УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОБЛЕГЧЕНИЯ ПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

Устройства для облегчения пуска, воздействуя на отдельные системы двигателя, температурное состояние его деталей и эксплуатационных материалов, снижают моменты сопротивления вращению коленчатого вала, улучшают условия образования и воспламенения топливо-воздушных смесей. Эффективность различных способов и устройств для облегчения пуска зависит от типа двигателя, его конструктивных особенностей и условии эксплуатации.

Пуск дизелей с разделенными камерами сгорания улучшается при установке в предкамеры или вихревые камеры свечей накаливания открытого или закрытого типа, раскаленные нагревательные элементы которых являются источниками воспламенения топлива

Свеча накаливания с открытым нагревательным элементом (рис. 6.1, а) устанавливается в камере сгорания двигателя таким образом, чтобы раскаленная спираль 3 находилась на некотором расстоянии, от границы струи распыливаемого топлива. Если струя топлива задевает спираль, процесс воспламенения улучшается, но сокращается срок службы свечи. Спираль накаливания 3 (рис. 6.1, б) штифтовой свечи находится в закрытом кожухе 5, заполненном изоляционном материалом с высокой теплопроводностью. Кожух свечи изготавливают из железо-никель-хромового сплава "инконель”. Штифтовую свечу в камеру сгорания устанавливают так, чтобы конус струи распиливаемого топлива касался раскаленного конца ее кожуха.

Чаще используют однополюсные штифтовые свечи, потребляющие токи силой 5 и 10 А при напряжениях соответственно 24 и 12 В. Двухполюсные свечи для двухпроводные схем потребляют токи силой до 50 А при напряжении 1,7 В. Время прогрева штифтовой свечи составляет 1 - 2 мин. Вследствие большой тепловой инерции таких свечей нет необходимости устанавливать в их цепь питания дополнительный резистор. Преимущество штифтовых свечей по сравнению со свечами открытого типа является большая механическая прочность и больший срок службы вследствие отсутствия окисления спирали кислородом воздуха. Штифтовые свечи могут быть установлены в дизелях с однополостными камерами сгорания.

На дизелях с неразделенные камерами сгорания применяют электрические свечи и электрофакельные подогреватели для нагрева воздуха, поступающего в цилиндры двигателя при такте впуска. Целью подогрева воздуха является повышение температуры в конце такта сжатиями, тем самым, улучшение условий образования, воспламенения и сгорания топливо-воздушной смеси.

Свеча СН-150 подогрева воздуха во впускном трубопроводе (рис.6.2, a) мощностью 400 Вт рассчитана на потребление тока силой 45 - 47 А. Спираль 1 свечи нагревается до температуры 900 – 950 С через 40 - 60 с после подключения к аккумуляторной батарее. В цепи питания свечей СН-150 предусмотрен контрольный элемент СЭ-52 и дополнительный резистор МД-51. Свечи подогрева устанавливают в начале впускного трубопровода или в местах разводки по каналам цилиндров.

Лучший теплоотвод от спирали 1 (рис. 6.2, б) впускному воздуху обеспечивается при использовании фланцевых свечей. Фланцевые свечи устанавливают в разъемах впускного трубопровода, что приводит к большому разнообразию их конструкций, но усложняет конструкцию трубопровода.

Вследствие подогрева воздуха во впускном трубопроводе свечой СН-150 на 20 - 35°С увеличивается температура в цилиндре в конце сжатия, в результате чего на 5 - 10°С снижается минимальная температура пуска двигателя. Из-за потери теплоты при большой длине трубопровода снижается эффективность работы свечей подогрева в условиях низких температур. Поэтому их используют на дизелях с малыми рабочими объёмами, пуск которых должен обеспечиваться до температур -12…-17 С.

На дизелях устанавливают электрофакельные подогреватели воздуха во впускном трубопроводе, что в сочетании с маловязким моторным маслом позволяет снизить минимальную температуру пуска холодного дизеля на 10-15°С. В электрофакельных подогревателях через электрическую спираль проходит ток небольшой силы, так как она служит только для подогрева, испарения и зажигания топлива. Воздух во впускном трубопроводе подогревается за счет теплоты сгорания топливо-воздушной смеси.

