柴油机冷起动常识

在进行发动机低温起动时，由于机油低温粘度增加，常引起润滑系统供油不足甚至供不上油。表现为机油压力跳动或压力指示在零不摆动。在上述情况下，如果驾驶员轰油门，就有可能发生烧轴瓦的故障。因此在发动机进行低温冷起动试验，不仅要求机油的粘度低，而且要求发动机起动后能很快的把机油送到各润滑点去。
2、内燃机粘度等级分类
三是由于起动转速下降，压缩空气泄漏的时间长，泄漏量明显增加，导致压缩终了的空气温度与压力下降。
在低温条件下，柴油粘度增加，表面张力增大及起动转速低，导致喷油压力低，均会使柴油的雾化质量变差，延长了着火滞后期，使柴油机起动困难。
3、柴油机起动性能
一般用发动机在某温度下能起动的最低起动转速表示发动机在该温度下的起动性能。对于一台配有某一起动系统的发动机来说，一般用其能起动的最低温度来表示其低温起动性能。
随着被带动的循环次数增加，压缩终了的空气温度逐渐提高。一旦某缸内的压缩终了的空气温度与压力达到上述数值，便压燃喷入的柴油，出现第一次着火。
出现第一次着火后，产生的废气（正常运转时温度为400～700℃）将加热气缸盖、活塞、气门及气缸，使这些零件温度身高并积蓄热量，在下一个进气过程中放出，加热进气，残存的高温废气与进入的空气混合，进一步加热进气，从而进一步提高压缩终了的空气温度，有利于第二次着火。出现了第一次着火后，发动机转速将迅速增加为其余各缸着火创造了条件。进而产生断续着火，发动机转速进一步提高。由于出现第一次着火的气缸比其余各缸多了空气被加热的因素，因而比其余各缸跟容易着火。
在低温条件下，压缩终了的空气温度与压力比在常温条件下低，当低到喷射到气缸的柴油不能自燃时，发动机就不能起动了。一般说，在低温条件下影响压缩终了空气温度的原因有以下三个方面：
一是在低温（0～－40℃）条件下进气的温度就比常温（20℃）低20～60℃，这是使压缩终了的空气温度与压力下降的重要原因。
二是由于起动转速在低温条件下明显下降。因此在压缩过程中压缩空气向气缸盖、气门、活塞、气缸散热的时间长，加上机体与压缩空气间的温差大，散失的热量大，使压缩终了的空气温度与压力降低。
在低温条件下借助于低温了起动装置（如专用起动液加注器喷射起动液）起动发动机时在起动脱开后仍要使用这些装置，一直到发动机能独立的平稳运转为止。过早的停止使用这些装置，将会导致启动失败。
2、柴油发动机低温起动困难的原因
柴油机起动应具备以下条件：起动转速不低于80r/min（6缸发动机，现在欧二排放发动机要求转速在150 r/min）；压缩终了的空气温度不低于200℃；压缩终了的空气压力不低于3MPa。在低温条件下，发动机转速随温度的下降而迅速下降，如果起动转速低于80r/min，即使采用了冷起动辅助措施，使用了低温起动附加装置，也很难使柴油机起动。
8.390
电解液的电阻率增加使蓄电池内阻增加，从而导致蓄电池起动输出功率急骤下降。
E蓄－I起.R内＝I起.R揽＋I起.R机
式中：
E蓄——蓄电池的电动势，V；
I起——起动电流，A；
R内——蓄电池内电阻，Ω；
R缆——起动电缆内阻，Ω；
R机——起动电机阻抗，Ω；
式中，E蓄－I起.R内就是起动时蓄电池的端电压，I起.R揽为电缆线内阻引起的电压降机。蓄电池的电动势与起动电缆线的电阻随着温度的下降变化很小，只有蓄电池的内电压随着温度的下降而迅速增加。另一方面，由于低温起动时起动阻力的增加使起动电流增加了3～4倍。在低温条件下，由于蓄电池内阻与起动电流的迅速增加，使蓄电池的端电压下降，起动输出功率下降，起动转速下降，最后导致发动机不能起动。
表1内燃机油粘度等级分类
SAE粘度等级
最高低温动力粘度
最高边界泵送温度（℃）
100℃运动粘度（mm2/s）
使用温度
（℃）
粘度mPa.s不大于
温度（℃）
最小
最大
0W
3250
-30
-35
3.8
－
-40～-10
5 W
3500
-25
-30
3.8
－
-30～-10
10 W
3500
-20
-25
4.1
－
-20～-10
第一、概述
冬季到来后，气温逐步降低，不少司机都反映汽车起动较困难。通过长期的低温起动试验总结，本文就影响发动机低温起动性能的各个因素作了分析，对用户的使用提供指导，同时可供发动机的性能开发工程师参考。
第二、发动机的低温起动
1、柴油发动机的起动过程
柴油机的起动转速较低，在压缩行程中被压缩的空气散热时间较长，空气泄漏的时间也较长，致使一部分空气漏掉，于是压缩终了的温度也较低。一般说，柴油机的着火条件是压缩终了的压力达到3MPa（30个大气压力），温度达到200℃。如果压缩终了的压力及温度达不到上述数值，则不能着火，发动机曲轴只能被起动机带动着旋转。
