柴油發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱的外接裝置設(shè)計(jì)

陳佳等

摘要：柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以其環(huán)保、扭矩大和經(jīng)濟(jì)性能好等特點(diǎn)得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。然而在我國(guó)北方地區(qū)的冬季，受氣溫較低的影響，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)普遍存在難以發(fā)動(dòng)的難題。因此，為了更好的推進(jìn)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用，發(fā)揮其高效性能，研發(fā)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)熱裝置非常有必要。本文設(shè)計(jì)一種基于外接裝置的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱系統(tǒng)，以縮短柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的冬季預(yù)熱時(shí)間，對(duì)克服柴油發(fā)動(dòng)機(jī)冬季發(fā)動(dòng)難的問(wèn)題提供有效的對(duì)策。

關(guān)鍵詞：柴油發(fā)動(dòng)機(jī)；預(yù)熱；外界裝置；

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)是燃燒柴油來(lái)獲取能量釋放的發(fā)動(dòng)機(jī)。相比于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)不僅具有較大的載質(zhì)量，還能適應(yīng)較為惡劣的環(huán)境。因此，近年來(lái)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。然而，不同于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的火花塞點(diǎn)火，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)采用壓燃式點(diǎn)火方式，即先通過(guò)對(duì)氣缸內(nèi)的空氣進(jìn)行壓縮形成高溫（477～727℃），再通過(guò)噴油器噴出霧狀然后發(fā)生自燃點(diǎn)火。因此，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)進(jìn)入汽缸的空氣溫度比較高。

然而，在我國(guó)尤其是北方地區(qū)冬季時(shí)節(jié)，由于氣溫很低，機(jī)油性質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，凝結(jié)成度高，導(dǎo)致柴油發(fā)動(dòng)機(jī)不易啟動(dòng)，這嚴(yán)重阻礙了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的高效使用同時(shí)也影響了柴油動(dòng)力源設(shè)備的生產(chǎn)效率。如何改善柴油機(jī)低溫啟動(dòng)性成為眾多工程師所關(guān)心的問(wèn)題。本文為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)一種外接裝置，以縮短柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的冬季預(yù)熱時(shí)間。

1.柴油發(fā)動(dòng)機(jī)冬季起動(dòng)困難主要原因

冬季嚴(yán)寒下，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)大都難以正常啟動(dòng)，其主要原因如下：

1.1柴油蒸發(fā)困難。在柴油生產(chǎn)過(guò)程中，其溜出溫度為三百攝氏度左右，也就是說(shuō)達(dá)到這一溫度以上才有部分柴油蒸發(fā)，其蒸發(fā)性很差。因此，進(jìn)一步研發(fā)出某種物質(zhì)，參入柴油中以改善柴油著火性才是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。

1.2柴油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低。冬季柴油機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)速低是起動(dòng)困難的一個(gè)主要原因，低溫下潤(rùn)滑油的粘度增加，柴油起動(dòng)力矩增大，起動(dòng)機(jī)力矩亦相應(yīng)增大，但此時(shí)蓄電池低溫下工作特性的影響施加在起動(dòng)機(jī)上的電壓反而下降，使起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于正常起動(dòng)轉(zhuǎn)速。低轉(zhuǎn)速反過(guò)來(lái)又使壓縮過(guò)程加長(zhǎng)，空氣泄漏和熱能損失增加而對(duì)柴油燃燒更為不利。

