柴油发电机低温启动工作的影响与预热器原理

通常分为两种程序，即室气预热系统和防锈水预热装置。其机理是起动预热系统在柴油发电机冷态启动前，通过电子装置加热压缩空气，提升柴油发电机冷启动的性能，在启动后康明斯低噪音柴油发电机组，依据冷却水的温度，将对空气继续加热一段时间，从而降低柴油发电机爆燃与冒白烟的现象。

      当气温在-10℃以下时，柴油发电机冷启动就有一定困难；当气温降至-40℃以下时，不采取一些低温启动措施，则根本发动困难。柴油发电机在严冬低温起动的必要因素如下：

      柴油发电机的起动转速一般大于100r/分钟，其低温启动具体受起动阻力的影响，起动时主轴的旋转阻力包括：汽缸内压缩空气的反用途力、运动部位的惯性力、各摩擦副的摩擦阻力等。

      柴油发电机的压缩比很高，通常通用机型的压缩比为14～22左右。压缩冲程终了时，燃烧室内混合气的压力应达到3～5MPa。

      压缩冲程终了时，气缸内的混合气要具备足够的温度。一般柴油发电机要求压缩冲程终了时，汽缸内的温度应达到400℃以上。

      必须有足够多的空气进入气缸，使压缩空气中含氧气浓度足够，气缸内形成混合气后才可充分燃烧。

      柴油发电机主轴旋转阻力矩和起动转速在低温要素下主要受机油黏度的影响。随着外界温度减少，机油黏度增加甚至凝结，流动性差，各摩擦副之间的阻力加大，从而加大了主轴的旋转阻力矩，使柴油发电机起动转速减轻。压缩终了时，气缸内压缩空气若达不到柴油燃烧所需的压力和温度，柴油发电机难以起动。

      柴油发电机所购买的机油黏度等级越大，柴油发电机起动所需要的功率也越大。例如，某柴油发电机在-23.3℃温度下，操作SAE10W机油只需3.7KW的起动容量，操作SAE20W机油起动容量则需7.4KW，而使用人人又SAE30W机油启动容量竟增加到11.8千瓦。

      随着外界温度的减少，柴油的黏度和密度均增大，表面张力加大。据测定，当气温从40℃降到-10℃时，柴油的黏度提高83%，密度增大8%。这样就使柴油的流动性变差，雾化不良，延长了着火滞后期，造成柴油发电机启动困难。

      蓄电池的较佳作业温度在10℃～40℃范围。在低温因素下，蓄电池电动势变化不大，即环境温度有较大变化时，电瓶的单格电压下降并不多。但是，随着温度的减少，电瓶的电解液黏度增大，向极板的渗透能力下降，内阻增加；而为了避免电解液结冰，处界温度越低，越需加市电解密度。同时，起动柴油发电机时，电瓶的放电电流很大，蓄电池的端电压和容量下降明显。电瓶输出能力在-30℃时，只有额定输出的34%左右。柴油发电机低温起动时本来就需要较大的启动容量，但是低气温使蓄电池的输出容量降低，无力拖动启动机带动柴油发电机旋转或不能过到较低启动速度，都将引起柴油发电机难以着火运行康明斯发电机。

      进气预预热塞通常装在柴油发电机进气管上，其功能是预热柴油发电机的进气，构成与电路示意图如图1所示。外表绝缘的空心阀体由线膨胀系数较大的金属材料制成。一端与进油管接头相连，另一端通过内螺纹与带有外螺纹的阀芯连接。阀芯的锥形端在预热器不作业时将油管接头的进油孔堵塞。阀体外绕有外表绝缘的电热丝。

      启动时，接通预热器电路后，电热丝通电高温并加热阀体，阀体受热伸长，带动阀芯移动，使阀芯的锥形端离开进油孔。燃油流入阀体内腔受热而汽化，从阀体的内腔喷出，并被炽热的电热丝点燃生成火焰喷入进气管，使进气得到预热。当关闭预热开关时，电路切断，电热丝变冷，阀体冷却收缩，其锥形端又堵住进油孔而截止燃油的流入，所以火焰熄灭，预热停止。该装置的较低作业温度为-40℃，操作大概、可靠性高，启动效果良好，但在启动柴油发电机后立即应切忌加大油门运转，否则易造成拉缸损坏。启动液  有的康明斯柴油发电机在进气管上装有启动液喷射器。冷起动时将一些易燃燃料喷入进气管，使其与空气一起进入气缸，促使混合气的初次着火。启动液通常由乙醚（64%）、丙酮（16%）、11号润滑油（10%）、硫（添加剂）和石油醚（10%）等混合而成。

