低温对发动机启动的影响

余秋生、宋爽 

渤海钻探有限公司第二钻井分公司  河北省廊坊市 065007  

摘要：讲述发动机启动的必要条件，分析低温对发动机启动的影响，并提出改善低温启动性能的措施。

关键词：发动机 低温启动

一、发动机启动的必要条件

发动机的启动是指发动机曲轴在外力的作用下开始转动，直到发动机开始由静止到

怠速运转的全过程。实现这一过程，必须具备一定条件。

1．必须供给足够大的启动力矩 ’

发动机启动可分为两个阶段，曲轴从静止状态过渡到被动转速，保持这一转速到发动机

着火启动。若要完成上述两个阶段，保证发动机顺利启动，必要克服发动机曲轴旋转时的各

种阻力(摩擦阻力、汽缸内压缩气体的反作用力、运动部件的惯性等)。所以从外部施加到

发动机曲轴上的力矩。必须克服全部阻力矩之和。

2．必须供给足够高的启动转速

为了保证发动机迅速可靠地启动，对于汽油机，必须在压缩行程终了、点火之前，在汽

缸中形成能够着火的可燃混合气；对于柴油机，要求压缩终了时的空气温度比柴油的自燃温

度高200℃以上。为了达到上述条件，要求启动转速足够高，一般要求汽油机最低曲轴转速

50-75 r／min，柴油机为600-800r／min。

二、低温对发动机启动的影响

发动机的启动，特别是低温条件下能够迅速可靠的启动，二提高发动机工作可靠性、降低启动磨损、减少燃油消耗和提高发动机的刚性都有重要关系。而低温是影响发动机启动的重要因素，分析如下：

1．低温使柴油黏度增大

从机油的黏度特性可知，柴油的黏度随温度的降低而增大。柴油黏度越大，启动阻力就

越大。柴油动力黏度增大时，曲轴旋转阻力增大，发动机启动转速降低。

2．低温使燃油气化不良

燃油对发动机启动性能的影响主要是其蒸发性。当温度降低时，汽油的粘性和密度就增

大，当温度从40℃降至零下10℃时，汽油的黏度提高了75％密度增人了6％，这样就使汽油的流动性变差，雾化不良。加上低温机件本身的吸热作用，影响了混合气的温度，对燃油气化是不利，致使大部分燃油以液态进入汽缸，造成实际混合气过稀，发动机不易启动。

3．低温使蓄电池端电压下降、火花塞不易跳火

蓄电池在启动构成中主要影响启动机丰H矩和火花塞的跳火能量。当蓄电池电解液温度随外界温度降低时，蓄电池的内电阻和电解液的黏度都增加，实验证明，当温度从30~C降至-30℃时，密度为1．30g／cm2的电解液，其黏度由2．163×10^-6m2／s增至16×10^-6m2／s，增大了近8倍，导致电解液中离子扩散的速度降低、蓄电池电化学反应减慢，使电解液不易渗入到极板内层，造成蓄电池放电极板内层的活动物质不能充分利用，致使蓄电池的实际输出容量减小。一般情况下，当电解液的温度每降低1℃缓慢放电时，容量约减小1％(迅速放电时减小2％)。与通常25~C时的输出容量相比，一25℃时的输出容量下降45％。即使充足电的蓄电池，当温度下降到-40~C时也只能想外电路提供不到蓄电池额定容量三分之一的电能。

同时，在低温下进入发动机汽缸内的混合气体密度大，雾化极端不良，而要求火花塞

点火时的电压提高。实验证明：气温在-11℃时，要求火花塞点火电压比14℃时的放电电压高24kV。由于低温时发动机被连续拖动的时间较长，进入汽缸的混合气过多，使火花塞的电极被燃油濡湿，或者由于断断续续的不完全燃烧，产生碳烟，造成火花塞的污垢，使绝缘阻抗增大，因此影响了火花塞的正常跳火，使低温启动困难。

4．低温使发动机机件磨损加剧

低温下的启动对发动机的磨损是相当严重的，约占发动机总的使用磨损量的50％-75％，也就是说，一台新的发动机用到磨损极限时，其中有1／2-3／4的磨损不是在有效工作阶段，而是在发动机的准备工作时期，因此，冷态启动和暖机状态下的磨损是影响发动机寿命的决定因素之一。 P．B．格里库试验证实：在-18℃温度下启动一次发动机的汽缸磨损惯性，相当于正常工作温度下汽车行驶2 1 Okm的气缸磨损量。试验还表明：在-15℃启动时，机油需在6min后才会通过滤清器。

5．低温使发动机油耗增加

当温度较低时，燃油的雾化和蒸发性很差。此时进入气缸的混合气体浓度比较低，达不

到正常工作的要求，必须提供较多的燃油，这实际上就增加了耗油量。有试验数据表明：随

着温度降低，耗油率增加，如下表所示。

三、改善发动机低温启动性能的主要措施

为了降低启动时所需的启动功率和使发动机在低温条件下能可靠地启动，一般都为发动机配备可改善启动性能的辅助装置，主要是为燃油的着火创造条件以及降低启动时的阻力。

1．进气预热装置

进气预热装置用于加热吸入气缸的空气或混合气，从而使其达到着火时所需的温度条

件。目前，在中小功率发电机上采用在进气管中装预热器进行预热。上海“桑塔纳”、北京

“切诺基“等汽油机采用具有正温度系统的PTC陶瓷材料作为加热元件，可使发动机在-30

℃温度下顺利启动。

2．炽热点燃装置

炽热点燃装置以采用电热塞为多见。电热塞以蓄电池作为电源，当电流经电热塞中的电

阻丝并使其发热时，点火源的温度可达1000℃左右：周围的空气温度也随之增高，使混合

气燃烧。我国的475柴油机、北京492QC柴油机、日本五十铃柴油机等都采用电热塞。电

热塞在燃烧室中对启动的作用是提供了一个高温的点火源，可使有些发动机在-30℃至—40℃状态下启动。

3．燃油加热器

就是利用液体燃料将其燃烧所发出的热量通过换热器传递给被加热的介质(冷却液、空

气或混合气)。目前主要作为风冷发动机的低温预热启动装置，已发展成为系列产品。

4．电加热器

在奥迪100轿车发动机化油器低部的进气管上装有一个电加热器，在冷车启动时，可对

可燃混合气进行加热，以确定保持冷车顺利启动。当发动机水温超过55℃时，冷启动电热

器电路被热敏传感器断开，此时混合气就由冷却水来预热。

5．新型高能量蓄电池和保温措施

目前研制的薄极板蓄电池，使每组电池能容纳的极板增多、放电电流增大。如锌一空气

电池能量密度达到80一120Wh／kg，燃料电池能量密度达到200-330Wh／kg。

在低温环境中，将蓄电池放在有夹层的保温箱中进行保温，可使蓄电池工作指标有很大改善。

6．无触点式高能电子点火器

比常规有触点点火器的能量高1万v以上，故被广泛应用。

参考文献

[1]李东江．蓄电池与低温启动．南京理工大学学报，1994，2(5)：51-54

[2]李文栋．袁庆禄．内燃机维护与修理