的影響，其壓縮比往往會(huì)降低。柴油機(jī)的壓縮溫度受壓縮比變化的直接影響，當(dāng)柴油機(jī)壓縮比因各種因素，下降到一定數(shù)值時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)柴油機(jī)起動(dòng)困難，因此，合理的壓縮比對柴油機(jī)的起動(dòng)有著直接影響。

從上面公式可知，壓縮比和壓縮終點(diǎn)溫度之間是正比關(guān)系，當(dāng)壓縮比低，則壓縮終點(diǎn)的溫度就低。只有壓縮終點(diǎn)溫度足夠高時(shí)，才可能使使柴油機(jī)起動(dòng)可靠點(diǎn)火，因此，柴油機(jī)較高的壓縮比，可以保證柴油機(jī)可靠起動(dòng)。

3 起動(dòng)轉(zhuǎn)速

在起動(dòng)過程中必須使柴油機(jī)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速，才能保證在壓縮終點(diǎn)缸內(nèi)達(dá)到燃油自燃發(fā)火的溫度。起動(dòng)的關(guān)鍵在于噴入氣缸的柴油能否與被壓縮的空氣迅速組成可燃混合氣和及時(shí)點(diǎn)火燃燒。而柴油機(jī)起動(dòng)所要求的最低轉(zhuǎn)速稱起動(dòng)轉(zhuǎn)速，起動(dòng)轉(zhuǎn)速也是保證柴油機(jī)順利起動(dòng)的主要因素之一。隨著柴油機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)速的變化，機(jī)器氣缸壓力也隨之變化（在1.5～2.5MPa左右），此時(shí)，氣缸同最低著火溫度在350℃左右，只有壓縮溫度高于此溫度時(shí)，柴油才能被點(diǎn)燃，從而機(jī)器起動(dòng)。當(dāng)起動(dòng)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，因氣缸傳熱，使得通過氣閥、活塞環(huán)的漏氣，進(jìn)氣量減少，壓縮終點(diǎn)溫度快速下降，無法滿足氣缸最低著火要求。

柴油機(jī)隨著缸體數(shù)量和缸體直徑的變化，所需的起動(dòng)轉(zhuǎn)速也隨著改變，當(dāng)缸體數(shù)量和缸體直徑減小時(shí)，所需要的起動(dòng)轉(zhuǎn)速增高。另一方面，在起動(dòng)時(shí)燃料的蒸發(fā)性對可燃混合氣的形成起著重要的作用。在低溫環(huán)境中起動(dòng)時(shí)，燃料的霧化條件變差，燃油通過油膜表面揮發(fā)形成混合所，若起動(dòng)轉(zhuǎn)速較低，蒸發(fā)時(shí)間就會(huì)變長。如果起動(dòng)轉(zhuǎn)速太高，壓縮終點(diǎn)的溫度和壓力也增加，但縮短了蒸發(fā)時(shí)間。總而言之，對于柴油機(jī)有一個(gè)最佳的起動(dòng)轉(zhuǎn)速，不僅保證機(jī)器能夠正常起動(dòng)，同時(shí)，減小起動(dòng)功率的消耗。

4 起始扭矩

在柴油機(jī)起動(dòng)時(shí)，只有當(dāng)起始扭矩克服起動(dòng)總阻力矩，加速曲軸到一定轉(zhuǎn)速后，柴油機(jī)順利起動(dòng)。在上述因素中，最主要的是各機(jī)器零部件相互之間產(chǎn)生的摩擦阻力，這決

定于在起動(dòng)溫度下潤滑油的粘度。眾所周知，潤滑油的粘

度隨著環(huán)境溫度的降低而大幅升高，為了減小起動(dòng)摩擦阻力，在柴油機(jī)添加潤滑油，應(yīng)選擇粘度指數(shù)高的油品，也就是選擇粘度隨溫度變化小的潤滑油，從而有效降低柴油機(jī)零部件之間相互摩擦阻力，使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩能夠很好克服起動(dòng)總阻力矩，達(dá)到利于柴油機(jī)起動(dòng)的目的。摩擦力矩與溫度及發(fā)動(dòng)轉(zhuǎn)速的關(guān)系如圖2所示。

5 結(jié)束語

柴油機(jī)的工作條件一般都比較差，通過對影響柴油機(jī)起動(dòng)性能的主要因素進(jìn)行深入分析，可以提高、改進(jìn)柴油機(jī)的起動(dòng)性能。不同型號(hào)、不同用途、不同結(jié)構(gòu)的柴油機(jī)對起動(dòng)性能的要求也不一樣，但是，良好的起動(dòng)性能可以縮短柴油機(jī)起動(dòng)時(shí)間、提高柴油機(jī)運(yùn)行的可靠性，使得柴油機(jī)設(shè)備適應(yīng)更復(fù)雜工作環(huán)境。

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