В. 3. ОБЕРЕМОК, И. М. ЮРКОВСКИЙ
ПУСК
АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
МОСКВА «ТРАНСПОРТ» 1979
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗДАТЕЛЬСТВ, ПОЛИГРАФИИ И КНИЖНОЙ ТОРГОВЛИ
Издательство «Транспорт»
Имеются в продаже книги:
Временная технология второго технического обслуживания автобусов Икарус-556 и Икарус-180. 1973. 236 с. (Центравто-тех). 1 р. 17 к.
РЫБАКОВ К. В., ПОЛЯКОВ А. С. Заправка автомобилей в полевых условиях. 1976. 96 с. 24 к.
Единые нормы выработки и времени на вагонные, автотранспортные и складские погрузочно-разгрузочные работы. Изд. 3-е, откорректнр. н доп. 1977. 200 с. (Центр, бюро нормативов по труду при НИИ труда Госкомитета Совета Министров СССР по труду и социал, вопросам). 80 к.
Сборник утвержден Госкомитетом Совета Министров СССР по труду и социал, вопросам.
С выпуском этой книги одноименный сборник, утвержденный в 1968 г., утратил силу.
Временные пооперационные нормативы трудоемкости на техническое обслуживание автомобилей КамАЗ-5320. 1977. 36 с. (М-во автомоб. трансп. РСФСР. Центр по НОТ и упр. пр-вом). 11 к.
Нормы расхода материалов на капитальный ремонт агрегатов, узлов, приборов и механизмов автомобилей МАЗ, КрАЗ. 1974. 27 с. (М-во автомоб. трансп. РСФСР. ЦНИЛ). 11 к.
Нормы расхода запасных частей, материалов и инструментов на капитальный ремонт автобусов. 1974. 147 с, (М-во автомоб. трансп. РСФСР. ЦНИЛ). 71 к.
Продажа производится отделениями издательства «Транспорт» при управлениях железных дорог, центральным магазином «Транспортная книга» (107078, Москва, Садовая Спасская ул., д. 21).
По желанию -заказчиков литература высылается по почте наложенным платежом.
39.35 013
УДК 629.43-57:629.113
Оберемок В. 3., Юрковский И. М.
013 Пуск автомобильных двигателей. — М.: Транспорт, 1979. — 118 с., ил., табл.
35 коп.
В книге рассмотрено влияние отрицательных температур окружающего воздуха на пусковые качества автомобильных двигателей. Приведены конструкции, принцип действия и правила эксплуатации индивидуальных средств облегчения пуска двигателей автомобилей в зимний период эксплуатации: предпусковых подогревателей, приспособлений для впрыска легковоспламеняющейся жидкости и электро-факельных подогревателей воздуха. В книге использован опыт авторов в разработке и испытаниях средств облегчения пуска двигателей, в том числе зарубежных конструкций.
Книга предиазиачеиа для инженерно-технических работников автомобильного транспорта и может быть полезна студентам вузов.
О -?*РОЗ-ЗЭТ 30.78 3603030000 049(61)-79
39.35 6Т2.11
© Издательство «Транспорт», 1979.
ПРЕДИСЛОВИЕ
При освоении новых промышленных районов Сибири и Крайнего Севера, в том числе и на стройке Байкало-Амурской железнодорожной магистрали, большая доля перевозок приходится на подвижной состав автомобильного транспорта. Как правило, в этих районах строительство промышленных предприятий ведется в теплое время года, а доставка строительных материалов к ним осуществляется в основном зимой, когда возможно использование временных зимних дорог. Но и в районах с умеренным климатом в зимнее время на долю автомобилей приходится большой объем перевозок. При этом, как правило, автомобили хранятся на открытых площадках, так как строительство закрытых отапливаемых стоянок.требует больших капитальных затрат, что часто нецелесообразно. В нашей стране значительная часть автомобилей от 3 до 9 мес в году эксплуатируется в условиях низких температур, поэтому требуется проведение дополнительных мероприятий для надежной их эксплуатации зимой.
Неудовлетворительная подготовка автомобилей к зимней эксплуатации при отрицательных температурах приводит к значительным затратам средств и простоям автомобилей.
Одной из основных трудностей при эксплуатации автомобилей зимой является пуск холодного двигателя после межсменной стоянки автомобиля на открытой площадке.
Для повышения надежности автомобилей при эксплуатации в условиях низких температур в последние годы проводится большая работа по конструктивной их доработке и разработке новых видов эксплуатационных материалов и оборудования для облегчения пуска двигателей. В настоящее время на автомобили устанавливают высокопроизводительные предпусковые подогреватели
3
двигателей, отопители кабин, вентиляторы системы охлаждения с механизмами для включения и выключения и т. д,
Для облегчения пуска двигателя изготавливаются приспособления для впрыска в цилиндры легковоспламеняющейся жидкости, разработаны различные стационарные средства для предварительного разогрева двигателя перед пуском или для его постоянного подогрева на стоянке,
В качестве эксплуатационных материалов для зимних условий эксплуатации автомобилей выпускаются специальные топлива, смазочные материалы, охлаждающие жидкости (антифризы) и др.
Многие средства дополнительного обогрева, утепления и другие приспособления, улучшающие эксплуата^ цию автомобилей зимой, можно изготовить на АТП своими силами. В предлагаемой же книге рассматриваются основные индивидуальные средства для облегчения пуска двигателей .при низких температурах, выпускаемые промышленностью.
Все,замечания и пожелания по книге просьба направлять по адресу: 103092, Москва, К-92, ул, Сретенка, 27/29, издательство «Транспорт»,
Авторы
ОСОБЕННОСТИ ПУСКА ХОЛОДНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Влияние низкой температуры окружающего воздуха на пуск двигателя
Пуск современного автомобильного двигателя внутреннего сгорания при положительных температурах окружающего воздуха не вызывает никаких трудностей. Крутящий момент пускового устройства обеспечивает частоту вращения коленчатого вала двигателя, значительно превышающую по значению требуемую для пуска. В результате создаются условия для нормального протекания процессов смесеобразования и подготовки рабочей смеси К воспламенению или самовоспламенению. Обычно двигатель, находящийся технически в исправном состоянии, начинает работать на устойчивом режиме при появлении первых вспышек в цилиндрах и пусковое устройство отключается.
При отрицательных температурах окружающего воздуха пуск того же самого двигателя создает большие трудности. Эти обстоятельства обусловливаются конструкцией самого двигателя внутреннего сгорания и особенностями его рабочего процесса, а также значительными изменениями физических свойств топлив, масел и материалов, используемых в двигателе, под действием отрицательных температур.
Частота вращения коленчатого вала двигателя при пуске стартером в условиях отрицательных температур окружающего воздуха значительно меньше, чем при пуске вг условиях положительных температур окружающего воздуха. Это происходит по двум основным причинам: резко возрастает величина момента сопротивления проворачиванию коленчатого вала; снижаются мощность стартера и создаваемый им крутящий момент. Основной причиной возрастания величины момента сопротивления про
5
ворачиванию коленчатого вала является повышение вязкости масла под действием отрицательной температуры окружающего воздуха.
Это явление объясняется тем, что высокоплавкие парафины, содержащиеся в масле для двигателей, выкристаллизовываются из него и соединяются друг с другом, образуя каркас, что снижает подвижность масла. Причем это явление характерно для разных масел в разной степени.
Масла на депарафинированной маловязкой основе (например, масло АСЗп-6), загущенные полимерными присадками, менее подвержены изменениям вязкости при изменении температуры.
Обычные товарные масла под действием отрицательной температуры более резко изменяют вязкость и, загустевая в зазорах трущихся пар двигателя, препятствуют провертыванию коленчатого вала стартером и требуют приложения большего крутящего момента на преодоление сил сопротивления жидкостного трения.
Известно, что моменты сопротивления сил жидкостного трения равны произведениям сил трения на соответствующие плечи действия сил и, следовательно, пропорциональны поверхностям трения. Поэтому в дизельных двигателях, для которых характерны большие по сравнению с карбюраторными двигателями поверхности тре-. ния в сочетании с высокими значениями степеней сжатия в цилиндрах, возрастание момента сопротивления более значительно.
При пуске холодного двигателя в условиях отрицательных температур возрастание момента сопротивления, в основном, происходит в подшипниках скольжения коленчатого вала двигателя.
Цилиндро-поршневая группа двигателя в результате некоторого увеличения зазоров под действием отрицательных температур и предварительного стекания масла с трущихся поверхностей после остановки двигателя оказывает меньшее влияние на возрастание величины момента сопротивления.
Уменьшение мощности стартера и частоты вращения его вала при отрицательных температурах окружающего воздуха вызывается падением емкости и снижением напряжения аккумуляторных батарей автомобиля,
6
Из общей электротехники известно, что напряжение аккумуляторной батареи определяется по формуле
U6 = E — IR,
где Е— электродвижущая сила (ЭДС) аккумуляторной батареи, В;
/ — сила тока, отдаваемого батареей, А;
R— внутреннее сопротивление батареи, Ом.
ЭДС аккумуляторной батареи с понижением температуры электролита изменяется незначительно (при изменении температуры электролита от +20 до —70°С ЭДС падает с 2,13 до 2,08 В на элемент) и не оказывает практически существенного влияния на величину напряжения аккумуляторной батареи. Величина падения напряжения аккумуляторной батареи (в основном определяется произведением IR) при отрицательных температурах возрастает в результате возрастания силы тока стартера на преодоление повышенных моментов сопротивления проворачиванию коленчатого вала, и в результате повышения сопротивления холодного электролита.
Уменьшение частоты вращения коленчатого вала стартером в условиях отрицательных температур затрудняет пуск карбюраторных и дизельных двигателей. Однако, учитывая особенности рабочих процессов дизельных и карбюраторных двигателей, целесообразно рассмотреть отдельно влияние частоты проворачивания коленчатого вала двигателя стартером на пуск этих двигателей.
Особенности пуска дизельного двигателя в условиях отрицательных температур
В дизельном двигателе параметры такта сжатия (давления и температуры) определяют надежность самовоспламенения топлива. Для надежного пуска дизельного двигателя необходимо, чтобы температура конца такта сжатия превышала температуру самовоспламенения топлива. При пуске двигателя в условиях отрицательных температур величина температуры конца такта сжатия снижается по ряду причин. Так, уменьшение частоты вращения коленчатого вала двигателя стартером приводит к снижению средней скорости движения поршня. В результате промежутки времени, отводимые на протекание процесса сжатия, увеличиваются. Низкая темпера
7
тура стенок цилиндров двигателя обусловливает значительную теплоотдачу от сжимаемого воздуха к стенкам цилиндров. А так как интенсивность теплообмена между воздухом и стенками цилиндров увеличивается, возрастают потери тепла при такте сжатия в окружающую среду и температура конца такта сжатия снижается. Температура конца такта сжатия снижается также в результате всасывания в цилиндры холодного воздуха.
В условиях низких температур окружающего воздуха существенное значение на уменьшение температуры конца такта сжатия оказывает и неравномерность вращения коленчатого вала двигателя и соответственно неравномерная скорость движения поршня. Наименьшее значение скорости движения поршня приходится на конец такта сжатйя. В этом случае увеличивается не только время на теплообмен между воздушным зарядом и стенками цилиндра, но и имеет место максим'альный перепад температур между стенками цилиндра и зарядом, поэтому потери на теплообмен возрастают. Вследствие снижения скорости движения поршня и недостаточно плотного прилегания поршневых колец к стенкам цилиндров происходят потери воздушного заряда, перетекающего в зазорах между поршнем и цилиндром, что приводит не только к снижению температуры конца такта сжатия, но и к Снижению давления в конце такта сжатия.
Низкая температура окружающего воздуха отрицательно сказывается и на качестве распиливания топлива форсунками двигателя, что также затрудняет пуск дизельного двигателя. Происходит это из-за повышения вязкости дизельного топлива и возрастания сил егО поверхностного натяжения, уменьшения частоты вращения коленчатого вала двигателя пусковым устройством и соответствующего уменьшения частоты вращения кулачкового вала топливного насоса и средней скорости плунжеров, дросселирования топлива в седле иглы форсунки из-за относительно малого хода иглы, что уменьшает скорость истечения топлива из распылителя. Снижение качества распыливания топлива й низкие значения параметров конца сжатия увеличивают период задержки воспламенения топлива, что затрудняет пуск дизельного двигателя, а иногда сочетание этих факторов не обеспечивает вообще условий для самовоспламенения дизельного топлива и пуск двигателя становится невозможным.
9
Особенности пуска карбюраторного двигателя в условиях отрицательных температур
В карбюраторном двигателе воспламенение рабочей смеси происходит от искры. Однако, чтобы обеспечить надежный пуск холодного двигателя, необходимо создать условия для образования горючей смеси с широкими пределами воспламеняемости. Прежде всего низкая частота вращения коленчатого вала карбюраторного двигателя при пуске обусловливает снижение значений параметров конца такта сжатия, которые в меньшей мере, чем в дизельном двигателе, влияют на возникновение сгорания в цилиндрах, но тем не менее оказывают влияние на условия подготовки смеси к воспламенению в цилиндрах. Снижение давления насыщенных паров бензина из-за влияния отрицательной температуры окружающего воздуха в сочетании с небольшими скоростями .прохождения рабочей смеси во впускном тракте двигателя и холодными стенками значительно ухудшают условия для испарения бензина и образования горючей смеси с необходимыми пределами воспламеняемости. Кроме того, уменьшение частоты вращения коленчатого вала двигателя отрицательно сказывается и на работе системы зажигания, вследствие чего снижается надежность искро-образования.
Оценка пусковых качеств автомобильных двигателей
Возможность пуска автомобильного двигателя при отрицательных температурах определяется пусковыми качествами двигателя и эффективностью электростартер-ной системы.
Наиболее полную оценку пусковых качеств двигателя дают параметры: величина минимальной пусковой частоты вращения коленчатого вала и величины моментов сопротивления провертыванию коленчатого вала двигателя, или среднее давление трения.
Минимальная пусковая частота вращения коленчато* го вала двигателя — это наименьшая для данной температуры окружающего воздуха частота вращения коленчатого вала двигателя, при которой обеспечивается пуск холодного двигателя за две попытки продолжительностью по 10 с для карбюраторного двигателя и по 15 с
9
Рис. 1. Характеристика пусковых качеств двигателя ЗИЛ-130
для дизельного двигателя с интервалом между попытками 1 мин.
Минимальная пусковая частота вращения коленчатого вала двигателя в зависимости от температуры окружающего воздуха определяется для каждого конкретного двигателя на основе экспериментальных данных. Так, на рис. 1 приведены зависимости минимальной пусковой частоты (кривая /) и частоты вращения
коленчатого вала двигателя ЗИЛ-130 стартером (кривая 2) от температуры окружающего воздуха. Сочетание этих зависимостей условно принято называть характеристикой пусковых качеств
двигателя.
Аналогичный характер имеют эти зависимости и у дизельных двигателей, но численные значения минимальной пусковой частоты вращения при тех же самых температурах для них несколько больше, чем для карбюраторных двигателей.
Минимальные пусковые частоты вращения коленчатого вала для дизельных и карбюраторных двигателей в силу их конструктивного различия, различия рабочих процессов и физико-химических свойств применяемых топлив определяются соответственно и разными факторами.
На величину минимальной пусковой частоты вращения коленчатого вала дизельного двигателя в первую очередь оказывает влияние его конструкция, в частности отношение площади теплопередающей внутренней поверхности цилиндров и камер сгорания к величине рабочих объемов цилиндров (Fm/Vh). В том случае, если двигатель имеет большие теплопередающие поверхности, потери тепла от заряда к стенкам цилиндров при такте сжатия увеличиваются и значения параметров конца такта сжатия (Тс и До), определяющих надежность самовоспламенения в цилиндрах, снижаются. Соответственно требуется увеличить частоту вращения коленчатого вала
10
двигателя стартером для обеспечения его надежною пуска. Это характерно для дизельных двигателей с разделенными камерами сгорания (например, вихрекамерных), величина минимальной пусковой частоты вращения коленчатых валов которых при тех же условиях значительно выше, чем у дизельных двигателей с неразделенными камерами сгорания.
Существенное влияние на величину минимальных пусковых частот вращения коленчатого вала дизельного двигателя имеет действительная степень сжатия, от которой, в свою очередь, зависят значения параметров конца такта сжатия Тс и рс. Но действительная степень сжатия, например, с увеличением угла закрытия впускного кдапана при такте сжатия уменьшается за счет обратного перетекания заряда во впускной трубопровод. Поэтому значения параметров конца такта сжатия Тс и Рс дизельного двигателя в значительной мере определяются конструкцией газораспределительного механизма и фазами газораспределения.
Минимальные пусковые частоты вращения коленчатого вала дизельного двигателя зависят от способа смесеобразования и конструкции камеры сгорания. В частности, двигатели с пленочным смесеобразованием, у которых большая часть топлива впрыскивается форсункой на стенки камеры сгорания, имеющие невысокие значения температур, требуют более высоких частот вращения коленчатых валов при пуске, чем двигатели с объемным .смесеобразованием.
При пусках холодного дизельного двигателя вследствие повышения вязкости топлива и возрастания сил его поверхностного натяжения, а также изменений условий работы топливной аппаратуры из-за снижения частоты вращения кулачкового вала топливного насоса высокого давления и неравномерности хода плунжеров качество распыла топлива снижается и доля мелкораспыленного топлива становится недостаточной для обеспечения его надежного воспламенения в цилиндрах двигателя. Этот недостаток можно компенсировать значительным увеличением цикловой подачи топлива при холодных пусках и тем самым снизить пусковую частоту вращения коленчатого вала.
На величину минимальной пусковой частоты вращения оказывает влияние и техническое состояние дизельного
П
двигателя. При больших взносах цилиндро-поршневой группы и нарушениях в работе топливной аппаратуры в период пуска не обеспечиваются необходимые значения параметров конца такта сжатия и качественное распиливание топлива форсунками, поэтому требуется повышать пусковую частоту вращения коленчатого вала двигателя.
На величину минимальной пусковой частоты вращения коленчатого вала карбюраторного двигателя оказывают влияние конструкция пускового устройства карбюратора и его регулировка, установочный угол опережения зажигания, конструкция впускного трубопровода и системы зажигания двигателя, а также испаряемость топлива.
Пусковое устройство карбюр'атора при пусках холодного двигателя должно обеспечивать приготовление рабочей смеси с большим диапазоном изменения коэффициента избытка воздуха в начальной стадии пуска и после него и создавать условия для устойчивого холостого хода двигателя при незначительной частоте вращения коленчатого вала после отключения стартера.
Выбор оптимального значения угла опережения зажигания дает возможность не только снизить величину минимальной пусковой частоты вращения, но и сократить время на пуск холодного двигателя.
Конструкция впускного трубопровода должна быть выполнена так, чтобы рабочая смесь распределялась по цилиндрам двигателя равномерно, Ьто обеспечит надежность пуска при отрицательных температурах при небольшой минимальной пусковой частоте вращения коленчатого вала.
Система зажигания двигателя должна обеспечивать в период пуска бесперебойное искрообразование при невысоких значениях частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Испаряемость бензина при отрицательных температурах окружающего воздуха характеризуется двумя основными параметрами: температурой перегонки 10% бензина и давлением его насыщенных паров. С уменьшением температуры перегонки 10% бензина и повышением давления насыщенных паров испаряемость его повышается и соответственно имеется возможность осуществить пуск холодного двигателя при незначительной частоте вращения коленчатого вала двигателя.
12
Среднее давление трения — удельная величина, характеризующая сопротивление провертыванию коленчатого вала двигателя.
Этот параметр зависит в основном от вязкости масла для двигателя, частоты вращения коленчатого вала, типа, числа и расположения цилиндров двигателя.
Таким образом, величина минимальной пусковой частоты вращения коленчатого вала двигателя и среднее давление трения дают возможность объективно оценить пусковые качества двигателя. Эти параметры по предложению научно-исследовательского автомобильного и автомоторного института введены в «Требования к пусковым качествам» ОСТ 37.001.052—75.