Таблица 1. Техническая характеристика факельных свечей

Электрофакельное устройство дизелей, автомобилей ЗИЛ моделей 133ГЯ, 133ВЯ cоcтоит из двухфакельных штифтовых свечей (рис.6.3, а), электромагнитного топливного клапана (рис.6.3,б), добавочного резистора с термореле (рис.6.3, в), кнопочного выключателя, реле электрофакельного устройства, реле отключения обмотки возбуждения генератора, контрольной лампы и топливопроводов.

Дозирование топлива, его испарение, смешивание с воздухом, воспламенение и сгорание происходят в факельной штифтовой свече. Топливо подаваемое к свече, очищается фильтром 5 (см. рис. 6.3, а), дозируется жиклером 6, проходит по кольцевой полости между кольцевой вставкой и нагревателем 11. Объемная испарительная сетка 2 в нижней части факельной свечи имеет большую поверхность и облегчает испарение топлива. Сетка окружена защитным экраном 1 с отверстиями для прохода воздуха. Экран предотвращает затухание пламени при увеличении скорости воздушного потока во впускном трубопроводе после пуска двигателя.

Электромагнитный топливный клапан открывает подачу топлива к факельным штифтовым свечам при подключении катушки 16 (см. рис. 6.3, б) к аккумуляторной батарее. При отключении, электромагнитный клапан закрывается под действием пружины. Топливо к электромагнитному клапану подводится из системы питания дизеля.

Таблица 2. Техническая характеристика электромагнитных клапанов

Термореле имеет контакты и биметаллическую пластину 22 (см. рис. 6.3, в), расположенные внутри спирали 21 добавочного резистора. По мере прогрева за счет теплоты, выделяемой добавочным резистором, биметаллическая пластина деформируется и замыкает контакты реле. Добавочный резистор уменьшает силу тока во время предварительного нагрева штифта факельной свечи и замыкается накоротко в момент включения стартера.

Широкое распространение при пуске получил способ использования легковоспламеняющихся жидкостей, которые содержат компоненты с низкой температурой самовоспламенения и отличаются большим разнообразием составов. Пусковая жидкость "Арктика” состоит из диэтилового эфира (45-60%) с температурой самовоспламенения 180-205°С, газового бензина (35-55%), изопропилнитрата (1-1,5%), различных промежуточных продуктов окисления (до 10%) и противоизносных, противозадирных и антиокислительных присадок (около 2,5%). В состав пусковой жидкости "Холод Д-40” входят диэтиловый эфир (58-62%), изопропилнитрат (13-17%) и масло для судовых газовых турбин (8-12%).

Автоматическое управление подачей пусковой жидкости возможно в устройствах, основанных на аэрозольном распыливании. Аэрозольное пусковое приспособление с электромагнитным приводом приведено на рис.6.5. Пусковая жидкость находится под давлением в аэрозольном баллоне 13 с клапанным устройством. В качестве вытесняющего газа применяют пропан, бутан и другие газы, давление которых незначительно зависит от температуры и которые сами являются топливом. Аэрозольное пусковое устройство устанавливают с помощью кронштейна 5 в отсеке двигателя б легкодоступном для смены баллона месте.

Управление приспосо6лением дистанционное из кабины водителя. При включении электромагнита якорь перемещается вниз, нажимает эмульсионной трубкой на шток клапана аэрозольного баллона и одновременно открывает проход для аэрозоли в трубопровод 10 через пластинчатый клапан 9. К форсунке 11 распылителя, расположенной во впускном трубопроводе двигателя, аэрозоль поступает через эмульсионную трубку 6 и внутреннюю полость якоря электромагнита 7.

Один аэрозольный баллон может обеспечить 8-10 пусков двигателя при температуре -30°С. При установке в приспособление верхнюю часть нового баллона совмещают с корпусом и прижимают к нему опорной пятой, перемещающейся по дужкам 3, с помощью регулировочного винта 1. Уплотнение в стыке баллона с корпусом обеспечивается резиновым уплотнителем 12.

