柴油机低温启动性能的研究
整车低温冷起动数据采集系统的研究
• 99•开发了一种在实验室大型步入式高低温湿热试验箱内，对暴露于低温环境条件下（-40℃）的整车进行低温冷启动的通用型试验数据采集系统。
不用通过电脑连接整车OBD接口进行ECU的数据读取，而是通过采集发动机运行时的振动加速度信号，测量发动机转速，自动计算拖动时间，同时，布置温度传感器、电压传感器和电流传感器采集温度、电瓶电压、启动电流等数据，并上传给上位计算机绘制出各参数的运行曲线，实现携带的便携性、安装的方便性、使用的通用性。
该系统测量的转速、电流、电压等参数都经过计量校准，满足GB/T 12535-2007《汽车起动性能试验方法》整车低温冷启动的要求和GJB150.4A-2009《军用装备实验室环境试验方法第4部分：低温试验》低温环境条件（-40℃）要求，同时，也兼顾单体柴油发电机的低温冷启动测试，并彻底解决了在无法获得整车ECU接口权限下低温冷启动试验的数据采集。
低温几乎对所有的机体材料都产生影响，GJB150.4A-2009《军用装备实验室环境试验方法第4部分：低温试验》中对于暴露于低温环境的装备，由于低温会改变组成材料的物理特性，因此可能会对其工作性能造成暂时或永久性的损害。
所以，只要整车暴露于低于标准大气条件的温度下，特别是军用整车在进行各型试验时，低温工作的试验温度低至-40℃，必须进行低温冷启动试验，采集冷启动试验时的各项参数，用以评价整车在低温环境下的适应性。
在整车低温冷启动试验时，启动的操作过程可能只有短短的几秒钟，而在这几秒钟需要同时记录下多个参数，目前针对低温冷启动的数据采集主要有如下三种方案：（1）第一种方案是通过电脑连接车辆OBD接口，读取ECU中的数据，通过软件可以转换成各参试的运行曲线，但行车ECU没有经过计量校准，采集的数据无法进行溯源，同时，除非每次试验都有整车厂家携带专用设备现场支持，否则无法获得行车ECU读取权限，以及读取软件，其通用性和溯源性得不到保证；（2）第二种方案是使用秒表人工记录从起动机啮合至发动机稳定运转所用的时间（实际在大型步入式高低温湿热试验箱内因环境噪音影响，一般采用从扭动钥匙开始计时，到钥匙复位截止），虽然秒表经过计量校准可以溯源，但是人工掐秒表误差太大、测得的数据准确度不高，也无法绘制运行曲线，可用性不强；（3）第三种方案只针对单体的柴油机，虽然可以测量电压、电流、温度和发动机转速，但此系统没有自动计算启动时间的功能，只是单纯的采集数据，无法满足军用整车冷启动（整车低温冷启动需要采集设备耐低温和高温，并且其传感器安装也与单体柴油机不一样，整车安装更加困难）的要求，功能单一，使用范围有限。
使柴油机在低温下顺利起动的技术措施
形成 良好 的可燃 混合气 。实验表 明 。 油在 常压 下 柴 的 自燃 温度 为 ３ ５Ｃ。但 当气 缸 内 的空 气 压 力 升 至 ３。 ２ ２ ８ ａ时 ， 油 的 自燃 温 度 将 降 至 ２０～ ～ ． ＭＰ 柴 ０ ２５Ｃ ３。 。但是 ， 柴油在蒸 发气化过程 中需 吸收一定 的
热 量 ， 于 冷 态 下 的 发 动 机 各 机 件 在 压 缩 过 程 中也 处 要 吸 收 一部 分 热 量 ， 压 缩 终 ｒ时 气 缸 内 的 温 度 只 故 有 达 到 ４０Ｃ 以上 时 才 能 保 证 可燃 混 合气 的 发火 与 ０ 燃 烧 。由此 可 知 ， 使 柴 油 机 在 低 温 下 顺 利 起 动 就 要
则 喷人 气 缸 的柴 油越 容 易 被 蒸 发 气 化 ， 容 易 迅 速 越
素， 是发动机的起动转速 。起动转速越高 ， 压缩气体就
泄 漏得 越少 ； 同时气 体 向缸肇 的传 热 时间 越短 ， 量 损 热 失 就越 少 ， 可 增 加 压 缩 行 程 终 了 时 的 温 度 和 压 力 。 故
