機(jī)車柴油機(jī)低溫條件下使用低標(biāo)號(hào)柴油的技術(shù)研究(共42頁(yè))

1、工程碩士論文 機(jī)車柴油機(jī)低溫條件下使用低標(biāo)號(hào)柴油的技術(shù)研究PAGE 28 北 京 交 通 大 學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論文(lnwn)）題目(tm)：高速客運(yùn)專線機(jī)車(jch)運(yùn)用工作研討姓名 ： 專業(yè)： 工作單位： 職 務(wù)： 學(xué) 生 準(zhǔn)考證號(hào)： 聯(lián)系電話： 設(shè)計(jì)(論文)指導(dǎo)教師： 發(fā)題日期：2012年4月20日完成日期：2012年6月20日開(kāi)題(ki t)報(bào)告文獻(xiàn)(wnxin)綜述 近年來(lái)，由于鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展較快，為了更好地研究柴油在低溫條件(tiojin)下的保溫技術(shù)，了解柴油機(jī)燃燒時(shí)柴油的要求以及寒冷條件對(duì)柴油的影響，在文中對(duì)機(jī)車柴油機(jī)在低溫條件下使用低標(biāo)號(hào)柴油的技術(shù)作出了研究。二、選

2、題的目的和意義 在冬季寒冷氣候條件下機(jī)車柴油機(jī)使用低標(biāo)號(hào)柴油是鐵路節(jié)能降耗、提高經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑。使用低標(biāo)號(hào)柴油的因素進(jìn)行全面的調(diào)研分析，掌握相關(guān)理論、方法、技術(shù)措施等。畢業(yè)設(shè)計(jì)(b y sh j)（論文）任務(wù)書(shū)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目(tm)：機(jī)車柴油機(jī)低溫條件下使用低標(biāo)號(hào)柴油的技術(shù)研究畢業(yè)設(shè)計(jì)(b y sh j)（論文）內(nèi)容提高柴油低溫流動(dòng)性能的技術(shù)研究寒冷氣候柴油儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)研究機(jī)車及柴油機(jī)預(yù)熱及保溫技術(shù)研究基本要求為了更好地研究柴油在低溫條件下的保溫技術(shù)，首先要了解柴油機(jī)燃燒時(shí)柴油的要求以及寒冷條件對(duì)柴油的影響，在此基礎(chǔ)上分析論證柴油機(jī)冬季使用低標(biāo)號(hào)柴油的可行性，以及提高柴油低溫流動(dòng)應(yīng)采取的

3、措施。重點(diǎn)研究問(wèn)題柴油低溫流動(dòng)性的研究及機(jī)車保溫技術(shù)研究及冬季最適合的柴油型號(hào)主要技術(shù)指標(biāo)選用輕柴油時(shí)，柴油的凝點(diǎn)應(yīng)比使用地區(qū)的最低氣溫低5左右。10輕柴油適用于有預(yù)熱設(shè)備的柴油機(jī)；5輕柴油適用于8以上的地區(qū)使用；0輕柴油適用于最低氣溫在4以上的地區(qū)使用；-10輕柴油適用于最低氣溫在-5以上的地區(qū)使用；-20輕柴油適用于最低氣溫在-14以上的地區(qū)使用；-35輕柴油適用于最低氣溫在-29以上的地區(qū)使用；-50輕柴油適用于最低氣溫在-44以上的地區(qū)使用。其他需要說(shuō)明的問(wèn)題 下達(dá)任務(wù)日期：2013年04月20日 要求完成日期：2013年06月30日 指導(dǎo)(zhdo)教師：李 桂 梅專業(yè)機(jī)車車輛姓名

4、題目機(jī)車柴油機(jī)低溫條件下使用低標(biāo)號(hào)柴油的技術(shù)研究指 導(dǎo) 教 師 評(píng) 閱 意 見(jiàn) 成績(jī)?cè)u(píng)定: 指導(dǎo)教師: 年 月 日答 辯 組 意 見(jiàn) 答辯組負(fù)責(zé)人: 年 月 日備 注畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 評(píng) 議 意 見(jiàn) 書(shū)中文(zhngwn)摘要寒冷(hnlng)氣候條件下機(jī)車柴油機(jī)使用低標(biāo)號(hào)柴油是鐵路節(jié)能降耗、提高(t go)經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑。對(duì)冬季影響使用低標(biāo)號(hào)柴油的因素進(jìn)行了全面的調(diào)研分析，掌握了相關(guān)理論、方法、技術(shù)措施。采用先進(jìn)的技術(shù)，對(duì)機(jī)務(wù)段的儲(chǔ)油罐、輸油管等進(jìn)行了保溫處理，合理組織了柴油裝卸和發(fā)放，保證了供應(yīng)機(jī)車的柴油油溫保持在0以上，使機(jī)車柴油機(jī)冬季可以燃用-20#輕柴油。針對(duì)運(yùn)用中DF4型內(nèi)燃機(jī)車

5、預(yù)熱系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)其進(jìn)行了改造試驗(yàn)，即燃油泵進(jìn)油管、連接燃油旁通管和燃油系統(tǒng)回油管加裝電熱套，并在機(jī)車燃油預(yù)熱器進(jìn)油口前安裝了溫度控制閥。運(yùn)用考核試驗(yàn)表明，系統(tǒng)改造后機(jī)車柴油機(jī)預(yù)熱效果良好，能保證機(jī)車柴油機(jī)在寒冷的冬季使用-10#柴油。關(guān)鍵詞：機(jī)車柴油機(jī)，低標(biāo)號(hào)柴油，試驗(yàn)研究，燃油預(yù)熱系統(tǒng)，低溫流動(dòng)性 目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc359830426 一 緒論(xln) PAGEREF _Toc359830426 h 1 HYPERLINK l _Toc359830427 1.1 提高柴油低溫(dwn)流動(dòng)性能的方法 PAGEREF _Toc359

6、830427 h 2 HYPERLINK l _Toc359830428 1.1.1 燃用高標(biāo)號(hào)柴油(chiyu) PAGEREF _Toc359830428 h 3 HYPERLINK l _Toc359830429 1.1.2 兌油提號(hào)法 PAGEREF _Toc359830429 h 3 HYPERLINK l _Toc359830430 1.1.3 柴油低溫流動(dòng)性能改進(jìn)劑 PAGEREF _Toc359830430 h 4 HYPERLINK l _Toc359830431 1.2 柴油儲(chǔ)運(yùn)的保溫技術(shù)研究 PAGEREF _Toc359830431 h 4 HYPERLINK l _T

7、oc359830432 1.3 柴油機(jī)低溫啟動(dòng)的輔助措施 PAGEREF _Toc359830432 h 4 HYPERLINK l _Toc359830433 1.3.1 冷態(tài)啟動(dòng) PAGEREF _Toc359830433 h 5 HYPERLINK l _Toc359830434 1.3.2 熱態(tài)啟動(dòng) PAGEREF _Toc359830434 h 7 HYPERLINK l _Toc359830435 1.3.3 汽車使用的低溫預(yù)熱啟動(dòng)裝置簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc359830435 h 8 HYPERLINK l _Toc359830436 1.3.4 柴油機(jī)低溫啟動(dòng)的輔助裝置實(shí)

8、例 PAGEREF _Toc359830436 h 9 HYPERLINK l _Toc359830437 二 提高柴油低溫流動(dòng)性的研究 PAGEREF _Toc359830437 h 13 HYPERLINK l _Toc359830438 2.1 柴油的性質(zhì)及使用要求 PAGEREF _Toc359830438 h 13 HYPERLINK l _Toc359830439 2.1.1 機(jī)車柴油機(jī)燃燒對(duì)柴油的要求 PAGEREF _Toc359830439 h 13 HYPERLINK l _Toc359830440 2.1.2 輕柴油的性質(zhì)、牌號(hào)和適用范圍 PAGEREF _Toc3598

9、30440 h 15 HYPERLINK l _Toc359830441 2.1.3 寒冷條件對(duì)柴油的影響 PAGEREF _Toc359830441 h 16 HYPERLINK l _Toc359830442 2.2 柴油機(jī)冬季使用低標(biāo)號(hào)柴油的可行性 PAGEREF _Toc359830442 h 18 HYPERLINK l _Toc359830443 2.3 提高柴油低溫流動(dòng)性的常用措施 PAGEREF _Toc359830443 h 22 HYPERLINK l _Toc359830444 2.4 柴油供應(yīng)時(shí)的保溫技術(shù) PAGEREF _Toc359830444 h 22 HYPER