Эффективность системы пуска двигателя. Требования к электростартерной системе также установлены и разделяются на требования к стартерам и требования к аккумуляторным батареям. Требования к стартерам определяются ГОСТ 9944—62 «Стартеры электрические автотракторные», к аккумуляторным батареям — ГОСТ 959.0—71 — ГОСТ 959.23—71.
Сочетание хороших пусковых качеств двигателя с достаточно эффективной электростартерной системой и применение соответствующих масел для двигателей позволяют осуществлять надежный пуск автомобильных двигателей не только при положительных, но и при низких температурах окружающего воздуха. Это характерно, в частности, для двигателей автомобилей ВАЗ, которые без средств облегчения пуска вполне надежно пускаются до температур минус 25°С. Добиться этого лишь повышением эффективности электростартерной системы и использованием загущенных масел без улучшения пусковых качеств самого двигателя очень трудно и вряд ли целесообразно. Поэтому автомобильные заводы и заводы по производству двигателей придают большое значение доводке пусковых качеств двигателей и работают над улучшением пусковых качеств как существующих двигателей, так и перспективных.
Однако конструктивные особенности двигателей внутреннего сгорания и физические свойства современных топлив не дают возможность безгранично снижать минимальную пусковую частоту вращения коленчатого вала. Повышение мощности электростартерной системы с целью снижения предельных температур возможного
13
пуска двигателя приводит к значительному удорожанию системы пуска. Поэтому для обеспечения надежного пуска автомобильных двигателей при отрицательных температурах целесообразно использовать средства облегчения пуска: предпусковые подогреватели двигателей; электрофакельные устройства; приспособления для впрыска легковоспламеняющейся жидкости.
В определенных условиях целесообразно применять групповые стационарные средства облегчения пуска двигателей (водоподогрев, пароподогрев, воздухоподо-грев, электроподогрев, подогрев с использованием инфракрасных горелок и т. д.).
ТРЕБОВАНИЯ К СРЕДСТВАМ ОБЛЕГЧЕНИЯ ПУСКА ДВИГАТЕЛЕЙ И ИХ РАЗНОВИДНОСТИ
Современные средства облегчения пуска двигателей при отрицательных температурах должны:
обеспечивать высокую эффективность пуска двигателя. Высокая эффективность пуска характеризуется: низким значением предельной температуры, при которой возможно осуществлять пуск двигателя; минимальным временем, затрачиваемым на пуск двигателя; небольшой величиной минимальной пусковой частоты вращения коленчатого вала двигателя, необходимой для обеспечения пуска двигателя;
обеспечивать подготовку автомобиля к движению в минимально короткие промежутки времени. Для средств облегчения пуска двигателя это требование выражается в подготовке двигателя к возможности принятия нагрузки с затратой небольшого времени;
потреблять минимальное количество электрической энергии аккумуляторных батарей автомобиля для работы самого средства облегчения пуска и последующие невысокие значения нагрузок на электростартерную пусковую систему двигателя автомобиля при пусках;
обеспечивать пуск двигателя при использовании товарных эксплуатационных материалов (масел для двигателя, топлив, воды в системе охлаждения двигателя);
не вызывать больших износов деталей двигателей при пусках; снижать жесткость работы дизельного двигателя при холодных пусках-
14
обеспечивать возможность работы в условиях снежной пурги, пониженного атмосферного давления и сохранять работоспособность в летний период эксплуатации автомобилей без специальных мер консервации;
быть простыми по конструкции и технологичности, иметь невысокую стоимость, обслуживаться одним лицом;
обеспечивать соблюдение техники безопасности и правил пожарной безопасности при использовании;
быть долговечными (на весь срок службы автомобиля),
Наряду с основными общими требованиями к средствам облегчения пуска двигателей существуют специальные требования, определяемые особенностями конструкции и назначением того или иного средства. Эти требования будут перечислены далее при рассмотрении основных конструкций средств облегчения пуска двигателей.
Естественно, что создать универсальное средство облегчения пуска двигателей, полностью отвечающее всем этим требованиям, практически невозможно. Поэтому В зависимости от условий эксплуатации и назначения автомобиля необходимо выбирать и применять такое средство, которое в достаточной мере отвечало бы поставленной задаче.
Все устройства, предназначенные для пуска автомобильных двигателей при отрицательных температурах окружающего воздуха, делятся на два вида: устройства, ббеспечивающие возможность пуска холодного двигателя, и устройства, обеспечивающие возможность пуска путем предпускового разогрева двигателя.
Первый вид устройств дает возможность обеспечивать пуск двигателя без предварительного изменения его теплового состояния, второй изменяет тепловое состояние двигателя перед пуском, прогревая его до температуры, При которой возможен надежный пуск.
В свою очередь, устройства для производства холодного пуска двигателей можно подразделить на устройства, обеспечивающие снижение величины минимальной пусковой частоты вращения коленчатого вала двигателя (калильные свечи, электронагревательные решетки, факельные подогреватели, электрофакельные подогреватели-термостарты, устройства, изменяющие степень сжа
J5
тия При пусках, пусковые приспособления для впрыска легковоспламеняющейся жидкости), и устройства, обеспечивающие повышение частоты вращения коленчатого вала двигателя стартером (устройства для подогрева электролита и обеспечения теплоизоляции аккумуляторных батарей, подключение дополнительных батарей при пуске, устройства, обеспечивающие пуск от внешнего источника, устройства для подогрева масла в двигателе).
Устройства, обеспечивающие снижение величины минимальной пусковой частоты ’вращения коленчатого вала в пусковой период, оказывают непосредственное влияние на процессы смесеобразования, воспламенение (самовоспламенение) и сгорание топлива в цилиндрах двигателя, повышая температуру и давление в конце такта сжатия, создавая условия для получения необходимого состава рабочей смеси и обеспечивая возможность для воспламенения топлива при невысоких значениях параметров в конце такта сжатия.
Устройства, обеспечивающие повышение частоты вращения коленчатого вала двигателя при пусках, воздействуют на процессы за счет повышения средней скорости поршня И снижения неравномерности вращения коленчатого вала стартером. При этом снижаются тепловые потери в процессе сжатия и уменьшаются утечки в зазорах между поршнями и цилиндрами, что повышает конечные значения температуры и давления в конце такта сжатия. Повышение частоты вращения коленчатого вала стартером положительно сказывается на работе топливной аппаратуры и иа условии испаряемости топлива.
Устройства, обеспечивающие предпусковой подогрев двигателя, подразделяются на: индивидуальные предпусковые подогреватели (работающие на бензине или на дизельном топливе); стационарные средства подогрева двигателей автомобилей на стоянках (водо-, паро-» воздухе- или электроподогрев, а также подогрев с использованием инфракрасных Торелок) и переносные (передвижные) групповые средства. Все типы устройств могут использоваться не только для предпускового подогрева, но при необходимости и для длительного поддержания требуемого теплового состояния двигателя.
Устройства, обеспечивающие снижение величины минимальной пусковой частоты вращения коленчатого вала.
16
для дизельных и карбюраторных двигателей, могут иметь одинаковую конструкцию или различаться. Устройства, обеспечивающие повышение частоты вращения коленчатого вала, и устройства, обеспечивающие предпусковой прогрев двигателя, по принципу действия одинаковы для карбюраторного и дизельного двигателей.
Устройства для холодного пуска, основанные на использовании во впускном трубопроводе двиг.ателя факела пламени или нагревательных элементов с высокой температурой (выше температуры вспышки бензина), не могут применяться в карбюраторных двигателях с внешним смесеобразованием. Поэтому калильные свечи, факельные и электрофакельные подогреватели используются только на дизельных двигателях. Устройства, повышающие величину действительной степени сжатия в период пуска двигателя, основанные на введении масла в камеру сгорания, уменьшающего ее объем, или на отсоединение дополнительных объемов камеры сгорания, или совсем неприемлемы для карбюраторных двигателей, или не дают должного эффекта, поэтому также используются только на дизельных двигателях,
Все остальные устройства, приведенные выше, одинаково приемлемы как для дизельных, так и для карбюраторных двигателей. В нашей стране наибольшее распространение получили средства облегчения пуска двигателя, обеспечивающие предпусковой его подогрев. Это обстоятельство связано с тем, что большая территория страны имеет продолжительные и суровые зимы, а для средств предпускового подогрева температурного предела по использованию практически не существует. Кроме того, при использовании предпускового подогрева снижается величина износов деталей двигателя в период пуска, в меньшей мере требуется применение специальных загущенных масел в двигателе, менее сказывается на пуск двигателя его техническое состояние и состояние аккумуляторных батарей, снижается расход топлива на подготовку автомобилей к движению.
К недостаткам устройств предпускового подогрева по сравнению с устройствами для пуска холодного двигателя следует отнести несколько повышенную стоимость и сложность конструкции, причем это характерно в большей мере для стационарных групповых средств подогрева.
17
Наряду со средствами предпускового подогрева все большее распространение получают средства для пуска холодного двигателя.
Эти средства облегчения пуска особенно оправдывают себя в условиях эксплуатации, характерных для средней полосы страны, где температура окружающего воздуха не снижается ниже минус 30° С. По этой же причине большинство западно-европейских и американских автомобильных фирм делают акцент на средства пуска холодного двигателя.
Наибольший эффект средства облегчения пуска холодного двигателя дают при применении на дизельных двигателях.
Основными достоинствами средств облегчения холодного пуска являются: простота конструкции и невысокая стоимость, удобство обслуживания, сокращение времени на пуск и подготовку двигателя к принятию нагрузки, К недостаткам средств холодного пуска можно отнести: ограниченность по предельной температуре пуска двигателя; зависимость эффективности пуска от температурновязкостных свойств масла, применяемого для двигателя, и состояния аккумуляторных батарей; несколько повышения величина износов деталей двигателя при пусках по сравнению с пусками предварительно прогретого двигателя.
Ниже будут рассмотрены наиболее широко применяемые и перспективные средства облегчения холодного пуска двигателей: электрофакельные устройства и приспособления для впрыска легковоспламеняющейся жидкости; индивидуальные средства предпускового подогрева —- предпусковые подогреватели,
ПРЕДПУСКОВЫЕ ПОДОГРЕВАТЕЛИ
ДВИГАТЕЛЕЙ
Предпусковой подогреватель является устройством, предназначенным для обеспечения общего разогрева двигателя автомобиля перед пуском при отрицательных температурах окружающего воздуха.
В настоящее время существует достаточно много разновидностей устройств, позволяющих прогревать двигатели автомобилей, в которых используется тепло водяного пара, горячей воды и воздуха, тепло от электрона-
18
гпевательных приборов и т. д. Все эти устройства предназначаются, как правило, для предпускового прогрева или поддержания соответствующего теплового состояния двигателей нескольких автомобилей на стоянке и являются стационарным оборудованием автотранспортных предприятий.
В данном разделе рассматриваются индивидуальные предпусковые подогреватели двигателей автомобилей, получившие наиболее широкое распространение в нашей стране. Такие подогреватели монтируются непосредственно на автомобилях и являются неотъемлемой их частью. В то же время они являются автономными устройствами, работающими независимо от двигателя автомобиля и использующими лишь электроэнергию аккумуляторных батарей автомобиля.
Наиболее оптимальный вариант индивидуального предпускового подогревателя — это пламенный подогреватель, в котором за счет тепла, выделяемого при сжигании жидкого топлива, обеспечивается нагрев теплоносителя системы охлаждения двигателя. Теплоноситель, постоянно циркулируя через теплообменник подогревате^ ля, нагревается и переносит тепло, отдавая его деталям двигателя. Одновременно обеспечивается подогрев масла двигателя путем обтекания горячих отработавших газов подогревателя масляного поддона двигателя или за счет циркуляции нагреваемого теплоносителя от системы охлаждения по змеевику маслосборника двигателя (в сухокартерных двигателях). В результате обеспечивается постепенный, но в достаточной мере эффективный подогрев двигателя, позволяющий осуществлять его надежный пуск при отрицательных температурах.
К предпусковому подогревателю двигателя наряду с общими требованиями по работоспособности, надежности и долговечности, предъявляемыми к деталям и узлам автомобилей, а также требованиями к средствам облегчения пуска предъявляются дополнительные требования, вызываемые спецификой работы и назначением. Прежде всего подогреватель должен быть в достаточной мере эффективным, т. е. обеспечивать высокий темп прогрева двигателя. Для этого он должен развивать высокую теплопроизводительность, которую можно получить путем использования развитых теплообменных поверхностей и обеспечения условий для сгорания большого коли
19
чества топлива. Однако увеличение теплообменных поверхностей неизбежно вызывает увеличение габаритных размеров подогревателя, что затрудняет его размещение на автомобиле или влечет за собой усложнение технологии производства (в случае применения оребрений, многотрубчатых теплообменников и т. д.). Увеличение расхода топлива экономически нецелесообразно и снижает КПД подогревателя. Поэтому предпусковой подогреватель должен развивать достаточно высокую теплопроиз-водительность, но при относительно небольших удельных расходах топлива и умеренных габаритах.
Одним из существенных требований, предъявляемых к индивидуальному предпусковому подогревателю, — это обеспечение возможно большей полноты сгорания топлива. При наличии высокой полноты сгорания предпусковой подогреватель развивает максимальную теплопроиз-водительность, имеет высокий КПД, длительно работает без отложений нагара на стенках газоходов и не создает опасности возникновения пожара на автомобиле.
Предпусковой подогреватель предназначен для использования в зимний период эксплуатации автомобиля, и, естественно, что одним из основных требований, предъявляемых к нему, должно быть требование по надежному приведению его в действие при отрицательных температурах с минимальными затратами времени и йотреблением электрической энергии на привод агрегатов. Кроме того, подогреватель должен длительно устойчиво работать в условиях отрицательных температур окружающего воздуха.
Подогреватель должен наряду с подогревом теплоносителя системы охлаждения двигателя подогревать масло в поддоне двигателя. Для этого температура отработавших газов должна быть достаточно высокой, а сам подогреватель должен устойчиво работать при наличии противодавления на выпускном патрубке (создаваемого устройством для подогрева масла двигателя автомобиля).
Наряду с перечисленными требованиями могут быть и такие: сохранение работоспособности после преодоления автомобилем брода и кратковременного нахождения в воде, многотопливность, работоспособность в высокогорных условиях и условиях пурги и т. д.
20
Классификация предпусковых подогревателей
Современные индивидуальные предпусковые подогреватели двигателей автомобилей можно подразделить.
По виду применяемого топлива (бензина, дизельного топлива). Деление подогревателей по виду топлива и необходимость в создании конструкций, работающих на бензине и дизельном топливе, вызывается тем обстоятельством, что подогреватели устанавливаются на автомобили с карбюраторными и дизельными двигателями. С точки зрения удобства эксплуатации целесообразно для подогревателя использовать топливо, на котором работает двигатель.
В силу различия физико-химических свойств бензина и дизельного топлива организация их сгорания и соответственно конструкця бензиновых и дизельных подогревателей различная. Создать же конструкцию единого многотопливного подогревателя, отвечающего всем вышеуказанным требованиям, предъявленным к предпусковым подогревателям (теплотехнические и удельные показатели, долговечность и надежность и т. д.), очень трудно.
По роду нагреваемого теплоносителя (жидкостные, воздушные). Жидкостные подогреватели рассчитаны на работу при использовании в качестве теплоносителя низкозамерзающих жидкостей и воды системы охлаждения двигателя. Воздушные подогреватели на автомобилях отечественного производства используются в качестве отопителей независимого действия кабин и салонов автомобилей (отопители 0-15; 0-30; ОВ-65). В принципе отопители такого типа могут при необходимости использоваться в качестве предпусковых подогревателей двигателей с воздушным охлаждением.
В настоящее время некоторые зарубежные фирмы создают конструкции подогревателей с комбинированным теплообменником, в котором обеспечивается одновременный подогрев двух теплоносителей: жидкого и воздуха. Такие подогреватели можно использовать для предпускового подогрева двигателя автомобиля и отопления салона автомобиля (например, подогреватель шведской фирмы «Бако»), Однако комбинированные подогреватели по конструкции более сложны и громоздки.
21
По типу циркуляции теплоносителя (термосифонной, принудительной). Такое деление вызвано стремлением получить максимально эффективный и достаточно равномерный прогрев двигателя подогревателем и в то же время иметь простую систему предпускового подогрева на автомобиле.
Наибольший эффект в отношении темпа и равномерности прогрева двигателя дает принудительная циркуляция теплоносителя с помощью циркуляционного насоса подогревателя. Но это усложняет и удорожает конструкцию подогревателя, увеличивает потребление электрической энергии стартерных аккумуляторных батарей, емкость которых на автомобилях весьма ограничена. Поэтому принудительная циркуляция применяется в основном для многоцилиндровых V-образных дизельных двигателей с большим литражом. Для карбюраторных и небольших дизельных двигателей целесообразно использовать термосифонную циркуляцию как наиболее простую и в достаточной мере эффективную.
Принудительная циркуляция теплоносителя во всех случаях применяется на воздушных подогревателях, так как термосифонная циркуляция воздуха малоэффективная.
По конструкции в зависимости от способов смесеобразования и сгорания топлива, типа теплообменника и его материала, способа установки на автомобиле и т. д.
По напряжению питания электрооборудования 12- и 24-вольтовые. В силу того что на современных автомобилях применяется и то и другое напряжение электрического питания, соответственно подогреватели должны выпускаться в зависимости от назначения в 12- или 24-вольтовом исполнении.
По назначению и развиваемой теплопроизводитель-ности. Так как отечественная автомобильная промышленность выпускает автомобильные двигатели с рабочим объемом от 1 до 22 л, создание подогревателя одной размерности, пригодного для установки на все типы автомобилей, практически невозможно (из соображений эффективности, размещения на автомобиле и т. д.) и экономически неоправдано. Это обстоятельство вынуждает создавать подогреватели, различные по размерам и теплопроизводительности.
ЧЧ
В 1973 г. НАМИ разработан ОСТ 37.001.046—73 на предпусковые подогреватели автомобильных двигателей (вместо существовавшей отраслевой нормали ОН 025.208—64), который охватывает все автомобильные двигатели, в том числе и перспективные. В ОСТе в зависимости от теплопроизводительности и назначения подогреватели подразделяются на следующие виды: общего назначения, северного исполнения, многоцелевого назначения.
К подогревателям северного исполнения и многоцелевого назначения предъявляются дополнительные требования: более низкая окружающая температура, при которой подогреватель должен работать и приводиться в действие; сохранение работоспособности после кратковременного погружения в воду и т. д. Это вызывает необходимость в усложнении конструкции некоторых узлов и подогревателя в целом.
В стандарте теплопроизводительность подогревателей устанавливается в зависимости от массы автомобильных двигателей, для которых они предназначаются.
Подогреватели, работающие на бензине
Эти подогреватели предназначаются для установки на автомобили с карбюраторными двигателями.
Современные автомобили с карбюраторными двигателями имеют 12-вольтовое электрооборудование и одну аккумуляторную батарею, поэтому для таких автомобилей, имеющих ограниченную электрическую энергоемкость, особенно важно, чтобы расход электроэнергии предпусковым подогревателем был сведен до минимума. Достигается это тем, что подача бензина на сгорание осуществляется самотеком, а циркуляция теплоносителя в системе охлаждения двигателя в период прогрева термосифонная. Таким образом, не требуется специальных устройств для обеспечения подачи топлива и . циркуляции теплоносителя и соответственно затрат электроэнергии на привод этих устройств.
Устройство. Подогреватель, работающий на бензине (бензиновый подогреватель), включает в себя следующие основные узлы (рис. 2): котел подогревателя с горелкой, вентилятор с электрическим приводом, электромагнитный топливный клапан, топливный бачок, пульт
23
управления, воздуховод и топливопровод. На некоторых автомобилях в топливопровод предпускового подогревателя устанавливается фильтр-отстойник.
