柴油发动机预热的外接装置设计

陈佳等

摘要：柴油发动机以其环保、扭矩大和经济性能好等特点得到了越来越多的应用。然而在我国北方地区的冬季，受气温较低的影响，柴油发动机普遍存在难以发动的难题。因此，为了更好的推进柴油发动机的应用，发挥其高效性能，研发柴油发动机的预热装置非常有必要。本文设计一种基于外接装置的柴油发动机预热系统，以缩短柴油发动机的冬季预热时间，对克服柴油发动机冬季发动难的问题提供有效的对策。

关键词：柴油发动机；预热；外界装置；

柴油发动机是燃烧柴油来获取能量释放的发动机。相比于汽油发动机，柴油发动机不仅具有较大的载质量，还能适应较为恶劣的环境。因此，近年来，柴油发动机得到越来越广泛的应用。然而，不同于汽油发动机的火花塞点火，柴油发动机采用压燃式点火方式，即先通过对气缸内的空气进行压缩形成高温（477～727℃），再通过喷油器喷出雾状然后发生自燃点火。因此，柴油发动机对进入汽缸的空气温度比较高。

然而，在我国尤其是北方地区冬季时节，由于气温很低，机油性质发生转变，凝结成度高，导致柴油发动机不易启动，这严重阻碍了柴油发动机的高效使用同时也影响了柴油动力源设备的生产效率。如何改善柴油机低温启动性成为众多工程师所关心的问题。本文为柴油发动机设计一种外接装置，以缩短柴油发动机的冬季预热时间。

1.柴油发动机冬季起动困难主要原因

冬季严寒下，柴油发动机大都难以正常启动，其主要原因如下：

1.1柴油蒸发困难。在柴油生产过程中，其溜出温度为三百摄氏度左右，也就是说达到这一温度以上才有部分柴油蒸发，其蒸发性很差。因此，进一步研发出某种物质，参入柴油中以改善柴油着火性才是解决问题的关键。

1.2柴油发动机转速低。冬季柴油机起动转速低是起动困难的一个主要原因，低温下润滑油的粘度增加，柴油起动力矩增大，起动机力矩亦相应增大，但此时蓄电池低温下工作特性的影响施加在起动机上的电压反而下降，使起动机转速低于正常起动转速。低转速反过来又使压缩过程加长，空气泄漏和热能损失增加而对柴油燃烧更为不利。

2.柴油发动机预热系统设计的基本原理

本次预热的目标，最主要的也是为发动机部分的机油进行预热。本设计的外接所采用的加热方式是通过加热防冻液，由循环泵将加热过的防冻液导向发动机机底。最终达到防冻液、发动机机油预热的效果。防冻液的作用之一是通过吸收发动机散发出来的热量，加速发动机散热。现在将这个原理反过来使用，先加热防冻液，让发动机吸收防冻液散发出来的热量，达到预热发动机的效果。其主要由一个加热锅炉（电打火、烧柴油、内带循环泵），一个10L的柴油箱，一组（两块）12V的电瓶和一些内径一寸的橡胶水管所组成，如图1所示。本设计中，加热装置和柴油机分开独立，因此可以根据实际施工需要进行调派，达到用少量的几套加热装置满足冬季所有施工的需要。

当通过旋转电源闸打开，并按下加热锅炉控制开关时，就可以通过加热锅炉来加热防冻液、循环泵带动防冻液，循环加热，起到对防冻液的加热，避免温度过低而导致柴油发动机无法启动。

图1 装置组装图

本预热系统的连接方式是：系统组装完成后引出两个带快速接头的橡胶水管，分别为加热装置的进水、出水。当柴油机需要加热时，在该柴油机上引出两个接头，并和固定在柴油机上的连接板相连，分别为防冻液的出水、回水。连接板是在柴油机的机体上固定，同时插接方便，易于装卸。

本设计的预热系统的尺寸为：850*660*850mm（长*宽*高），重量约为165kg，有吊点。便于运输时，起吊装车，因此方便在施工中进行应用。

3.柴油发动机预热系统设计的优点

当前，柴油发动机的预热所主要采用的技术分别为：增大起动力、使用压缩空气起动、进气预热装置、附设加热装置、乙醚（冷起动液）起动装置、油路预热装置等。与以上几种技术相比，本设计可以大大缩短加热所需的时间，从原先的人工预热的50分钟，缩减至现在的7分钟，大大提高了工作效率。此外，本设计具有以下优点：

3.1本预热系统装装置了轮胎。这首先是使得该预热系统易于移动。其次，本轮胎采用的是直径35cm的轮胎，将该预热系统整体抬高，使本预热系统可从下部经过一个转接头将燃烧尾气向后排出。

3.2本预热系统的整体体积不大，施工现场可妥善保管，确保下次需要进行预热的时候，本预热系统能够可靠的使用。

3.3本预热系统的所有水管都佩带开关，可以减少每次拆接时防冻液的耗损，同时保持了节能环保。

3.4每次预热完成后，可根据施工现场需要，对该预热系统进行拆卸、或对电瓶充电，以便下次使用。

4.小结

据环保部门统计，目前世界上发动机已经成为可吸入颗粒和NOX排放的主要污染源。在一些国家和地区，车用柴油机排放在发动机对环境排放中的贡献度已达到70%。

参考文献：

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[3]朱华，陈安宇，查道军.柴油機进气预热装置的正确使用[J].现代零部件，2014， （4）.

[4]白占荣，张武虎.柴油机在低温下的启动[J].包钢科技，2010，（3）.