・３ ・ ４
各 导线连接耍牢固可靠 ， 特别是蓄电池与机架之 间的
连线 尤应 重视 ， 保 持 二 者 的 良好 接 触 。发 电机 与调 要 节器 应 Ｔ作 正常 ， 能及 时不 断地 向蓄 电池 充 电 。
车 ２０ ０ ６年 第 ｌ期
矿
用
汽
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作。
必须让进入气缸 的空气在被 压缩后 有较高的温度 和 压 力 ， 使 充 足 的 柴 油 在 最 佳 时 机 以 良好 的 雾 化 状 并
态 进入 气 缸 。为 此 ， 进 入 冬 季 之 前 ， 做 好 以下 诸 在 应
２ １ 蓄电池技术状态 良好， ． 极板无硫化 、 短路、 自放电 或活性物质严重脱落等现象 ， 蓄电充足 所用电解液密度应符合厂家要求 。 密度过低会 降
柴油机低温起动工况的传感器在线诊断
件冗余 法原 理简单 ， 不依 赖系统 数学 模型 ， 检测 速度 快， 系统 规模 庞大 ； 解析冗 余法 以增加 机 载计算 量为 代价 改善传 感器 可靠性 。 神经 网络通 过对样 本 学习 ， 掌握 故 障产 生机 理 ， 无需 对传 感 器 测量 信 号 作模 型
放 的 ＯＢ 管 理 标 准 。 Ｄ
关 键 词 柴 油 机
中 图分 类 号
传 感器
神 经 网络
低温起动
在 线 诊 断
Ｔ １． Ｋ４ ３ ７
低温 起 动系统 主要传 感器 （ 电流传感 器 、 电压传 感器
引 言
传 感器 是柴油 机状态 监测 与故 障诊断 系统 中必 不可少 的部 件 。 ０ ８年在 全 国实 施机 动车 污染 排放 ２Ｏ 国 Ⅲ标 准 ， 制 要 求 安 装 车 载 诊 断 系 统 （ Ｄ） 强 ＯＢ 。 ＯＢ 目的是控 制排 放 。低 温工 况 时 ， 感器 自身 性 Ｄ 传 能改 变 ， 出现故 障现象 ， 起 测量 误 差 ， 重影 响 易 引 严 整车低 温起 动工况 的排放 污染物 。柴油机 低温 起动
胡 明江 ， 王 忠 祁 利 巧 郑 国兵。 ， ，
（ 河 南 城 建 学 院 建 筑 环 境 与 能 源 工 程 系 平顶 山 ， ６０ ４ ４ ７４ ） （江苏大学汽车与交通工程学院 。 摘要 镇 江 ， １０ ３ ２２１）
应 用 径 向 基 函 数 网络 （ Ｂ ＮＮ） 正 交 最 小 二 乘 算 法 （ Ｓ ， 出 了 一 套 针 对 柴 油 机 低 温起 动 的 传 感 器 在 ＲＦ 和 ＯＬ ） 提
准化 处理 后 ， 在故 障诊 断模块 中通 过 ＲＢ Ｆ神经 网络 和 ＯＬ 输 出误 差值 ， 与误 差 限值 进行 比较 ， 断 Ｓ， 并 判
柴油机冷起动过程的建模与仿真
－ｍ ｃ １ Ｃ
（ Ｐ Ｐ ｏ －）
（ ４ ）
式中： ， Ｐ Ｔ为气 缸 内工 质 压 力 、 度 ； 为气 缸 直 温 Ｄ
ｄ Ｕ—ｄ Ｗ＋∑ ｄ Ｑ＋∑ｈｄ， ， ， ｍ
ｉ Ｊ
（ １ ） （ ２ ）
与膨 胀 阶段 ｃ 一 ２ ２ ＋ ０ ３ ８ Ｃ 换 气 阶段 ｃ ．８ ． ０ ｕ， 一
６ １ ＋ ０ ４ ７Ｃ ， 为稳流 吹风 试验 时风 速计 叶片 ． ８ ． １ ｕ ｃ
楠 （ ９ ５ ）女 ， 士 ， 要 从 事 车 辆 动 力 节 能 环保 研 究 ；ｈ ｏ ａｃｕ ａ ｏ ．ｏ ． ａ １８ 一 ， 硕 主 ｚ ａｎ ｎ ａ ＠ｙ ｈ ｏ ｃｒ ｃ 。 ｎ
式 中 ： 为 曲轴角 速度 ； 为换 热 面积 ； 为换 热 系 Ａ 数； Ｔ为气缸 内工质 瞬时温 度 ； 为传 热表 面的平 Ｔ
均 温 度 ， 一 １时 表 示 活 塞 ， ： ｉ ｉ＝ ：２时 表 示 气 缸 盖 ，
１ 仿 真模 型
１ １ 气 缸 内部 热 力 过 程 ．