Котел 7 подогревателя состоит из горелки и теплообменника. Горелка может выполняться как одно целое с теплообменником — неразборный вариант котла подогревателя (подогреватель П-100 и П-16 — рис. 3) и отдельно — разборный вариант котла (подогреватель ПЖБ-12 — рис. 4).
Горелка является одной из основных частей подогревателя, так как в ней обеспечивается распыливание топлива, его испарение и смешивание с воздухом, воспламенение и сгорание смеси.
Для высокой полноты сгорания и соответственно высокой теплопроизводительности необходимо интенсифицировать процес сгорания топлива. Наиболее простейшим, но в достаточной мере эффективным способом интенсификации процесса сгорания в малогабаритных
Рис. 2. Схема предпускового бензинового подогревателя:
1 — топливный бачок: 9 — запорный кран; 3 —• фильтр-отстойник; 4 — топливо провод; 5 — электромагнитный топливный клапан; 6 — вентилятор с электродвигателем; 7 — котел подогревателя с горелкой; 3 — воздухопровод; 9 — контрольная спираль; 10 — выключатель свечи; 11 — переключатель;
А — нагретая жидкость к двигателю; Б — отработавшие газы к масляному картеру (поддону) двигателя; В — жидкость от двигателя
24
1 z
ft-я
10
Рис. 3. Устройство котла подогревателя типа П-100:
1 — регулятор уровня топлива; 2 — штуцер подвода топлива; 3 —электромагнитный -топливный клапан; 4—* свеча накаливания; 5 — обратный газоход; 6 — жидкостные рубашки котла; 7 — горелка подогревателя; 8 — выпускной патрубок; 9 — прямой газоход; /0 — сливной краник:
А — нагретая жидкость к двигателю; Б — отработавшие газы к масляному картеру (поддону) двигателя; В -- жидкость от двигателя
горелках является турбулизация потока воздуха и введение в этот поток бензина в виде струи самотеком.
Турбулизация потока воздуха в бензиновых предпусковых подогревателях обеспечивается принудительной подачей воздуха вентилятором с последующей закруткой
25
потока неподвижным многолопаточным центробежным завихрителем. Однако повышение скорости воздуха в горелке подогревателя неизбежно вызывает увеличение гидравлического сопротивления и потери расхода воздуха вентилятором. Поэтому горелки бензиновых подогревателей, обеспечивая хорошую турбулизацию для смесеобразования, должны иметь при этом невысокое аэродинамическое сопротивление. Как правило, горелки бензиновых подогревателей делают прямоточными, так как они по сравнению с другими конструкциями имеют минимальное аэродинамическое сопротивление.
Бензин в виде струйки, попадая в поток интенсивно движущегося воздуха, дробится на мелкие частицы, испаряется и смешивается с воздухом. Для обеспечения хороших условий испарения бензина в горелках подогревателей предусматривается испарительная камера, включающая в себя асбестовую футеровку и металлическую решетку. Интенсивное испарение бензина дает возможность получать однородную бензовоздушную смесь по всему объему горелки и соответственно более полное ее сгорание.
На выходе из горелки устанавливается сужающее сопло, обеспечивающее некоторое повышение скорости
Рис. 4. Устройство котла подогревателя типа ПЖБ-12:
/ — наружная жидкостная рубашка; 2 — внутренняя жидкостная рубашка; 3 — патрубок выхода нагретой жидкости; 4 — горелка; 5 — дренажная трубка;
6 — выпускной патрубок;
Л — нагретая жидкость к двигателю; Б — отработавшие газы к масляному картеру (поддону) двигателя; В — жидкость от двигателя
36
потока газов в теплообменнике, что способствует интен-ciiBHQMy теплообмену между газами и теплоносителем.
Отличительной особенностью съемной горелки подогревателя ПЖБ-12 (см. рис. 4) является установка дополнительного многолопаточного завихрителя на выходе из горелки. Наличие такого завихрителя обеспечивает дополнительную закрутку потока газов и направление его тангенциально к поверхности теплообмена между газами и теплоносителем. Это способствует более полному догоранию смеси и улучшает условия теплообмена. Однако наличие высокой температуры в сочетании с большой скоростью потока газов выдвигает повышенные требования к теплостойкости материала завихрителя и необходимость применения более жаростойкой листовой стали, что несколько удорожает конструкцию подогревателя.
В качестве материала горелки подогревателей возможно применять листовую углеродистую сталь.
Однако, учитывая наличие высокой температуры в зоне сгорания (1400—1600° С), для обеспечения требуемой долговечности обычно используют, хромоникелевую сталь типа XI8H10T, а для горелок подогревателей типа ПЖБ, где значения температур выше, — жаропрочную листовую сталь типа Х25Н16Г7АР (ЭИ-835).
Воспламенение бензовоздушной смеси в период приведения подогревателя в действие осуществляется свечой накаливания, получающей электрическое питание от аккумуляторной батареи автомобиля. Свеча устанавливается на горелке подогревателя. К месту установки свечи подводится бензин. Свеча отключается после появления устойчивого горения, а дальнейшее воспламенение бензовоздушной смеси обеспечивается за счет непрерывности потока пламени и нагрева внутренних поверхностей горелки.
Теплообменник котла подогревателя предназначен для сообщения тепла теплоносителю (охлаждающей жидкости или воздуху системы охлаждения двигателя) за счет отвода его от продуктов сгорания топлива. По принципу действия теплообменники предпусковых подогревателей рекуперативные (передача тепла от продуктов сгорания к теплоносителю осуществляется через разделяющую их твердую стенку). По форме теплообменники автомобильных предпусковых подогревателей —
27
цилиндрические, двухзаходные и состоят из двух полостей: наружной и внутренней рубашек.
Наибольшее распространение получили два вида конструкций теплообменников подогревателей: свертной и штампованной.
В свертном теплообменнике (см. рис. 4) наружная / и внутренняя 2 рубашки образуются четырьмя цилиндрами, свернутыми из листовой стали. Соединяются рубашки в вертикальной плоскости сверху и снизу патрубками, а в передней части кольцевой полостью. Внутренняя рубашка образует прямой газоход, являющийся продолжением горелки. Пространство, образованное между наружной и внутренней рубашками, является обратным газоходом. Поток газов в задней части теплообменника переходит из прямого газохода в обратный с поворотом на 180°. Такая конструкция теплообменника при достаточной технологичности дает возможность получать развитую теплообменную поверхность при относительно небольших габаритных размерах котла подогревателя. Кроме того, цилиндрическая форма газоходов характе-ривуется невысокими значениями аэродинамического сопротивления и позволяет сохранить вращательное движение потока газов, получаемое в горелке, обеспечивая оптимальное условие теплообмена.
В качестве материала описанной конструкции теплообменника используется листовая хромоникелевая сталь XI8H10T. При изготовлении свертных теплообменников применяются автоматические способы сварки. Свертные теплообменники используются на всех бензиновых подогревателях, кроме подогревателя П-100.
Штампованные теплообменники подогревателей типа П-100 изготовляются из углеродистой стали типа 08КП. Они также имеют две жидкостные рубашки — внутреннюю и наружную, соединенные между собой в вертикальной плоскости щелями, проходящими по всей длине теплообменника. Наличие щелей хотя и несколько улучшает условия термосифонной циркуляции, но приводит к тому, что вращающий поток газов, полученный с помощью лопаточного завихрителя в горелке подогревателя, при переходе из прямого газохода в обратный спрямляется, что приводит к увеличению величины гидравлического сопротивления газоходов подогревателя и снижает его теплотехнические показатели. К недостаткам
28
штампованного теплообменника следует также отнести низкую усталостную прочность стенок теплообменника по границе сварных швов (испытания на гидравлическом стенде ЗИЛа серии теплообменников типа П-100 показали, что их долговечность по сравнению со свертными теплообменниками в 5—10 раз меньше). К тому же теплообменники, изготовленные из углеродистой стали, имеют значительно более короткий срок службы вследствие воздействия электролитической коррозии. Таким образом, штампованные теплообменники, изготовляемые из углеродистой стали, не отвечают требованиям по надежности и долговечности по сравнению с теплообменниками свертного типа, изготовленными из хромоникелевой или другой нержавеющей стали.
Вентилятор (рис. 5) предназначен для принудительной подачи воздуха в горелку подогревателя с целью интенсификации процесса сгорания. Приводится в действие вентилятор от электродвигателя 5 постоянного тока.
Корпус 6 вентилятора крепится с одной стороны к приводному электродвигателю 5 через буфер 4, а с другой винтами 3 соединяется с крышкой 2, имеющей отверстие для забора воздуха.
Корпус 6 и ротор 1 изготовляются из низкоуглеродистой листовой стали штамповкой, с последующим анти-
Рис. 5. Вентилятор бензинового подогревателя
29
коррозионным покрытием. В настоящее время в качестве материала ротора вентилятора стали использовать пластмассу (полиэтилен или полипропилен). Ротор крепится на валу электродвигателя стопорным винтом. Устанавливается вентилятор на автомобиле с помощью кронштейна, конструкция которого и расположение определяются общей компоновкой подогревателя на автомобиле.
Топливный бачок предназначен для обеспечения питания топливом подогревателя. Емкость бачка выбирается из расчета на 1—2 ч работы подогревателя. Бачок устанавливается в отсеке двигателя с превышением над уровнем подогревателя, обеспечивающим подачу топлива на сгорание самотеком. Бачок выполняется небольшой высоты с целью предотвращения резкого изменения расхода топлива с изменением его количества. На бачке устанавливается запорный краник. Заполнение бачка ручное.
Электромагнитный топливный клапан (рис. 6) предназначен для дистанционного управления работой подогревателя путем включения или отключения топлива.
В сердечник 5 клапана завальцовано запорное устройство в виде бензомаслостойкой резиновой пластины. При подаче электрического питания на катушку 2 сердечник втягивается внутрь катушки, открывая проход
я-я
1 Z 3 4 5 5
Рис. 6. Электромагнитный топливный клапан бензиновых подогрева-телей:
/ — крышка корпуса; 2— электромагнитная катушка; 3 — направляющая втулка; 4— пружина; 5 — сердечник; 6 — корпус клапана; 7 — подводящий штуцер клапана; 8 — отводящий штуцер клапана; 9 — прокладка; 10 — основание клапана; // — сальник регулировочной иглы; /2 — регулировочная игла; 13 — пружина нглы; 14 — гайка
30
топливу. При отключении электрического питания пружина 4 запирает клапан. Электромагнитный клапан бензиновых подогревателей объединен с регулировочной иглой 12 расхода топлива, подаваемого на сгорание. Регулирование ручное.
В конструкции электромагнитных клапанов подогревателей П-16 автомобилей ЗИЛ предусмотрен электрический подогрев корпуса клапана, осуществляемый нихромовой спиралью, включенной в цепь свечи накаливания подогревателя. Такой подогрев исключает отказы электромагнитного клапана в результате возможного примерзания запорного устройства (резиновой пластины) к седлу клапана при наличии конденсата или влаги в бензине.
На подогревателе типа П-100 применяется регулятор, обеспечивающий постоянство расхода топлива независимо от его количества в расходном бачке. Регулятор работает по аналогии с поплавковой камерой карбюратора. Конструкция регулятора не оправдала себя в эксплуатации из-за недостаточной надежности, поэтому на подогревателях последних моделей их заменяют на электромагнитные клапаны.
Пульт управления подогревателем с помощью установленной на нем коммутационной аппаратуры обеспечивает ручное дистанционное управление работой подогревателя.
Схема пульта управления для большинства бензиновых автомобильных подогревателей такая же, как у подогревателя П-16 (см. рис. 2), но с небольшими изменениями.
Переключатель 11 имеет три положения: 0 — все выключено; I —включен электродвигатель вентилятора; II — включен электродвигатель вентилятора и электромагнитный топливный клапан.
Выключатель 10 свечи и контрольная спираль 9 выполнены автономно и включены последовательно в цепь свечи накаливания. В этой же цепи подогревателя П-16 включен подогрев электромагнитного топливного клапана.
Работа бензинового подогревателя. Порядок операций по приведению в действие и обслуживанию каждого типа подогревателей излагается в техническом описании И инструкции по эксплуатации соответствующего автомо-
31
биля. В общем виде работа бензинового подогревателя осуществляется следующим образом.
Включают переключатель 11 (см. рис. 2) в положение II. При этом обеспечивается продувка газохода подогревателя вентилятором и смачивается бензином асбестовая футеровка испарительной камеры горелки. Продолжительность 10—15 с. После этого переключатель устанавливают в положение 0 и выключателем 10 включают свечу накаливания на время, пока контрольная спираль 9 не накалится до светло-красного цвета (примерно 30—40 с), и без выключения свечи переводят переключатель в положение II. При этом обеспечивается подача бензина и воздуха, а также работа запального устройства. По выходу подогревателя на режим устойчивой работы (определяется по характерному непрерывному гулу) свечу отключают. Для остановки подогревателя переключатель переводят в положение I, при котором отключается топливо, но продолжает работать вентилятор, обеспечивая продувку газоходов подогревателя от продуктов сгорания топлива. Продолжительность продувки примерно 15—30 с, после чего переключатель переводят в нулевое положение.
Большой интерес представляет конструкция подогревателя пульсирующего типа.
Отличительной особенностью подогревателя такого типа является возможность его длительной работы без потребления электрической энергии. Электрическая энергия используется лишь в период приведения подогревателя в действие. При выходе его на режим устойчивой работы возможно полное отключение от источника электрического питания и продолжительная работа до полной выработки топлива в расходном бачке подогревателя. От подогревателей ранее описанной конструкции пульсирующий подогреватель отличается еще тем, что все его узлы скомпонованы в одном корпусе.
Подогреватель пульсирующего типа с воздушным теплообменником (рис. 7) включает в себя следующие основные узлы: камеру сгорания, жаровую трубу, карбюратор, пусковой насос, топливный бачок и теплообменник.
Камера 6 сгорания имеет грушевидную форму и выполняет роль резонатора совместно с жаровыми трубами. При сгорании бензовоздушной смеси в ней образуется
32
Зак. 47#
Рис. 7. Схема воздушного подогревателя:
/ — пусковой воздушный насос; 2 — выключатель свечи; 3 — клапан подачи воздуха; 4 — катушка зажигания; 5 — рукоятка регулировочной иглы: 6 — искровая свеча; 7 — камера сгорания; 8 — жаровая труба; 9 — патрубок наружного кожуха теплообменника; 10 — наружный кожух теплообменника; И— глушитель выпуска; 12 — колесо турбины; 13— полость для смазки подшипников вала турбины; 14— крыльчатка вентилятора; 15—направляющий аппарат; 16— отсасывающая трубка эжектора; /7 — выпускная труба; 18—внутренний кожух теплообменника; 19— эжектор; 20 — свеча накаливания; 21 — жиклер-распылитель; 22 — карбюратор; 23 — топливный бачок; 24 — пусковой обратный клапан; 25 — топливопровод; 26 — топливный фильтр
волна повышенного давления газов, распространяющаяся с очень высокой скоростью. Газы движутся по жаровой трубе и нагревают теплоноситель (в данном случае воздух) в теплообменнике. За волной повышенного давления в камере сгорания создается разряжение, под воздействием которого срабатывает клапан 3, обеспечивая поступление воздуха для сгорания бензина. Поступление бензина в камеру сгорания обеспечивается путем создания некоторого избыточного давления в топливном бачке подогревателя за счет отбора части газов из камеры сгорания через дроссель в момент наличия в ней избыточного давления. Работа подогревателя циклическая, т. е. процессы повышения и понижения давления в камере сгорания постоянно повторяются, причем с частотой несколько десятков раз в секунду.
Подогреватель приводится в действие при помощи ручного диафрагменного насоса, которым обеспечивается создание избыточного первоначального давления в топливной системе и подача воздуха для воспламенения бензина. Бензин поступает в камеру сгорания через жиклер-распылитель 21 карбюратора, в воздух — через клапаны 24, которые обеспечивают герметизацию камеры сгорания.
Количество бензина, подаваемого на сгорание, регулируется иглой, рукоятка 5 управления расположена на верхней крышке корпуса подогревателя. Количество подаваемого воздуха можно изменять проходным сечением воздушного клапана 3.
В подогревателе предусмотрено устройство, обеспечивающее прогрев клапана 3 подачи воздуха и деталей топливоподающей системы перед приведением в действие подогревателя. Это устройство выполняется в виде свечи 20 накаливания, устанавливаемой непосредственно в горловину камеры сгорания и получающей питание от аккумуляторной батареи.
Воспламенение смеси бензина с воздухом в период приведения подогревателя в действие осуществляется искровой свечой 6, работающей в сочетании с индукционной катушкой 4. После выхода подогревателя на режим устойчивой работы свечу накаливания и искровую свечу отключают, а воспламенение бензовоздушной смеси осуществляется за счет наличия остаточных газов и раскаленных деталей камеры сгорания. При этом прекраща-34
ется подкачка воздуха насосом, так как подогреватель выходит на циклический режим работы.
Показанный на рис. 7 подогреватель с воздушным теплообменником может выполнять роль предпускового подогревателя двигателя с воздушным охлаждением или быть отопителем кабины автомобиля. В таком теплообменнике используется кинетическая энергия газов, выходящих из жаровой трубы для привода крыльчатки 14 вентилятора, прокачивающей воздух через теплообменник подогревателя. Привод вентилятора обеспечивается газовой турбиной, рабочее колесо 12 которой установлено на одном валу с крыльчаткой вентилятора. На конце выпускной трубы подогревателя устанавливается эжектор 19, обеспечивающий отсос газов из полости подшипников турбины.
В случае применения подогревателя для предпускового подогрева двигателя с жидкостным охлаждением вместо воздушного теплообменника устанавливается жидкостный с организацией термосифонной циркуляции жидкости в нем.
Основное достоинство подогревателей (отопителей) пульсирующего типа — возможность длительной работы без потребления электрической энергии, что очень важно в условиях эксплуатации автомобилей.
В силу того, что автомобили «Магирус-Дейтц» получили в последнее время широкое распространение в районах с суровыми климатическими условиями (трассы Магаданской обл. и БАМ, район г. Норильска), следует подробнее рассмотреть вопросы эксплуатации пульсирующих подогревателей фирмы «Эбершнехер», устанавливаемых на автомобилях.
Подогреватель устанавливается на двигатель лишь на период предпускового прогрева двигателя, для чего используется быстродействующий затвор и крепежные цепи, а для подачи нагретого и отсоса охлажденного воздуха устанавливают гибкие гофрированные шланги. К системе электрооборудования автомобиля подогреватель на период приведения в действие подсоединяют кабелем со штепсельным разъемом.
Пускают подогреватель следующим образом: устанавливают рукоятку 5 управления регулировочной иглы (см. рис. 7) расхода топлива в положение «закрыто» и плавно качают рукоятку пускового насоса /
2*
35
с одновременным включением свечей: искровой 6 и накаливания 20 (кнопка выключения свечей на подогревателе «Эбершнехер» установлена на рукоятке пускового насоса).
После трех-четырех качков устанавливают рукоятку 5 управления регулировочной иглой в положение подачи топлива, повернув ее против часовой стрелки на 0,5—1 оборот, и продолжают плавно качать рукоятку насоса, не отпуская кнопку выключения свечей. При этом обеспечивается подача бензина и воздуха в камеру сгорания, смесеобразование и воспламенение смеси.
При резком энергичном перемещении рукоятки происходит переобогащение смеси и она не воспламеняется (из выпускного патрубка подогревателя выходят пары бензина в виде белого тумана).
При появлении вспышек плавно выполняют подрегулировку рукояткой регулировочной иглы, пока вспышки не станут равномерными. При резком или чрезмерном повороте регулировочной иглы возможно переобогащение смеси и прекращение вспышек.
После выхода подогревателя на устойчивый режим (характерный равномерный гул) прекращают подкачку пусковым насосом и отключают кабель электрического питания.
Для остановки подогревателя достаточно завернуть рукоятку регулировочной иглы до отказа по часовой стрелке для прекращения подачи бензина.
