具有良好低温启动性能的柴油发电机组及低温启动方法与流程

本发明涉及柴油发电机组技术领域，具体涉及一种具有良好低温启动性能的柴油发电机组及低温启动方法。

背景技术：

柴油发电机组是以柴油为主燃料的一种发电设备，以柴油发动机为原动力带动发电机发电，把动能转换成电能和热能的机械设备。

现有技术中的柴油发电机组在使用时存在以下问题：

首先，柴油发电机组的启动方式为压燃，即利用压缩气体产生的高温来点火。但是在0℃～－40℃低温环境下，由于吸入发动机内的空气温度过低，从而会使得柴油发电机组的启动较为困难和不稳定。为了提高低温启动性能，现有柴油发电机组普遍采用空气加热及乙醚启动系统，但在实际使用环境中，由于在低温环境中空气加热效果非常有限，且乙醚启动系统由于乙醚属于消耗品，其性质易燃易爆，所以后期机组维护成本较高，不稳定因素太多。

其次，在低温环境中柴油发动机需要根据温度来更换不同标号的机油，以保证发动机的启动性能，但是在实际使用环境中难以操作，发电机组多处于偏远地区，由于没有市电或交通不便等原因导致更换机油工难度较大。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出一种具有良好低温启动性能的柴油发电机组及低温启动方法，旨在提高柴油发电机组的低温启动性能，同时降低后期机组维护成本。具体的技术方案如下：

一种具有良好低温启动性能的柴油发电机组，包括柴油发电机组的控制器、分别用于对柴油发电机组的发动机的吸入空气进行加热的进气预热栅格和进气燃油空气加热器、用于对柴油发电机组的机油进行加热的直流机油加热器、用于对机油温度进行检测的机油温度传感器、用于对周围环境温度进行温度检测的空气温度传感器，且所述进气预热栅格、进气燃油空气加热器、直流机油加热器、机油温度传感器、空气温度传感器分别连接所述控制器。

优选的，所述进气预热栅格为电加热型进气预热栅格，所述进气燃油空气加热器为电启动型进气燃油空气加热器，所述直流机油加热器为电加热型直流机油加热器，且所述电加热型进气预热栅格、电启动型进气燃油空气加热器、电加热型直流机油加热器的供电源为柴油发电机组的机组启动电池。

其中，所述进气燃油空气加热器是采用机组启动电池点火燃烧柴油或汽油来加热空气的装置，在没有市电等外部电源辅助的情况下对发动机进气空气进行加热来提高发动机的低温启动性能。

优选的，所述柴油发电机组的发动机上设置有用于吸入空气的进气通道，所述进气通道上设置有空气滤清器，所述进气燃油空气加热器连接在所述空气滤清器的空气进口端，所述进气预热栅格连接在所述空气滤清器的空气出口端。

优选的，所述控制器上分别连接有第一继电器、第二继电器和第三继电器，且所述第一继电器的触点串接在所述进气预热栅格的加热电路中，所述第二继电器的触点串接在所述直流机油加热器的加热电路中，所述第三继电器的触点串接在所述进气燃油空气加热器的控制电路中。

一种具有良好低温启动性能的柴油发电机组的低温启动方法为：根据发动机低温启动特性来确定加热温度以及为实现所述加热温度而需要一起使用的加热装置，所述需要一起使用的加热装置为进气燃油空气加热器、进气预热栅格、直流机油加热器中的一种、两种或三种。

作为对上述低温启动方法的进一步改进，预先进行低温试验室模拟，在0℃～－40℃的环境温度范围内，每间隔5℃为一个温度区间进行柴油发电机组的低温启动测试，得到在各温度区间范围内的具有最短启动时间和最小电池消耗功率的加热装置选型结果和加热时间参数的选择结果，且所述低温试验室模拟得到的加热装置选型结果和加热时间参数的选择结果应用于实际的柴油发电机组的低温启动。

优选的，在－5～－10℃环境温度下，加热装置中只需要启动进气预热栅格来对发动机的吸入空气进行加热，且通过控制器来控制所述进气预热栅格的加热时间为4～6s。

优选的，在－10～－15℃环境温度下，加热装置中只需要启动进气预热栅格来对发动机的吸入空气进行加热，且通过控制器来控制所述进气预热栅格的加热时间为12～18s。

优选的，在－15～－20℃环境温度下，加热装置中需要启动进气燃油空气加热器和进气预热栅格来对发动机的吸入空气进行加热，且通过控制器来控制所述进气燃油空气加热器的加热时间为100～140s、控制所述进气预热栅格的加热时间为20～30s。

优选的，在－25～－30℃环境温度下，需要启动进气燃油空气加热器和进气预热栅格来对发动机的吸入空气进行加热，并启动直流机油加热器来对柴油发电机组的机油进行加热，且通过控制器来控制所述进气燃油空气加热器的加热时间为100～140s、控制所述进气预热栅格的加热时间为20～30s、控制所述直流机油加热器的加热时间为250～350s。