10、LINK l _Toc359830445 三 柴油機(jī)及機(jī)車的保溫技術(shù)的研究 PAGEREF _Toc359830445 h 24 HYPERLINK l _Toc359830446 3.1 寒冷地區(qū)柴油機(jī)使用的問(wèn)題 PAGEREF _Toc359830446 h 24 HYPERLINK l _Toc359830447 3.1.1 柴油機(jī)低溫啟動(dòng)困難(kn nn)的原因 PAGEREF _Toc359830447 h 24 HYPERLINK l _Toc359830448 3.1.2 寒冷(hnlng)氣候條件對(duì)柴油機(jī)啟動(dòng)和運(yùn)行的影響 PAGEREF _Toc359830448 h 25 H

11、YPERLINK l _Toc359830449 3.1.3 寒冷(hnlng)氣候條件對(duì)機(jī)車運(yùn)用的影響 PAGEREF _Toc359830449 h 27 HYPERLINK l _Toc359830450 四 機(jī)車柴油機(jī)冬季使用低標(biāo)號(hào)柴油的試驗(yàn)研究 PAGEREF _Toc359830450 h 28 HYPERLINK l _Toc359830451 4.1 機(jī)車柴油機(jī)冬季使用-20#柴油的試驗(yàn)研究 PAGEREF _Toc359830451 h 28 HYPERLINK l _Toc359830452 4.2 機(jī)車柴油機(jī)冬季使用-10#柴油的試驗(yàn)研究 PAGEREF _Toc3598

12、30452 h 28 HYPERLINK l _Toc359830453 結(jié) 束 語(yǔ) PAGEREF _Toc359830453 h 30 HYPERLINK l _Toc359830454 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc359830454 h 32PAGE 41一 緒論(xln)鐵路是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其運(yùn)輸生產(chǎn)的聯(lián)動(dòng)性、持續(xù)性和社會(huì)公益性決定了鐵路運(yùn)輸必須(bx)通暢、安全。在目前的鐵路動(dòng)力結(jié)構(gòu)中，以柴油為動(dòng)力源的內(nèi)燃機(jī)車仍然占著很大的比重。截止到2001年末(nin m)，全路機(jī)車保有量14969臺(tái)，其中內(nèi)燃機(jī)車10607臺(tái)，占70.9%；2001年全路機(jī)車工作量27977億噸

13、公里，其中內(nèi)燃機(jī)車18162億噸公里，占64.9%。內(nèi)燃機(jī)車年耗柴油價(jià)值人民幣約100億元，占機(jī)車能耗費(fèi)用的70%左右。全國(guó)鐵路每年用于牽引的能耗約占運(yùn)輸成本的五分之一，占機(jī)務(wù)成本支出的50%以上。按照鐵路“十五”規(guī)劃，到2005年末，內(nèi)燃牽引仍占全部運(yùn)輸工作量的50%以上，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，鐵路絕對(duì)運(yùn)量在大幅增加，鐵路的柴油消耗將長(zhǎng)期保持較大的規(guī)模。中國(guó)鐵路19992001年內(nèi)燃機(jī)車運(yùn)營(yíng)情況見(jiàn)表1.1，從表1.1可以看出，雖然內(nèi)燃牽引比例逐年下降，但內(nèi)燃機(jī)車工作量和用油量逐年增加。表1.1 中國(guó)鐵路19992001年內(nèi)燃機(jī)車運(yùn)營(yíng)情況表年 份項(xiàng) 目單位199920002001鐵路行車用油萬(wàn)t4

14、71.6500.7512.8全路機(jī)車工作量?jī)|tkm245752619627977內(nèi)燃機(jī)車工作量?jī)|tkm168381767518162內(nèi)燃牽引比例%68.567.564.9我國(guó)內(nèi)燃機(jī)車所用的燃油采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB252-2000規(guī)定的輕柴油。輕柴油的牌號(hào)依據(jù)凝點(diǎn)的不同分為10#、5#、0#、-10#、-20#、-35#、-50#等7個(gè)牌號(hào)。在北方地區(qū)，四季溫差較大，夏季采用0#或10#柴油，而冬季由于天氣寒冷，0#柴油在內(nèi)燃機(jī)車使用時(shí)就會(huì)變稠乃至凝固，從而影響機(jī)車正常運(yùn)行。因此，隨著季節(jié)變化，機(jī)車往往需使用相應(yīng)標(biāo)號(hào)的輕柴油。氣溫越低，所需柴油標(biāo)號(hào)（絕對(duì)值，下同）越高。為保證運(yùn)輸安全，每到冬季機(jī)務(wù)段

15、都要根據(jù)室外溫度變化相應(yīng)購(gòu)進(jìn)-10#、-20#、-35#等高標(biāo)號(hào)耐寒柴油。一般每年的12月1日2月14日可燒-35#柴油，11月1日11月30日和2月14日3月15日可燒-20#柴油，3月15日3月30日及10月7日31日可燒-10#柴油，其余時(shí)間燒0#柴油。高標(biāo)號(hào)柴油需對(duì)原油(yunyu)進(jìn)行深加工處理（深度(shnd)脫蠟或加氫裂變）后制得。從其煉制工藝(gngy)過(guò)程看，凝固點(diǎn)每降低10，柴油回收率至少降低2%。因此，生產(chǎn)高標(biāo)號(hào)柴油不但成本高，而且產(chǎn)量低。目前輕柴油大致的價(jià)格是：0#柴油2360元/t，-10#柴油2510元/t，-20#柴油2600元/t，-35#柴油2720元/t。即

16、每提高一檔，1t柴油的價(jià)格約提高100元左右。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，每年鐵路系統(tǒng)共需各種負(fù)號(hào)柴油（-10#、-20#、-35#）140余萬(wàn)t，可見(jiàn)內(nèi)燃機(jī)車冬季燃料成本要比夏季大得多。因此，如何在冬季少用高標(biāo)號(hào)的輕柴油，降低內(nèi)燃機(jī)車冬季燃料成本，節(jié)約機(jī)車的運(yùn)行成本，成了鐵路局、機(jī)務(wù)段關(guān)注的焦點(diǎn)，北方各鐵路局紛紛提出并實(shí)施內(nèi)燃機(jī)車冬季燃油低燒工程。經(jīng)過(guò)多年的努力，各個(gè)鐵路局摸索出一些符合自身?xiàng)l件方法，取得了許多成果，獲得比較好的經(jīng)濟(jì)效益，反過(guò)來(lái)促進(jìn)內(nèi)燃機(jī)車冬季燃油低燒工程的實(shí)施。1.1 提高柴油低溫流動(dòng)性能的方法 柴油質(zhì)量的主要指標(biāo)是粘度和凝點(diǎn)。粘度應(yīng)保證不同油號(hào)的柴油在其規(guī)定的使用溫度范圍內(nèi)具有符合標(biāo)準(zhǔn)

17、的濾凈性和沿輸油管流動(dòng)的可靠性。柴油粘度隨氣溫變化而變化，氣溫越低，粘度越大。粘度大的柴油會(huì)使其噴霧性變差和柴油高壓油泵（噴射泵）柱塞與其它零件磨損程度加劇。凝點(diǎn)決定了某一油號(hào)的柴油能否適合于寒季使用，凝點(diǎn)一般要求比環(huán)境溫度低1015。因此，當(dāng)氣溫降到-10以下時(shí)，夏用柴油會(huì)在輸油管中凝固不流，會(huì)使柴油濾清器堵塞，最后造成柴油機(jī)停機(jī)。提高柴油低溫流動(dòng)性能的主要措施(cush)有：直接燃用高標(biāo)號(hào)柴油；不同標(biāo)號(hào)的柴油低標(biāo)號(hào)兌油提號(hào)；柴油添加柴油低溫流動(dòng)性能改進(jìn)劑。1.1.1 燃用高標(biāo)號(hào)柴油(chiyu)選用輕柴油時(shí)，根據(jù)地區(qū)氣溫，選用不同的品種牌號(hào)(piho)輕柴油。為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)在低溫下