尚缺乏 对柴 油机 冷起 动 过 程 的动态 研 究 ， 见 深 入 可 探 讨柴 油机 的冷起 动过 程 ， 柴 油 机 的 广泛 使 用 有 对 重 要 的意义 。用计 算 机仿 真方法 研究 内燃 机 的起 动
根 据工 质燃 烧室 诸壁 面 的瞬时平 均换 热系 数和 壁 面平 均温 度 ， 可得 出单 位 曲轴 转 角 的气 缸壁 面传
蓄 电池 的 选 配 具 有 指 导 意 义 。
关 键 词 ：柴 油机 ；冷 起 动 ； 学 模 型 ；仿 真 数
中 图分 类 号 ： ４ ２ ＴＫ ０ 文献标志码 ： Ｂ 文 章 编 号 ： ０ １２ ２ （ ０ ０ ０ — ０ ０ ０ １ ０ — ２ ２ ２ １ ） １０ ６ — ６
生物柴油低温流动性及其降凝剂的研究进展
生物柴油低温流动性及其降凝剂的研究进展随着对能源需求量的日益增加和环保法规的日益严格，在众多的柴油机代用燃料中，生物柴油以其低排放，可直接应用于现有柴油机，无需对其进行结构改造而备受各国青睐。
我国政府对生物燃料非常重视，并制定了多项政策以促进其发展。
在国民经济和社会发展“十•五纲要”中提出了要发展各种石油替代品，将发展生物液体燃料确定为国家产业发展的方向。
所谓生物柴油就是以动植物油脂为原料，经化学反应变成可供柴油内燃机使用的一种燃料[。
生物柴油是典型的“绿色可再生能源”。
然而生物柴油的凝点一般在0℃时，其低温结晶和凝胶化限制了生物柴油在低温时的应用，因此改善生物柴油的低温流动性能尤为重要。
一. 生物柴油的物化性质以常用的7种食用植物油为原料，采用碱催化酯交换法制成的纯植物油生物柴油为例，其各种生物柴油中脂肪酸甲酯的分布和凝点、冷滤点、倾点和粘度值如表1，表2。
——————————————表1 7种植物油生物柴油中脂肪酸甲酯的相对含量Table 1 The relative content of fatty acid methyl esters in bio-diesel from 7 differe从表1中可以看出不同生物柴油中不饱和脂肪酸甲酯含量从高到低的顺序为：菜籽油生物柴油>葵花籽油生物柴油>芝麻油生物柴油>玉米油生物柴油>大豆油生物柴油>花生油生物柴油>棉籽油生物柴油。
生物柴油中饱和脂肪酸甲酯含量从高到低的顺序为：棉籽油生物柴油>花生油生物柴油>大豆油生物柴油>玉米油生物柴油>芝麻油生物柴油>葵花籽油生物柴油>菜籽油生物柴油，与生物柴油中不饱和脂肪酸甲酯含量的顺序正好相反。
表2 7种植物油生物柴油的低温流动性能和粘度数据Table 2 The Low-temperature Fluidity and viscidity of bio-diesel drelived from 7 kind柴油的低温流动性能关系密切。
柴油机低温启动方法
为了提高柴油机低温启动性能，多缸柴油机通常安装了低温启动装置，但是小型农用柴油机因结构简单，一般没有安装这些装置。
这里首先介绍正确的柴油机低温启动方法。
1．启动前，可向水冷式小型单缸柴油机水套内加入热水预热，一次不行，可把水放掉，再进行第二次加热水预热。
2．预热后，先用摇把摇转曲轴，以便搅动油底壳内的机油，将其送到各运动机件表面，形成油膜，减少因缺油造成的机件间干磨擦，提高柴油机的使用寿命，然后再启动发动机。
3．启动后必须暖机，即在怠速状态下运转5分钟，待机温上升后，再挂低速档，适当加大油门，平稳起步，然后逐渐提高车速，加大柴油机的负荷。
但是不能使发动机长时间处于怠速下运转，否则会因燃烧不完全而产生积碳，堵塞喷油嘴，引起气门和活塞环粘结，一般怠速不宜超过10分钟。
以下几种常见的柴油机低温启动方法是错误的，会对柴油机造成损害：1．先启动，后加水。
这种方法可减少散热，使气缸套和缸盖很快热起来，进而提高启动性能。