以上低温启动的加热装置均采用机组启动电池供电，由于启动电池低温下性能下降，所以要尽可能缩短加热器设备工作时间，在达到启动成功的条件下尽可能减少电池电量的消耗。

本发明中，在控制器按下启动按键的情况下，能够自动控制加热装置工作，不需要人为干预，加热完成后自动启动发动机，如果启动不成功循环上一步骤。

本发明中，由于直流机油加热器温度过高会造成机油碳化缩短机油寿命，所以增加设置了机油温度传感器，从而可以确保机油温度控制在+25～30℃区间内。

相对于传统的柴油发电机组需要在不同的温度区间更换不同标号的机油来增加发动机在低温启动性能，本发明由于增加了直流机油加热器，从而可以避免因环境温度不同而更换机油的缺点，从而节约了维护成本。

本发明中，低温启动辅助操作全部采用自动控制，避免了人工操作带来的一些列问题(如：什么时候启动加热设备、启动多长时间、什么时候关闭等问题)。

本发明的有益效果是：

第一，本发明的一种具有良好低温启动性能的柴油发电机组及低温启动方法，通过增加进气燃油空气加热器、进气预热栅格和直流机油加热器，使得控制器能够根据外部环境温度，自动优化和合理选择该环境温度下的加热装置和加热时间，从而减少发动机启动时间，缩短发动机带载运行时间，从而让发动机在最短的时间达到最佳工作状态，同时实现在发动机热态再启动状态或常温启动状态下关闭加热装置。

第二，本发明的一种具有良好低温启动性能的柴油发电机组及低温启动方法，与传统的空气加热及乙醚启动系统相比，安全性好，且后期机组维护成本较低。

第三，本发明的一种具有良好低温启动性能的柴油发电机组及低温启动方法，设置有机油温度传感器，使得控制器可以监控机油温度，防止直流机油加热器工作温度太高而引起机油碳化。

第四，本发明的一种具有良好低温启动性能的柴油发电机组及低温启动方法，通过预先进行低温试验室模拟，得到在各温度区间范围内的具有最短启动时间和最小电池消耗功率的加热装置选型结果和加热时间参数的选择结果，从而进一步提高了柴油发电机组的低温启动性能。

第五，本发明的一种具有良好低温启动性能的柴油发电机组及低温启动方法，相对于传统的柴油发电机组需要在不同的温度区间更换不同标号的机油来增加发动机在低温启动性能，本发明由于增加了直流机油加热器，从而可以避免因环境温度不同而更换机油的缺点，从而节约了维护成本。

附图说明

图1是本发明的一种具有良好低温启动性能的柴油发电机组的低温启动控制原理框图；

图2是在柴油发电机组上设置进气预热栅格、进气燃油空气加热器和直流机油加热器的结构示意图；

图3是本发明的一种具有良好低温启动性能的柴油发电机组的低温启动控制电路图。

图中：1、发动机，2、空气滤清器，3、发动机进气口；

图中：k1为第一继电器，k2为第二继电器，k3为第三继电器，r1为空气温度传感器，r2为机油温度传感器，d1为进气预热栅格，d2为直流机油加热器，d3为进气燃油空气加热器，e为机组启动电池。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1：

如图1至3所示为本发明的一种具有良好低温启动性能的柴油发电机组的实施例，包括柴油发电机组的控制器、分别用于对柴油发电机组的发动机1的吸入空气进行加热的进气预热栅格d1和进气燃油空气加热器d3、用于对柴油发电机组的机油进行加热的直流机油加热器d2、用于对机油温度进行检测的机油温度传感器r2、用于对周围环境温度进行温度检测的空气温度传感器r1，且所述进气预热栅格d1、进气燃油空气加热器d3、直流机油加热器d2、机油温度传感器r2、空气温度传感器r1分别连接所述控制器。

优选的，所述进气预热栅格d1为电加热型进气预热栅格，所述进气燃油空气加热器d3为电启动型进气燃油空气加热器，所述直流机油加热器d2为电加热型直流机油加热器，且所述电加热型进气预热栅格、电启动型进气燃油空气加热器、电加热型直流机油加热器的供电源为柴油发电机组的机组启动电池e。

其中，所述进气燃油空气加热器d3是采用机组启动电池点火燃烧柴油或汽油来加热空气的装置，在没有市电等外部电源辅助的情况下对发动机1进气空气进行加热来提高发动机1的低温启动性能。

优选的，所述柴油发电机组的发动机1上设置有用于吸入空气的进气通道，所述进气通道上设置有空气滤清器2，所述进气燃油空气加热器d3连接在所述空气滤清器2的空气进口端，所述进气预热栅格d1连接在所述空气滤清器2的空气出口端。