Такой порядок приведения в действие подогревателя рекомендуется до температуры окружающего воздуха — 15°С. При температурах окружающего воздуха ниже — 15°С рекомендуется предварительно до подкачки пусковым насосом подогреть смесительную камеру включением свечи 20 накаливания на время: при —20°С не менее 2 мин, при —30°С не менее 3 мин, при —40°С не не менее 4 мин, при —50°С не менее 5 мин.
При пуске регулировочную иглу поворачивают рукояткой на 1,0—1,5 оборота. В остальном последовательность пуска та же, что и до —15°С.
Для устойчивой длительной работы прогретого и вышедшего на режим подогревателя необходимо обеспечивать подачу бензина в определенном количестве: слишком большая подача переобогащает смесь и может привести к заливке камеры сгорания бензином, малая пода-36
ча бензина приводит к неравномерным вспышкам из-за наличия бедной смеси. И в первом и во втором случае подогреватель может прекратить работу, поэтому следует плавно подрегулировать расход бензина, ориентируясь на слух (вспышки должны быть равномерными). При этом следует помнить, что рукоятка 5 управления регулировочной иглы служит только для обеспечения оптимального состава смеси, но не для изменения теплопро-изводительности подогревателя.
Подогреватели, работающие на дизельном топливе
Предпусковые подогреватели автомобильных двигателей, работающие на дизельном топливе, имеют по сравнению с бензиновыми подогревателями ряд конструктивных особенностей. Эти особенности в первую очередь связаны с различиями физических свойств дизельного топлива и бензина.
Дизельное топливо в отличие от бензина менее летуче и более вязко. Его вязкость значительно возрастает при отрицательных температурах и к тому же возможно выпадение из него парафинов. В силу этих свойств преодолеть силы поверхностного натяжения, распылить и обеспечить получение однородной смеси дизельного топлива с воздухом во всем объеме горелки при подаче по аналогии с бензиновыми подогревателями, т. е. самотеком, практически невозможно.
Создание же неоднородной смеси в горелке подогревателя приводит к недожогу топлива, вызывающему образование в отработавших газах подогревателя продуктов неполного сгорания, вследствие чего топливо догорает на выходе из подогревателя. Это вызывает уменьшение теплопроизводительности и КПД подогревателя. Продукты неполного сгорания топлива в виде нагара, имеющего низкий коэффициент теплопроводности, интенсивно скапливаясь на внутренних поверхностях горелки и стенках теплообменника, нарушают нормальное протекание процесса горения и ухудшают теплообмен между горячими газами и теплоносителем. В результате резко снижается срок службы подогревателя или требуется периодическое техническое обслуживание его с целью очистки внутренних поверхностей от нагара. В противном случае эффективность подогревателя зна
37
чительно снижается. Догорание частиц топлива й его паров на выходе из подогревателя при использовании отработавших газов подогревателя для обогрева масла в двигателе автомобиля повышает пожарную опасность и может вызвать локальный перегрев масла в картере двигателя.
Таким образом, предпусковые подогреватели, работающие на дизельном топливе, должны иметь конструктивные элементы, обеспечивающие качественное его распиливание.
К особенностям современных дизельных подогревателей следует отнести применение на них в подавляющем большинстве принудительного способа циркуляции теплоносителя в период предпускового прогрева двигателя. Это объясняется тем, что дизельные автомобильные двигатели имеют большую металлоемкость по сравнению с карбюраторными двигателями.
Исследования ряда двигателей показали, что для обеспечения равномерного предпускового разогрева их в относительно короткое время, отводимое на подготовку двигателя к принятию нагрузки, термосифонная циркуляция недостаточна, а потому целесообразно применять принудительную циркуляцию теплоносителя, обеспечивающую лучший разогрев подшипников коленчатого вала и необходимое снижение момента сопротивления вращению его в период пуска.
Имеется еще ряд конструктивных особенностей, отличающих дизельные подогреватели от бензиновых. В целом же они близки по конструкции и могут быть унифицированы по основному узлу — теплообменнику.
Устройство отечественных дизельных подогревателей. В настоящее время выпускается ряд дизельных подогревателей типа ПЖД (подогреватель жидкости, дизельный), устанавливаемых на автомобили МАЗ, КрАЗ, МоАЗ, БелАЗ.
Для автомобилей МАЗ, КрАЗ, МоАЗ применяется подогреватель ПЖД-44, для БелАЗ — ПЖД-70, для КамАЗ — ПЖД-30.
Подогреватели ПЖД-44 и ПЖД-70 различаются в основном по теплопроизводительности, близки по конструкции и унифицированы по основным узлам.
Предпусковой подогреватель ПЖД-30 двигателей автомобилей КамАЗ аналогичен по конструкции двум пер
38
вым, но имеет ряд более совершенных узлов, в значительной мере устраняющих недостатки, присущие им.
Все дизельные подогреватели, выпускаемые у нас в настоящее время, имеют жидкостные теплообменники. Дизельные воздушные подогреватели для автомобилей отечественной промышленностью не выпускаются.
Современные серийно выпускаемые дизельные подогреватели состоят из следующих основных узлов: котла подогревателя, насосного агрегата, электромагнитного топливного клапана, пульта управления. Подогреватели типа ПЖД-30, кроме вышеназванных узлов, имеют в конструкции дополнительно: источник высокого напряжения, электронагреватели топлива. В конструкции и компоновке общих для дизельных подогревателей узлов также имеется ряд различий.
Котел подогревателя состоит из теплообменника и горелки. В отличие от бензиновых подогревателей горелки дизельных подогревателей только съемные. Это дает возможность периодически или по мере необходимости очищать внутренние поверхности горелки и газохода теплообменника подогревателя от нагара, а также более четко контролировать в производстве качество горелки, являющейся основной частыб дизельного подогревателя.
Теплообменник дизельного подогревателя конструктивно практически не отличается от теплообменника бензинового подогревателя, т. е. имеет две соединенные между собой цилиндрические рубашки и газоход с поворотом на 180°.
Горелка дизельного подогревателя в силу ряда особенностей, рассмотренных ранее, отличается по принципу протекания процессов смесеобразования и сгорания топлива и соответственно по конструкции от горелки бензинового подогревателя и приближается по конструкции и принципу действия, скорее, к камерам сгорания газотурбинных двигателей.
Для обеспечения достаточно полного сгорания дизельного топлива, определяющего в конечном итоге эффективность и долговечность подогревателя, для обеспечения надежности приведения в условиях отрицательных температур необходимо, чтобы выполнялись:
определенное количественное соотношение подаваемого на сгорание топлива и воздуха;
39
образование однородной смеси по всрму объему горелки;
устойчивое воспламенение смеси.
Количество подаваемого на сгорание топлива для обеспечения требуемой теплопроизводительности устанавливается на основе приближенного расчета и уточняется экспериментальной проверкой.
На основе опыта исследований подогревателей типа ПЖД установлено, что средняя величина коэффициента избытка воздуха, при которой обеспечиваются оптимальные условия работы подогревателя, лежит в пределах 1,2—1,5.
С уменьшением значения коэффициента избытка воздуха длина факела в котле подогревателя возрастает и догорание топлива происходит по всей длине газохода подогревателя и даже за его пределами. При этом, хотя температура в зоне горения несколько возрастает, тепло-производительность подогревателя снижается, так как не обеспечивается полное сгорание всего подаваемого топлива в зоне теплообменника. Увеличение коэффициента избытка воздуха снижает температуру сгорания, что также снижает теплопроизводительность подогревателя.
Существенное значение на протекание процесса сгорания топлива оказывает распределение воздуха по объему горелки и соответственно значение коэффициента избытка воздуха в различных поясах горелки. Последнее обстоятельство определяется конструкцией горелки подогревателя.
Для примера рассмотрим устройство дизельного подогревателя ПЖД-44 (рис. 8). В передней части котла подогревателя с помощью фланца и болтов устанавливается горелка, представляющая собой два цилиндра, установленные один в другой. Внутренний цилиндр 12 имеет отверстия, наружный цилиндр 13 отверстий не имеет. В передней части горелки между наружным и внутренним донышками цилиндров устанавливается неподвижный многолопаточный центростремительный завихритель 11. В выходной части горелки имеется сужение в виде сопла.
Воздух от вентилятора 3 подогревателя подводится к горелке тангенциально. Вследствие такого подвода он получает закрутку и далее разбирается на два потока: первичный и вторичный. Первичный поток подается 40
в зону сгорания через завихритель 11, вторичный проходит в кольцевую полость, образуемую внутренним и наружным цилиндрами, и через отверстия во внутреннем цилиндре попадает в зону сгорания.
Неподвижный завихритель дополнительно турбулизу-ет первичный поток воздуха, получившего предварительную закрутку в результате тангенциального подвода к горелке. Распыленное форсункой топливо подается в поток интенсивно движущегося воздуха и смешивается с ним, образуя по всему объему горелки относительно однородную смесь, которая в период приведения подогревателя в действие (розжиг) воспламеняется от свечи накаливания, Но так как для воспламенения дизельного топлива при отрицательных температурах требуется большое количество тепла, то поверхность нагрева свечи накаливания дизельного подогревателя и ток, потребляемый свечой, соответственно больше, чем у бензиновых
Рис. 8. Устройство подогревателя ПЖД-44:
1 — топливный шестеренчатый насос; 2 — электродвигатель насосного агрегата; 3— вентилятор; 4 — жидкостный насос; J — всасывающий патрубок жидкостного насоса; 6 — свеча накаливания; 7 и 9 — топливопроводы; S — электромагнитный топливный клапан; 10 — форсунка; 77 — завихритель; /2 — внутренний цнлиидр горелки; 13— наружный цилиндр горелки; 14 — патрубок выхода нагретой жидкости; 15 — прямой газоход; 16 — наружная жидкостная рубашка; П — внутренняя жидкостная рубашка: 13 — обратный газоход; 19 — патрубок подвода жидкости в теплообменник котла; 20 — сливной краник; 21 — газоотводящий патрубок; 22 — дренажная трубка;
А — нагретая жидкость в двигатель; Б — отработавшие газы к масляному картеру двигателя; В — жидкость от двигателя: Г — жидкость от насоса в котел подогревателя
41
подогревателей. После приведения подогревателя в действие свечу отключают. Дальнейшее воспламенение осуществляется за счет нагрева внутренних поверхностей горелки и непрерывности потока пламени. Кроме того, надежность воспламенения смеси в горелках дизельных подогревателей повышается вследствие наличия такой структуры газового потока в горелке, при которой имеет место область пониженного давления вдоль оси горелки по направлению к форсунке. В результате часть газового потока с высокой температурой возвращается к форсунке, что способствует воспламенению новых порций смеси.
Вторичный поток воздуха, проходя через отверстия во внутреннем цилиндре, проникает в поток горящих газов, смешивается с ними и частицами не полностью сгоревшего топлива и способствует полному догоранию топлива. Обдув внутреннего цилиндра холодным воздухом позволяет снизить его температуру и предотвратить преждевременное прогорание в результате перегрева.
Котел предпускового подогревателя ПЖД-30 (рис. 9) несколько отличается от котлов других дизельных подогревателей конструкцией горелки. К основным конструктивным особенностям, отличающим горелку этого подогревателя от других серийных дизельных подогревателей, следует отнести следующее:
подвод воздуха от вентилятора осуществляется в направлении, перпендикулярном к продольной оси горелки, вместо тангенциального подвода;
центростремительный завихритель заменен на осевой с профилированными винтовыми лопатками;
изменено количество, размер и расположение отверстий во внутреннем цилиндре;
применен электроискровой розжиг вместо розжига свечой накаливания.
Отказ от традиционного для горелок дизельных подогревателей тангенционального подвода воздуха позволяет снизить величину аэродинамического сопротивления воздуха на входе в горелку и соответственно потери расхода воздуха.
Замена центростремительного завихрителя на осевой позволяет создать более оптимальную структуру потока воздуха в горелке, обеспечить обдув торца форсунки и внутренней поверхности свечи для уменьшения нагарооб-разования на ее поверхности. Применение искрового роз-
42
В 9 10
Рис. 9. Котел подогревателя ПЖД-30:
/ — электронагреватель топлива; ? — электромагнитный топливный клапан; 3 — патрубок отвода нагретой жидкости; 4 — искровая свеча; 5 — штуцер подвода топлива к нагревателю в теплообменнике; 6 —- патрубок отвода отработавших газов; 7 —• топливный фильтр: 8 — жидкостная полость котла; 9 — обратный газоход; 10 — прямой газоход; // — горелка; 12 — форсунка; 13 — воздушный патрубок; 14 — нагреватель хоплива в теплообменнике; 15 — патрубок подвода жидкости в котел
жига вместо розжига с использованием свечи накаливания позволяет получить ряд преимуществ в конструкции подогревателя: снизить величину потребляемого тока на пуск подогревателя, сократить время на пуск, повысить надежность воспламенения топлива и долговечность запального устройства топлива.
Ток, потребляемый свечой накаливания выпускаемых дизельных подогревателей, равен 42—45 А. Ток, потребляемый электроискровой свечой, совместно с высоковольтным источником составляет не более 5 А. Время на приведение в действие дизельного подогревателя свечой накаливания при отрицательных температурах составляет от 60 до 120 с. Время пуска подогревателя электроискровой свечой практически мгновенное. Максимально это время не превышает 15 с, в противном случае имеет место нарушение в работе какой-нибудь из систем подогревателя.
При этом следует отметить, что общее время на приведение подогревателя в действие с помощью электро-
43
Рис. 10. Искровая свеча дизельных подогревателей:
1 - изолятор; 2 — центральный электрод: 3 ~ экран
искровой свечи и ток, потребляемый на розжиг при температурах ниже 30°С, несколько увеличиваются за счет использования в сочетании с электроискровым розжигом электронагревателя топлива. Ток, потребляемый электронагревателем топлива, составляет порядка 12 А, а время включения его не превышает 60 с. Эти величины значительно меньше, чем при розжиге со свечой накаливания. К тому же электронагреватель, кроме подогрева топлива, обеспечивает подогрев корпуса электромагнитного топливного клапана и фильтров тонкой очистки, предотвращая возможное перекрытие проходных сечений топлива парафином или льдом. При температуре выше —30°С возможен пуск подогревателя без использования электронагревателя топлива и соответственно резкое снижение потребления электроэнергии аккумуляторных батарей.
Свеча накаливания, обладая достаточной надежностью в отношении розжига подогревателя, имеет недостаточную долговечность из-за наличия открытой спирали, длительно работающей в зоне с высокой температурой. В результате нередки случаи перегорания спирали свечи, что вынуждает в комплект запасных частей включать запасную свечу. Искровая свеча менее подвержена действию высокой температуры, но она более чувствительна к нагарообразованию на поверхности. Если периодически очищать ее от нагара, то одной свечи достаточно на весь срок службы подогревателя.
Искровая свеча подогревателя ПЖД-30 (рис. 10) отличается от обычной автомобильной свечи зажигания боковым электродом, роль которого выполняет наружный экран с фасонными двухъярусными отверстиями и увеличенной общей длиной.
44
Применение свечи с постоянным местом искрового разряда (между центральными и боковыми электродами) на горелках предпусковых подогревателей себя не оправдало из-за быстрого перекрытия нагаром искрового промежутка, приводящего к отсутствию искрообразова-ния или разряду по внешнему контуру свечи.
Наличие экрана вокруг центрального электрода дает возможность получать искровой разряд в любой части окружности экрана, повышая этим надежность свечи в условиях работы в зоне повышенного нагарообразо-вания.
Увеличение общей длины свечи подогревателя диктуется необходимостью обеспечения установки свечи на горелке таким образом, чтобы зона искрового разряда находилась обязательно в зоне распыла топлива форсункой. В противном случае розжиг подогревателя будет затруднен или невозможен.
Искровая свеча подогревателя работает в сочетании с источником высокого напряжения постоянного тока ТК-107, представляющего собой индукционную катушку с транзисторным коммутатором, которые обеспечивают создание высокого напряжения (18 кВ) и частоту следования импульсов высокого напряжения 250 Гц.
Форсунка. Существенное влияние на процессы смесеобразования, воспламенения и сгорания дизельного топлива в горелке подогревателя оказывает качество распыла топлива форсункой, которое характеризуется углом распыла, равномерностью распределения частиц топлива по объему конуса распыливаемого топлива, величиной частиц топлива и их дальнобойностью.
Исследованиями установлено, что в горелках предпусковых подогревателей целесообразно получать короткий факел пламени, чтобы основная масса распыленного топлива сгорала в зоне горелки или в непосредственной близости от нее. Получение короткого факела пламени достигается, помимо выполнения соответствующей конструкции горелки подогревателя, созданием определенных условий распыла топлива.
Для создания благоприятных условий смесеобразования необходимо, чтобы поверхность соприкосновения топлива с воздухом была наибольшей, а это получается при достаточно большом (не менее 60°) угле распыла топлива. Угол распыла топлива в значительной мере
45
определяет и надежность розжига подогревателя (особенно при наличии искровой свечи). При уменьшении угла распыла возможно несовпадание конуса распиливаемого топлива с зоной искрового разряда запального устройства и отказы в розжиге подогревателя.
На работоспособность и долговечность горелки подогревателя оказывает влияние также равномерность распределения топлива по конусу распыла. При равномерном распиливании обеспечиваются условия для создания однородной смеси во всем объеме горелки, соответственно быстрое сгорание смеси без образования локальных зон повышенного нагарообразования или зон повышенной температуры. Известно, что скорость сгорания капли топлива зависит от скорости ее испарения, поэтому необходимо, чтобы отношение поверхности капли распыленного топлива к ее объему было по возможности большим. Поскольку это отношение обратно пропорционально радиусу капли топлива, необходимо добиваться максимально возможного количественного дробления всего подаваемого на сгорание топлива с наименьшей величиной капель.
Дальнобойность струй топлива увеличивает длину факела и способствует неоднородности смеси по объему горелки, поэтому дальнобойность струй в форсунках предпусковых подогревателей относительно небольшая.
Для выполнения всех перечисленных требований в предпусковых дизельных подогревателях отечественной конструкции используется метод подачи топлива в горелку под давлением и распыл его с помощью форсунки центробежного типа. Давление топлива создается специальным насосом подогревателя. На современных предпусковых дизельных подогревателях получили распространение шестеренчатые насосы, обеспечивающие непрерывную подачу топлива к форсунке. Иногда в предпусковых подогревателях используются плунжерные насосы, но они требуют устройств, устраняющих пульсацию топлива, и имеют более сложную конструкцию, что и ограничивает область их применения.
Распыл топлива форсункой центробежного типа основан па сообщении топливу перед соплом тангенциального направления движения, что достигается применением в форсунке вихревой камеры. Топливо под давлением с высокой скоростью по касательной входит в цилиндри-46
ческую полость вихревой камеры. Вследствие наличия тангенциональной составляющей скорости топливо из сопла форсунки вытекает в виде туманообразного конуса.
Форсунка серийных дизельных подогревателей ПЖД-44 показана на рис. 11. Конструкция форсунки подогревателя ЦЖД-70 аналогична конструкции форсунки подогревателя ПЖД-44, за исключением некоторых конструктивных отличий. Ее корпус ввертывается в корпус электромагнитного клапана подогревателя, а корпус форсунки подогревателя ПЖД-44 — в специальный штуцер, который, в свою очередь, устанавливается на резьбе в донышке горелки подогревателя. В обоих корпусах предусмотрено сопло сечением 0,4—0,5 мм. Наличие отверстия малого диаметра в корпусной детали, а также необходимость обеспечения его строгой соосности делают конструкцию нетехнологичной. На последних образцах подогревателей типа ПЖД-44 введена дополнительная пластинка с отверстием, выполняющим роль сопла, что позволяет несколько снизить требования на изготовление корпуса. Для предотвращения подтекания топлива из сопла форсунки внутренний торец корпуса и торец вихревой камеры должны плотно прилегать друг к другу, что достигается соответствующей обработкой этих деталей и затяжкой прижимного винта при сборке форсунки. В процессе эксплуатации камера пригорает к корпусу форсунки, что создает определенные трудности при разборке форсунки для промывки и является недостатком конструкции форсунок такого типа.
