工程機械柴油發(fā)動機冬季起動困難原因分析

高淑祥 于麗鵬 楊光照 郝孟超 火箭軍士官學校

鑿巖臺車是隧道及地下工程采用鉆爆法施工的一種鑿巖設備，它是為了適應大斷面隧道施工的需要，同時克服手持式鑿巖機鉆眼效率低的缺點而發(fā)展起來的，在鐵路隧道等工程施工中被推廣應用起來，極大地提高了鉆眼精度、施工速度，并改善了勞動條件。

現(xiàn)有一臺舊Atlas-352E鑿巖臺車，經修復已基本恢復功能，可滿足教學使用。但該鑿巖臺車在冬季出現(xiàn)起動困難的現(xiàn)象，我們對起動困難的原因進行了分析。

一、柴油機正常起動的條件

1.供油合理正時及能正常混合，燃料噴射量應該足夠，且霧化良好的燃油應能及時噴到燃燒室；

2.起動起動轉速不可太低，一般應在150r/min左右，且曲軸轉動時應無很大的阻力；

3.柴油機壓縮終了時的溫度必須達到600℃左右，即壓縮比必須符合規(guī)定值。這樣一來，燃燒室里的空氣溫度才能達到足夠的起動溫度，使其燃油自行著火。

上述條件中，如果有一項無法滿足，即可造成柴油機起動困難，甚至無法起動。

二、故障現(xiàn)象

本地區(qū)冬季氣溫最低在-10°左右，經過換季保養(yǎng)，應能夠正常起動，但是在教學過程中出現(xiàn)了無法起動的狀況。我們對發(fā)動機的柴油、機油型號進行檢查，確保油液符合冬季條件下的工作要求；而后檢查了蓄電池，用蓄電池檢測儀檢測蓄電池的電量，經檢查蓄電池電量充足；最后對電力線路進行了檢查，均沒有檢查出故障。隨后等到中午時，氣溫上升達到零度以上，鑿巖臺車可以正常起動。連續(xù)幾天均是這種現(xiàn)象。

三、低溫條件下柴油機起動困難原因

柴油發(fā)動機采用壓燃的方式起動，噴入油缸內的可燃混合氣（空氣和霧化的柴油）經活塞壓縮溫度升高，溫度達到柴油的燃點，柴油機就正常起動了。

而在冬季氣溫較低的條件下，柴油機的起動往往比較困難，原因主要有以下幾點。

（一）油液粘度增加

冬季條件下，溫度會對柴油機內的油液粘度產生影響，進而影響柴油機的起動性能。主要包括兩個方面：柴油粘度和機油粘度。

冬季，柴油和機油的粘度隨著溫度的降低而增大。當柴油粘度增大時，柴油經噴油嘴進入氣缸內時霧化變得困難，霧化的效果不好。此時，霧化的油液油與空氣的接觸不充分，壓縮可燃混合物不容易自燃，時造成起動困難。

機油在柴油機內部起潤滑作用，它可以在不同的部件之間形成油膜，在起潤滑作用的同時，由于附著力的存在，使部件之間的相對運動存在一定的阻力，當溫度降低時，機油粘度增加，產生的附著力增大，使起動時曲軸產生了額外的阻力。

（二）蓄電池性能下降

溫度對蓄電池性能的影響主要表現(xiàn)在對電解液密度的影響，蓄電池電解液密度必須保持在一定的范圍之內才能保證蓄電池性能的最優(yōu)化。低溫條件下，電解液密度會變大，造成電解液的滲透能力下降，蓄電的內阻增大，容量和端電壓降低。此時，柴油機起動時，蓄電池輸出的起動電流達不到要求，起動機的起動轉矩和轉速達不到柴油機的起動條件，造成柴油機起動困難。

（三）氣缸內溫度低

冬季環(huán)境溫度低，進入氣缸的空氣、氣缸壁、氣缸蓋、活塞的溫度都比較低，活塞壓縮可燃混合物產生的熱量大量被周圍部件吸收，壓縮終了時可燃混合物的溫度達不到柴油的自燃溫度，造成柴油機起動困難。

針對以上三種情況，前兩項我們已經進行了檢查，排除了故障。而針對第三種狀況，一般只會造成起動困難，不會造成無法起動。因溫度升高后，柴油機可以正常起動，因而柴油機的正時機構、曲軸等不存在故障。

后經多方面排查，引起此次故障的主要原因在于機械磨損。

由于機械使用的時間較長，磨損比較嚴重，在柴油機內部產生了較多的雜質，造成機油的污染。在前面，我們分析：冬季條件下，機油粘度升高使啟動時曲軸的阻力增大。但是，經過正常的換季保養(yǎng)更換機油后不應出現(xiàn)此種狀況，柴油機應可以正常起動。但由于磨損雜質的存在，時機油受到嚴重污染，相當于進一步增加了機油粘度，所以造成了起動困難。隨后，我們更換了粘度更低的機油，柴油機可以正常起動，說明故障分析正確。

四、提高柴油機起動性能的措施

為了防止冬季低溫條件下出現(xiàn)柴油機起動困難的現(xiàn)象，必須做好一下幾個方面的工作，否則即使是狀態(tài)較好的柴油機也會產生起動困難，甚至無法起動的現(xiàn)象。

（一）采取保溫措施

經過以上的分析，我們發(fā)現(xiàn)冬季柴油機起動性能的下降大多數(shù)是由低溫引起的，所以采取保溫措施可以有效的提升冬季柴油機的起動性能。可以采取給柴油機和水箱安裝保溫套和給蓄電池添加保溫設備的措施，或者通過改裝，利用排氣管尾氣的余熱對燃油保溫。

（二）正確合理預熱

在北方地區(qū)，柴油機一般都有預熱裝置來提升冬季的起動性能。我們也可以自己采取必要的預熱措施，例如：用熱水給柴油機氣缸進行加熱，以提高氣缸壁、缸蓋、活塞的溫度；用火適當?shù)慕o發(fā)動機加熱，以降低機油的粘度，減少起動阻力。

（三）及時換季保養(yǎng)

在冬季即將來臨時，及時對機械進行換季保養(yǎng)，可以有效的保證機械的正常運轉。要根據(jù)當?shù)囟镜臍鉁貤l件及時的更換柴油和機油；為水箱添加防凍液和保溫裝置；檢查工程機械預熱系；檢查并調整蓄電池電解液的密度。

及時、正確的采取以上三種措施，可以有效的保證工程機械在冬季低溫環(huán)境下的性能，保證施工進度的進行。