2.柴油發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原理

本次預(yù)熱的目標(biāo)，最主要的也是為發(fā)動(dòng)機(jī)部分的機(jī)油進(jìn)行預(yù)熱。本設(shè)計(jì)的外接所采用的加熱方式是通過(guò)加熱防凍液，由循環(huán)泵將加熱過(guò)的防凍液導(dǎo)向發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)底。最終達(dá)到防凍液、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油預(yù)熱的效果。防凍液的作用之一是通過(guò)吸收發(fā)動(dòng)機(jī)散發(fā)出來(lái)的熱量，加速發(fā)動(dòng)機(jī)散熱?，F(xiàn)在將這個(gè)原理反過(guò)來(lái)使用，先加熱防凍液，讓發(fā)動(dòng)機(jī)吸收防凍液散發(fā)出來(lái)的熱量，達(dá)到預(yù)熱發(fā)動(dòng)機(jī)的效果。其主要由一個(gè)加熱鍋爐（電打火、燒柴油、內(nèi)帶循環(huán)泵），一個(gè)10L的柴油箱，一組（兩塊）12V的電瓶和一些內(nèi)徑一寸的橡膠水管所組成，如圖1所示。本設(shè)計(jì)中，加熱裝置和柴油機(jī)分開(kāi)獨(dú)立，因此可以根據(jù)實(shí)際施工需要進(jìn)行調(diào)派，達(dá)到用少量的幾套加熱裝置滿足冬季所有施工的需要。

當(dāng)通過(guò)旋轉(zhuǎn)電源閘打開(kāi)，并按下加熱鍋爐控制開(kāi)關(guān)時(shí)，就可以通過(guò)加熱鍋爐來(lái)加熱防凍液、循環(huán)泵帶動(dòng)防凍液，循環(huán)加熱，起到對(duì)防凍液的加熱，避免溫度過(guò)低而導(dǎo)致柴油發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)。

圖1 裝置組裝圖

本預(yù)熱系統(tǒng)的連接方式是：系統(tǒng)組裝完成后引出兩個(gè)帶快速接頭的橡膠水管，分別為加熱裝置的進(jìn)水、出水。當(dāng)柴油機(jī)需要加熱時(shí)，在該柴油機(jī)上引出兩個(gè)接頭，并和固定在柴油機(jī)上的連接板相連，分別為防凍液的出水、回水。連接板是在柴油機(jī)的機(jī)體上固定，同時(shí)插接方便，易于裝卸。

本設(shè)計(jì)的預(yù)熱系統(tǒng)的尺寸為：850*660*850mm（長(zhǎng)*寬*高），重量約為165kg，有吊點(diǎn)。便于運(yùn)輸時(shí)，起吊裝車，因此方便在施工中進(jìn)行應(yīng)用。

3.柴油發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

當(dāng)前，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)熱所主要采用的技術(shù)分別為：增大起動(dòng)力、使用壓縮空氣起動(dòng)、進(jìn)氣預(yù)熱裝置、附設(shè)加熱裝置、乙醚（冷起動(dòng)液）起動(dòng)裝置、油路預(yù)熱裝置等。與以上幾種技術(shù)相比，本設(shè)計(jì)可以大大縮短加熱所需的時(shí)間，從原先的人工預(yù)熱的50分鐘，縮減至現(xiàn)在的7分鐘，大大提高了工作效率。此外，本設(shè)計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

3.1本預(yù)熱系統(tǒng)裝裝置了輪胎。這首先是使得該預(yù)熱系統(tǒng)易于移動(dòng)。其次，本輪胎采用的是直徑35cm的輪胎，將該預(yù)熱系統(tǒng)整體抬高，使本預(yù)熱系統(tǒng)可從下部經(jīng)過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)接頭將燃燒尾氣向后排出。

3.2本預(yù)熱系統(tǒng)的整體體積不大，施工現(xiàn)場(chǎng)可妥善保管，確保下次需要進(jìn)行預(yù)熱的時(shí)候，本預(yù)熱系統(tǒng)能夠可靠的使用。

3.3本預(yù)熱系統(tǒng)的所有水管都佩帶開(kāi)關(guān)，可以減少每次拆接時(shí)防凍液的耗損，同時(shí)保持了節(jié)能環(huán)保。

3.4每次預(yù)熱完成后，可根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)需要，對(duì)該預(yù)熱系統(tǒng)進(jìn)行拆卸、或?qū)﹄娖砍潆姡员阆麓问褂谩?/p>

4.小結(jié)

據(jù)環(huán)保部門統(tǒng)計(jì)，目前世界上發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)成為可吸入顆粒和NOX排放的主要污染源。在一些國(guó)家和地區(qū)，車用柴油機(jī)排放在發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)環(huán)境排放中的貢獻(xiàn)度已達(dá)到70%。

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