      PTC预热器是在进气系统设计一个具有一定品质的加热储能体，启动前用小电流将储能体加热到设定温度，起动时储能体可以作为一个热源不断地向进气管内空气供应热量。如图2所示，PTC预热器系统是一种储能型电热陶瓷透气预热加热器，它采用正温度系数热敏陶瓷作为热体。以储热一热交换步骤工作，结构为同心分布多级串联散热片形式。正温度系数的PTC电热陶瓷材料是属于铁钛酸钡类半导体，其电阻值可随温度变化而改变，使加热器的电流产生变化，加热温度得到自动控制。当外界温度为20℃时，其电阻仅为0.2～0.4Ω。电路一接通，即柴油发电机起动开关一打开，瞬时加热电流很大，温度迅速升高，1min内即可达到60～80℃，3min内即可达到200℃。此时，电阻值趋向无穷大，电流趋于0，温度不再升高，电路几乎切断。

      康明斯6BT5.9柴油发电机安装的PTC预热器，安装在柴油发电机增压器至进气管盖总成之间。PTC预热器电路装置，具体由预热器保险、预热开关、预热时间控制界面、预热指示灯、预热继电器和预热器等结构。该系统与常载的火焰塞、电热塞相比，具有结构紧凑、热量集中、热效率高、功耗低、可靠性好、发热体不氧化、寿命长、适合温度范围广等特征。

      当柴油发电机在5～-40℃因低温不能着车时，可利用PTC进气预热器先行预热后再启动柴油发电机。其作业步骤是拉出预热器气门系统手柄，按下预热开关，时间控制系统作业使继电器得电闭合，PTC预热器通电开始预热。经过设定的预热时间（一般为6min），控制器使继电器失电断开，切断预热器电路，同时指示灯闪烁，蜂鸣器鸣叫。此时可起动柴油发电机。起动后关闭预热开关，推回气门手柄。预热器气门系统用以控制进入柴油发电机进气支管的空气流量（发电用）。在加热时，降低流量，提升预热效果；作业时则恢复流量。如果操作“非法”或调节错误，都能造成预热效果不佳，或柴油发电机动力不足等人为事故。

     燃油加热器的作业由电脑控制，使用员可以通过定期器来预选加热时间。燃油加热器不仅可以与柴油发电机冷却系统相连，通过加热由附带水泵强制循环的冷却液在低温起动前对柴油发电机进行预热，而且还可以与发电机组供暖系统相连，这种低温预热步骤的整个加热步骤需30～40min，能将柴油发电机机体温度加热到40～50℃左右。此时柴油发电机的润滑油也得以加热，润滑油的粘度降低，柴油发电机在低温因素下的润滑因素改良，使柴油发电机顺利起动。

      水套加热系统则是为柴发机组水箱宝、润滑油专业预热的一种系统，在工作环境可能低于4℃时，水套加热装置是柴油发电机启动装备时*的配套装置，它可使缸体冷却系统温度达到并保持在要求的范围内（25℃-50℃），由于润滑油受到热传递而间接加热，发电机组也保持一定温度，严冬预防柴油发电机组冻裂，从而使柴油发电机组时刻处于热后备状态，不管严冬腊月，柴油发电机在严寒低温状态下也能够快速、稳定、可靠地应急启动，并在较短时间内加载到全负荷，机组的机械磨耗减轻，输出容量稳定。

      在水套加热装置供电线路的JK继电器中间串接入一个温度控制屏和一个JK1固态继电器，温度控制系统的温度传感器接到金属水管壁上柴油发电机手动启动控制图，以此实时采集水温，然后通过温度控制界面感应环境温度的变化，进而精确地控制水套加热装置供电线路的导通与断开。

      通过对柴发机组加装水套加热系统，柴油发电机始终处于良好的暖机待运转状态，有效精准地控制水套加热系统的水温温度，远程监控客户端监测发现柴发机组的水温能够很好地控制在25度到50度之间，延迟了加热器设备以及冷却液管路的使用年限，减小了柴油发电机维护作业量，杜绝了水套加热装置在发烫度环境下无效运转情况的产生，节约了电能。

      电控ECM 可根据柴油发电机冷却水温度决定预热时间（前预热、预热、后预热）、预热塞继电器及QOS 指示灯的动作。QOS系统可提高低温时起动性能、并可减少启动后的白烟及噪音。钥匙开关 “ON”位置，ECU根据来自水温传感器（ECT）的信号，检修出柴油发电机冷却液温度，通过改变预热时间，得到较佳的起动因素。同时，利用后预热，保证起动后，柴油发电机在怠速能稳定地运转。 柴油发电机预热系统起动曲线所示。

      综上所述，柴油发电机的预热原理对于保证发电机的正常运行和提升使用年限具有重要意义。在实际使用中，应充分领会柴油发电机预热装置的机理和特点，按照规定进行维护与维保，确保预热系统始终处于良好的作业状态。同时，应注意观察发电机的运行情形，如发现不正常应及时排除，以**柴油发电机组的正常运行和推迟使用年限。----------------