工程机械柴油发动机冬季起动困难原因分析

高淑祥 于丽鹏 杨光照 郝孟超 火箭军士官学校

凿岩台车是隧道及地下工程采用钻爆法施工的一种凿岩设备，它是为了适应大断面隧道施工的需要，同时克服手持式凿岩机钻眼效率低的缺点而发展起来的，在铁路隧道等工程施工中被推广应用起来，极大地提高了钻眼精度、施工速度，并改善了劳动条件。

现有一台旧Atlas-352E凿岩台车，经修复已基本恢复功能，可满足教学使用。但该凿岩台车在冬季出现起动困难的现象，我们对起动困难的原因进行了分析。

一、柴油机正常起动的条件

1.供油合理正时及能正常混合，燃料喷射量应该足够，且雾化良好的燃油应能及时喷到燃烧室；

2.起动起动转速不可太低，一般应在150r/min左右，且曲轴转动时应无很大的阻力；

3.柴油机压缩终了时的温度必须达到600℃左右，即压缩比必须符合规定值。这样一来，燃烧室里的空气温度才能达到足够的起动温度，使其燃油自行着火。

上述条件中，如果有一项无法满足，即可造成柴油机起动困难，甚至无法起动。

二、故障现象

本地区冬季气温最低在-10°左右，经过换季保养，应能够正常起动，但是在教学过程中出现了无法起动的状况。我们对发动机的柴油、机油型号进行检查，确保油液符合冬季条件下的工作要求；而后检查了蓄电池，用蓄电池检测仪检测蓄电池的电量，经检查蓄电池电量充足；最后对电力线路进行了检查，均没有检查出故障。随后等到中午时，气温上升达到零度以上，凿岩台车可以正常起动。连续几天均是这种现象。

三、低温条件下柴油机起动困难原因

柴油发动机采用压燃的方式起动，喷入油缸内的可燃混合气（空气和雾化的柴油）经活塞压缩温度升高，温度达到柴油的燃点，柴油机就正常起动了。

而在冬季气温较低的条件下，柴油机的起动往往比较困难，原因主要有以下几点。

（一）油液粘度增加

冬季条件下，温度会对柴油机内的油液粘度产生影响，进而影响柴油机的起动性能。主要包括两个方面：柴油粘度和机油粘度。

冬季，柴油和机油的粘度随着温度的降低而增大。当柴油粘度增大时，柴油经喷油嘴进入气缸内时雾化变得困难，雾化的效果不好。此时，雾化的油液油与空气的接触不充分，压缩可燃混合物不容易自燃，时造成起动困难。

机油在柴油机内部起润滑作用，它可以在不同的部件之间形成油膜，在起润滑作用的同时，由于附着力的存在，使部件之间的相对运动存在一定的阻力，当温度降低时，机油粘度增加，产生的附着力增大，使起动时曲轴产生了额外的阻力。

（二）蓄电池性能下降

温度对蓄电池性能的影响主要表现在对电解液密度的影响，蓄电池电解液密度必须保持在一定的范围之内才能保证蓄电池性能的最优化。低温条件下，电解液密度会变大，造成电解液的渗透能力下降，蓄电的内阻增大，容量和端电压降低。此时，柴油机起动时，蓄电池输出的起动电流达不到要求，起动机的起动转矩和转速达不到柴油机的起动条件，造成柴油机起动困难。

（三）气缸内温度低

冬季环境温度低，进入气缸的空气、气缸壁、气缸盖、活塞的温度都比较低，活塞压缩可燃混合物产生的热量大量被周围部件吸收，压缩终了时可燃混合物的温度达不到柴油的自燃温度，造成柴油机起动困难。

针对以上三种情况，前两项我们已经进行了检查，排除了故障。而针对第三种状况，一般只会造成起动困难，不会造成无法起动。因温度升高后，柴油机可以正常起动，因而柴油机的正时机构、曲轴等不存在故障。

后经多方面排查，引起此次故障的主要原因在于机械磨损。

由于机械使用的时间较长，磨损比较严重，在柴油机内部产生了较多的杂质，造成机油的污染。在前面，我们分析：冬季条件下，机油粘度升高使启动时曲轴的阻力增大。但是，经过正常的换季保养更换机油后不应出现此种状况，柴油机应可以正常起动。但由于磨损杂质的存在，时机油受到严重污染，相当于进一步增加了机油粘度，所以造成了起动困难。随后，我们更换了粘度更低的机油，柴油机可以正常起动，说明故障分析正确。

四、提高柴油机起动性能的措施

为了防止冬季低温条件下出现柴油机起动困难的现象，必须做好一下几个方面的工作，否则即使是状态较好的柴油机也会产生起动困难，甚至无法起动的现象。

（一）采取保温措施

经过以上的分析，我们发现冬季柴油机起动性能的下降大多数是由低温引起的，所以采取保温措施可以有效的提升冬季柴油机的起动性能。可以采取给柴油机和水箱安装保温套和给蓄电池添加保温设备的措施，或者通过改装，利用排气管尾气的余热对燃油保温。

（二）正确合理预热

在北方地区，柴油机一般都有预热装置来提升冬季的起动性能。我们也可以自己采取必要的预热措施，例如：用热水给柴油机气缸进行加热，以提高气缸壁、缸盖、活塞的温度；用火适当的给发动机加热，以降低机油的粘度，减少起动阻力。

（三）及时换季保养

在冬季即将来临时，及时对机械进行换季保养，可以有效的保证机械的正常运转。要根据当地冬季的气温条件及时的更换柴油和机油；为水箱添加防冻液和保温装置；检查工程机械预热系；检查并调整蓄电池电解液的密度。

及时、正确的采取以上三种措施，可以有效的保证工程机械在冬季低温环境下的性能，保证施工进度的进行。