18、正常供油，柴油的凝點(diǎn)應(yīng)比使用地區(qū)的最低氣溫低5左右。10輕柴油適用于有預(yù)熱設(shè)備的柴油機(jī)；5輕柴油適用于8以上的地區(qū)使用；0輕柴油適用于最低氣溫在4以上的地區(qū)使用；-10輕柴油適用于最低氣溫在-5以上的地區(qū)使用；-20輕柴油適用于最低氣溫在-14以上的地區(qū)使用；-35輕柴油適用于最低氣溫在-29以上的地區(qū)使用；-50輕柴油適用于最低氣溫在-44以上的地區(qū)使用。實(shí)踐表明，根據(jù)氣溫的變化，柴油機(jī)冬季選用相應(yīng)牌號(hào)輕柴油使用效果很好，但不經(jīng)濟(jì)。1.1.2 兌油提號(hào)法由于市場(chǎng)柴油標(biāo)號(hào)少，無(wú)法根據(jù)外界溫度細(xì)微變化使用兩個(gè)標(biāo)號(hào)間的柴油。各種標(biāo)號(hào)柴油都有它自己的凝點(diǎn)，當(dāng)溫度下降時(shí)，并不是立即凝固，要經(jīng)過(guò)一個(gè)稠化

19、階段，在相當(dāng)寬的溫度范圍內(nèi)逐漸凝固。根據(jù)柴油這一特性，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，不同標(biāo)號(hào)柴油進(jìn)行勾兌，只要兩種柴油是正常的合格油，其理化指標(biāo)改變最大的是凝點(diǎn)和冷濾點(diǎn)，只要比例掌握適當(dāng)，使其凝點(diǎn)低于日最低溫度，則勾兌后混油的質(zhì)量就能滿足機(jī)車用油的質(zhì)量需要。通過(guò)兌油，使柴油低燒不局限在固定的0#、-10#、-20#、-35#標(biāo)號(hào)柴油，可以根據(jù)溫度(wnd)變化，低燒任何一標(biāo)號(hào)的柴油，如-5#、-14#等，從而達(dá)到增大柴油低燒幅度的目的。1.1.3 柴油(chiyu)低溫流動(dòng)性能改進(jìn)劑 國(guó)外柴油(chiyu)添加劑研制開(kāi)發(fā)28、30的比較早，低溫流動(dòng)性能改進(jìn)劑是使用較多的添加劑之一。在我國(guó)燃料油添加劑的發(fā)展進(jìn)程2

20、7、31是根據(jù)國(guó)內(nèi)油品性能要求而相應(yīng)發(fā)展的。我國(guó)國(guó)產(chǎn)柴油中蠟含量高，單靠調(diào)整加工工藝增產(chǎn)低凝點(diǎn)柴油受到限制，七十年代開(kāi)發(fā)了柴油低溫流動(dòng)性能改進(jìn)劑，被廣泛用于石油產(chǎn)品中。八十年代，鐵路一些單位曾把一些柴油低溫流動(dòng)性能改進(jìn)劑產(chǎn)品引進(jìn)29、31，用于寒冷地區(qū)，結(jié)果因這些添加劑只降凝點(diǎn)不降冷濾點(diǎn)，上車試用時(shí)因柴油中蠟析出堵塞柴油濾清器，造成柴油機(jī)油壓低起機(jī)困難，此事被擱淺。九十年代后期，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，經(jīng)營(yíng)理念在鐵路系統(tǒng)發(fā)生了根本的改變，節(jié)約能源降低成本提高效益，已成為工作的重點(diǎn)。因此低溫流動(dòng)性能改進(jìn)劑再次在鐵路系統(tǒng)提出，首先引進(jìn)了國(guó)外的產(chǎn)品，而后又開(kāi)發(fā)研制出國(guó)內(nèi)產(chǎn)品，都取得了一定的效果，并在部分

21、地區(qū)廣泛推廣使用。1.2 柴油儲(chǔ)運(yùn)的保溫技術(shù)研究與其他用途柴油機(jī)不同，內(nèi)燃機(jī)車使用相對(duì)集中，柴油消耗量大，柴油的運(yùn)輸儲(chǔ)藏要求比較高20、36、37。寒冷季節(jié)確保柴油能注入機(jī)車油箱并在正常運(yùn)用條件下機(jī)車柴油能順利進(jìn)入柴油機(jī)的燃油系統(tǒng)（運(yùn)行或正常停機(jī)狀態(tài)下油箱油溫在正常范圍內(nèi)）是內(nèi)燃機(jī)車冬季燃用降低標(biāo)號(hào)柴油前提條件。內(nèi)燃機(jī)車冬季燃油降低一個(gè)標(biāo)號(hào)涉及到柴油的“儲(chǔ)、運(yùn)、卸、發(fā)”四個(gè)環(huán)節(jié)32、39，這個(gè)四環(huán)節(jié)是有機(jī)的整體，相互聯(lián)系，缺一不可。即：1.3 柴油機(jī)低溫啟動(dòng)的輔助(fzh)措施柴油機(jī)的低溫啟動(dòng)性能是柴油機(jī)的重要性能指標(biāo)(zhbio)之一，它不僅關(guān)系到整機(jī)的工作效率，而且還影響其排放指標(biāo)和油耗，

22、以及它的使用壽命10。如果在低溫下柴油機(jī)不能啟動(dòng)或不能可靠地啟動(dòng)，不僅會(huì)降低柴油機(jī)的利用率，而且還會(huì)給使用者帶來(lái)許多不便，甚至?xí)诱`時(shí)機(jī)，造成重大損失，尤其(yuq)對(duì)特種車輛（如軍用車輛、消防車輛等）用柴油機(jī)的低溫啟動(dòng)性能的要求更為嚴(yán)格。由于各個(gè)國(guó)家的自然條件不同，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫啟動(dòng)要求也不一樣。在英國(guó)，柴油機(jī)的低溫啟動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)為-17.5，美國(guó)為-30或-35。外國(guó)專家通常所關(guān)注的是最困難的使用條件，例如，美國(guó)的MIL-STD-1400A軍用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：北約國(guó)家中的美國(guó)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)，其啟動(dòng)溫度應(yīng)為-32，而對(duì)于以后的汽車應(yīng)為-54。我國(guó)則根據(jù)自身的環(huán)境狀況，要求軍用裝甲車輛在使用低溫啟動(dòng)輔助裝置的

23、情況下，能夠在-43時(shí)啟動(dòng)。因此，為了改善柴油機(jī)的低溫啟動(dòng)性能，除了在柴油機(jī)各零部件的設(shè)計(jì)及油料的選用方面進(jìn)行改進(jìn)外，一般還使用其它低溫啟動(dòng)輔助措施。1.3.1 冷態(tài)啟動(dòng)冷態(tài)啟動(dòng)最有效的裝置是進(jìn)氣預(yù)熱裝置。低溫條件下，進(jìn)入柴油機(jī)的空氣溫度低到一定程度，就會(huì)因壓縮終點(diǎn)溫度過(guò)低而使柴油機(jī)不能具備著火的溫度條件。采用進(jìn)氣預(yù)熱裝置通過(guò)提高進(jìn)氣的初始溫度來(lái)提高發(fā)動(dòng)機(jī)低溫啟動(dòng)性能則是有效的方法。進(jìn)氣預(yù)熱裝置是在啟動(dòng)時(shí)加熱氣流的一種低溫啟動(dòng)附加裝置。按照加熱進(jìn)氣的來(lái)源不同，可分為電熱進(jìn)氣預(yù)熱和火焰進(jìn)氣預(yù)熱兩大類。電熱預(yù)熱方法是在進(jìn)氣管內(nèi)安裝電熱塞或電熱絲，直接加熱進(jìn)氣，它不消耗空氣中的氧氣，也不污染進(jìn)氣，但

24、是它消耗過(guò)多的蓄電池的電能，只適合于小排量的柴油機(jī)，如法國(guó)GBD6型軍用越野車、日本五十鈴貨車均裝有電熱進(jìn)氣預(yù)熱裝置。電火焰加熱器是利用電熱塞將燃油點(diǎn)燃進(jìn)而加熱進(jìn)氣管內(nèi)的空氣，它消耗的電能相對(duì)少，加熱的溫度高，但由于它消耗一部分氧氣而有部分廢氣產(chǎn)生和功率損失，一般不應(yīng)用于汽油機(jī)，如德國(guó)道依茨FL系列風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)、奔馳OM系列發(fā)動(dòng)機(jī)、軍用越野車、依發(fā)貨車、日本五十鈴貨車以及我國(guó)生產(chǎn)的495、4115型柴油機(jī)均裝有火焰進(jìn)氣預(yù)熱裝置。另外，采用催化點(diǎn)燃廢氣再循環(huán)的方法也可以對(duì)進(jìn)氣進(jìn)行加熱。原理是在進(jìn)排氣管之間連接一個(gè)廢氣再循環(huán)管，在廢氣再循環(huán)管靠近進(jìn)氣管的一側(cè)裝有催化點(diǎn)火器，啟動(dòng)初期氣缸排出的含有沒(méi)燃