但是启动后最高燃烧温度可达1800-2200℃，由于无冷却水，故使柴油机升温很快，此时再加入冷却水，由于水的导热效率很高，故容易引起气缸盖、气缸体等机件激冷而开裂，严重时会使气缸盖报废。
2．进气管点火法。
先将空气滤清器取下，用小木棒卷些棉纱并浸上柴油，然后在进气口点火启动。
由于用这种方法低温启动时，进入气缸的是热空气，故柴油机容易启动。
但这种方法会使火星和未完全燃烧的物质，以及空气中的灰尘未经滤清器直接进入气缸，易加速气缸、活塞、活塞环的磨损，同时还会使燃烧室积碳增加。
3．明火加热油底壳。
小型农用柴油机的操纵人员常用这种进行低温启动。
油底壳内的机油被加热后，机油粘度下降，使启动阻力减小，从而改善低温启动性能，但是这种方法不仅会烧坏柴油机表面的油漆层，还会使某些机件遭到损坏，而且容易引起火灾。
4．进气口加机油启动。
对气缸密封性能不好的小型柴油机来说，低温启动时比较困难。
在进气口加机油，可提高气缸的密封性，进而改善低温启动性能，但是经常使用这种方法，会在活塞顶部和活塞环槽等处形成结胶，使活塞环粘结或卡死，导致气缸密封性更为迅速下降，严重时会造成活塞环折断或拉缸等故障。
发动机低温启动困难原因及改善措施
发动机低温启动困难原因及改善措施摘要：一般而言，汽油机和柴油机动力转换模式基本相同，都是经过吸气、压缩、做功、排气实现发动机动力输出。
柴油机相对于汽油机具有热效率高、油耗低和排放性能好等优点，并且具有较高的可靠性、经济性以及升功率较大等特点，被广泛的运用于工程机械、自行火炮、装甲车、军用车辆、军用电站等装备。
装备在冬季，特别是在严寒条件下启动特别困难，发动机低温启动是一个比较突出的难题。
前言了发动机起动的必要条件，分析了低温对发动机起动的影响，提出了改善低温起动性能的措施。
关键词：发动机低温起动1.发动机起动的必要条件发动机起动是指发动机曲轴在外力作用下开始转动，直到发动机开始从静止状态转为正常状态空转的整个过程。
实现这一过程必须满足某些条件。
1.1必须提供足够的起动扭矩“发动机起动可分为两个阶段。
曲轴从静态过渡到被动转速，并保持发动机的此转速点火。
为了完成以上两个阶段，确保发动机平稳起动，必须克服发动机曲轴转动过程中的困难，各种阻力（摩擦阻力、气缸中压缩气体的反作用力、运动部件的惯性等）。
所以从外部应用发动机曲轴上的扭矩。
必须克服所有阻力矩之和。
1.2必须提供足够高的启动速度为了确保发动机快速可靠地起动，必须在压缩冲程结束时和点火前起动汽油发动机，气缸内形成可点燃的可燃混合物；对于柴油发动机，要求压缩结束时的空气温度高于柴油的自燃温度，温度在200℃以上。
为了满足上述条件，要求起动速度足够高。
一般来说，汽油机曲轴的最低转速是必需的，柴油机为50-75r／min，600-800r／min。
2.低温对发动机起动的影响发动机的启动，尤其是在低温条件下，能够快速可靠地启动。
其次，重要的是提高发动机的工作可靠性，减少起动磨损，降低油耗，提高发动机的刚度。
低温是影响发动机起动的重要因素。
分析如下：2.1.低温会增加柴油的粘度根据机油的粘度特性，柴油的粘度随温度的降低而增加。
柴油的粘度越大，起动阻力越大。
当柴油动力粘度增加时，曲轴旋转阻力增加，发动机起动转速降低。
柴油机低温顺利启动技术措施
转／分 以上 。为使 柴 油机 具 有 足够 象 。换 向器 表 面若有 轻 微烧 蚀 ，用 增加 齿杆 的启 动行程 ，也 就加 大 了 的启动 转 速 ，要 求所 配装 的蓄 电池 “０”号 砂纸 打磨 即可 。烧 蚀 严重 或 启 动供油 量 。
后 ，就能使汽缸在压缩 行程 中具有 室 内 ，或加盖 海棉 、棉絮 等 ；启 动 线
喷 油泵 需供 给 足 够 的启 动 油
良好的密封性 能。
路 中的各导线 连接 要牢 固可 靠 ，特 量 启 动 供 油 量 的 大小 会 直 接 影