断续着火出现一段时间，发动机转速增加，气缸内压缩终了的空气温度与压力增加。当各缸压缩终了的空气温度达到柴油的着火温度时，于是各缸按照柴油机的点火顺序依次工作，发动机进入连续着火。当发动机产生的力矩大于或等于起动阻力矩时，便可脱开起动机，发动机开始独立运转。如果在发动机产生的力矩小于起动阻力矩时就脱开起动机，则有可能导致起动失败。因此在进行起动操作时要仔细察听发动机的工作情况，避免因过早脱开发动机而使起动失败。
1、比热大，传热性好
2、冰点低，以保证在冬季不结冰
3、粘度小，以保证在冷却系内正常循环
4、沸点高，以保证发动机冷在较高的温度下工作，提高热效率，减小化学—机械磨损，延长发动机寿命，并减少蒸发损失；
5、不腐蚀冷却系统的金属（如铜、黄铜、钢、铸铁、铸铝、焊锡等）
6、不容易着火燃烧；
7、不易产生泡沫，以保证不影响传热；
8、无毒，无公害。
最早用来做发动机冷却液的是水，至今，水仍然是使用广泛的发动机冷却液。用水做冷却液的优点是：来源广；无毒；粘度小；不燃烧；比热大；传热性好。在各种冷却液中，水的比热最大，其值为4.186J/kg.K。使用水做冷却液可以把冷却系统设计的小一些。
发动机能起动的最低温度可以由低温低温起动试验求得图一表示的是发动机起动特性。
蓝色曲线表示发动机在各温度点的最低起动转速，红色曲线表示起动系统能带动发动机旋转的转速。前者反映发动机的性能，后者反映起动输出系统的性能，两条曲线的交会点对应的温度－17℃就是该发动机配该起动系统后能起动的最低温度。
图1某型号柴油机起动特性
第六、防冻液
一、防冻液介绍
在发动机中，燃料燃烧所放出的热量，一小部分通过发动机转变为机械能，大部分要通过废气与发动机本身散失掉。如果通过发动机散失的那部分热量散失的不够，那么就会使发动机过热、工作困难或不能工作，严重时还会发生机械故障，甚至损坏发动机。液冷式发动机是用冷却液做传热介质，通过冷却系统把热量带出并散失掉，使发动机冷在某一适合的温度范围内正常工作。作为液冷式发动机的冷却液，一般应满足以下要求：
动力粘度：粘度是液体的内摩擦力，也称粘性。低温粘度是指低温条件下的机油的动力粘度。动力粘度亦称绝对粘度，常用单位是Pa.s。1mPa.s的粘度与23.3℃的蒸馏水的粘度大体相当。在此温度下，轻柴油的粘度约为其2～8倍，机油的粘度为其几百甚至上千倍。
运动粘度：液体的动力粘度除以该液体同温度下的密度就是液体的运动粘度，它的单位是mm2/s。普通车用机油用100℃时的粘度表示其使用性能。粘度大的机油承载能力强，但内部摩擦力大，功率损失大，耗油率高。粘度小的机油内部摩擦力小，功率损失小，耗油率低，但承载能力差。粘度过低还会引起零件加速磨损，严重时还会引起烧瓦。应根据发动机的类型、工况及强化程度等来选用机油的粘度。
低温蓄电池的特点是使用薄极板，并加入一些活性添加剂。普通蓄电池极板的厚度为2.5mm，而低温蓄电池极板的厚度只有1.5mm，有的甚至只有1.1mm。这样在同样大小的蓄电池壳内就可以多放一些极板，一则因作用面积大，活性物质反映充分，使蓄电池容量增加；二则因作用面积大，内电阻减小，因而提高了蓄电池的低温输出功率和发动机的低温起动性能。
由图一可以看到，要想使发动机能在较低的温度下起动，可以采取以下两种技术途径：一是提高发动机的起动转速；二是降低发动机能起动的最低起动转速。提高柴油发动机起动转速的措施及附加装置有：使用低温机油；使用低温蓄电池；使用低温防冻防锈液；使用大功率起动机及起动电源等。降低柴油发动机能起动的最低起动转速的措施及附加装置主要有：进气预热装置；机油预热装置；冷却液预热装置等。
蓄电池的容量随温度的下降与放电电流的增加而急剧下降。因而蓄电池在低温下输出的总容量及大功率放电的持续时间大大地下降。
表3蓄电池容量与温度及放电率的关系
温度（℃）
27
15
4
-7
-18
-29
-41
-51
20h放电率
100
90
77
63
49
35
21
9
20min放电率
46
39
31
24
16
9
1
提高汽车蓄电池在低温条件下的输出功率，一般只有两个办法：一个是使用低温性能好的蓄电池，一个是使蓄电池处于温暖状态。
第五、蓄电池
低温起动对启动系统输出功率的影响
发动机的起动系统主要由起动电机、起动电缆、起动蓄电池及起动传动装置等组成。其输出功率与起动电机的功率、电缆的电阻（一般小于0.001Ω）、蓄电池的容量和传动装置的传动比（一般传动比为11～14）等有关。起动输出系统的输出功率影响发动机的低温起动性能。输出功率大，起动转速高，则发动机能在更低的温度下起动，提高了发动机的低温起动性能，但随着环境温度的下降，蓄电池大电流放电，容量急骤下降，输出功率下降，使起动系统输出功率下降，起动转速降低，从而使发动机能起动的最低温度升高，起动性能下降。
15 W
3500
-15
-20
5.6
－
-15～20