Рис. 11. Форсунка подогревателей типа ПЖД-44:
1 — корпус форсунки; 2 — камера; Я — прокладка; 4 — нажимный винт; 8 — штуцер; 6 — прокладка фильтра; 7 — фильтр; 8 — прокладка корпуса фильтра; 9 — пружина; 10 — корпус фильтра
Рис. 12. Форсунка подогревателя ПЖД-30:
1 — корпус форсунки; 2 — прокладка распылителя; 3 — вихревая камера-распылитель; 4 — проставка; 5 — винт; 6 — винт крепления фильтра; 7 — фильтр; 8 — шайба
47
Фильтр тонкой очистки топлива используется от насоса-форсунки дизельных двигателей ЯМЗ-206. На форсунке подогревателя ПЖД-70 фильтр крепится специальным винтом, а на форсунке подогревателя ПЖД-44 устанавливается в специальном корпусе и прижимается пружиной.
Форсунка подогревателя ПЖД-30 (рис. 12) отличается по конструкции от форсунок других серийных подогревателей.
У этой форсунки улучшенное качество распыла топлива, снижена зависимость качества распыла от вязкости топлива, повышена технологичность ее изготовления. Достигается это введением специальной конструкции вихревой камеры-распылителя 3 в виде пластинки с тангенциальными каналами. Камера через проставку 4 прижимается винтом 5 к корпусу 1 форсунки. Уплотнение между форсункой и вихревой камерой обеспечивается прокладкой 2. Такая конструкция форсунки более удобна в эксплуатации, так как дает возможность обеспечивать ее легкую разборку и сборку. Ввертывается форсунка по аналогии с форсункой подогревателя ПЖД-70 в корпус электромагнитного клапана подогревателя.
Стендовые и эксплуатационные испытания показали, что форсунка подогревателя ПЖД-30 обеспечивает более качественный распыл, менее склонна к засорениям и за-коксованиям.
Подогрев топлива. Опыт эксплуатации предпусковых подогревателей, работающих на дизельном топливе, показал, что при низких отрицательных температурах из-за повышения вязкости дизельного топлива невозможно обеспечить требуемое качество его распыла. В результате снижается надежность пуска подогревателя, так как из-за уменьшения угла распыла топлива запальное устройство может оказаться вне зоны его распыла. Величина частиц распыленного холодного топлива увеличивается. Это, в свою очередь, затрудняет розжиг подогревателя, а при его работе в результате некачественного смесеобразования и соответственно неполного сгорания интенсивно образуется нагар.
С целью устранения отрицательного влияния повышенной вязкости топлива на работоспособность и надежность подогревателя в конструкции последних и перспективных подогревателей предусматриваются нагрева-
48
гели топлива (пусковой электронагреватель, трубчатый нагреватель).
Пусковой электронагреватель обеспечивает подогрев небольшой порции топлива перед пуском подогревателя. Подогретое топливо дает возможность обеспечить качественный распыл его форсункой в период пуска подогревателя, предовращая отказы в розжиге из-за значительного повышения вязкости топлива при отрицательных температурах. Конструкция пускового электронагревателя топлива будет рассмотрена далее.
Трубчатый нагреватель топлива обеспечивает подогрев топлива в период работы подогревателя и устанавливается в обратный газоход теплообменника подогревателя (см. рис. 9). Подогрев топлива, подаваемого на сгорание в горелку, осуществляется за счет использования тепла отработавших газов подогревателя. Топливо к нагревателю подводится от насоса подогревателя и отводится к электромагнитному клапану. Вследствие наличия высокой температуры отработавших газов подогревателя топливо, выходящее из нагревателя, имеет всегда положительную температуру. Это дает возможность обеспечивать высокую полноту сгорания не только за счет улучшения качества распыла нагретого топлива форсункой, но и за счет увеличения скорости его сгорания.
Насосный агрегат (рис. 13) представляет собой устройство, состоящее из вентилятора (нагнетателя), топливного и жидкостного насосов, приводимых от одного электродвигателя. Жидкостный насос и вентилятор, выполняемые в литом алюминиевом корпусе, устанавливаются с одной стороны приводного электродвигателя, топливный насос, имеющий автономный корпус, крепится с противоположной стороны. Такая конструкция насосного агрегата достаточно компактна, не вызывает трудностей при установке подогревателя на автомобиле и удобна в обслуживании. Применение единого двигателя на привод всех устройств снижает производственные затраты.
Жидкостный насос центробежного типа предназначен для обеспечения циркуляции теплоносителя между предпусковым подогревателем и системой охлаждения двигателя в период его предпускового прогрева. Рабочее колесо 3 насоса устанавливается непосредственно на вал электродвигателя 7 с помощью сегментной
49
Рис. 13. Насосный агрегат подогревателя ПЖД-30:
/— сливной краник; 2 — корпус жидкостного насоса; 3 —рабочее колесо жидкостного на-
coca; 4 и // — уплотнительные манжеты; 5 — крыльчатка вентилятора; 6 — корпус вентиля-	№21
тора; 7 — электродвигатель; 8 — муфта топливного насоса; - — ведущая шестерня топлив-
ного иасоса; 10 — ведомая шестерня топливного насоса; 12 — редукционный клапан
шпонки и крепится гайкой. Уплотнение рабочей полости насоса со стороны вентилятора обеспечивается по валу резиновой манжетой 4. Жидкость к насосу подводится-через патрубок на крышке насоса, а отводится через патрубок на корпусе насоса. Сливают жидкость из полости насоса через краник /.
Вентилятор центробежного типа обеспечивает подачу воздуха в горелку подогревателя. Крыльчатка 5 вентилятора устанавливается на вал электродвигателя на шпонке и крепится гайкой. Необходимый зазор между крыльчаткой и корпусом вентилятора обеспечивается распорной втулкой, устанавливаемой между подшипником электродвигателя и ступицей крыльчатки. Такая конструкция крепления крыльчатки принята на насосных агрегатах подогревателей ПЖД-70 и ПЖД-30. На подогревателях типа ПЖД-44 крыльчатка устанавливается на вал через ступицу. Ступица стопорится на валу винтом, а крыльчатка крепится к ступице.
Крыльчатка вентилятора изготовляется из алюминиевого сплава и балансируется.
Топливный насос шестеренчатого типа обеспечивает подачу топлива под давлением к форсунке подогревателя. Насос выполнен в чугунном литом корпусе. Шестерни 9 и 10 стальные. Вал насоса со стороны приводного электродвигателя уплотняется резиновой манжетой 11. Манжета разгружена путем сверления, соединяющего ее с всасывающей полостью насоса. Просочившееся топливо отводится через дренажное отверстие.
Вал ведущей шестерни соединяется с валом приводного электродвигателя посредством муфты 8. Муфта может быть стальная — жесткая (подогреватели ПЖД-44) или резинометаллическая — эластичная (подогреватели ПЖД-30 и ПЖД-70). Последняя имеет большую долговечность.
Корпус насоса к корпусу электродвигателя крепится посредством переходника. Переходник может соединяться с крышкой электродвигателя при помощи резьбы (подогреватель ПЖД-44) или при помощи фланца (подогреватель ПЖД-30).
Производительность топливного насоса регулируют редукционным клапаном 12, обеспечивающим перепуск топлива из нагнетательной полости во всасывающую.
51
Рис. 14. Электромагнитный топливный клапан подогревателя ПЖД-30:
1 корпус электромагнитной катушки; 2 — запорная полусфера; 3 — корпус клапана с седлом; 4 — прокладка фильтра; 5 — фильтр; 6 — пружина фильтра; 7 — корпус фильтра; S — прокладка форсунки; Р — электронагреватель топлива; 10 — втулка; // — прокладка втулки; 12 — форсунка
Производительность насоса составляет до 20 кг/ч, максимальное давление 20 кгс/см2.
Электромагнитный топливный клапан дизельных подогревателей по принципу действия не отличается от электромагнитного клапана бензиновых подогревателей и выполняет те же функции, т. е. обеспечивает дистанционное отключение или включение топлива, подаваемого на сгорание в подогреватель.
Конструктивное отличие клапанов от клапанов бензиновых подогревателей заключается в следующем: отсутствует устройство регулирования
расхода топлива, так как оно предусмотрено в конструкции шестеренчатого топливного насоса (редукционный клапан);
запорное устройство выполняется в виде стального шарика (подогреватель ПЖД-44) или твердосплавной полусферы (подогреватель ПЖД-70 и ПЖД-30), обеспечивающих более надежное отключение топлива и менее склонные к примерзанию к седлу.
В корпус электромагнитного клапана предпускового подогревателя ПЖД-30 (рис. 14) устанавливаются форсунка и электронагреватель топлива. Такая компоновка трех элементов конструкции подогревателя в одном узле компактна и удобна в обслуживании. Установка электронагревателя топлива непосредственно в корпус клапана обеспечивает также прогрев корпуса, что устраняет возможность примерзания запорного устройства при наличии конденсата, а также снижает сопротивление топлив-
52
них фильтров в случае выпадения под влиянием отрицательной температуры парафинов из топлива.
Электронагреватель топлива представляет собой штифтовую свечу, т. е. спираль, закрытую кожухом. Он устанавливается на резьбе в технологическую втулку 10, которая, в свою очередь ввертывается в корпус электромагнитного клапана и уплотняется с ним прокладкой //. Электромагнитный клапан описанной конструкции устанавливается на корпусе горелки подогревателя. При выполнении электромагнитного клапана в отдельном корпусе он может быть отнесен от горелки подогревателя. На входе в клапан и перед форсункой установлены фильтры тонкой очистки топлива.
Пульт управления дизельного подогревателя обеспечивает ручное дистанционное управление работой подогревателя.
В пультах управления подогревателей ПЖД-44 и ПЖД-70 управление каждым потребителем осуществляется от отдельного тумблера. Электродвигатель насосного агрегата имеет два включенных положения: «пуск» и «работа». В положении «пуск» в цепь электродвигателя последовательно включается дополнительное сопротивление, обеспечивающее снижение частоты вращения вала электродвигателя. При уменьшении частоты вращения приводного электродвигателя снижается производительность вентилятора подогревателя, в результате чего уменьшается интенсивность обдува воздухом свечи накаливания и повышается надежность розжига подогревателя.
В положении «работа» на электродвигатель подается полное напряжение аккумуляторных батарей и обеспечивается работа подогревателя в номинальном режиме. В цепи электродвигателя и электромагнитного клапана предусмотрены предохранители. Электромагнитный клапан и свеча накаливания включаются отдельными тумблерами.
В отличие от описанного пульта управления работой подогревателя для подогревателя ПЖД-30 применяется управление с помощью только одного переключателя, имеющего четыре положения (рис. 15):
О — все выключено;
I — розжиг. Включены искровая свеча (контакт СТ), насосный агрегат (контакт AM), электромагнитный топ-
53
Рис. 15. Схема управления работой подогревателя ПЖД-30:
1 — предохранитель; 8 — переключатель; 8 — контактор электродвигателя на* сосиого агрегата; 4 — электродвигатель насосного агрегата; 5 —реле электронагревателя топлива; 6 *• электронагреватель топлива; 7 — электромагнитный топливный клапан; 8 — источник питания; 9 — искровая свеча
ливный клапан (контакт КЗ). Это положение переключателя нефиксированное, подпружиненное. При прекращении воздействия на рукоятку переключателя обеспечивается его автоматическое переключение в положение II;
II — работа. Включены насосный агрегат (контакт AM) и электромагнитный топливный клапан (контакт КЗ).
III — продувка и подогрев топлива. Включены насосный агрегат и электронагреватель топлива (контакт AM).
Питание электродвигателя насосного агрегата и электронагревателя топлива, потребляющих большой ток, осуществляется соответственно через контактор 3 и реле 5. Это дает возможность применять слаботочный переключатель, имеющий относительно небольшие габаритные размеры.
Такой метод управления более прогрессивный, так как позволяет максимально упростить операции по управлению работой подогревателя, облегчает размещение пульта управления на автомобиле.
Устройство зарубежных дизельных подогревателей. Из известных зарубежных предпусковых жидкостных подогревателей, работающих на дизельном топливе, наибольшее распространение получили подогреватели фир
54
мы «Вебасто» (ФРГ), отличающиеся по принципу действия и устройству от отечественных предпусковых подогревателей.
Подогреватель «Вебасто» В 14003 (рис. 16) состоит из следующих основных узлов: теплообменника 11, топливного насоса 4, вентилятора 5, распылителя 7, электродвигателя 1, электромагнитного клапана 7. Циркуляционный жидкостный насос выполнен отдельным агрегатом. Теплообменник в отличие от теплообменников отечественных подогревателей имеет одну жидкостную рубашку, обеспечивающую теплообмен по внутренней поверхности, а для улучшения условий теплопередачи имеется оребрение в виде продольных пластин. Теплообменник соединен с разъемным корпусом, в котором устанавливается электродвигатель, приводящий с одной стороны топливный насос 4 (через муфту 2), с другой осевой воздушный вентилятор 5 и распылитель 7 с экраном 9. В передней части теплообменника располагается камера сгорания в виде перфарированного цилиндра с асбестовой футеровкой. В ней обеспечивается смешивание топлива с воздухом, воспламенение смеси и частичное ее сгорание. Догорание смеси происходит в жаровой трубе /7 и в газоходе между стенкой жаровой трубы и внутренней поверхностью теплообменника, т. е. отработавшие газы совершают путь, как и в конструкциях отечественных подогревателей с поворотом на 180°.
Работает подогреватель следующим образом. При включении подогревателя приводится в действие электродвигатель / и открывается электромагнитный топливный клапан 27, через который топливо из бака самотеком поступает к топливному насосу 4. Топливный насос подает топливо под давлением по нагнетательному трубопроводу 22 к распылителю 7. Распылитель представляет собой одноконтурную открытую чашечную форсунку ротационного типа с принудительным вращением от электродвигателя. Благодаря подаче топлива под давлением и высокой частоте вращения распылителя обеспечивается достаточно мелкий распыл топлива. Топливо попадает в поток воздуха, подаваемого осевым вентилятором и закрученного неподвижным завихрителем 20 и смешивается с воздухом.
Очаг горения образуется от свечи 8 накаливания, находящейся в зоне распылителя и включаемой на пери-
55
Рис. 16. Устройство предпускового подогревателя «Вебасто»:
1— электродвигатель; 2 — муфта; 8 — корпус горелки; 4 — топливный насос; 5 — вентилятор; б—прокладка; 7 — распыли* тель; 8 — свеча накаливания; 9 —экран; /0 — подводящий жидкостный патрубок; //«—теплообменник; /2 — отводящий жидкостный патрубок; 13«—датчик перегрева охлаждающей жидкости; 14 — датчик горения; 15 — пробка сливного отвер* стия; 16 — внутренняя стенка теплообменника с оребрением; /7 — жаровая труба; 18 — камера сгорания; 19 — выпускной патрубок; 20 — завихритель; 21 — дренажное отверстие; 22 — нагнетательный топливопровод; 23— штуцер нагнетательного топливопровода; 24 — воздушный всасывающий патрубок; 25 — штуцер всасывающего топливопровода; 26 — всасывающий топливопровод; 27 — электромагнитный топливный клапан
од приведения подогревателя в действие, так как дальнейшее воспламенение происходит за счет нагрева деталей камеры сгорания и непрерывности потока пламени.
Достоинством подогревателя описанной конструкции является высокий коэффициент полезного действия, небольшая токсичность отработавших газов подогревателя, возможность работы с различной теплопроизводительно-стью, а недостатком — низкая эффективность при относительно больших габаритах и массе.
Подбор подогревателей по теплопроизводительности
Необходимая теплопроизводительность подогревателя выбирается в зависимости от размеров двигателя и технических требований к его пуску при отрицательных температурах.
Технические требования к пуску двигателя с использованием подогревателя определены нормалью ОН 025273—65 и ОСТ 37.001.052—75, согласно которым время подготовки двигателя к работе под нагрузкой при температуре —40°С не должно превышать 30 мин при применении обычных сортов масла в двигателе и 20 мин при применении загущенных масел на маловязкой основе.
Существует несколько методик расчета необходимой теплопроизводительности подогревателя. Однако все существующие расчетные формулы для определения требуемой теплопроизводительности подогревателя двигателя принципиально различны, имеют свои положительные и отрицательные стороны и могут быть использованы при проектировании подогревателя для двигателя с предварительным проведением определенного объема экспериментальных работ и с определенными допущениями. Поэтому нет смысла на них останавливаться, а рассмотрим основные критерии, из которых целесообразно исходить при подборе теплопроизводительности подогревателя для двигателя.
Испытания ряда двигателей с предпусковыми подогревателями показали, что за период прогрева независимо от принятого способа циркуляции теплоносителя интенсивно прогреваются головки и верхняя часть стенок цилиндров двигателя, а также масло в картере двигателя. Темп прогрева подшипников коленчатого вала по срав-
57
нбнию с ними очень небольшой. Это объясняется тем,
что головки и стенки цилиндров получают тепло непосредственно от нагретой в подогревателе жидкости, постоянно циркулирующей через рубашку охлаждения с той или иной скоростью. Масло получает тепло от отработавших газов в подогревателе, которые обтекают масляный картер двигателя. И хотя скорость циркуляции масла, получаемая за счет естественной конвекции, очень незначительна, высокая температура отработавших газов (400—600°С) обеспечивает довольно интенсивный подогрев масла. Подшипники коленчатого вала получа-
ют тепло только за счет теплопередачи через стенки цилиндра и межкартерные перегородки, поэтому темп их прогрева значительно отстает от темпа прогрева головок
цилиндров и масла в картере.
Исходя из вышеизложенного при подборе теплопроиз-
водительности подогревателя нельзя в качестве критерия
подготовки двигателя к пуску использовать температур-
ное состояние головок, цилиндров и масла в картере двигателя, так как при достаточном их прогреве скорость провертывания коленчатого вала двигателя из-за низкой
t,’C
*70
+30
*10
-10
-30
Рис. 17. Зависимость средних температур двигателя ЯМЗ-740 от времени прогрева подогревателем (система заправлена антифризом): 1 — стенок цилиндров правого ряда; 2 — стенок цилиндров левого ряда; 3 — масла в картере двигателя; 4 — коренных подшипников коленчатого вала
температуры подшипников и соответственно повышенных моментов сопротивления провертыванию коленчатого вала может оказаться недостаточной для обеспечения пуска даже предварительно хорошо прогретого двигателя.
На рис. 17 показана зависимость средних температур деталей и масла в картере двигателя ЯМЗ-740 от времени работы подогревателя ПЖД-30. Из графика видно, что средний темп прогрева стенок цилиндров составляет около 6, масла 2,5, а коренных подшипников коленчатого
58
вала 1,5°С/мин. Аналогичная картина наблюдается и при предпусковом прогреве других двигателей.
Таким образом, для обеспечения надежного пуска двигателя после предпускового прогрева его необходимо исходить из условия обеспечения в первую очередь достаточного прогрева подшипников коленчатого вала при соответствующем прогреве головок цилиндров и масла в картере двигателя.
Установка подогревателей на автомобилях
Работоспособность, надежность и долговечность предпусковых подогревателей и их узлов, а также эффективность систем подогрева двигателей в значительной мере зависят от способа установки подогревателей на автомобилях, от конструктивного исполнения присоединительных деталей подогревателя к двигателю, от взаимного расположения основных узлов подогревателя на автомобиле.
Например, если вполне работоспособный и отрегулированный подогреватель установить на автомобиле так, чтобы имело место повышенное аэродинамическое сопротивление на выпуске из котла подогревателя, то работоспособность подогревателя нарушается, т. е. вследствие повышения сопротивления снижается производительность вентилятора и, следовательно, количество воздуха, подаваемого в горелку подогревателя.
Уменьшение количества воздуха, подаваемого в горелку, при постоянном расходе топлива изменяет условия сгорания топлива в горелке, так как нарушается количественное соотношение топлива и воздуха, что может привести к неполному сгоранию топлива со всеми вытекающими из этого последствиями.