25、燒或不完全燃燒的燃油廢氣通過(guò)控制閥部分流向進(jìn)氣管，并經(jīng)過(guò)催化點(diǎn)火器催化點(diǎn)著燃油蒸氣，從而加熱了進(jìn)氣，且使以后的工作循環(huán)燃燒變好，而達(dá)到既加熱進(jìn)氣又降低排放的目的。這種方法不用像電火焰加熱器那樣耗費(fèi)額外的燃油，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。冷態(tài)啟動(dòng)(qdng)其他的措施（1） 改善(gishn)蓄電池的低溫性能溫度降低時(shí)，蓄電池的內(nèi)阻和電解液的粘度增加，其容量、放電電流(dinli)、放電功率均減小，如電解液的溫度每降低1且緩慢放電時(shí)，容量減少1%，迅速放電時(shí)減少2%，且-40時(shí)蓄電池的容量為15時(shí)的32%左右，這樣使蓄電池的啟動(dòng)能力下降。為了提高蓄電池在低溫下的輸出功率，保證足夠的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，一般采用兩個(gè)辦法：一

26、個(gè)是使用低溫性能好的高能蓄電池，如鎳氫電池、鎳鎘電池等等；另一個(gè)辦法是加熱或加熱保溫的辦法，用電熱板或熱水、熱空氣加熱蓄電池，使蓄電池升溫，這樣就可以使蓄電池的容量、輸出功率保持與常溫下相近的數(shù)值。（2） 采用(ciyng)啟動(dòng)液為了使發(fā)動(dòng)機(jī)在低溫下順利啟動(dòng)，在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，可以向進(jìn)氣管內(nèi)噴入自燃點(diǎn)低的燃料，這就是所謂的啟動(dòng)液，它的主要成分是乙醚。十六烷值高的燃料其著火溫度(wnd)低，在3.2MPa下，柴油的著火溫度為177-207，而乙醚的著火(zho hu)溫度為57，這樣就保證了在較低溫度下燃料可順利著火。用啟動(dòng)液進(jìn)行柴油機(jī)的低溫啟動(dòng)，其主要特點(diǎn)是啟動(dòng)時(shí)間短，完全可以滿足應(yīng)急啟動(dòng)的要求

27、；另一個(gè)特點(diǎn)是，啟動(dòng)時(shí)氣缸內(nèi)容易產(chǎn)生較高的最高燃燒壓力。但是，并不是啟動(dòng)液加注得越多越好，如果啟動(dòng)液加注過(guò)多，會(huì)使最高燃燒壓力過(guò)高，柴油機(jī)的運(yùn)動(dòng)副和主軸承受到較大的沖擊，影響其使用壽命。為了避免產(chǎn)生過(guò)高的最高燃燒壓力，啟動(dòng)液應(yīng)具有良好的性能，啟動(dòng)液濃度應(yīng)精確控制，多缸機(jī)各缸進(jìn)氣中啟動(dòng)液含量要均勻，這樣還可縮短柴油機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間，使其轉(zhuǎn)速持續(xù)平滑地升高。1.3.2 熱態(tài)啟動(dòng)進(jìn)氣預(yù)熱裝置可以明顯地提高發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫啟動(dòng)性能，尤其火焰進(jìn)氣預(yù)熱裝置發(fā)展很好，現(xiàn)已成為一種主要的柴油機(jī)低溫啟動(dòng)附加裝置。電加熱進(jìn)氣裝置，需要以蓄電池的電能為能源，一定程度上加大了蓄電池的工作負(fù)擔(dān)，不利于低溫啟動(dòng)。進(jìn)氣預(yù)熱裝置雖然

28、冷態(tài)啟動(dòng)效果明顯，但由于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體溫度很低，啟動(dòng)過(guò)程中潤(rùn)滑條件惡劣，經(jīng)常使用對(duì)柴油機(jī)工作不利，相比之下，采用發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱方式進(jìn)行低溫?zé)釕B(tài)啟動(dòng)，能夠更好地解決低溫啟動(dòng)所遇到的問(wèn)題。采用發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱方式進(jìn)行熱態(tài)啟動(dòng)，能保證汽車在-40的低溫條件下順利啟動(dòng)，有的甚至在-45下也能啟動(dòng)，并且機(jī)體溫度較高，潤(rùn)滑條件良好，明顯減小發(fā)動(dòng)機(jī)總成的磨損。氣溫越低，熱態(tài)啟動(dòng)比冷態(tài)啟動(dòng)的優(yōu)勢(shì)越明顯，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）容易啟動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)被加熱后，汽缸、活塞、活塞環(huán)及各軸承的溫度升高，存在于這些摩擦副之間的機(jī)油溫度也隨著升高，粘度(zhn d)下降，從而降低了曲軸放置阻力矩，汽車熱態(tài)啟動(dòng)的阻力矩就比冷態(tài)啟動(dòng)的阻力

29、矩小，環(huán)境溫度越低，這種差異就越明顯。M520B型發(fā)動(dòng)機(jī)在-40，冷卻液溫度(wnd)預(yù)熱至40時(shí)，啟動(dòng)只要1-6S。而不經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱，用FJ-60型加注器加注啟動(dòng)液進(jìn)行(jnxng)啟動(dòng)需16S，甚至更長(zhǎng)，而且啟動(dòng)機(jī)脫開(kāi)后還要持續(xù)噴射啟動(dòng)液20-30秒鐘。（2）減少機(jī)件磨損。發(fā)動(dòng)機(jī)冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)溫度低，機(jī)油粘度大，潤(rùn)滑條件差，形成潤(rùn)滑油膜緩慢，使“分子機(jī)械”磨損增加。如果機(jī)油泵泵送性差，還會(huì)引起供油中斷，這時(shí)“分子機(jī)械”磨損加劇，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)機(jī)械故障。發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱后，機(jī)油粘度下降，潤(rùn)滑條件得到很大改善，容易形成潤(rùn)滑油膜，使“分子機(jī)械”磨損工作狀態(tài)的時(shí)間縮短，因此磨損小。同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)

30、熱還有利于汽車啟動(dòng)后發(fā)動(dòng)機(jī)水溫迅速升溫至78，從而使“腐蝕機(jī)械”磨損量相對(duì)要小。（3）避免零件損壞。在低溫條件下，由于材料的收縮率不同，引起配合零件原設(shè)計(jì)的配合間隙發(fā)生改變。配合間隙增大或減小，就會(huì)導(dǎo)致工作時(shí)零部件損傷和破壞。同時(shí)低溫下材質(zhì)變脆，操作不當(dāng)易被損壞，而熱態(tài)啟動(dòng)可避免這些問(wèn)題的發(fā)生。（4）節(jié)約燃料。熱態(tài)啟動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度要比冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度高?？梢允∠逻@段升溫過(guò)程所耗燃料。（5）其他方面。發(fā)動(dòng)機(jī)熱態(tài)低溫啟動(dòng)后，由于發(fā)動(dòng)機(jī)已升溫，可以立即進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。而冷態(tài)低溫啟動(dòng)，需低速運(yùn)轉(zhuǎn)幾十分鐘，待發(fā)動(dòng)機(jī)升溫后才能進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)熱態(tài)低溫啟動(dòng)，燃燒完全，排氣管不冒白煙，對(duì)大氣污染小

31、。而冷態(tài)低溫啟動(dòng)后，排氣管冒白煙，一氧化碳及碳氧化合物含量較高，對(duì)環(huán)境的污染較大。熱態(tài)啟動(dòng)優(yōu)于冷態(tài)啟動(dòng)，而且溫度越低，其優(yōu)越性明顯，因此一些國(guó)外進(jìn)口的軍用越野車的說(shuō)明書(shū)上，都向使用者推薦在氣溫低于-25時(shí)要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱，進(jìn)行熱態(tài)啟動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱裝置按加熱(ji r)熱源不同，可分為紅外線輻射預(yù)熱、熱水預(yù)熱、熱蒸汽預(yù)熱、熱空氣預(yù)熱、電加熱預(yù)熱以及燃油加熱器預(yù)熱。其中燃油加熱器預(yù)熱裝置，以車用燃油為能源，適合隨車使用，簡(jiǎn)便易行，在世界范圍內(nèi)有形成推廣的趨勢(shì)。1.3.3 汽車使用的低溫(dwn)預(yù)熱啟動(dòng)裝置簡(jiǎn)介汽車使用低溫預(yù)熱(y r)啟動(dòng)裝置，目的是提高發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫啟動(dòng)性能，使汽車能在寒冷的條件下

