Классификация устройств облегчения пуска холодного двигателя

Существует много устройств и способов облегчения пуска холодного двигателя. Выбор устройств в каждом конкретном случае определяется конструктивными особенностями двигателя, экономическими факторами и условиями эксплуатации. Данные устройства делятся на:

• действующие в предпусковой период
• действующие непосредственно в процессе пуска двигателя

К первым относятся индивидуальные подогреватели, обеспечивающие предпусковой прогрев двигателя и его систем, электролита аккумуляторной батареи, топлива, моторного масла и др. Предпусковой прогрев обеспечивает не только повышение частоты прокручивания двигателя и улучшение условий воспламенения топлива или топливовоздушной смеси, но и снижает процесс изнашивания при пуске, сокращает время до начала самостоятельной работы двигателя и уменьшает выбросы вредных веществ в окружающую среду. Поэтому его применение целесообразно при любой низкой температуре окружающего воздуха.

Выпускаемые промышленностью предпусковые подогреватели различаются между собой по виду потребляемой энергии, способу подвода теплоты, циркуляции теплоносителя, теплопроизводительности и др.

В качестве теплоносителя у жидкостных подогревателей используются низкотемпературные жидкости (тосол, антифриз) и вода, причем использование первых предпочтительнее (сокращается время до начала самостоятельной работы двигателя). У воздушных подогревателей в качестве теплоносителя, кроме чистого воздуха, используется смесь воздуха с продуктами сгорания.

Для автомобильных двигателей с жидкостной системой охлаждения серийно выпускаются жидкостные подогреватели, работающие на бензине и на дизельном топливе. Для дизелей с воздушным охлаждением предполагается применение газовоздушных подогревателей или серийно выпускаемых отопителей различной производительности, работающих на дизельном и бензиновом топливе. В первом случае теплоносителем является смесь воздуха с продуктами сгорания топлива, а во втором — чистый воздух.

Кроме жидкостных подогревателей обычного типа применяются подогреватели пульсирующего типа, которые могут быть как жидкостные, так и воздушные. Опытные образцы таких подогреваний изготавливаются отдельными организациями, но пока не получили в нашей стране широкого распространения.

Для тракторных двигателей водяного охлаждения выпускаются типы подогревателей, учитывающие конструктивные особенности их использования на тракторах.

Определение оптимальной методики предпускового подогрева двигателей показывает, что наиболее целесообразно осуществлять подогрев охлаждающей жидкости и масла не до температур, соответствующих рабочим режимам двигателя, а до температур, обеспечивающих его надежный пуск. Для разных двигателей температурные условия надежного пуска могут быть неодинаковыми, однако они характеризуются моментом сопротивления прокручиванию электростартером и температурой цилиндров или головок блока цилиндров. Оценка пуска большого количества автомобильных двигателей и некоторых тракторных дизелей показывает, что надежный пуск большинства из них может быть обеспечен (не исключается применение устройств, облегчающих воспламенения топлива или смеси) при t = -20 С, v < 5 мм2/с и температуре блока и головок цилиндров 30-50 «С. Такая вязкость обеспечивает удовлетворительную прокачиваемость масла через масляную систему двигателя, а температура головок блока цилиндров достаточное условие (в большинстве случаев) для воспламенения смеси. Подбор подогревателя для конкретного двигателя осуществляется по его тепло- производительности в зависимости от размеров и требований к пуску двигателя при низких температурах.

Из накопленного опыта предпускового прогрева ДВС выработана концепция рационального использования для этой цели электрической энергии. Разработанные устройства с использованием электрической энергии по сравнению с другими имеют ряд преимуществ:

• высокая надежность
• быстродействие
• возможность автоматизации процесса прогрева
• компактность
• минимальный объем обслуживания

Электрические подогреватели используются для прогрева жидкости системы охлаждения двигателя, масла в картере, топлива в топливной системе и электролита аккумуляторной батареи.

Для предпускового прогрева двигателя и его систем применяют электрические нагреватели разных типов. По методу превращения электрической энергии в тепловую их подразделяют на нагреватели сопротивлений, индукционные, электродные, инфракрасные излучатели и полупроводниковые. Наибольшее распространение получили нагреватели сопротивлений, однако в последнее время большое внимание уделяется и полупроводниковым. На базе полупроводниковых подогревателей (позисторы) разработаны оригинальные устройства, облегчающе условия воспламенения рабочей смеси карбюраторного двигателя.

Учитывая высокие требования, предъявляемые к электробезопасности, наиболее целесообразной конструкцией электронагревательного элемента являются герметичные трубчатые электронагреватели (ТЭНы), Высокая надежность и электробезопасность, возможность придания необходимой формы ТЭНам позволяют широко их использовать в различных конструкциях электронагревателей. ТЭН представляет собой металлическую оболочку в виде трубки из жаропрочного материала, внутри которой запрессована спираль из нихромовой проволоки, изолированная от оболочки специальным наполнителем с хорошей теплоотдачей (периклазом).

Установка ТЭНов на двигатели не всегда удобна и возможна. Поэтому более перспективным направлением является их использование в теплообменнике (котле). Такая конструкция подогревателя является более универсальной и позволяет устанавливать теплообменники вместо подогревателей, работающих на жидком топливе. Это обеспечивает интенсивный нагрев двигателя при экономическом расходе электроэнергии. Для уменьшения потерь теплоты поверхность котла теплоизолируют.

Разработано много конструкций теплообменников и схем подогрева охлаждающей жидкости и масла. Перспективной конструкцией является та, в которой нагретая жидкость из котла с помощью электрического насоса поступает в водораспределительные каналы блока цилиндров и одновременно в теплообменник, расположенный в масляном картере. Подогрев аккумуляторной батареи обеспечивается как электронагревателями, встроенными в моноблок, так и размещенными в контейнере. Подогрев топлива осуществляется непосредственно электронагревателем или с помощью промежуточного теплоносителя. Конструкция и место размещения электронагревателей определяются конструктивными особенностями автомобиля или механизма. В настоящее время большое внимание уделяется разработке устройства, улучшающих испарение легкого топлива. Такие устройства размещают или во впускном трубопроводе непосредственно под карбюратором, или в самом карбюраторе, что конструктивно более сложно. Их применение уменьшает величину nmin снижает расход топлива при пуске и уменьшает токсичность отработавших газов.

Устройства, облегчающие пуск двигателя и действующие непосредственно в процессе пуска, улучшают условия смесеобразования и восвменения топлива, а также изменяют характеристики отдельных систем двигателя. Они предназначены для изменения фаз газораспределения угла опережения зажигания, угла впрыскивания и цикловой подачи топлива и др.

Существуют устройства, которые обеспечивают каллоризаторное воспламенение топлива (свечи накаливания), подогрев впускного воздуха (свечи подогрева, электрофакельные подогреватели), подогрев топливовоздушной смеси (электроподогреватели различной конструкции), интенсифицирующие процесс воспламенения (легковоспламеняющаяся жидкость), улучшающие характеристики систем зажигания (многоискровая система зажигания и др.).

Для бензиновых двигателей серийно выпускаются устройства для впрыскивания легковоспламеняющейся жидкости и многоискровая система зажигания, обеспечивающая в момент разомкнутого состояния серию искр с частотой 50 Гц и более. Наибольшее количество индивидуальных устройств облегчения пуска холодного двигателя предназначено для дизелей, конструкция и описание работы большинства из них приведены ниже. Эффективность применения индивидуальных устройств облегчения пуска холодного двигателя во многом определяется использованием при его пуске маловязкого масла и оптимальных регулировок топливоподачи.