优选的，所述控制器上分别连接有第一继电器k1、第二继电器k2和第三继电器k3，且所述第一继电器k1的触点串接在所述进气预热栅格d1的加热电路中，所述第二继电器k2的触点串接在所述直流机油加热器d2的加热电路中，所述第三继电器k3的触点串接在所述进气燃油空气加热器d3的控制电路中。

实施例2：

一种采用实施例1的具有良好低温启动性能的柴油发电机组的低温启动方法为：根据发动机1低温启动特性来确定加热温度以及为实现所述加热温度而需要一起使用的加热装置，所述需要一起使用的加热装置为进气燃油空气加热器d3、进气预热栅格d1、直流机油加热器d2中的一种、两种或三种。

作为对上述低温启动方法的进一步改进，预先进行低温试验室模拟，在0℃～－40℃的环境温度范围内，每间隔5℃为一个温度区间进行柴油发电机组的低温启动测试，得到在各温度区间范围内的具有最短启动时间和最小电池消耗功率的加热装置选型结果和加热时间参数的选择结果，且所述低温试验室模拟得到的加热装置选型结果和加热时间参数的选择结果应用于实际的柴油发电机组的低温启动。

优选的，在－5～－10℃环境温度下，加热装置中只需要启动进气预热栅格d1来对发动机1的吸入空气进行加热，且通过控制器来控制所述进气预热栅格d1的加热时间为4～6s。

优选的，在－10～－15℃环境温度下，加热装置中只需要启动进气预热栅格d1来对发动机1的吸入空气进行加热，且通过控制器来控制所述进气预热栅格d1的加热时间为12～18s。

优选的，在－15～－20℃环境温度下，加热装置中需要启动进气燃油空气加热器d3和进气预热栅格d1来对发动机的吸入空气进行加热，且通过控制器来控制所述进气燃油空气加热器d3的加热时间为100～140s、控制所述进气预热栅格d1的加热时间为20～30s。

优选的，在－25～－30℃环境温度下，需要启动进气燃油空气加热器d3和进气预热栅格d1来对发动机1的吸入空气进行加热，并启动直流机油加热器d2来对柴油发电机组的机油进行加热，且通过控制器来控制所述进气燃油空气加热器d3的加热时间为100～140s、控制所述进气预热栅格d1的加热时间为20～30s、控制所述直流机油加热器d2的加热时间为250～350s。

以上低温启动的加热装置均采用机组启动电池e供电，由于启动电池低温下性能下降，所以要尽可能缩短加热器设备工作时间，在达到启动成功的条件下尽可能减少电池电量的消耗。

本实施例中，在控制器按下启动按键的情况下，能够自动控制加热装置工作，不需要人为干预，加热完成后自动启动发动机1，如果启动不成功循环上一步骤。

本实施例中，由于直流机油加热器d2温度过高会造成机油碳化缩短机油寿命，所以增加设置了机油温度传感器r2，从而可以确保机油温度控制在+25～30℃区间内。

相对于传统的柴油发电机组需要在不同的温度区间更换不同标号的机油来增加发动机在低温启动性能，本实施例由于增加了直流机油加热器d2，从而可以避免因环境温度不同而更换机油的缺点，从而节约了维护成本。

实施例3：

在实施例2的基础上，进一步优化柴油发电机组在各环境温度下的低温启动参数如下：

在－5～－10℃环境温度下，加热装置中只需要启动进气预热栅格d1来对发动机1的吸入空气进行加热，且通过控制器来控制所述进气预热栅格d1的加热时间为5s。

在－10～－15℃环境温度下，加热装置中只需要启动进气预热栅格d1来对发动机1的吸入空气进行加热，且通过控制器来控制所述进气预热栅格d1的加热时间为15s。

在－15～－20℃环境温度下，加热装置中需要启动进气燃油空气加热器d3和进气预热栅格d1来对发动机1的吸入空气进行加热，且通过控制器来控制所述进气燃油空气加热器d3的加热时间为120s、控制所述进气预热栅格d1的加热时间为25s。

在－25～－30℃环境温度下，需要启动进气燃油空气加热器d3和进气预热栅格d1来对发动机1的吸入空气进行加热，并启动直流机油加热器d2来对柴油发电机组的机油进行加热，且通过控制器来控制所述进气燃油空气加热器d3的加热时间为120s、控制所述进气预热栅格d1的加热时间为25s、控制所述直流机油加热器d2的加热时间为300s。

上述实施例中，所述加热时间的单位s为秒。

本实施例中，低温启动辅助操作全部采用自动控制，避免了人工操作带来的一些列问题(如：什么时候启动加热设备、启动多长时间、什么时候关闭等问题)

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。