Несоблюдение рекомендаций по установке жидкостных трубопроводов подогревателя может служить причиной неполного слива воды из системы подогрева и последующего замерзания ее в зимний период, а также причиной нарушения циркуляции в период предпускового разогрева двигателя из-за наличия паровых пробок.
Можно привести еще множество примеров, подтверждающих значение конструктивного исполнения установки подогревателя и его узлов на работоспособность и надежность предпускового подогревателя. Поэтому следует
59
рассмотреть основные положения, которыми руководствуются при установке подогревателя двигателя на автомобиле, разработанные на основе исследований и опыта эксплуатации подогревателей на автомобилях.
Первоочередное значение на работоспособность и надежность системы предпускового разогрева оказывает место установки котла подогревателя и его расположение по отношению к двигателю автомобиля.
Котел подогревателя обычно устанавливается на раме автомобиля в горизонтальном положении. Возможно крепление котла подогревателя непосредственно на блоке цилиндров двигателя. Это дает возможность несколько сократить длину жидкостных трубопроводов подогревателя, но в этом случае величины динамических нагрузок, возникающих при работе двигателя, передаются на котел подогревателя, что несколько снижает его долговечность.
Котел подогревателя крепится на автомобиле с помощью кронштейна, который может быть приварен к стенке котла (подогреватели П-100 и П-16) или прикреплен к котлу ленточными хомутами (все остальные подогреватели). Кронштейн, приваренный к стенке котла подогревателя, упрощает монтаж подогревателя на автомобиле и уменьшает затраты металла на крепление котла. Но прочность котла с приваренным кронштейном уменьшается в процессе эксплуатации подогревателя. Под действием динамических нагрузок, возникающих при движении автомобиля, возможен преждевременный отказ котла подогревателя в работе. Ленточное крепление исключает подобный случай и дает возможность использовать одну и ту же конструкцию подогревателя для нескольких типов автомобилей, имеющих различную компоновку двигателя и узлов.
Вентилятор или насосный агрегат с целью сокращения длины воздухопровода, соединяющего его с горелкой подогревателя, устанавливают в непосредственной близости от котла подогревателя.
Воздухопровод по возможности делают без крутых перегибов. Внутренняя поверхность воздухопровода должна быть достаточно гладкой, а проходное сечение равным или несколько большим сечения нагнетательного патрубка вентилятора подогревателя. Выполнение этих требований дает возможность свести на минимум аэроди-60
намические потери и избежать снижение расхода воздуха на входе в горелку подогревателя.
Расположение котла подогревателя по отношению к продольной оси двигателя может быть различное: на рядном двигателе автомобиля наиболее удобное расположение котла подогревателя вдоль оси коленчатого вала, на левом или правом лонжероне рамы, на V-образном двигателе — перпендикулярно к оси коленчатого вала двигателя. В этом случае легче обеспечить равномерное распределние нагретой жидкости по блоку цилиндров двигателя. Такая установка подогревателя принята на автомобилях МАЗ и КрАЗ. На V-образном двигателе возможна также установка подогревателя вдоль продольной оси двигателя с одной его стороны. Такая установка принята на автомобилях ЗИЛ н КамАЗ.
Для подвода н отвода теплоносителя от котла подогревателя к двигателю в рубашке охлаждения блока цилиндров обычно предусматриваются специальные отверстия.
Котел подогревателя и его жидкостный насос (если он есть) устанавливаются на автомобиле как можно ниже для обеспечения перепада высот между отверстиями в блоке цилиндров двигателя и котлом подогревателя (насосом). Этим достигается создание условий для полного слива из системы охлаждения и обеспечивается необходимая скорость циркуляции теплоносителя в случае использования термосифонного способа циркуляции, так как гравитационный иапор зависит не только от перепада температур входящей и выходящей жидкости, но и от взаимного расположения котла подогревателя и блока цилиндров двигателя.
Жидкостные трубопроводы, соединяющие подогреватель с блоком цилиндров двигателя, устанавливают с постоянным уклоном к котлу подогревателя. Наличие обратных уклонов, крутых перегибов, длинных горизонтальных участков трубопроводов приводит к повышенным гидравлическим сопротивлениям, снижающим скорость циркуляции теплоносителя, и препятствует полному сливу его из системы охлаждения двигателя. Особенно чувствительна к наличию гидравлических сопротивлений система подогрева с термосифонным способом циркуляции, в которой к тому же используется в качестве теплоносителя вода. В этом случае скорость циркуляции
61
теплоносителя невысокая, а количество воды в системе охлаждения в первый период прогрева небольшое (в силу принятой методики предпускового подогрева двигателя с использованием воды, которая будет рассмотрена далее) и любые дополнительные сопротивления трубопроводов могут служить причиной нарушения циркуляции, препятствовать постоянному протоку воды через теплообменник котла подогревателя, вызывая его перегрев и отказ в работе.
Отвод нагретого теплоносителя из котла подогревателя в двигатель осуществляют из самой верхней точки теплообменника. В противном случае возможны скопление в нем пара и перегрев с нарушением циркуляции.
Нагретый в котле теплоноситель подводится по возможности в более низкую точку рубашки охлаждения блока цилиндров двигателя. Подвод нагретой жидкости в верхнюю часть рубашки охлаждения блока цилиндров и головку не обеспечивает должную эффективность прогрева подшипников коленчатого вала двигателя. При таком подводе интенсивно прогревается верхняя часть двигателя, в то время как нижняя часть блока цилиндров прогревается недостаточно и подшипники коленчатого вала двигателя, которые получают тепло исключительно за счет теплопередачи от блока цилиндров, прогреваются незначительно.
Подвод теплоносителя в блок цилиндров V-образно-го двигателя обычно осуществляется в обе его половины. При этом достигается более равномерный прогрев двигателя. Возможен подвод теплоносителя и в одну половину блока цилиндров (например, система подогрева двигателей ЗИЛ-130 и ЯМЗ-740).
Отводится теплоноситель обычно из нижних точек рубашки охлаждения блока цилиндров двигателя. Иногда отвод жидкости от двигателя к подогревателю осуществляется из патрубка нижнего бачка радиатора двигателя, но такой отвод оправдывается, если от насоса двигателя теплоноситель подается в нижнюю часть рубашки охлаждения блока цилиндров.
Жидкостные трубопроводы, соединяющие подогреватель с блоком цилиндров двигателя, обычно выполняются из тонкостенных металлических труб и резиновых шлангов. При установке подогревателя на раме автомобиля и наличии металлических жидкостных трубопрово-62
дов необходима обязательная установка в трубопроводы резиновых шлангов, чтобы устранить их повреждение от воздействий на котел и трубопроводы нагрузок, возникающих при несовпадении колебаний автомобиля и двигателя. Диаметр жидкостных трубопроводов во избежание повышения общего гидравлического сопротивления системы подогрева должен быть не менее диаметров патрубков котла подогревателя и его насоса.
Так как в соответствии с существующим ОСТ 37,001.046—73 «Подогреватели жидкостные для автомобильных двигателей» предпусковой подогреватель и система подогрева должны быть работоспособны не только при использовании низкозамерзающей жидкости, но и воды, то в системе подогрева должна быть предусмотрена заливная воронка, обеспечивающая заправку холодной воды в котел подогревателя. Заправка холодной воды в неподогретый двигатель обычным способом, т. е. через заливную горловину радиатора двигателя или расширительного бачка, при отрицательных температурах недопустима во избежание замерзания в трубках радиатора. При наличии принудительной циркуляции теплоносителя в период предпускового прогрева двигателя заливаемая холодная вода не должна попадать в насос подогревателя, поэтому в установках предусматривается специальная петля трубопровода (на нагнетательной линии насоса подогревателя), уровень который выше уровня отверстий отвода и подвода в блоке цилиндров двигателя. В этом случае вода может попасть в полость насоса только из блока цилиндров двигателя, куда она подается предварительно подогретая в котле подогревателя.
Одним из основных условий обеспечения работоспособности и надежности системы подогрева при использовании воды является обеспечение полного слива воды при установке автомобиля на стоянку. Для этого система подогрева должна иметь не только постоянные уклоны трубопроводов в сторону котла и насоса подогревателя, но и оборудоваться определенным количеством сливных краников с соответствующей их установкой в места, обеспечивающие полный слив воды.
На подавляющем большинстве автомобилей отработавшие газы предпускового подогревателя используются для подогрева масла в картере двигателя. При разработ-
ка
ке конструкции устройства для обогрева масла в картере двигателя необходимо учитывать, чтобы в тракте подогрева было минимальное аэродинамическое сопротивление, а поверхность обдува картера отработавшими газами была максимальной.
Обычно эти требования вступают в противоречие: максимальный обдув получается при наличии направляющего лотка, охватывающего большую поверхность масляного картера двигателя, но в этом случае возрастают аэродинамическое сопротивление; направление потока газов непосредственно из пусковой трубы подогревателя или с помощью небольшого лотка на масляный картер двигателя позволяют снизить величину аэродинамического сопротивления, но в этом случае эффективность прогрева масла значительно ниже. Поэтому выбор конструкции устройства для обогрева масла в картере двигателя должен производиться индивидуально для каждого типа двигателя автомобиля после проведения соответствующих экспериментальных работ.
Работоспособность предпускового подогревателя в значительной мере определяется надежностью работы его системы подачи топлива на сгорание, которая, в свою очередь, во многом зависит от ее конструктивного исполнения, особенно для предпусковых подогревателей, работающих на дизельном топливе. В бензиновых подогревателях система подачи топлива на сгорание выполняется автономно от системы питания двигателя автомобиля и ее надежность в основном определяется чистотой топлива, заправляемого в расходный бачок подогревателя. В подогревателях, работающих на дизельном топливе, система подачи топлива более сложная и подключается к системе питания двигателя (например, к фильтру тонкой очистки) или непосредственно к топливному баку автомобиля. И в том, и в другом случае из-за относительно большой длины трубопроводов имеют место повышенное сопротивление на всасывании топливного насоса подогревателя. Кроме того, не исключается возможность подсоса воздуха при наличии незначительных неплотностей в соединениях топливопроводов. Под воздействием отрицательной температуры растет вязкость топлива, что тоже ухудшает условия всасывания насоса подогревателя. Все это в сочетании с ограниченной высотой всасывания применяемого шестеренчатого топлив-
64
ного насоса подогревателя может привести к тому, что топливный насос не обеспечит постоянного (без пульсаций) давления и расхода топлива, подаваемого на распыл в форсунку подогревателя. В результате не обеспечивается надежный розжиг подогревателя или самопроизвольно прекращается горение в котле подогревателя.
Для устранения этих явлений на подогревателе ПЖД-30 автомобилей КамАЗ применяется система пода-чИ'Топлива, показанная на рис. 18. Достоинство конструкции этой системы заключается в том, что топливо к шестеренчатому насосу подогревателя подается самотеком из специального расходного бачка, который устанавливается на сливе топлива из топливного насоса высокого давления (ТНВД) в бак автомобиля. Такая установка имеет ряд достоинств, а именно:
обеспечивает автоматическое заполнение расходного бачка при работе двигателя (отпадает необходимость
Рис. 18. Схема подключения подогревателя ПЖД-30 на двигателе ЯМЗ-740 автомобилей КамАЗ:
/ — топливный насос высокого давления двигателя; 2 — топливный бачок; 3 — топливный насос подогревателя; «/ — вентилятор; 5—жидкостный насос; 6 — масляный картер двигателя; 7 — котел .подогревателя; 8 — заливная воронка;
9 — топливный фильтр тонкой очистки
3 Зак. 479
65
в использовании ручного топливного насоса для прокачки системы);
осуществляет заполнение бачка топливом, достаточно очищенным в фильтре тонкой очистки (что исключается при заборе топлива непосредственно из бака автомобиля);
сохраняет работоспособность системы подачи топлива при наличии неплотностей на всасывании в шестеренчатый насос.
Опыт испытаний автомобилей КамАЗ показал, что применение описанной системы питания топливом подогревателя полностью оправдывается и надежность работы системы предпускового подогревателя значительно повышается.
Место установки пульта управления подогревателем выбирается из расчета обеспечения удобства пользования подогревателем и возможности обслуживания его одним лицом. Целесообразно пульт управления устанавливать в непосредственной близости от подогревателя. В этом случае сокращается длина проводов от пульта к электрическим потребителям подогревателя и упрощается обслуживание подогревателя одним лицом, что особенно важно при использовании в период предпускового прогрева воды. На автомобилях КамАЗ, например, пульт управления установлен под панелью приборов с правой стороны кабины. Провода от пульта к потребителям во избежание излишнего падения напряжения выбираются достаточного сечения.
Особенности эксплуатации подогревателей
В зимний период эксплуатации автомобилей как в районах средней полосы, так и в северных районах нашей страны, особенно при безгаражном содержании автомобилей, предпусковой подогреватель двигателя является крайне необходимым, В двигателях с жидкостным охлаждением находят все более широкое применение низкозамерзающие жидкости (антифризы) и всесезонные жидкости типа Тосол. Применение воды в условиях отрицательных температур создает ряд неудобств по обслуживанию автомобиля, увеличивает затраты времени на подготовку автомобиля к движению, снижает работоспособность, надежность и долговечность систем
66
автомобиля. Возможность замерзания воды диктует необходимость слива ее из системы охлаждения при постановке автомобиля на стоянку и заправку ее перед подготовкой автомобиля к движению. Не исключена возможность замерзания воды в радиаторе автомобиля в зимний период и при движении его (например автомобиль движется при сильном встречном ветре без нагрузки, что вызывает переохлаждение двигателя, отключение термостатом радиатора, прекращение в нем циркуляции воды и замерзание ее в трубках радиатора). Это вынуждает водителей демонтировать термостат из систем охлаждения двигателя, что, конечно, нежелательно (исключается возможность автоматического поддержания двигателя в соответствующем тепловом состоянии).
Использование воды приводит к образованию накипи на стенках в системе охлаждения двигателя, что ухудшает условия теплопередачи, приводит к местным перегревам двигателя и вызывает необходимость в периодической очистке системы охлаждения от накипи.
Значительные неудобства возникают и при использовании воды в период предпускового прогрева двигателя с помощью индивидуального подогревателя. Необходимость выполнения требований по обеспечению работоспособности системы подогрева при применении воды усложняет систему, делает ее менее компактной и неудобной в обслуживании. При небольших отклонениях от правил заправки воды и в случае неполного слива ее из системы не исключается возможность локального замерзания воды в системе, нарушения циркуляции ее в период предпускового прогрева и отказа в работе котла подогревателя в результате перегрева.
Таким образом, в систему охлаждения двигателей в зимний период эксплуатации автомобилей, оборудованных индивидуальными предпусковыми подогревателями, необходимо заправлять только низкозамерзающие жидкости. В то же время системы подогрева двигателей должны обеспечивать кратковременную работоспособность подогревателя при использовании воды в вынужденных случаях (например, утечка низкозамерзающей жидкости в результате появления неплотности в системе охлаждения при нахождении автомобиля на линии).
Вопрос применения того или иного теплоносителя в период предпускового прогрева двигателя имеет важ-3’	67
йое значение, так как в значительной мере определяет методику прогрева двигателя с помощью предпускового подогревателя. В случае применения низкозамерзающей жидкости операции по обслуживанию подогревателя и системы подогрева максимально упрощаются и сводятся к выполнению в соответствии с инструкцией по эксплуатации мероприятий по обеспечению пуска подогревателя, вывода его на рабочий режим и последующей остановке после прогрева двигателя.
После пуска и выхода на рабочий режим подогреватель нагревает жидкость, постоянно циркулирующую через его теплообменник, а тепло от жидкости передается стенкам блока цилиндров, обеспечивая общий прогрев его. За период прогрева блока цилиндров теплом отработавших газов подогревателя достаточно интенсивно прогревается масло в картере двигателя. По достижении температурного состояния двигателя, оговоренного инструкцией по эксплуатации (обычно оговаривается температура жидкости в блоке цилиндров по штатному термометру автомобиля), подогреватель выключают и осуществляют пуск двигателя автомобиля.
Использование воды в период предпускового прогрева двигателя подогревателем в силу ряда обстоятельств не дает возможности применять методику прогрева, принятую при использовании низкозамерзающих жидкостей.
Слив воды из систем охлаждения двигателя при установке автомобиля на стоянку требует заправки системы перед пользованием подогревателем.
Заправку системы охлаждения до полного объема невозможно проводить в один прием, так как подогреватель не может обеспечить прогрев в короткое время всей массы воды, находящейся в системе охлаждения до температуры, исключающей локальное замерзание ее при соприкосновении с большой поверхностью холодных стенок блока цилиндров двигателя. Это вынуждает прибегать к ступенчатой заправке воды как минимум в два приема.
Первичная заправка проводится с целью обеспечения общего прогрева блока цилиндров двигателя до температуры, дающей возможность заправлять всю систему охлаждения без опасения ее размораживания. Объем первичной заправки дозирован и выбирается на основе испытаний. Обычно объем первичной заправки составляет от 68
одного до трех объемов жидкостного теплообменника котла подогревателя. Если заправить в систему воды меньше объема теплообменника котла, то снизится скорость циркуляции воды в системе, что может привести к работе котла без жидкости и его перегреву. Чрезмерная первичная заправка может привести к попаданию непрогретой воды в блок цилиндров двигателя и полость жидкостного насоса подогревателя, ее замерзанию и нарушению циркуляции в системе. Поэтому первичная заправка должна проводиться строго в количествах, оговоренных в инструкции по эксплуатации.
Небольшой объем воды, заправленной через заливную горловину подогревателя, интенсивно прогревается в котле подогревателя и в виде пароводяной смеси выталкивается в рубашку охлаждения блока цилиндров двигателя.
Благодаря высокой температуре воды и наличию пара обеспечивается высокий темп прогрева блока цилиндров двигателя.
Охлажденная вода из блока цилиндров двигателя возвращается в теплообменник котла подогревателя. Прогрев обеспечивается до открытия клапана термостата системы охлаждения двигателя. Определяется момент открытия термостата по интенсивному выходу пара из заливной горловины радиатора или расширительного бачка. Время до открытия термостата при наличии прогрева с малым количеством воды в системе небольшое (обычно не более 10 мин), поэтому двигатель к этому моменту прогревается недостаточно (особенно подшипники коленчатого вала) и пускать его нельзя, а следует продолжить предпусковой прогрев, заполнив систему охлаждения до полного объема и проведя вторичную заправку через заливную горловину радиатора или расширительного бачка. После вторичной заправки воды температура в системе охлаждения двигателя резко снижается, поэтому прогрев двигателя необходимо продолжить до достижения температурного состояния его в соответствии с требованиями инструкции по эксплуатации. По достижении необходимой температуры подогреватель выключают и пускают двигатель.
Описанный способ заполнения системы охлаждения водой при предпусковом подогреве двигателя характерен для большинства автомобилей. В то же время суще
69
ствуют способы, несколько отличающиеся от описанного, в частности способы заправки воды, применяемые на автомобилях семейства ЗИЛ-130 и КамАЗ.
На автомобиле ЗИЛ-130 первичная заправка разделена на две порции: первые 1,5 л воды заправляют перед пуском подогревателя, последующие 6—8 л —через 1 — 2 мин после пуска подогревателя.
Отличительной особенностью методики заправки воды в систему охлаждения при предпусковом прогреве, принятой на автомобилях ЗИЛ-130, также является: пуск двигателя после открытия термостата в системе охлаждения и заправка воды до полного объема системы охлаждения при работающем двигателе.
На автомобилях КамАЗ первую порцию воды в объеме 2 л заправляют после пробного пуска подогревателя, а вторую часть в объеме 4—6 л после пуска подогревателя. Заправку воды до полного объема системы охлаждения осуществляют по общепринятому порядку, т. е. после открытия термостата при работающем подогревателе.