使 发 动 机 具 有 足 够 的 启 动转 速 柴油 机在低 温下 启动 时 ，影 响 汽 缸 内 的温 度 和 压 力 的 另 一个 重
限 ，若该间隙接近或超 出标 准值下 限 ，则应选配新 的活塞 ；活塞 环 的端 隙 、侧 隙、背 隙均应在标 准范 围之
求 （密 度过 低 会 降 低 蓄 电池 的容 量 ，且 易使 电解 液结 冰 ，而将 蓄 电 池 胀破 ；密度 过高 又会 加剧极 板 的
查 ，必 要时 对相关 零件 进行 修理 或 更 换 ，以使 各预 热设备 技术 状态 良 好 、有 效地 发挥 其预 热功 能 。② 若
一 次检修 ，对于磨损严重 的汽缸密 封件要进行修理或更换 。活塞 、缸套 的配合 间隙最好是处 于标 准值 的上
硫 化 、短 路 、自放 电或 活 性 物质 严 重脱 落 等现场 ，蓄 电池 电量充 足 。 蓄 电池 电解 液 密 度 应 符 合 厂 家要
内的空气 ，还有 的柴油 机采 用低 温 启 动加 热 装 置 。无 论 哪 种 预 热设 备 ，在 进入 冬季前 都 须进行 一次 检
贺 吉凡
车辆低温环境下启动的探讨与试验
Ｋｅ ｒ ｓ ａ ｏ ａｏｙ；ｌｗ ｔｍｐ ｒｔ ｒ ；ｓ ｒｉｇ；ｈ ａ ｙ ｏ —ｒ ａ ｅ ｉ ｌ ｙ ｗｏ ｄ ：ｌ ｂ ｒｔ ｒ ｏ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｔｔ ｎ ａ ｅ ｖ ｆ ｏ ｄ ｖ ｈ ｃ个 地 区 ， 在寒 冷地 区 的 车
ｉｇｄｅ ｌ ｎ ｎ ，ｎ ｘｅｉ ｎ ｂｒｔ ｙａｄｓｍ ｆｃｉ ｏ ａｌ ｍｅ ｏ ｓ ｎ ｐ ｒｔ ｇｒｇｌ ｉ ｓａ ｕ ｆ － ｎ ｉ ｅ ｅｇ ｅａ ｄｅｐｒ ｓ ｉ ｍｅｔｎｌ ｏａ ｒ ｎ ｏ ｅｅｅｔ ｅｓｌ ｂ ｔ ｄ ｄｏｅａｉ ｅｕ ｔ ｎ ｒ ｐｔ ｏ ｉ ａ ｏ． ｆ ｖ ｖ ｅ ｈ ａ ｎ ａｏ ｅ ｒ
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第２ 期
２０ ０ ７年 ４月
内燃 机
Ｉ ｔｒ ｌＣｏ ｎｅ ｎａ ｍｂｕ ｔ ｎ Ｅｎｇｎ ｓ ｓｉ ｏ ｉｅ
Ｎｏ ２ ． Ａｐ ． ０ ｒ ２０ ７
车辆低温环境下启动的探 讨与试验
李秀 珍 ， 桂凤 周 。
；
（ 安航 天特种 车有 限公 司技术 中心 ， 泰 山东 泰安 ２ １０ ） ７００
系。根据整车要求 ， 发动机与变 速器通 过离合器采 用 直接 或 传 动 轴联 接 方 式 。随着 环 境 温 度 的 降 低 ， 变 速器 内 的润 滑 油 粘 度 增 大 ， 而 增 加 了运 动 副 问 从
的旋转 阻力 矩 ， 发动 机启 动 困难 。 使
其燃 料是 柴 油 。柴 油 机采 用 压燃 方 式 点 火 ， 吸 进 即 发 动机 的空气 经 压缩 ， 温 度 和压 力 达 到 柴 油 的 着 其
现 在车辆 常 用 的是 铅 酸 蓄 电 池 ， 容 量 随着 温 其 度 下 降而 降低 ， 响 启 动 机 的启 动 转 矩 。酸性 蓄 电 影 池低温 使用性 能 主要 受 电解 液密 度 的影 响 。为 了防
柴油机低温余热利用数值模拟研究
关键词
柴 油 机 ； 气 余 热 ； 值 模 拟 排 数
ＴＫ ２ ４ 文献标志码 Ａ 文章编号 １ ７ —８ ０ （０ ２ ０ —０ ３ —０ ６ １ １０ ２ １ ） １ ０ ９ ３
中 图分 类 号
柴油 机 高温 排 气 余 热 属 较 高 品位 的能 量 ， 普 遍 的方 法是 废气 锅 炉及燃 气透 平对 排气 余 热 的利
是 利用 热泵 装置 将柴 油机 部分 排气 余 热损失 及 冷