32、順利啟動(dòng)，同時(shí)保證啟動(dòng)過(guò)程中磨損減少、排氣污染降低、油耗率下降，從而緩解環(huán)保和能源等問(wèn)題。以下介紹幾種汽車的低溫預(yù)熱啟動(dòng)裝置。（1）奔馳（BMNG）2026汽車（德國(guó)）。采用的低溫預(yù)熱啟動(dòng)裝置是BMNG全自動(dòng)火焰進(jìn)氣預(yù)熱裝置，在對(duì)蓄電池保溫的前提下，可使OM402型發(fā)動(dòng)機(jī)在-34直接啟動(dòng)。（2）道依茨（DUETZ）汽車（德國(guó)）。采用的低溫預(yù)熱啟動(dòng)裝置：第一種，BOSCH半自動(dòng)火焰進(jìn)氣預(yù)熱裝置。第二種，WEBSTOHL2011型空氣加熱器，產(chǎn)熱量為300KCL/H，燃料為柴油，可以加熱蓄電池。第三種，EBESPCHE火焰振蕩加熱器，產(chǎn)熱量為1000KCL/H.燃料為汽油，用150W風(fēng)機(jī)將熱空氣鼓

33、入曲軸箱與進(jìn)氣歧管來(lái)加熱發(fā)動(dòng)機(jī)。氣溫在-15-25之間，可使用第一種預(yù)熱啟動(dòng)裝置。氣溫低于-25，綜合使用三種裝置可在-40直接啟動(dòng)，而且空氣加熱器可對(duì)蓄電池進(jìn)行啟動(dòng)前加熱，因此該車甚至可以在-40停放數(shù)日后順利啟動(dòng)。（3）曼（MN）汽車（德國(guó)）。采用的低溫預(yù)熱啟動(dòng)裝置；第一種，BOSCH全自動(dòng)火焰進(jìn)氣預(yù)熱裝置。第二種，WEBADTODBW2020型水加熱器，產(chǎn)熱量為20000kcal/h，燃料為柴油、粗柴油、煤油，通過(guò)(tnggu)加熱冷卻液來(lái)加熱發(fā)動(dòng)機(jī)及蓄電池。氣溫高于-25，可以使用第一種裝置(zhungzh)啟動(dòng)；氣溫低于-25，可以綜合(zngh)使用兩種裝置啟動(dòng)。如果DBW2020

34、型水加熱器在-40下能夠點(diǎn)燃與續(xù)燃，那么該車在-40停放數(shù)日后又以直接啟動(dòng)。1.3.4 柴油機(jī)低溫啟動(dòng)的輔助裝置實(shí)例（1）移動(dòng)電站30GF低溫啟動(dòng)措施30GF電站是引進(jìn)德國(guó)道依茨公司技術(shù)生產(chǎn)的F6L912風(fēng)冷柴油機(jī)和T2S225S發(fā)電機(jī)組裝而成的，主要用途是吊掛在鐵路特種車下為單節(jié)車廂的空調(diào)供電。這種用途要求柴油機(jī)應(yīng)具有不同低溫環(huán)境下可靠的低溫啟動(dòng)性能和在高氣溫、低氣壓下良好的載荷性能。30GF電站的低溫啟動(dòng)輔助設(shè)備主要為1臺(tái)FJ型冷風(fēng)加熱器，安裝在柴油機(jī)端。加熱器可用直流12V或24V啟動(dòng)，電機(jī)功率從60W到110W，熱流量從8kW到16kW不等，可根據(jù)機(jī)組容量大小和要求的啟動(dòng)時(shí)間任選。冷風(fēng)

35、加熱器采用適當(dāng)型號(hào)的輕柴油，可在-40時(shí)啟動(dòng)。加熱器吸收環(huán)境溫度下的新鮮空氣，用燃料燃燒的熱量通過(guò)換熱器加熱成暖風(fēng)，然后通過(guò)管道送至用熱部位。加熱器由主電機(jī)、噴油系統(tǒng)、換熱器和控制部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖1.1所示。為適應(yīng)在較低環(huán)境溫度下電站能順利啟動(dòng)的需要，在柴油機(jī)上設(shè)計(jì)了進(jìn)氣預(yù)熱系統(tǒng)。圖1.1 加熱器結(jié)構(gòu)圖1.新鮮空氣風(fēng)扇 2.油泵 2.主電機(jī) 4.電熱(dinr)塞 5.點(diǎn)火控制器6.主燃燒室 7.續(xù)燃燒室 8.霧化器 9.燃燒空氣風(fēng)扇為達(dá)到低溫(dwn)啟動(dòng)和高溫運(yùn)行兼顧，在柴油機(jī)冷卻風(fēng)扇進(jìn)風(fēng)口處設(shè)計(jì)1個(gè)正面為電控百頁(yè)窗的四周密合的氣室。低溫啟動(dòng)時(shí)用按鈕控制百頁(yè)窗關(guān)閉，冷風(fēng)加熱器的熱風(fēng)通過(guò)

36、管道進(jìn)入氣室，然后進(jìn)入氣缸散熱器，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣缸的加熱。啟動(dòng)完畢，用按鈕控制百頁(yè)窗打開(kāi)，機(jī)組正常通風(fēng)運(yùn)行。夏季運(yùn)行時(shí)，控制百頁(yè)窗在敞開(kāi)位置，不影響冷卻風(fēng)扇進(jìn)風(fēng)。低溫啟動(dòng)時(shí)，熱風(fēng)從空氣濾清器的粗濾器處引進(jìn)，避免灰塵進(jìn)入氣缸。幾年來(lái)，30GF電站作為吊掛在鐵路特種車下為單節(jié)車廂的空調(diào)供電裝置在全國(guó)各地的運(yùn)行表現(xiàn)出在不同(b tn)低溫環(huán)境下可靠的低溫啟動(dòng)性能和在高氣溫、低氣壓下良好的載荷性能，達(dá)到了理想的設(shè)計(jì)效果。（2） 12V180Z型柴油機(jī)低溫啟動(dòng)預(yù)熱裝置12V180Z型柴油機(jī)是上海柴油機(jī)廠研制的增壓型735kW高速大功率船用柴油機(jī)，按規(guī)定該機(jī)在氣溫低于25啟動(dòng)時(shí)，油水必須先預(yù)熱。用于艦船時(shí)柴油機(jī)

37、在艙溫8以上能應(yīng)急冷啟動(dòng)，而低氣溫下柴油機(jī)油與水的預(yù)熱則由艦船通過(guò)鍋爐或其它設(shè)備來(lái)實(shí)施。然而當(dāng)柴油機(jī)選為陸用石油鉆機(jī)動(dòng)力使用后，由于未提供油水預(yù)熱裝置，以致造成了柴油機(jī)在北方冬季使用極為不便。為此采取了如下措施： 工廠針對(duì)野外用柴油機(jī)使用環(huán)境條件(tiojin)，選用了WTl20型加溫爐對(duì)12V180Z型柴油機(jī)淡水循環(huán)的預(yù)熱輔助裝置加熱25min，柴油機(jī)水溫由4升至40以上，達(dá)到(d do)預(yù)熱效果。 在柴油機(jī)進(jìn)氣管上先后試用了進(jìn)氣管點(diǎn)火加熱空氣、進(jìn)氣管噴射霧化(w hu)柴油（或煤油）等旨在改善12V180Z型柴油機(jī)低溫啟動(dòng)性能的方法，并將噴霧裝置率先用于某應(yīng)急發(fā)電機(jī)組上。 工廠在改進(jìn)設(shè)計(jì)新

