在我國北方地區,冬季平均氣溫達到-10℃～-20℃以下,這樣的嚴寒條件給柴油機的運作帶來了很大的麻煩。尤其對許多在低溫條件下工作的設備來說,低溫冷起動困難更是亟待解決的問題。
　　1 低溫對柴油機起動造成的影響
　　1)柴油機的起動力矩減小。對于電起動的柴油機來說,其起動力矩的大小與起動蓄電池的容量有關。當車輛的環境溫度為-20℃時,起動柴油機的蓄電池的容量與環境溫度為20℃時相比,減小了60%,從而導致柴油機起動力矩也減小了32%;
　　2)柴油機的起動阻力矩增大。在低溫條件下,柴油機的曲軸與軸瓦、活塞與氣缸套等零件因材質的不同,熱膨脹系數也不同,當溫度降低很多時,由于不同的形變導致配合間隙減小,從而使起動阻力矩增大;此外溫度降低,機油的粘度增大,流動性變差也是柴油機起動阻力矩增大的一個重要原因;
　　3)當柴油機吸入的空氣溫度在-30℃以下時,壓縮終點溫度小于430℃,不能使噴入的燃料著火燃燒。在很低的環境溫度下,由于冷卻液以及活塞、汽缸套等零件溫度過低,在壓縮過程中的熱損失過大,壓縮終了溫度很難滿足柴油機正常起動的要求。
　　2 改善柴油機低溫冷起動的主要措施
　　根據以上三點影響可采用如下三種措施改善柴油機低溫起動困難的問題。
　　2.1 使用減速起動機
　　在起動機的電樞軸與驅動齒輪之間裝有齒輪減速器的起動機,稱為減速起動機。由于在低溫條件下,蓄電池的容量大幅降低,使起動機轉矩也大幅降低,不能滿足起動發動機的要求。為此,在電動機的電樞軸與驅動齒輪之間安裝齒輪減速器,可以在降低電動機轉速的同時提高其轉矩。在蓄電池容量較低的情況下,通過降低轉速增加起動力矩,解決低溫條件下起動力矩低的問題。
　　2.2 預熱冷卻液
　　2.2.1 冷卻液加熱系統。也稱燃油加熱器加熱系統。燃油加熱器與發動機冷卻系相連。駕駛員可以通過定時器來設定加熱時間,在低溫起動前對發動機進行預熱。同時也可以用來對車內供暖。這種低溫預熱方式的整個加熱過程需30～40min。能將發動機機體溫度加熱到40～50℃左右,此時發動機機體溫度上升,機油的粘度降低,發動機零件配合間隙正常,潤滑條件改善,使發動機在低溫條件下的阻力矩減小,得以順利起動。燃油加熱器是與發動機相對獨立的采暖設備,可在發動機不起動的情況下,預熱發動機,提高發動機使用壽命,全面取代發動機怠速暖機過程,降低發動機怠速排放。
　　2.2.2 熱水預熱法。將溫度為90℃左右的熱水注入冷卻系,其預熱部位有限,用在月平均氣溫最低不低于-15℃地區效果較好。
　　2.2.3 電預熱法。將電加熱器直接插入冷卻系內進行加熱,此法使用方便。適合在更低的環境溫度下使用。
　　2.3 預熱進氣
　　通過提高吸入空氣的初始溫度來提高發動機冷起動性能,是解決發動機冷起動的有效方法之一,分為火焰預熱裝置和電預熱裝置兩大類。
　　2.3.1 火焰預熱裝置。火焰預熱裝置是在進氣管內利用火焰對進氣流進行加熱。方法是用電熱塞將燃油點燃加熱進氣管內的氣流。當環境溫度為-20℃時,各氣缸進氣溫度能達到140℃左右。但由于火焰燃燒消耗進氣流中部分氧氣,產生部分廢氣和功率損失,因此需要對燃燒器的供油量進行較精確的控制和調節。以避免耗氧量和廢氣過多。起動時燃燒器所消耗的空氣量為發動機進氣量的15%～20%時,冷起動的效果相對最好。依維柯S系列汽車的火焰預熱系統由電子控制盒、發動機水溫傳感器、火焰噴噴射器和電磁閥等部分組成。電子控制盒能根據裝在發動機上水溫傳感器所測的溫度信號自動控制進氣歧管上火焰噴射器的工作狀態,當火焰噴射器加熱到800～900℃左右后接通起動機,同時電磁閥打開油路,通過燃油管向火焰噴射器供油,進行火焰預熱起動。需要注意的是,采用該裝置起動發動機后,由于此時機油的溫度低、粘度大,潤滑條件惡劣,切忌大油門運轉,以免對發動機造成損害。
　　2.3.2 電預熱裝置。電熱預熱進氣裝置是用電熱塞或電熱絲對進入氣缸的空氣進行加熱,電熱預熱的類型有集中預熱和分缸預熱兩種。集中式預熱裝置安裝在發動機的進氣管上.分缸式預熱裝置安裝在各氣缸內或進氣歧管上。
　　1)集中式預熱裝置。這種預熱器的發熱元件是由鐵鎳鋁合金制成的內熱式電阻絲作為發熱體。電阻絲的外面通過氧化鋁陶瓷絕緣。絕緣體的外面是帶有螺蚊的金屬殼體,以使其固定在發動機的進氣管上。電阻絲的一端通過殼體金屬搭鐵。另一端通過絕緣體引到進氣管的外面。當預熱器裝配到柴油機上時,中心螺桿通過柴油機的預熱開關與電源接通,以加熱進氣管內的空氣。起動前打開預熱開關,使蓄電池的電流通向預熱塞,約30～40s后起動發動機,吸進的空氣通過灼熱的電熱塞被加熱。從而提高壓縮終了時的溫度,使噴入氣缸的柴油容易著火,實現柴油機的順利起動。
　　2)分缸預熱裝置(燃燒室電熱塞)。采用渦流室式或預燃室式燃燒室的柴油發動機。由于燃燒室表面積大,在壓縮行程中的熱量損失比較大,更難以起動。因此,在渦流室式或預燃室式柴油機的燃燒室中安裝預熱塞,在起動時對燃燒室內的空氣進行預熱。每缸一個電熱塞,每個電熱塞的中心螺桿并聯與電源相接。發動機起動前首先接通電熱塞的電路,使氣缸內的空氣溫度升高,從而可提高壓縮終了時的溫度,使噴入氣缸的柴油容易著火。日本五十鈴輕型汽車快速起動系統即為燃燒窒電熱寒預熱裝置。
　　發動機進氣電預熱技術不消耗空氣中的氧氣,最低起動溫度可達到-25℃,但是要消耗2.4Ah的蓄電池容量,對于低溫下本來就容量不足的蓄電池來說則是不利的,因此只適合于小排量的柴油機。但由于其結構簡單,安裝方便,目前得到了廣泛應用。
　　在實踐中,情況因條件的不同而差異較大,應根據實際情況確定采用何種方法才能從根本上解決柴油機低溫起動困難的問題。

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