却水 余 热损 失加 以 回收利 用 ［ 。 ２ ］ 通 过对 某运 沙 船 的实 船 考察 ， 现 其 排气 余 发
热 仅采 用水 套冷 却 的方 式 ， 气 能 源 不 仅 被 白 白 排 浪费 ， 而且使 机舱 温 度升 高 ， 导致机 舱 工作环 境 恶 劣 。据 调查 内河 航 运船舶 柴 油机 均为 中高 速柴 油 机， 以高速 柴 油机 为 主 。高速 柴 油 机 虽 然 排 气 温
摘 要 本 文 针 对 柴 油 机低 温 尾 气余 热 的 利 用 提 出 了一 种 新 的 方 案 ， 建 立 了模 型 ， 用 Ｃ Ｄ 数 值 模 拟 技 术 对 模 型 进 并 应 Ｆ
行 了数 值 计 算 ， 拟 了模 型 的温 度 场 分 布 。结 果 表 明 ， 低 温 尾 气 余 热 利 用 方 面 ， 证 冷却 流 体 无 相 变 的 情 况 下 ， 方 案 模 在 保 此 具 有 可 行 性 。并 由模 拟 的 温 度 场 分 布 ， 确 定 冷 却 液 达 到 稳 定 温 度 的 轴 向距 离 ， 实 际 设 计 中 长 度 参 数 的 选 取 提 供 参 可 为
２ 数 值 模 型
２ １ 控 制 方 程 组 ．
Ｌ ＋ｌ ＋ （）㈩ ｋ ｉｊ２ｎ 去 ０ … ａ 毫 （ ａ ／ ＝Ａ＼ ０ 。 ，等） ＼ ・ … 丢
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｝９９１０２３二柴油机低温起动性能的研究陈炳嫩肖云魁〔总后军事交通运输研究所运输工程学院）
摘要本文从影响柴油机低温起动性能的三要素出发，探讨了提高柴油机低温起动性能的途径．从改善进缸可燃泥合气质童着手，在对柴油机低温着火条件
进行分析的基础上，进行了进气预热系统的热力学计算．推出了镇补我国柴油机在极低温度下起动空白的—能使康明斯６ＢＴ柴油机在一４５℃机体冻透的情况下顺利起动的—储能型ＰＴＣ电热陶瓷进气预热加热器，并对其低温起动性能、耐久性能、耐振性能及耐电压性能进行了试验研究． 关键词柴油机ＰＴＣ进气预热笋荤。
不采取辅助起动措施，柴油机低ｍ起动水平一般保持在一２０℃以上。冬季，我国三北地区年最低气温都在一３０℃以下，个别地区甚至可达一４０＇Ｃ－－５０＇Ｃ。由于低温，使柴油机不能
可靠起动，对普通车辆用户来讲，仅仅表现在运输效率降低，经济效益下降，使用范围缩小的问题；而对担负特殊使命的军用车辆、消防车辆、工程救险车辆来讲，会贻误战机，造成重大灾难。 国家军用标准ＧＪＢ１７６３《军用越野汽车气候适应性要求》规定：军用汽车Ｓ作环境低温极值为一４１Ｃ。为了使军用越野汽车能在国军标规定的环境低温下可靠起动，我们对军用越野汽车装用柴油机的低温起动性能进行了研究。本文仅对能使康明斯６ＢＴ发动机在一４５℃的低温卜顺利起动的ＰＴＣ进气预热措施进行探讨。
１概述 柴油机的有效起动能力取决于很多因素。但最重要的是要满足以下三个条件，即柴油机低温起动的三要素： （１）柴油的流动性要好，以保证起动时提供最佳供油量。 （２）有足够的压缩温度和压力，以保证起动时，气缸内着火条件良好。 （３）有足够的起动转速，以保证有较好的混合气形成质量。 在低温下，以上条件均难达到。由于环境温度和气缸壁温度低，在低转速下有较大的气体泄漏和散热损失，造成实际压缩比减少，压缩终点气体温度和压力低，嫩烧滞燃期延长，燃料不易着火。由于温度低润滑油枯度大，起动阻力矩增加，起动转速下降。由于温度低蓄电池电解液粘度增大，硫酸扩散速度减慢，内阻增人，端电压降低，容量减少，使起动机输出功率下降。由于温度低，柴油易析蜡和水，变混浊，甚至凝固，使流动性变差，造成供油状态不稳，影响到可燃棍合气的形成，使得起动初期着火不稳定，造成不规则的断续着火现象。由于在低温下发动机不易着火，使进入气缸的燃油沉积在缸壁上，破坏油膜，增大泄气量，降低压缩温度。所有这些，都使柴油机在低温下起动困难。 柴油机不采取恰当的辅助措施，低温起动是很困难的，而且经常是不可能的，因此，要改善柴油机的低温起动性能，必须光从解决低温起动三要素入手 １，１提高柴油机起动转速 在四冲程柴油机中，四缸机起动转速人约是１００－ １５０ｒ／ｍｉｎ，六缸机起动转速大约是７５－