Все описанные способы заполнения системы охлаждения двигателя водой в период предпускового подогрева его достаточно проверены опытом и являются вполне надежными при температурах воздуха до —40°С. Ниже этой температуры надежность любого способа прогрева двигателя предпусковым подогревателем с использованием воды становится недостаточной, так как вода может замерзать в процессе предпускового разогрева, несмотря на нормальное функционирование системы подогрева.
Отказы в работе системы подогрева при температурах выше —40°С могут иметь место при нарушениях условий полного слива воды из системы в период установки автомобиля на стоянку, например: не все сливные краники открыты или преждевременно закрыты; автомобиль установлен с большим креном на одну сторону или большим уклоном вперед или назад и т. д. Причиной отказа может послужить несоблюдение приемов и рекомендаций по заправке систем охлаждения в период предпускового прогрева двигателя. Отказ обычно выражается в нарушении циркуляции воды в период предпускового прогрева, возникающем вследствие перекрытия льдом проходных сечений трубопроводов подогревателя, соединяющих его с двигателем. В случае образования льда в отводящем трубопроводе из подогревателя в блок ци-70
линдров двигателя нагретая в котле подогревателя вода не может выходить, превращается в пар и выдавливается в сторону насоса подогревателя или подводящих трубопроводов, препятствуя поступлению в котел холодной воды из двигателя. Циркуляция нарушается, и вода в котле перегревается. При замерзании воды в подводящих трубопроводах к котлу подогревателя не обеспечивается возврат воды из блока цилиндров и котел также перегревается.
При нарушении циркуляции из-за образования в трубопроводах льда (обычно определяется на ощупь: замерзшие участки трубопроводов холодные, тогда как весь трубопровод горячий) необходимо немедленно выключить подогреватель, отогреть места замерзания, подручными средствами и только после этого пустить подогреватель. Иногда применяют способ отогрева трубопроводов путем последовательных коротких включений и выключений подогревателя, но этот способ не всегда дает желаемый эффект. Если замерзание произошло на большом участке трубопроводов и быстро отогреть его не представляется возможным, необходимо не только выключить подогреватель, но и слить имеющуюся в котле воду.
Таким образом, эксплуатировать систему подогрева с использованием холодной воды весьма затруднительно, поэтому иа автомобилях, оборудованных предпусковыми подогревателями, применение воды должно быть ограничено, а их системы охлаждения должны быть рассчитаны в основном на работу с постоянным использованием всесезонных жидкостей и антифризов.
Наряду с требованиями, предъявляемыми к системе предпускового подогрева для обеспечения работоспособности при использовании в качестве теплоносителя воды, существуют общие требования, которыми следует руководствоваться для надежного пуска и нормальной работы предпускового подогревателя и всей системы подогрева независимо от применяемого теплоносителя.
В период подготовки подогревателя к пуску необходимо:
обеспечить поступление топлива к предпусковому подогревателю, открыв краник на расходном бачке, или прокачать топливо ручным насосом в зависимости от конструкции топливной системы;
71
в случае применения в период предпускового подогрева воды открыть пробку заливной горловины (воронки) подогревателя и подготовить воду, разделив ее для первичной и вторичной заправок.
Пуск подогревателя необходимо осуществлять в строгом соответствии с инструкций по эксплуатации.
Для обеспечения надежного пуска подогревателя следует обращать внимание на следующие обстоятельства.
При розжиге подогревателя с помощью свечи накаливания или подогреве топлива электронагревателем следует помнить, что существенное значение на надежность пуска подогревателя оказывает продолжительность их включения, оговоренная инструкцией. Недостаточный накал свечи или недогрев пусковой порции топлива в электронагревателе могут служить причиной отказа в розжиге подогревателя. Увеличение времени включения свечи и электронагревателя топлива приводит к неоправданным затратам электрической энергии и снижает долговечность свечи и электронагревателя. Как правило, если подогреватель с электроискровым розжигом не пустился в течение 15—30 с после включения подачи топлива, следует прекратить попытку пуска (во избежание скопления несгоревшего топлива в полости камеры сгорания) и повторить пуск, продув предварительно газоходы подогревателя вентилятором (во избежание взрывных хлопков при повторном пуске). В случае двух неудачных попыток розжига необходимо найти и устранить неисправность, после чего повторить попытку розжига.
При работе предпускового подогревателя в случае применения воды после первичной заправки системы необходимо незамедлительно закрыть пробку заливной горловины подогревателя во избежание обратного выплескивания горячей воды. В период прогрева двигателя нельзя допускать обезвоживание котла подогревателя и его перегрева, обеспечивая своевременную вторичную заправку системы водой. В случае перегрева котла подогревателя из-за нарушения циркуляции жидкости (малое количество воды в системе, образование льда в трубопроводах и т. д.) нельзя заправлять холодную воду в перегретый котел, так как это может послужить причиной его температурной деформации и повреждению.
Расход топлива, подаваемого на сгорание в подогреватель, следует регулировать в исключительных случаях: 72
сильное пламя из выхлопного патрубка (лотка) подогрева масла двигателя или наличии чрезмерно низкого темпа прогрева двигателя.
На большинстве бензиновых подогревателей регулировочная игла после заводской регулировки закрашивается. В дизельных подогревателях регулировочный винт редукционного клапана топливного насоса стопорится контргайкой.
При необходимости регулировки расхода она производится не менее чем через 5—10 мин работы подогревателя, когда внутренние поверхности горелки или камеры сгорания котла подогревателя достаточно прогреваются и подогреватель работает в номинальном режиме.
В период остановки подогревателя необходимо следующее. После отключения топлива, подаваемого на сгорание в подогреватель, прекращается процесс горения, однако недопустимо полностью отключать подогреватель без кратковременной работы вентилятора, обеспечивающего продувку газоходов подогревателя от продуктов сгорания топлива и устраняющего возможность продолжения горения в котле подогревателя. Продолжительность продувки должна быть не менее указанной в инструкции или не менее 15 с.
Неисправности предпусковых подогревателей и способы их устранения
Предпусковые подогреватели двигателей устанавливаются на отечественные автомобили более 10 лет. Опыт эксплуатации показал, что при соблюдении рекомендованных правил эксплуатации предпусковых подогревателей они работают вполне надежно и сохраняют работоспособность на весь период службы автомобиля. В то же время были выявлены существенные недостатки, которые могли бы быть устранены лишь в результате внесения изменений в конструкцию подогревателей.
К таким недостаткам можно отнести:
потерю герметичности котла подогревателя из-за активной коррозии стенок котла, изготовленного из углеродистой стали;
недостаточную эффективность и долговечность свечей накаливания подогревателей, работающих на дизельном топливе;
4 Зак. 479
73
снижение качества распыла дизельного топлива форсунки при низких температурах, приводящее к ухудшению условий розжига и работы подогревателя;
низкую надежность и долговечность некоторых узлов подогревателей (например, уплотнительных манжет жидкостного и топливного насосов).
В настоящее время на большинстве предпусковых подогревателей эти недостатки учтены и введены соответствующие изменения в конструкцию подогревателей и их узлов, в частности:
подавляющее большинство котлов подогревателей изготавливают из листовой нержавеющей стали марки XI8H10T;
в качестве запальных устройств дизельных подогревателей последних моделей используются искровые свечи, имеющие достаточную долговечность и сокращающие расход электроэнергии и время на розжиг подогревателя;
для повышения качества распыла холодного дизельного топлива и предотвращения забивания проходных сечений форсунки и фильтров парафином, выпадающим из топлива, в конструкцию дизельных подогревателей вводятся нагреватели топлива, обеспечивающие подогрев топлива в период розжига подогревателя и в период его работы. В некоторых бензиновых подогревателях предусматривается электроподогрев топливного клапана в период розжига подогревателя;
в качестве материала уплотнительных манжет используются морозостойкие марки резины с меньшей склонностью к старению.
Введен еще ряд изменений в конструкцию современных предпусковых подогревателей, которые наиболее подробно рассматривались в предыдущих разделах.
В то же время при эксплуатации подогревателей могут возникать некоторые неисправности, которые возможно устранить в процессе обслуживания подогревателей. Обычно эти неисправности, причины их возникновения и способы устранения подробно освещаются в инструкциях по эксплуатации автомобилей, и многие из них характерны для данной конструкции подогревателя и данной установки на автомобиле.
Все эти неисправности можно подразделить на следующие группы: связанные с системой питания топлива
74
Причина неисправности
Способ устранения
Таблица 1
Характерные неисправности бензиновых подогревателей и способы их устранения
Подогреватель не пускается
1. Отсутствует подача топлива к подогревателю или расход его чрезмерно мал
Низкий уровень бензина в расходном бачке
Засорен топливопровод или фильтр
Неправильно отрегулирован расход топлива
Дозаправить бачок бензином
Разобрать топливопровод, продуть и промыть, заменить фильтр
Установить расход топлива в соответствии с требованием инструкции по эксплуатации подогревателя
2. Отсутствует накал свечи подогревателя или величина накала недостаточная (нет накала контрольной спирали или она имеет темно-вишневый цвет)
Нет контакта в цепи свечи
Перегорела свеча или контрольная спираль
Чрезмерно разряжена аккумуляторная батарея автомобиля
Подтянуть соединительные зажимы
Заменить свечу или контрольную спираль
Подзарядить аккумуляторную батарею
Подогреватель работает нестабильно
1. При работе подогревателя наблюдается дымление или сильное пламя красного цвета
Большой расход топлива	Отрегулировать расход топлива в соответствии с требованиями инструкции по эксплуатации
Недостаточная производительность вентилятора подогревателя	Подзарядить аккумуляторную батарею
2. Подогреватель не обеспечивает необходимый темп прогрева двигателя
Мал расход топлива	Отрегулировать расход топлива
Мала производительность Подзарядить аккумуляторную вентилятора	батарею
4*
75
Причина неисправности
Способ устранения
Таблица 2
Характерные неисправности дизельных подогревателей и способы их устранения
Подогреватель не пускается
1. Отсутствует распыл топлива форсункой или распыл некачественный
Подсос воздуха на всасывание топливным насосом (в системах без автономного топливного бачка)
Мал расход топлива
Засорена форсунка
Не работает электронагреватель топлива (на подогревателе с искровым розжигом)
Прокачать топливо и выпустить воздух из системы, отъединив нагнетательный трубопровод у электромагнитного клапана
Отрегулировать расход топлива редукционным клапаном, затянуть его нажимный винт
Заменить форсунку. Демонтированную форсунку разобрать и промыть на стоянке
Проверить и при необходимости заменить нагревательный элемент
2. Отсутствует разряд на искровой свече или нагрев свечи накаливания (недостаточный нагрев свечи)
Нет контакта в цепи свечи
Не работает источник высокого напряжения
Покрыта иагаром свеча
Перегорела свеча накаливания
Чрезмерно разряжены аккумуляторные батареи
Проверить контакты и при необходимости подтянуть
Заменить источник высокого напряжения
Прочистить свечу или заменить на новую
Заменить свечу на новую
Подзарядить аккумуляторные батареи
Нестабильная работа подогревателя
1.	Подогреватель дымит или работает с сильный пламенем красного цвета
Неправильно отрегулирован расход топлива (чрезмерно велик)
Форсунка не обеспечивает качественный распыл топлива (распыл неравномерными струйками)
Мала частота вращения вала насосного агрегата
Засорена защитная сетка воздухозаборника насосного агрегата
Отрегулировать редукционным клапаном расход топлива, ослабив нажимный винт
Заменить форсунку. Демонтированную форсунку разобрать и промыть на стоянке
Подзарядить аккумуляторные батареи
Прочистить воздухозаборник
76
Причина неисправности
Продолжение табл. 2
Способ устранения
2.	Подогреватель не обеспечивает необходимый темп прогрева двигателя
Неправильно отрегулирован расход топлива (мал)
Засорилась форсунка или топливные фильтры
Мала частота вращения вала иасосиого агрегата
Отрегулировать редукционным клапаном расход топлива, затянув нажимный вннт
Заменить форсунку или фильтр
Подзарядить аккумуляторные батареи
3.	Подогреватель самопроизвольно останавливается (в системе без автономного топливного бачка)
Наличие подсоса воздуха в топливопроводе на всасывании иасоса
Засорились форсунка или топливные фильтры
Устранить подсос прокачкой системы и последующей подтяжкой соединений топливопровода
Заменить форсунку или фильтры
подогревателя и связанные с системой воспламенения топлива.
Характер неисправностей, причины и способы устранения для подогревателей, работающих на дизельном топливе и бензине, в силу различий их конструктивного исполнения различные, поэтому они приведены раздельно для бензиновых (табл. 1) и дизельных (табл. 2). Причем в таблицах приведены те неисправности, которые не связаны с поломкой или повреждением деталей подогревателя, не предусмотренных в ЗИПе, и могут быть устранены в дорожных условиях.
ЭЛЕКТРОФАКЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
Повышение температуры воздуха на выпуске в дизельный двигатель при отрицательных окружающих температурах дает возможность соответственно повысить температуру конца такта сжатия в цилиндрах двигателя и этим способствовать созданию благоприятных условий для самовоспламенения дизельного топлива. Для этих целей используется тепло от преобразования электриче-
П
ской энергии (калильные свечи, электрические нагреватели), а также тепло, получаемое при сгорании жидкого топлива во впускном тракте дизельного двигателя (факельные подогреватели).
Применение калильных свечей, обеспечивающих воспламенение впрыснутого топлива, требует их установки на каждый цилиндр двигателя, что трудно осуществимо, удорожает конструкцию двигателя и вызывает большие затраты электрической энергии на обеспечение необходимого накала, при сравнительно невысокой эффективности и низком КПД, поэтому область применения калильных свечей весьма ограничена. Они нашли применение в основном на дизельных двигателях с разделенными камерами сгорания.
Использование электрических нагревателей в виде различных калильных решеток или фланцевых подогревателей исключает необходимость их установки на каждый цилиндр двигателя, так как они обычно устанавливаются во впускном воздушном трубопроводе дизельного двигателя, однако расход электрической энергии на их накал достаточно велик, а эффективность нагрева воздуха небольшая, к тому же создаются дополнительные сопротивления на впуске в двигатель, что может отрицательно повлиять на мощностные показатели двигателя.
Факельные подогреватели по сравнению с электронагревательными устройствами потребляют ничтожное количество электрической энергии и являются более эффективными, так как наряду с эффектом от подогрева впускного воздуха имеет место в некотором роде эффект внешнего смесеобразования: частицы несгоревшего в впускных турбопроводах топлива в виде паров попадают в цилиндры двигателя, воспламеняются в первую очередь и способствуют воспламенению основного топлива благодаря образованию очагов воспламенения для впрыснутого через форсунки топлива. Однако существующие конструкции факельных подогревателей сложны, громоздки и недостаточно надежны.
Электрофакельное устройство или термостарты включают в себя элементы калильных свечей и работают по принципу факельных подогревателей, т. е. образуют факел, в то же время они лишены недостатков, присущих этим устройствам. Их нагревательный элемент обеспечивает нагрев, испарение и воспламенение подава-78
Рис. 19. Схема электрофакельного устройства (термостарта) «БОШ» иа двигателе Дейтц:
/ — выключатель щитка приборов; 2 — переключатель электрофакел ьного устройства; 3 — контрольная лампа; 4 — добавочный резистор с термореле; 5-^ электромагнитный топливный клапан; 6 — клапан избыточного давления топлива: 7 — топливоподкачивающий насос дизельного двигателя; 8 — топливный насос высокого давления; 9 — впускная труба дизельного двигателя с факельными свечами; 10 — форсунки двигателя; // — топливный бак автомобиля; /2 — топливный фильтр тонкой очистки; 13 — топливный фильтр грубой очистки;
Д — топливопроводы; 5 — электропровода
емого от системы питания дизельного двигателя топлива, а образовавшийся факел в период провертывания коленчатого вала стартером обеспечивает подогрев впускного воздуха и образование паров топлива, засасываемых в цилиндр двигателя.
Наибольшее распространение как в нашей стране, так и за рубежом получило электрофакельное устройство фирмы «БОШ» (ФРГ) (рис. 19).
Он включает в себя следующие основные узлы: факельную свечу, электромагнитный топливный клапан 5, добавочный резистор 4 с термореле, переключатель 2, контрольную лампочку 3.
Условно систему электрофакельного устройства можно подразделить на две взаимосвязанные: топливную и электрическую.
Топливная система обеспечивает подачу и дозировку дизельного топлива на сгорание. Она подключается к системе питания дизельного двигателя.
79
Электрическая система обеспечивает воспламенение топлива и управление работой электрофакельного подогревателя, питается от аккумуляторных батарей автомобиля.
Основным элементом электрофакельного устройства является факельная свеча. Свеча устанавливается на впускном трубопроводе дизельного двигателя с таким расчетом, чтобы обеспечивалась подача подогретого воздуха и паров топлива равномерно во все цилиндры двигателя. Количество факельных свечей и место их установки определяются конструкцией двигателя и его впускного тракта. Обычно устанавливается одна свеча на впускной трубопровод. На V-образный двигатель устанавливают две свечи (по одной на каждый впускной трубопровод).
Существенное влияние на эффективность пуска двигателя оказывает расположение свечи на впускном трубопроводе, которое устанавливается на основе экспериментальных исследований. Например, для факельной свечи электрофакельного устройства «БОШ» оптимальна вертикальная установка свечи или с отклонением от вертикальной плоскости не более чем на 45°, а свечи термостарта CAV английской фирмы «Лукас» — горизонтальная. Причем отверстия для прохода воздуха в экране не должны перекрываться стенкой впускного трубопровода.
Корпус 2 факельной свечи (рис. 20) —неразборной конструкции, имеет нижнюю резьбовую часть 9 для установки на впускной трубопровод двигателя и фиксации контргайкой 8 в определенном положении. Нагревательный элемент 1 выполнен в виде штифтовой свечи и представляет собой металлический кожух, внутри которого запрессована спираль из проволоки высокого сопротивления диаметром 0,7 мм в специальном наполнителе. Наполнитель переклаз электрический имеет высокий коэффициент теплопроводности и, являясь хорошим диэлектриком, обеспечивает достаточно надежную электрическую изоляцию спирали от металлического кожуха. Нагревательный элемент устанавливается в корпус факельной свечи и обеспечивает нагрев, испарение и воспламенение дизельного топлива.
Топливо подается по штуцеру 4, очищается от посторонних примесей с помощью фильтра 3, ввернутого в штуцер, и попадает в кольцевую полость, образуемую поверхностью нагревательного элемента и трубкой 6. Ко-80
личество топлива, подаваемого на сгорание, дозируется жиклером 5.
Для увеличения поверхности испарения устанавливаются последовательно сетка 7 и объемная сетка 10, окруженная экраном 11 с двумя или одним рядом отверстий для прохода воздуха. Экран защищает очаг факела от срыва потоком воздуха, поступающего в двигатель, а сетки являются катализатором, обеспечивающим газификацию топлива. Такая конструкция за счет создания оптимальных условий для испарения и сгорания поступающего топлива дает возможность получать устойчивый факел пламени.
Включение и отключение подачи топлива к факельным свечам обеспечивается электромагнитным топливным клапаном: открывается клапан при подаче напряжения на тяговую катушку, закрывается при снятии напряжения — возвратной пружиной. Электромагнитный клапан выполняется в отдельном кор-
Рис. 20. Факельная штифтовая свеча
пусе и подключается к системе питания дизельного двигателя. Электромагнитный клапан может подключаться на нагнетательной линии топливоподкачивающего насоса через клапан избыточного давления, как это показано на рис. 19, или на линии после фильтра тонкой очистки топлива.
81
На дизельном двигателе ЯМЗ-740 принято подключение после фильтра тонкой очистки. В этом случае обеспечивается поступление к факельным свечам более качественно очищенного топлива и исключается влияние электрофакельного устройства на работу топливоподкачивающего насоса в любом режиме работы двигателя.