38、一輪12V180Z型柴油機(jī)時(shí)，將氣缸壓縮比由16：l提高到17.5：1，并采取了諸如增大啟動(dòng)空氣供氣持續(xù)角、減少氣體節(jié)流等有利于壓縮空氣啟動(dòng)的措施，明顯地提高了柴油機(jī)的啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速，確保了柴油機(jī)在8以上油水不預(yù)熱時(shí)應(yīng)急啟動(dòng)的要求。 12V180Z型柴油機(jī)作為陸用型備用電站和應(yīng)急自啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組時(shí)，配備室內(nèi)用的柴油機(jī)油水預(yù)熱裝置。 （3） 高原沙漠型特種輪式裝載機(jī)低溫啟動(dòng)系統(tǒng) ZL50GH高原沙漠型特種輪式裝載機(jī)在冷啟動(dòng)方面采取的主要措施89、90： 采用低溫性能優(yōu)越、完全免維護(hù)的進(jìn)口蓄電池。該蓄電池可在-40溫度條件下正常工作，啟動(dòng)功率、使用壽命、充電速度、抗沖擊能力比常規(guī)蓄電池具有明顯優(yōu)勢(shì)。 針

39、對(duì)高原地區(qū)的環(huán)境及施工條件，采用電控外置式強(qiáng)制循環(huán)燃油加熱鍋爐輔助系統(tǒng)。加熱約20min，機(jī)體可被預(yù)熱到40以上，同時(shí)，啟動(dòng)時(shí)空氣在進(jìn)氣支管內(nèi)被加熱，提高了壓縮終了時(shí)的溫度和壓力，有效地改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能。通過(guò)加熱冷卻介質(zhì)預(yù)熱機(jī)體，可有效地為發(fā)動(dòng)機(jī)熱態(tài)啟動(dòng)。 配置(pizh)乙醚冷啟動(dòng)裝置。冷啟動(dòng)時(shí)在進(jìn)氣管中噴入一定比例的乙醚，可降低燃料的燃點(diǎn)，柴油機(jī)不需要達(dá)到原最低啟動(dòng)轉(zhuǎn)速即可啟動(dòng)。 選用低溫性能好的潤(rùn)滑機(jī)油和低溫超負(fù)荷運(yùn)行性能良好的進(jìn)口(jn ku)起動(dòng)馬達(dá)。使用(shyng)凝點(diǎn)低、流動(dòng)性好的燃油，選用粘度較小的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油。二 提高柴油低溫流動(dòng)性的研究為了更好地研究柴油在低溫條件下的

40、保溫技術(shù)(jsh)，首先要了解柴油機(jī)燃燒時(shí)柴油的要求以及寒冷條件對(duì)柴油的影響，在此基礎(chǔ)上分析論證柴油機(jī)冬季使用低標(biāo)號(hào)柴油的可行性，以及提高柴油低溫流動(dòng)應(yīng)采取的措施。2.1 柴油(chiyu)的性質(zhì)及使用要求2.1.1 機(jī)車柴油機(jī)燃燒(rnsho)對(duì)柴油的要求輕柴油是各種高速、中速柴油發(fā)動(dòng)機(jī)（柴油機(jī)）的燃料。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)不是由火花塞點(diǎn)火燃燒，而是柴油經(jīng)過(guò)噴嘴霧化，與空氣混合，壓縮自燃著火的，因此又稱為壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)17。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)由于具有熱效率高、耗油低及燃料火災(zāi)危險(xiǎn)性小等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)車、汽車、艦艇、拖拉機(jī)、坦克等大型航運(yùn)設(shè)備中。 通常，我段的DF4B型內(nèi)燃機(jī)車使用的輕柴油牌號(hào)是按其凝點(diǎn)的

41、高低來(lái)區(qū)分的。根據(jù)機(jī)車使用季節(jié)的不同，選用比較適應(yīng)氣候特點(diǎn)的柴油，是柴油選用的基本原則。一般選用柴油的凝點(diǎn)應(yīng)比最低氣溫低5左右，以保證柴油在最低氣溫時(shí)不致凝固，以免影響使用。 為保證柴油在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中能正常燃燒，要求柴油必須具有較高的十六烷值和適宜的餾份組成，適宜的低溫流動(dòng)性和粘度，良好的蒸發(fā)性和氧化安定性。同時(shí)對(duì)柴油機(jī)各部件不能有腐蝕。柴油在柴油機(jī)中燃燒是否正常與很多因素有關(guān)，柴油的性質(zhì)是非常重要的一個(gè)方面，其中十六烷值是其主要參數(shù)之一17。柴油的自然發(fā)火性好壞用十六烷值表示。十六烷值是指和柴油發(fā)火性相同的標(biāo)準(zhǔn)燃料中所含十六烷體積的百分?jǐn)?shù)，是在規(guī)定的單缸柴油機(jī)（十六烷值機(jī)）中測(cè)定的。 標(biāo)準(zhǔn)燃

42、料是用不同體積的正十六烷和-甲基萘混合而成的。正十六烷的發(fā)火性很好，規(guī)定它的十六烷值為100；-甲基萘的發(fā)火性很差，規(guī)定它的十六烷值為0。把正十六烷和-甲基萘按不同體積配成不同的標(biāo)準(zhǔn)燃料，每種標(biāo)準(zhǔn)燃料中含正十六烷的體積百分?jǐn)?shù)，即為標(biāo)準(zhǔn)燃料的十六烷值。例如，某一柴油的發(fā)火性恰好與含有45%的正十六烷和55%的-甲基萘的標(biāo)準(zhǔn)燃料相同，則該柴油的十六烷值為45。 柴油的發(fā)火性好壞主要是看自燃點(diǎn)的高低。自然點(diǎn)是在沒(méi)有其他火源作用下，燃料自行(zxng)燃燒時(shí)的最低溫度。烷烴自燃點(diǎn)最低，芳香烴最高，環(huán)烷烴居中。芳香烴多的柴油因自燃點(diǎn)較高，噴入氣缸后需要在較高的溫度下才能自燃，十六烷值較低。含烷烴較多的柴

43、油則相反。 十六烷值高的柴油，因燃點(diǎn)低，在氣缸內(nèi)溫度較低的情況下也能發(fā)火自燃，所以啟動(dòng)性能較好。據(jù)實(shí)驗(yàn)，使用十六烷值為53的柴油，柴油機(jī)在3s內(nèi)即可啟動(dòng)，而十六烷值為38的柴油卻需要45s才能(cinng)啟動(dòng)。十六烷值也不可過(guò)高，當(dāng)十六烷值高于6070時(shí)，還會(huì)因噴入的柴油裂化較快，會(huì)形成大量的炭，如來(lái)不及燒盡，就會(huì)在排氣時(shí)冒黑煙，從而增大耗油量，降低柴油機(jī)功率。 在柴油機(jī)中，柴油能在各種( zhn)條件下，不間斷的供油和霧化，才能提供正常燃燒的良好條件。與此性能有關(guān)的柴油性質(zhì)主要有粘度。柴油的粘度影響到油品流動(dòng)、潤(rùn)滑及噴霧情況1418。柴油的霧化過(guò)程：柴油經(jīng)過(guò)噴油嘴，高速噴入氣缸，由于氣缸內(nèi)

44、壓縮空氣阻力和柴油流經(jīng)噴孔時(shí)本身的擾動(dòng)分散而形成細(xì)小的的油滴顆粒而分散開(kāi)來(lái)。柴油霧化好既能縮短著火時(shí)間，又能燃燒完全；反之，會(huì)使滯燃嚴(yán)重，甚至發(fā)生排氣冒煙。 柴油粘度大，噴出的油滴直徑大，射程較遠(yuǎn)，圓錐角小，油滴蒸發(fā)面積減少，蒸發(fā)速度減慢，混合氣不均勻(jnyn)，燃燒不完全，燃料消耗增大。 柴油粘度過(guò)小，噴出油流射程太近，圓錐(yunzhu)角大，與燃燒室形狀不適應(yīng)，燃燒不良?？傊?，柴油粘度過(guò)大，過(guò)小都對(duì)噴霧不利。 柴油(chiyu)硫含量表示油品中含硫化物的多少。硫化物燃燒后產(chǎn)生的SO2、SO3，會(huì)對(duì)排氣系統(tǒng)造成氣相腐蝕。遇水生成亞硫酸、硫酸，附著在排氣管等部位上，對(duì)金屬產(chǎn)生強(qiáng)烈的液相腐蝕