１００ｒ／ｍｉｎ，八缸机起动转速大约是５０－８０ｒ／ｍｉｎ ｝＂。低于起动转速下限，即使柴油机在最佳条件下，也难起动。在极低温度卜起动，柴油机不可能处于最佳使用状态，因此，起动转
速在此基础上还应提高。 实测采用１４｀严寒区稠化机油和风帆牌１８０Ａｈ ６８０ ２５Ｄ型低温蓄电池可使康明斯６ＢＴ柴油机在一４５ ０Ｃ的环境、电解液及机体温度同时达到一４５℃以ｈ井冻透时转速达１１０ ｒ／ｍｉｎ． ，．２提高低温下燃油的流动性 低温起动时，发动机需要较浓的可燃混合气加大供汕量，可大大改善柴油机的起动性。资料『’〕介绍，起动时供油量必须是额定｛＿况的１． ８－２． ５倍。资料〔’〕还提供，在侮一个循环中，燃烧室空间和燃烧室壁土的燃油膜汽化的燃油相对值为０．２６－０．２８。加大供油量可使发动机从开始起动到出现第一次着火时间缩短，增加燃油着火频率，减少起动时间。但供油量加大到某一值后，也会使起动性能恶化。供油量对柴油机起动性能的影响见图１，对大多数柴油机来讲，冷起动最佳供油袱为１００一１１０ｍｇ／ｃｙｃ ＇＇ ａ 对康明斯６ＢＴ柴油机来讲，为了提高燃油的流动性，保证供油符合要求，我们采用５０＇轻柴油。经小样冷冻试验，该油在一４５℃的低温下冻透时具有一定的流动性。为了提高燃油的泵送能力，我们采用电动输油泵强制供油，以满足试验要求。试验时，有试验人员控制油
门．手动加浓。
１２ｐ，以／婚少卜图１哄汕量对柴油机起动性能的影响 １．３改善低温下燃油的着火条件 柴油机冷起动时，气缸内最初发火的条件取决于可燃混合气的质量、压缩冲程终了的气体温度及压力。冷起动时，即使起动转速和燃料供给满足条件，而往往也会由于压缩过程条件的特殊性，使其着火条件达不到要求，造成发动机不能起动。 起动时，气缸壁的温度与环境空气温度相同，因此，在初期起动循环的过程中，散热是从空气向气缸壁的方向进行。这时，由于曲轴旋转的平均角速度较低，使气缸与活塞的密封程度变差，气体泄漏量多，造成实际压缩比卜降，压缩终了的压缩温度和压缩压力低，发动机难以着火。随着循环次数的增加，缸壁的ＪＭＨ度上升，在庄缩行程内相当大的活塞冲程中，气缸里的温度低于缸壁温度，热流初期是从缸壁向着空气传递，在活塞冲程的某个位置改变传递方向，这时曲轴转速趋于稳定。当民时间运转时，压缩终了状态基本不变。资料川介绍，在３． １ＭＰａ的压缩压力下，柴油静态着火温度在２３２２４９０Ｃ。为了使柴油机在低温卜可靠的着火，我们将压缩温度设定在３５０＇Ｃ．
２进气预热系统的热工计算 进气预热系统热工计算的目的是计算出柴油机在低温起动试验点所需的进气温度及加热系统应提供的热量，为采取有效的进气预热措施提供依据。 ２飞进气系统预热温度的计算 气缸压缩温度按式（”计算：
Ｔ＝式中：Ｔ为压缩始点温度；Ｔ为压缩终点温度压缩比：ｎ，压缩多变指数
Ｔｅｅ＂一，（１）ｎ一’２Ｊ Ｉ３Ｊ；ＡＪ
（Ｋ）； ｅ为有效Ｉｆ．．缩比，ｃ，＝（０．８－０．９）．－，：为
。＿｛Ｐ｝、 ＇ｇ１一Ｉ １』口。少ｎ！二，一二一— 正９ｔ．ｅ
（２）〔３３
式中：Ｐａ为气缸进气压力（１１Ｐａ）， ｐ．＝（０．９－０．８） ｐ｝； Ｐｏ为进气管的进气压力（ＮＰａ）； ｐ。为气缸压缩压力（ＭＰａ）ｏ 压缩多变指数的大小，可通过测量柴油机在不同转速卜的压缩压力Ｐ，然后求出压缩过程多变指数ｎ最后再用该指数求压缩Ｙｕ｝度Ｔ｝。压缩指数随起动转速和压缩比变化。在低温卜由于起动转速低，气缸壁上散热晕大，气缸漏气ｔｏ：大，使气缸压缩终点压力降低，实际压缩指数小。起动转速Ｊｉｌｔ．缩终点压力变化情沉见图２ 在极低的温度下，进气系统热损失大。低温起动要求进气系统温度Ｔ，要高于压缩始点气缸内空气温度Ｔ，。进气温度由式３计算。