Электрические подогреватели используются для подогрева жидкости в системе охлаждения двигателя, масла в картере, топлива в топливной системе и электролита аккумуляторной батареи. По способу превращения электрической энергий в тепловую их подразделяют на нагреватели, индукционные, полупроводниковые, электродные, сопротивлений, инфракрасные, излучатели и т.д. Наибольшее распространение получили нагреватели сопротивлений, однако все большее , внимание уделяется. полупроводниковым подогревателем.

Разработано множество различных конструкций теплообменников и схем подогрева охлаждающей жидкости и масла. Перспективна схема, в которой нагретая жидкость из котла электрическим, насосом подается в водораспределительные каналы блока цилиндров и одновременно в теплообменник, расположенный в картере. Подогрев топлива осуществляется непосредственно электроподогревателями или с помощью промежуточного теплоносителя.

Электроподогреватели компактны, надежны в работе, обладают достаточным быстродействием, требуют минимальных затрат на обслуживание. При использовании ТЭНов возможна автоматизация процесса подогрева. Электроподогреватели можно применять не только как средство предпускового подогрева двигателя, но и в течение всего периода стоянки автомобиля. Конструкции электронагревателей моторного масла, охлаждающей жидкости и общий вид универсального электроподогревателя приведены на рис.6.6.

Двигатель может быть оборудован индивидуальным предпусковым, подогревателем. Подогрев картерного масла, блока цилиндров и подшипников коленчатого вала перед пуском позволяет уменьшить вязкость моторного масла, облегчить его прокачиваемость по смазочной системе и, тем самым, уменьшить момент сопротивления вращению и износ деталей двигателя при пуске. С другой стороны, подогрев головки и стенок блока цилиндров и впускного трубопровода улучшает условия смесеобразования и воспламенения топлива и способствует снижению минимальной пусковой частоты вращения.

Индивидуальные предпусковые подогреватели отличаются по типу теплоносителя, обеспечивающего передачу теплоты двигателю, потребляемому топливу и степени автоматизации рабочего процесса. Подогреватели должны быть пожаробезопасными. Не допускается вылет пламени на выходе газов из котла в установившемся режиме работы, скопление топлива в котле подогревателя как в период розжига котла, так и после его остановки. Система предпускового подогрева двигателя с жидкостным охлаждением должна надежно работать при ее заполнении низкозамерзающей жидкостью и водой.

Воздух под напором подается в горелку вентилятором 18. Для обеспечения циркуляции жидкости между котлом 9 подогревателя и водяной рубашкой блока цилиндров в предпусковой период в насосный агрегат включен гидравлический насос 2. Привод гидравлического, воздушного и топливного насосов осуществляется от одного электродвигателя 17.

Электрическая схема предусматривает возможность дистанционного управления подогревателем. В схеме используется переключатель S (рис.6.8), имеющий четыре положения. Электродвигатель М насосного агрегата и электронагреватель ЕК топлива, потребляющие токи большой силы, включаются переключателем S через реле К1 и К2.

Для приведения в действие подогревателя переключатель S из положения 1 (все выключено) устанавливают в положение 2 включая электродвигатель М насосного агрегата и электронагреватель ЕК топлива. Через 15 - 20 с переключатель переводят в нефиксируемое положение 3. В этом положении включаются электромагнитный клапан YA и транзисторный коммутатор. После подключения транзисторного коммутатора к источнику питания через первичную обмотку L1 катушки зажигания Т проходит ток заряда конденсатора С. Индуктируемая при этом ЭДС в управляющей обмотке L2 открывает транзистор VT. Сила тока в первичной обмотке и ЭДС в управляющей обмотке возрастают. Конденсатор С разряжается через открытый транзистор VT. Когда сила тока в первичной обмотке достигает установившегося значения, ЭДС в управляющей обмотке не индуцируется и транзистор закрывается. Сила тока в .первичной обмотке и магнитный поток резко уменьшаются и во вторичной обмотке L3 катушки зажигания Т индуцируется ЭДС, достаточная для пробоя искрового промежутка свечи зажигания EV. Стабилитроны VD1 и VD2. обеспечивают защиту транзистора VT от перенапряжении.

При установившемся горении, признаком которого является равномерный гул в котле подогревателя, после снятия усилия с рукоятки переключателя она автоматически переходит в положение 4, при котором транзисторный коммутатор отключается, а электродвигатель М насосного агрегата продолжает работать.