45、。而且排氣中的SO2、SO3有臭味，影響人身健康，污染環(huán)境。柴油中的硫含量不允許超過(guò)0.2%。2.1.2 輕柴油的性質(zhì)、牌號(hào)和適用范圍我國(guó)于1964年首次制定了輕柴油產(chǎn)品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB252-64）。近四十年來(lái)，隨著我國(guó)石化工業(yè)和汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，國(guó)家對(duì)輕柴油產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)也進(jìn)行了多次更新，先后經(jīng)歷了1977年、1981年、1987年、1994年和2000年等五次修訂（GB252-77，GB252-81，GB252-87，GB252-94，GB252-2000），在前四次修訂過(guò)程中，主要修訂工作是根據(jù)生產(chǎn)和市場(chǎng)的需要將輕柴油產(chǎn)品劃分為3個(gè)質(zhì)量等級(jí)（優(yōu)等品、一等品和合格品），并對(duì)硫含量和氧化安定性等

46、指標(biāo)按質(zhì)量等級(jí)進(jìn)行了合理的調(diào)整，每次產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的修訂都對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品質(zhì)量管理水平起到了積極的推動(dòng)作用1926。1994年修訂的輕柴油產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB252-94，規(guī)定的3個(gè)質(zhì)量等級(jí)中按凝點(diǎn)分為6個(gè)牌號(hào)：10#、0#、-10#、-20#、-35#、-50#。與世界上多數(shù)國(guó)家相比，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中優(yōu)等品的硫含量（不大于0.2%）和安定性指標(biāo)位于國(guó)際中等水平，而合格品的硫含量（不大于1.0%）和安定性指標(biāo)則位于較低水平。盡管標(biāo)準(zhǔn)GB252-94中規(guī)定了3個(gè)質(zhì)量等級(jí)，但由于銷售領(lǐng)域中普遍執(zhí)行合格品質(zhì)量指標(biāo)，加上國(guó)內(nèi)市場(chǎng)“優(yōu)質(zhì)不優(yōu)價(jià)”的價(jià)格體制，導(dǎo)致煉油企業(yè)對(duì)生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品沒(méi)有積極性，所以實(shí)際上現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)品

47、質(zhì)量的約束非常寬松，國(guó)內(nèi)輕柴油產(chǎn)品的實(shí)物質(zhì)量也一直停留在較低水平。為滿足(mnz)新時(shí)期對(duì)輕柴油產(chǎn)品質(zhì)量的要求，國(guó)家對(duì)GB252-94輕柴油產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了再次修訂，修訂后的新標(biāo)準(zhǔn)GB252-2000于2002年1月1日實(shí)施。本次修訂的主要內(nèi)容有：（1）取消GB252-94標(biāo)準(zhǔn)中的3個(gè)質(zhì)量等級(jí)，只設(shè)1個(gè)質(zhì)量等級(jí)；（2）增加了5#輕柴油，變?yōu)?個(gè)牌號(hào)；（3）硫含量不大于0.2%；（4）將10#、0#、-10#輕柴油的閃點(diǎn)由現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的65降至55。GB252-2000將輕柴油的牌號(hào)(piho)時(shí)按其凝點(diǎn)的高低分為七個(gè)牌號(hào)：10#、5#、0#、-10#、-20#、-35#、-50#。對(duì)我國(guó)北方冬季氣溫

48、較低時(shí)，由于柴油的流動(dòng)性變差新標(biāo)準(zhǔn)的某些質(zhì)量指標(biāo)（如硫含量）僅能達(dá)到目前世界中等水平，并且標(biāo)準(zhǔn)對(duì)芳烴含量還沒(méi)有明確限制，對(duì)輕柴油產(chǎn)品整體質(zhì)量的要求(yoqi)還與發(fā)達(dá)國(guó)家的水平有一定的距離，但新標(biāo)準(zhǔn)必定會(huì)對(duì)生產(chǎn)企業(yè)在改進(jìn)生產(chǎn)工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量、加快產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)換代方面起到鞭策作用。選用輕柴油時(shí)，應(yīng)根據(jù)地區(qū)氣溫，選用不同的品種牌號(hào)（即不同凝點(diǎn)）輕柴油。為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)在低溫下正常供油，柴油的凝點(diǎn)應(yīng)比使用地區(qū)的最低氣溫低5左右。10輕柴油適用于有預(yù)熱設(shè)備的柴油機(jī)；5輕柴油適用于風(fēng)險(xiǎn)率為10的最低氣溫在8以上的地區(qū)使用；0輕柴油適用于風(fēng)險(xiǎn)率為10的最低氣溫在4以上的地區(qū)使用；-10輕柴油適用于

49、風(fēng)險(xiǎn)率為10的最低氣溫在-5以上的地區(qū)使用；-20輕柴油適用于風(fēng)險(xiǎn)率為10的最低氣溫在-14以上的地區(qū)使用；-35輕柴油適用于風(fēng)險(xiǎn)率為10的最低氣溫在-29以上的地區(qū)使用；-50輕柴油適用于風(fēng)險(xiǎn)率為10的最低氣溫在-44以上的地區(qū)使用。風(fēng)險(xiǎn)率為10%的最低氣溫值表示最低溫度低于該溫度的概率為0.1，或者說(shuō)最低溫度低于該溫度的可能性不超過(guò)110。-35#、-50#輕柴油成本高、價(jià)格貴，如在溫暖季節(jié)或地區(qū)使用，不僅造成浪費(fèi)，還因燃油中含有較多的輕質(zhì)成分，發(fā)動(dòng)機(jī)易爆燃，還容易引發(fā)火災(zāi)。2.1.3 寒冷(hnlng)條件對(duì)柴油的影響柴油質(zhì)量(zhling)的主要指標(biāo)是粘度和凝固點(diǎn)。粘度應(yīng)保證不同油號(hào)的

50、柴油在其規(guī)定的使用溫度范圍內(nèi)具有符合標(biāo)準(zhǔn)的濾凈性和沿輸油管流動(dòng)的可靠性。柴油粘度隨氣溫變化而變化，氣溫越低，粘度越大(圖2.1)。粘度大的柴油會(huì)使其噴霧性變差和柴油高壓(goy)油泵（噴射泵）柱塞與其它零件磨損程度加劇。凝固點(diǎn)決定了某一油號(hào)的柴油能否適合于寒季使用，凝固點(diǎn)一般要求比環(huán)境溫度低1015。夏用柴油的凝固點(diǎn)一般不高于-10，而溫帶、寒帶的冬用柴油的凝固點(diǎn)分別不高于-35和-45。因此，當(dāng)氣溫降到-10以下時(shí)，夏用柴油會(huì)在輸油管中凝固不流，會(huì)使柴油濾清器堵塞，最后造成柴油機(jī)停機(jī)。圖2.1 -35#和-20#輕柴油粘溫曲線(qxin)因此，在保證柴油機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下，要解決冬季使用夏用

51、柴油這一課題，必須安裝各種( zhn)輔助裝置32、35。這樣(zhyng)，氣溫即使降到-25，夏用柴油仍能在發(fā)動(dòng)機(jī)中保持合適的粘度，滿足柴油機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的需要。對(duì)我國(guó)北方冬季氣溫較低時(shí)，由于柴油的流動(dòng)性變差，使柴油在運(yùn)輸過(guò)程中凝固，使柴油在運(yùn)輸過(guò)程中凝固，到達(dá)卸油臺(tái)以后很難卸車，也很難給機(jī)車加油。油品失去流動(dòng)性的原因，從機(jī)理上看有兩種情況，油品的粘度隨溫度的降低而增大，當(dāng)粘度增大到一定程度（約為300 000 mm2/s）時(shí)失去流動(dòng)性，被稱為粘溫凝固。柴油的化學(xué)成分主要取決于原油的成分和冶煉處理過(guò)程。原油中碳?xì)浠衔锬芊纸鉃殒溚闊N、環(huán)烷烴及芳香烴三個(gè)主鏈，其中鏈烷烴可以分解出蠟狀物。隨著溫度