Ｔ＝２７３．１５ ＋ ｋ（７一２７３．１５） （３）式中：Ｔ为进气系统温度（Ｋ）； ｋ为热利用系数，依据经验取１．５＾－２、．｝改． 份：有叽转通
图２２．２起动过程中的供气量２．按理沦供气货计算
起动转速１刀几缩终点！仄力的关系
叱Ｇ。二一－二ｘ １０００２・刀ｘ６ｏ ２
仁二互玖．２
３６００６ｎ・ＰｌｘｌＯ办（ｋｇ）（的、钊
式中：叹，为进气糙〔ｋｇ）：片为气如＿｝＿作容积（曰；２为气缸数：”为发动机转速（川而。）；ｐ为空气密度（ｋ以盯‘）
１２９３刀“而而丽蔚面二而玉飞死‘夕卫盗
１吮）１
呵
３２５（５）
式中：ｔ为供气时间（５）；ｐ。为测润时环境人气压力（入ＩＰ的，实测为：。．１叫Ｍ尸ａ；不Ｊ为环境温Ｊ变（Ｋ）２按实际供气量计算
Ｇ蛇＝刁、ｐ、・丫、・２ Ｒ・双入・ｔ
而’做６乞布丁
式中：认为实际进气量（ｋｇ）；ｐ。为进气系统压力（＼１Ｐａ），起动过程中增压器不一（作取热二ｐ。；泞ｖ为充气系数，取爪二。．了５一。．汪刀为空气气体常数企。．２８７（曰耐（ｋｇＫ））：叭为柴油机扫气系数，尹＝１取（起动过程‘护增凡器不｛一作） ３．按理论上完全燃烧时实际需要供气认计算
（了、２８．９５ ０＿２１
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一｝—十—十—１— 又１２４３２少１２０
（７）『飞Ｊ［３
ＺＧ：・二６〔）刀’２一３ｏｎｚ（８）
１４１式中：ＧＳ。为理论上按完全燃烧实际需要的进气量（ｋｇ）； ｑ。为发动机每循环每缸供油量（ｋｇ／循环・缸），可通过测试计算求出：Ｃ为燃料中化学成分的重量百分比Ｃ＝Ｏ． ８７； Ｈ为燃料中化学成分的重量百分比，Ｈ＝０．１２６； ０为燃料中化学成分的Ｃ的质量百分比，０＝０． ００４；拼为耗油率（ｋｇ／ｈ），可通过试验取得：ｎ＇）１实测ＧＴ时发动机转速（ｒ／ｍｉｎ）． ２．３进气预热系统热工计算
Ｑ＝ｃ，・ Ｇ二（Ｔ。一Ｔ，（９）
式中；Ｑ为供热量（ｋＷ－ｈ）； ｃ．为空气质量定压比热，ｃ，＝０．２７９Ｘ１０－＇ （ｋＷ－ｈ／ （ｋｇＫ））． ２．４康明斯６８Ｔ柴油机低温起动实参热工计算 １．进气系统温度Ｔ 压缩可变指数
，＿｛Ｐ，、 ＇ｓ—！。．＝一公Ｐ．之１ｇ‘， 厂２．４、哪 Ｉ丁下天二二｛ 、ｕ．Ｕ，」０少＿＿＿＝１．２」
Ｉｇ １４
其中取：ｐ，＝０．９ｐ， ０．９ｘ０．１０４＝０．０９３６ＭＰａ； ｐ，＝２． ４ ＭＰａ（说明书中气缸压力）：ｅ， ＝０． ８ｓ＝
０．８ Ｘ １７．５＝１４；兀＝Ｔｓｅｔ一’６２３．１５
１４１．２３－１＝３３９．２７（Ｋ）＝ ６６．１２℃；兀
＝２７３． １５＋３５０＝６２３． １５ （Ｋ）； Ｔ，＝２７３． １５＋ ｋ， （Ｔ－２７３． １５）二‘０５．３９ （Ｋ） ＝１３２．２４ ＇Ｃ， ８＃： ｋ＝２，２．供气量计算（１）按理论供气量计算：．。，．‘、；。一＝５ ｘ ５．８８ ｘ；１０ ｘ１．５９ ｘ３０ ｘ１。一。．２５７ （ｋｇ） Ｏ 气５一６ 一－ Ｇ
其中取：气．Ｚ二５．８８ （Ｌ）；ｎ＝１１０ ｒｌｍｉｎ实测；ｒ－３０ ｓ；２９３Ｐ二二，一叹二丁二万二二二一一二二了兮二．ｘ １ ＋Ｕ．又Ｌ。一Ｚｌｊ．１０１．３２５ １．２９３１一０．００３６７ ｘ ４５、一１０ｘ－上＿１．５９ （ｋｇ／＂ｍ＇）
（２）按实际供气量计算Ｇ ｓ２＝ｎ，Ｐｓ ， ｖｈ・Ｚ ｎ・ｔ
Ｒ・Ｔ １２０ ｓ
＝。．７５、一一一卫二丝一ｘ ５．８８一一、１１０
０．２８７ ｘ（２７３．１５一４５） ｘ ３０
１２０
＝０．１９３（ｋｇ）