Запуск двигателя

Запуск двигателя включает в себя процесс воспламенения и разгона до устойчивого состояния. Воздух, нагретый при такте сжатия, должен воспламенять впрыснутое топливо. Требуемая температура воспламенения для дизельного топлива составляет примерно 220°С. Эта температура должна быть гарантирована с достаточной достоверностью при минимально возможных оборотах и низких температурах окружающего воздуха на холодном двигателе. Некоторые законы физики препятствуют соблюдению этих условий: чем ниже обороты двигателя, тем ниже конечное давление сжатия (компрессия) и конечная температура сжатия.

Рис. Emax — Высокая компрессия; Emin — Низкая компрессия; 1. Давление сжатия, р; 2. Конечная температура сжатия; 3. Число оборотов двигателя.

Причинами такого поведения являются утечки, которые могут иметь место из-за того, что вначале между поршнем и стенкой цилиндра не образуется масляная пленка. Когда двигатель холодный, происходят утечки тепла при такте сжатия. В двигателях с разделенными камерами сгорания потери тепла будут особенно высокими из-за большей площади поверхности камеры сгорания.

В дополнение к этому, силы трения в двигателе при низких температурах будут выше из-за уменьшенных механических зазоров между деталями двигателя и повышенной вязкости моторного масла. Кроме этого, обороты при запуске будут существенно ниже из-за понижения напряжения аккумуляторной батареи (АБ) при низких температурах. Для противодействия этим физическим принципам имеются некоторые возможности.

Адаптация топлива

Рис. Адаптация топлива

Проблемы с топливом обычно возникают при низких температурах как результат осаждения кристаллов парафина и их можно преодолеть с помощью непосредственного подогрева топлива (1) или топливного фильтра (3). (2 — нагреватель, 4 — топливный насос высокого давления).

Также текучие свойства можно улучшить с помощью разбавления дизельного топлива бензином или керосином. Установочная величина: можно добавить 10 — 30% в зависимости от температуры. При этом следует учитывать инструкции завода-изготовителя к автомобилю. Кроме этого, дизельное топливо в зависимости от региона может поставляться летней или зимней марки, что обеспечивает беспроблемный запуск двигателя при температурах вплоть до -23°С.

Вспомогательные системы для запуска двигателя

Рис. Вспомогательные системы для запуска двигателя

В двигателях с непосредственным впрыском (1 — форсунка впрыска) в качестве вспомогательного средства для запуска используется предварительный подогрев поступающего воздуха. В случае двигателей с предкамерой, в качестве вспомогательного средства используется накальная свеча (2) в вихревой камере. Современные накальные свечи с временем предварительного разогрева 7 секунд обеспечивают быстрый запуск. Оба средства служат для улучшения испарения топлива и смесеобразования и обеспечивают, таким образом, надежное воспламенение топливо-воздушной смеси.

Адаптация впрыска

Одной из возможных мер является подача дополнительного топлива при запуске для компенсации конденсации и потерь топлива, а также для увеличения крутящего момента двигателя в фазе разгона (2 — число оборотов п=200 об/мин). Другой мерой является опережение момента начала впрыска для компенсации задержки воспламенения и обеспечения воспламенения в области ВМТ (4), т.е. при максимальной конечной температуре сжатия (1).

Оптимальное начало (момент) впрыска нужно подбирать как можно точнее и в узком интервале допусков. Если топливо впрыскивается слишком рано, то оно осаждается на холодных стенках цилиндра и испаряется только его малая часть, т.к. температура смеси в это время остается еще очень низкой. Если топливо впрыскивается слишком поздно, то воспламенение происходит лишь в такте рабочего хода (расширения) и поршень ускоряется лишь слегка (а — температурная область воспламенения дизельного топлива, tа — окружающая температура).

Рис. Адаптация впрыска

На рисунке показан пример кривой температуры сжатия при одном ходе поршня, выраженном в градусах поворота коленчатого вала до ВМТ (3). Путем распределения топлива и смесеобразования в камере сгорания, система впрыска топлива (насос и форсунки) должна обеспечить, чтобы нужный размер частичек топлива был достижим в камере сгорания для наиболее быстрого перемешивания топлива с воздухом.