52、降低，溶解在油品中的蠟逐漸會(huì)以結(jié)晶形態(tài)析出，當(dāng)析出的蠟晶形成網(wǎng)絡(luò)時(shí)，吸附液體從而使油失去流動(dòng)性，被稱為結(jié)構(gòu)凝固。它常常發(fā)生在油品的粘度尚未達(dá)到很大值之前，因此它是油品凝固的主要原因。 輕柴油的低溫流動(dòng)性過(guò)去用濁點(diǎn)、凝點(diǎn)兩個(gè)指標(biāo)表示，測(cè)定結(jié)果與發(fā)動(dòng)機(jī)工作中的實(shí)際情況相差很大。冷濾點(diǎn)測(cè)定近似于實(shí)際使用條件，故能較準(zhǔn)確地反映(fnyng)輕柴油可能使用的最低溫度。 輕柴油冷濾點(diǎn)的測(cè)定，是將試油在規(guī)定條件下冷卻，在1.96kPa（200mm水柱）壓力(yl)下進(jìn)行抽吸，使試油通過(guò)一個(gè)363目的過(guò)濾器。當(dāng)試油冷卻到每分鐘通過(guò)過(guò)濾器不足20ml時(shí)的最高溫度，即為試油的冷濾點(diǎn)。輕柴油冷濾點(diǎn)的高低與其低溫粘度

53、及含臘量有關(guān)。若輕柴油在低溫下粘度變得過(guò)大，或出現(xiàn)的蠟結(jié)晶增多時(shí)，則其冷濾點(diǎn)高。一般來(lái)說(shuō)，輕柴油的冷濾點(diǎn)，即為其使用的最低環(huán)境溫度。2.2 柴油機(jī)冬季使用低標(biāo)號(hào)(bioho)柴油的可行性內(nèi)燃機(jī)車冬季燃用降低標(biāo)號(hào)柴油，首先必須要搞清楚兩個(gè)問(wèn)題：（1）不同標(biāo)號(hào)的柴油對(duì)柴油機(jī)的性能是否有影響?（2）不同標(biāo)號(hào)的柴油的物理參數(shù)的差異是否影響柴油機(jī)的正常使用?眾所周知，柴油機(jī)順利啟動(dòng)具備的四個(gè)條件：a.啟動(dòng)系統(tǒng)能夠產(chǎn)生足夠的扭矩來(lái)克服柴油機(jī)的各種阻力矩，這些阻力矩包括柴油機(jī)內(nèi)部的各種摩擦阻力矩，壓縮空氣中空氣的阻力矩，使柴油機(jī)各轉(zhuǎn)動(dòng)部件由靜止?fàn)顟B(tài)加速的慣性阻力矩等；b.使曲軸達(dá)到所需的啟動(dòng)轉(zhuǎn)速，保證順利地

54、壓燃著火；c.燃料能夠良好地霧化并著火；d.各摩擦表面能得到充分的預(yù)潤(rùn)滑。在低溫下，以上條件較難達(dá)到，由于環(huán)境溫度和壁面的溫度低，且低轉(zhuǎn)速下有較大的氣體泄漏量和散熱損失，造成壓縮終點(diǎn)氣體溫度和壓力低，燃燒滯燃期長(zhǎng)，燃料就不容易著火；潤(rùn)滑油的供油壓力低，粘度大，增加了各摩擦副的阻力；啟動(dòng)轉(zhuǎn)速下由于供油不規(guī)律，工質(zhì)熱力狀態(tài)不穩(wěn)定等因素，使得初期著火不穩(wěn)定，產(chǎn)生不規(guī)則的斷續(xù)著火現(xiàn)象；另外，由于溫度低，使得蓄電池的容量下降，啟動(dòng)電流減少，造成啟動(dòng)機(jī)啟動(dòng)乏力。以上情況使得柴油機(jī)在低溫下的啟動(dòng)比較困難。但機(jī)車(jch)柴油機(jī)啟動(dòng)后正常運(yùn)行時(shí)的情形就不同了。東方紅3型機(jī)車(jch)在寒冬測(cè)試(csh)結(jié)果表

55、明39，機(jī)車柴油機(jī)正常運(yùn)行后，（1） 機(jī)車燃油系統(tǒng)內(nèi)各部分燃油溫度均在25以上；（2） 燃油箱最低的溫度為25，燃油預(yù)熱前，吸油管處的最低溫度為34，柴油機(jī)在預(yù)熱器工作狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，吸油管處燃油最高溫度在5258，與室外寒冷氣候關(guān)系不大，主要決定于工況；（3） 加油口至油箱這一段管路中的溫降最大。冬季加油口常出現(xiàn)過(guò)析蠟?zāi)酥劣绊懠佑?，此段管路進(jìn)行合理的保溫處理后，可以保證柴油不再出現(xiàn)凍結(jié)現(xiàn)象。測(cè)試試驗(yàn)還表明，寒冷環(huán)境下柴油機(jī)正常時(shí)，燃用不同標(biāo)號(hào)柴油的柴油機(jī)的性能基本不變，即燃用不同標(biāo)號(hào)柴油對(duì)柴油機(jī)的性能基本沒(méi)有影響。從國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB252-2000可以看出，不同標(biāo)號(hào)的柴油只是冷凝點(diǎn)和粘度不同,其他參

56、數(shù)完全一致,只要柴油溫度達(dá)到柴油機(jī)使用要求,不同標(biāo)號(hào)的柴油是不會(huì)影響柴油機(jī)的正常使用的。表2.2表示不同標(biāo)號(hào)的柴油在同一臺(tái)柴油機(jī)的油耗試驗(yàn),實(shí)驗(yàn)證明：0#柴油和10#、-20#柴油、-35#柴油的平均油耗基本相同。表2.2 柴油機(jī)試驗(yàn)站油耗試驗(yàn)記錄序號(hào)柴油標(biāo)號(hào)工況轉(zhuǎn)速（r/min）力矩（Nm）2kg柴油消耗時(shí)間（s）油耗（g/kWh）平均油耗（g/kWh）10#13075063.441.25250.34251.63213075048.641.19253.04313105045.741.37251.521-10#13165089.040.65252.50251.82213185090.040.8

57、6250.82313195091.040.63252.161-20#13324972.141.34251.20251.75213155063.441.39252.39313105073.241.12251.671-35#13125060.441.30250.31251.86213155063.440.93252.39313254960.441.38252.88表2.3為我段冬季(dngj)試驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)中的一部分,表明在-20環(huán)境溫度下機(jī)車油箱油溫在出庫(kù)與返庫(kù)時(shí)油溫溫度基本不變。只要保證柴油在較高溫度下注入機(jī)車油箱,機(jī)車就可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)低燒。從而得到這樣結(jié)論,低燒技術(shù)(jsh)是可行的。由表

58、2.4可見(jiàn)(kjin),冬季使用-10#或-20#柴油機(jī)的粘度比夏季使用零號(hào)柴油的粘度小。此外,上述機(jī)車試驗(yàn)表明,冬季柴油機(jī)吸入的柴油溫度較高。因此冬季采用低一號(hào)柴油與夏季采用0#柴油相比,柴油粘度較低,改善了霧化狀態(tài),減少了積炭。表2.3 內(nèi)燃機(jī)車整備作業(yè)溫度統(tǒng)計(jì)表年月日時(shí)間氣溫機(jī)車油箱油溫返回出發(fā)01.12.313:28-26.7同一機(jī)車3.202.01.024:30-26.03.74.302.01.044:20-25.53.54.002.01.064:50-28.53.44.202.01.084:40-26.24.001.12.315:20-25.4同一機(jī)車3.402.01.025:01

59、-26.34.74.902.01.045:50-25.04.24.502.01.064:30-28.63.84.202.01.083:40-27.83.502.01.123:15-25.0同一機(jī)車3.802.01.143:50-27.33.53.302.01.184:30-25.74.23.702.01.214:05-26.44.23.402.01.236:15-25.14.03.502.01.256:05-26.04.13.601.12.305:20-26.8同一機(jī)車3.802.01.063:20-25.83.93.602.01.186:25-25.44.33.802.01.215:35-2

60、5.44.03.202.01.255:20-27.43.9表2.4 柴油樣品(yngpn)粘度粘度(mm2/s)油溫()標(biāo)號(hào)102030405004.623.622.982.48-104.2173.3402.7012.2511.943-203.2712.6592.1901.9351.595-352.7532.2531.8771.6021.426這些(zhxi)測(cè)試(csh)結(jié)果說(shuō)明，在寒冬(hn dn)機(jī)車柴油機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，0#柴油完全能保證柴油機(jī)的正常工作。因此，如何利用科學(xué)的方法，使柴油在運(yùn)輸、卸油、儲(chǔ)存過(guò)程、給機(jī)車加油、機(jī)車運(yùn)用全過(guò)程中的每一環(huán)節(jié)加以控制，使燃油和柴油機(jī)的溫度保持在一個(gè)合