Добавочный резистор с термореле, подключенный последовательно в цепь факельных свечей, обеспечивает необходимую выдержку времени для предварительного накала их и включает в работу электромагнитный топливный клапан. Переключатель обеспечивает ручное дистанционное управление работой электрофакельного подогревателя из кабины водителя. Контрольная лампочка сигнализирует о готовности электрофакельного устройства к образованию факела (достаточный нагрев свечей и открытие электромагнитного клапана).
Принцип работы электрофакельного устройства состоит в следующем. Перед пуском дизельного двигателя с помощью его ручного топлпвоподкачивающего насоса создается избыточное давление топлива.
В период провертывания коленчатого вала стартером топливоподкачивающий насос 7 (см. рис. 19) создает давление в системе питания двигателя. Оптимальная величина давления в топливной системе электрофакельного устройства устанавливается на основе экспериментальных исследований и обеспечивается специальными устройствами и их регулировкой (например, специальным клапаном и жиклером на фильтре тонкой очистки топлива дизельного двигателя или перепускным клапаном). Для электрофакельного устройства на двигателе ЯМЗ-740 оптимальная величина давления топлива 0,2 — 0,4 кгс/см2. При этом обеспечивается минимальное время для образования факела во впускных трубопроводах. Увеличение и уменьшение этого давления приводят к задержке образования факела и соответственно к увеличению времени пуска двигателя. Топливо проходит через электромагнитный клапан и попадает к предварительно нагретым факельным свечам, где оно дозируется, нагревается и. испаряется. В силу того, что в этот момент провертывается стартером коленчатый вал двигателя и во впускных трубопроводах появляется поток воздуха, обдувающий факельные свечи, происходит воспламенение топлива и образование факела пламени. Вследствие по
дачи нагретого воздуха и паров топлива в цилиндры двигателя создаются благоприятные условия для быстрого пуска его и выхода на режим устойчивой работы. Для сокращения времени надежного выхода двигателя на устойчивый режим предусматривается возможность сопровождения работы двигателя работой электрофа-кельного устройства. При этом обеспечивается устойчивое удерживание факела во впускных трубопроводах при работе двигателя на холостом ходу.
Для надежного воспламенения топлива и создания устойчивого факела пламени во впускных трубопроводах в период провертывания коленчатого вала двигателя стартером обеспечивается нагрев поверхности нагревательных элементов факельных свечей до температуры около 1000° С. При наличии определенной мощности нагревательного элемента это достигается предварительным включением свечей на 70—НО с и осуществляется в электрической схеме, изображенной на рис. 19 с помощью резистора 4 с термореле.
Принцип работы электрической схемы электрофа-кельного нагрева заключается в следующем.
Переключатель 2 электрофакельного устройства имеет три положения: два рабочих и одно нейтральное.
При установке переключателя в первое рабочее положение (нагрев) напряжение через резистор подается на нагревательные элементы факельных свечей и обеспечивается предварительный их накал. В то же время нагревается биметаллическая пластинка термореле, на которой установлены контакты, включенные в цепь электромагнитного клапана 5 и контрольной лампочки 3.
По истечении 70—ПО с (в зависимости от температуры окружающего воздуха, состояния аккумуляторных батарей, электрического сопротивления свечей) за счет температурной деформации биметаллической пластины контакты замыкаются, подавая напряжение на электромагнитный топливный клапан, и включают контрольную лампочку. Загорание контрольной лампочки сигнализирует о том, что можно проводить пуск двигателя, который и осуществляется переводом переключателя во второе рабочее положение (старт). В этом случае включается стартер двигателя, но без отключения питания на факельные свечи, а электромагнитный топливный клапан открывает проход топлива от топливоподкачивающе-
83
го насоса 7 к факельным свечам. Так как в период включения стартера происходит значительное падение напряжения на зажимах аккумуляторных батарей, то для предотвращения снижения температуры на нагревательных поверхностях факельных свечей напряжение на факельные свечи подается непосредственно от аккумуляторных батарей, минуя добавочный резистор (т. е. шунтируется добавочный резистор).
При необходимости сопровождения работы двигателя после его пуска работой электрофакельного устройства переключатель переводится в положение «нагрев», при этом отключается стартер, но продолжается подача электрического питания на свечи и электромагнитный клапан. Время сопровождения обычно составляет 20— 40 с, что вполне достаточно для выхода двигателя на режим устойчивой работы при нормальном функционировании его систем и электрофакельного устройства.
Такая электрическая схема управления работой электрофакельного устройства рекомендуется фирмой «БОШ», в частности для пуска дизельного двигателя «Дейтц». Применение этой схемы управления на дизельных двигателях ЯМЗ-740 автомобилей КамАЗ не оправдалось. При переводе переключателя, рекомендованного фирмой «БОШ», в положение «старт», не исключалась возможность кратковременного электрического питания факельных свечей при закороченном добавочном резисторе напряжением 24 В, в то время как свечи рассчитаны на напряжение 19 В (происходило шунтирование добавочного резистора до включения стартера и общего падения напряжения в цепи). При повышении частоты вращения коленчатого вала двигателя в период сопровождения его работы работой электрофакельного подогревателя напряжение питания за счет вступления в работу генератора двигателя повышалось, что приводило к быстрому отказу факельных свечей в работе из-за перегорания спиралей нагревательных элементов. Это обстоятельство вынудило ввести изменения в схему управления работой электрофакельного устройства для двигателей ЯМЗ-740 автомобилей КамАЗ (рис. 21).
В этой схеме ранее используемый переключатель заменен на ходовой переключатель с четкой фиксацией рабочих положений и введена дополнительная кнопка включения электрофакельного подогревателя. Управле-84
KHZ
Рис. 21. Схема подключения и работы электрофакельного устройства на двигателе ЯМЗ-740 автомобилей КамАЗ (жирными линиями показано движение топлива);
1 — ходовой переключатель ВК353; 2 — добавочный резистор с термореле; 3 — факельные свечи; 4 — топливный фильтр тонкой очистки; 5 — электромагнитный клапан; 6 — топливоподкачивающий иасос; 7 — топливный бак; Р1—Р4 — реле на напряжение 24 В; КН1, К.Н2 — кнопочные выключатели
ние работой электрофакельного подогревателя происходит следующим образом.
При установке ходового переключателя в положение I подается электрическое питание на контакты ВК и КЗ.
При этом срабатывает реле Р1, замыкая контакты и обеспечивая подачу питания к кнопке КН1 включения электрофакельного устройства, подготовив тем самым схему к работе. При включении этой кнопки обеспечивается подача напряжения к факельным свечам 3 через добавочный резистор 2. В это же время напряжение подается на катушку реле Р4, размыкая свободно замкнутые контакты в цепи реле напряжения, блокируя его и генератор, который на период работы электрофакельного устройства отключается автоматически.
При срабатывании термореле добавочного резистора включается электромагнитный топливный клапан 5 и контрольная лампа Л, при загорании которой ходовой переключатель / переводят в положение II. При этом па-
85
пряжение подается на контакт СТ. К контакту СТ подключены катушки двух реле: Р2 — реле стартера и РЗ—реле, шунтирующее добавочный резистор. При подаче питания контакты реле замыкаются и обеспечивают включение стартера и питание факельных свечей, минуя добавочный резистор, что несколько компенсирует падение напряжения аккумуляторных батарей, вызванное включением стартера.
Для обеспечения сопровождения работы двигателя работой электрофакельного подогревателя при пуске двигателя ходовой переключатель переводят в положение I, при котором выключается стартер, а кнопка включения электрофакельного подогревателя удерживается в включенном положении на весь период сопровождения.
Применение такой схемы управления работой электрофакельного устройства дало возможность полностью исключить отказы в работе из-за перегорания нагревательных элементов факельных свечей.
Основные параметры элементов, входящих в состав электрофакельного устройства двигателя автомобилей КамАЗ
1.	Факельная штифтовая свеча	11.3740.000
Номинальное напряжение, В............... 19
Сила тока через минуту после включения, А 11—11,8 Пропускная способность жиклера свечи при
избыточном давлении подаваемого возду-
ха 1,5 кгс/см2 и температуре 20±5°С, см3/мин по ротаметру.................. 250±20
2.	Электромагнитный топливный клапан . . ,	11.3741.00
Номинальное напряжение, В............... 24
Потребляемая мощность, Вт, не более . .	48
Напряжение срабатывания (открытия) кла-
пана, В, не более......................... 12
Наприженне отпускания (закрытия) клапана, В, не более......................... 6
Сила тока, потребляемая обмоткой электромагнита, А..............................0,8—1,1
Пропускная способность клапана, л/ч, не менее ....................................... 3,5
3.	Дополнительный резистор с биметаллическим контактом............................  12.3741.00
Номинальное напряжение,	В.................... 24
Потребляемая сила	тока,	А................. 22,8
Падение напряжения при номинальном токе через 50 с после включения номинального тока, В ................................ 3,7±0,3
Время от момента включения тока до замы-
кания контактов при 20±5° С, с . . .	55±5
86
Время размыкания контактов при температуре 20±5° С, с, не менее............... 45
Время от момента включения тока до замыкания контактов при температуре—30° С, с	70—110
Продолжительность замкнутого состояния
контактов после отключения номинально-
го тока при температуре —30° С, с, не ме-
нее .............................. ...	20
4.	Кнопочный выключатель.................. 11.3704.000
Номинальное напряжение, В................ 24
Нагрузка на каждый зажим, А:
в момент замыкания контактов (длительность 1с)	........................... 100
в момент размыкания контактов (дли-
тельность 2 мин)....................... 25
Падение напряжения, замеренного между плюсовым зажимом и одним из двух других при силе тока 10 А, мВ, не более , ,	75
Ход кнопки, мм.............................. 5±1,2
Усилие включения, кгс , .......	2,5±0,5
5.	Реле 11.3747.010	...................... 3 шт,
6.	Контрольная лампочка	........	1 »
Наряду с электрофакельным устройством описанной конструкции английской фирмой «Лукас» разработан термостарт типа CAV, имеющий ряд отличительных особенностей.
Нагревательный элемент термостарта типа CAV (рис. 22) изготовляется в виде открытой спирали, одна часть 6 которой выполняет роль нагревателя и испарителя топлива, а другая 5 воспламеняет топливо. Спираль защищена экраном 4 с отверстия.ш для прохода воздуха.
Второй отличительной особенностью термостарта типа CAV является отсутствие в топливной системе электромагнитного клапана Роль запорного устройства выполняет шарик 2, приводимый в действие от спирали нагревательного элемента термостарта. При нагреве спирали она расширяется и воздействует на шарик. При этом шарик открывает проход топлива к факельной свече. При остывании спираль сжимается и шарик перекрывает доступ топлива.
Кроме того, топливная система термостарта типа CAV также отличается от топливной системы термостарта фирмы «БОШ». Питание топливом в термостарте типа CAV обеспечивается самотеком от автономного бачка, в который топливо поступает из фильтра тонкой очистки двигателя при его работе.
87
Наличие открытой спирали с относительно развитой поверхностью нагрева обеспечивает повышение надежности воспламенения топлива и значительно сокращает время на предварительный накал свечи. Однако открытая спираль больше подвержена окислению при наличии высоких температур и соответственно долговечность таких устройств ниже.
Термостарт типа CAV не дает возможности сопровождать работу двигателя после пуска факелом, так как в результате интенсивного обдува спираль нагревательного элемента охлаждается, воздействует на шарик, при этом подача топлива прекращается и факел во впускных трубопроводах двигателя пропадает. Это также является недостатком конструкции, так как значительно снижается эффективность и надежность пуска двигателя.
Кроме того, топливо в термостарт поступает самотеком от отдельного бачка, для которого требуется место установки над уровнем установки факельных свечей, которые находятся в впускных трубах, как правило, расположенных в наиболее верхней части двигателя, а это неудобно с точки зрения компоновки автомобиля.
Рис. 22. Термостарт CAV английской фирмы «Лукао:
/ — корпус клапана; 2— шарик; 3 — стержень клапана; 4 —экран с отверстия-ми; 5 — воспламеняющая часть спирали; 6 нагревающая часть спирали
88
В нашей стране разработаны электрофакельные подогреватели для тракторных двигателей типа ВТЗ и СМД, в которых также используется нагревательный элемент в виде открытой спирали. Для автомобильных двигателей предполагается установка электрофакельных устройств типа «БОШ» с использованием закрытых спиралей в виде штифта.
По данным фирмы «БОШ», эффективность электрофакельного устройства в значительной мере зависит от конструкции самого двигателя и состояния доводки его пусковых качеств. Если двигатель без средств облегчения пуска имеет при отрицательных температурах высокую величину минимальных пусковых частот вращения коленчатого вала и невысокое значение предельных температур пуска, т. е. характеризуется недостаточно доведенными пусковыми качествами, то электрофакельное устройство может дать существенное снижение предельной температуры холодного пуска двигателя (порядка 15°С и даже больше). На двигателе с доведенными пусковыми качествами разница между пуском двигателя без средств облегчения пуска и с применением электрофакельного устройства значительно снижается и составляет 5—8°С, т. е. эффективность электрофакельного устройства менее ощутима.
Испытания шестицилиндрового дизельного двигателя с рабочим объемом цилиндров 5,67 л, проведенные фирмой «БОШ», показали, что применение электрофакельного устройства дает возможность понизить предельную температуру пуска с —7,5 до —19,5°С, т. е. на 12°С. Причем минимальные пусковые частоты вращения коленчатого вала при предельных температурах пуска составляют соответственно: без средств облегчения пуска 113, с применением электрофакельного устройства 71 об/мин.
Снижение предельной температуры пуска двигателя и величины минимальных пусковых частот вращения коленчатого вала было получено при испытаниях в холодильной камере ЗИЛ двигателя Дейтц F8L413, оборудованного электрофакельным устройством.
На рис. 23 приведена зависимость величины минимальных пусковых оборотов от температуры двигателя Дейтц F8L413 без средств облегчения пуска и с применением электрофакельного устройства. Из графика видно,
5 Зак. 479	89
Рис, 23. Пусковая характеристика двигателя:
I — ЯМЗ-740: 2 — Дейтц F8L413
во втором лишь на 6—7° С,
что применение электрофакельного устройства обеспечивает снижение величины минимальных пусковых частот вращения коленчатого вала при температуре — 15° С с 75 до 43 об/мин, а при температуре —20°С с 115 до 55 об/мин. При этом применение электрофакельного устройства дает возможность понизить температуру предельного пуска с минус 20—21 до минус 26— 28° С, т. е. на 6—7° С.
Испытания показали, что в первом случае электрофа-кельное устройство позволяет снизить предельную температуру пуска на 12° С, а т. е. в первом случае двига-
тель, очевидно, менее доведен по пусковым качествам, чем во втором, что полностью подтверждает данные фирмы «БОШ».
Достаточно высокая эффективность пуска с помощью электрофакельного устройства была получена при испытаниях двигателя ЯМЗ-740 автомобилей КамАЗ. Испытания, проведенные в холодильных камерах ЯМЗ и ЗИЛа показали, что с применением электрофакельного устройства предельная температура пуска может быть снижена до —30°С. Зависимость минимальных пусковых частот вращения коленчатого вала бт температуры двигателя ЯМЗ-740 показана на рис. 23. Высокая эффективность пуска двигателя ЯМЗ-740 с применением электро-факельных устройств полностью подтвердилась эксплуатационными дорожными испытаниями автомобилей КамАЗ в северных районах нашей страны. При пусках с применением электрофакельного устройства отмечалась мягкая работа двигателя (без резких металлических стуков, характерных при пусках холодного двигателя без средств облегчения пуска и с применением пусковой жидкости) и относительно быстрое вступление в работу всех цилиндров.
90
В то же время следует отметить, что для обеспечения надежного пуска холодного двигателя при вышеуказанных температурах с применением электрофакельного подогревателя требуется использование в двигателе специальных загущенных масел. В соответствии с требованием нового ОСТа на пуск автомобильных двигателей вязкость масла для дизельных двигателей при пусках с применением средства облегчения холодного пуска и температуре —30° С не должна- превышать 6000 сСт а это возможно лишь для специальных загущенных масел. В противном случае наличие повышенных моментов сопротивления проворачиванию коленчатого вала двигателя не позволяет обеспечить необходимую для пуска частоту вращения коленчатого вала стартером.
Электрофакельное устройство простое по конструкции вписывается в конструкцию двигателя, обеспечивает быстрый выход его на устойчивый режим работы с мягким процессом, не требует специального технического обслуживания в процессе эксплуатации, потребляет незначительную электрическую энергию на свой привод и при этом значительно снижает величину пусковых минимальных частот вращения коленчатого вала двигателя. Возможность обеспечения предельной температуры пуска до —30°С (в сочетании с загущенными маслами) дает возможность широко его применять на подавляющей части территории нашей страны.
Поэтому электрофакельное устройство должно найти применение на большинстве дизельных автомобильных двигателей как достаточно эффективное средство облегчения пуска двигателя.
ПУСКОВЫЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ для ВПРЫСКА ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩЕЙСЯ ЖИДКОСТИ
Применение в период пуска двигателей при отрицательных температурах специальных жидкостей, имеющих относительно низкую температуру самовоспламенения, высокое давление насыщенных паров и широкие пределы воспламеняемости, дает возможность значительно снизить предельную температуру возможного пуска и величину минимальных пусковых частот вращения коленчатого вала как дизельных, так и карбюраторных автомобильных двигателей. Легковоспламеняющаяся
Б*
91
пусковая жидкость, попадая в камеру сгорания дизельного двигателя при пуске, воспламеняется при более низкой температуре сжатия в цилиндре двигателя, интенсифицирует предпламенные реакции основного дизельного топлива и способствует самовоспламенению его. Обладая высоким давлением насыщенных паров, пусковая жидкость интенсивно испаряется во впускном трубопроводе карбюраторного двигателя, что дает возможность образовывать рабочую смесь с широкими пределами воспламеняемости и способствует обеспечению пуска двигателя.
Существенное влияние на эффективность пуска двигателя, жесткость его работы и пусковые износы оказывают состав пусковой жидкости и то состояние, в котором она попадает в цилиндры двигателей.
Состояние жидкости, попадающей в цилиндры двигателя, в основном определяется способом ее ввода. Наиболее простой и доступный способ ввода пусковой жидкости— добавление ее к основному топливу и подача полученной смеси через систему питания двигателя. Однако этот способ экономически нецелесообразен, так как неоправданно перерасходывается жидкость при недостаточной эффективности пуска. Наиболее целесообразно обеспечивать распиливание пусковой жидкости во впускном трубопроводе двигателя, создавая оптимальные условия для ее испарения и образования однородной смеси с воздухом.
В настоящее время существует множество устройств, основанных на различных способах распиливания и ввода пусковой жидкости в двигатель. Наибольшее распространение получил способ пневматического распиливания пусковой жидкости. В свою очередь, устройства, основанные на этом способе, бывают: с ручным воздушным насосом (или электрокомпрессором); с посторонним источником воздуха; работающие на принципе аэрозолей.
Устройства с ручным воздушным насосом как наиболее простые, но в достаточной мере эффективные, находят самое широкое распространение как у нас, так и за рубежом.
В нашей стране в НАМИ разработаны пусковые приспособления типа ПП-40, основные параметры которых (размеры и технические требования) регламентируются ОСТ 37.001.030—71. С 1970 г., выпускается пусковое приспособление 5ПП-40а.
92
Пусковые жидкости
Пусковые жидкости, предназначенные для пуска поршневых двигателей внутреннего сгорания, должны: обеспечивать высокую эффективность пуска двигателя при отрицательных температурах; обеспечивать мягкую работу двигателя в процессе пуска его и после пуска; иметь высокую стабильность; не допускать повышенный износ и задиры деталей двигателя.
Для выполнения этих требований используются многокомпонентные жидкости, в которых каждый составляющий компонент обеспечивает выполнение того или иного требования. В нашей стране выпускаются пусковые жидкости «Арктика» (для карбюраторных двигателей) и «Холод Д-40» (для дизельных двигателей) (табл. 3).
Таблица 3
Состав отечественных пусковых жидкостей, %
Компоненты	«Арктика»	«Холод Д-40»
Этиловый эфир	45-60	60
Смесь низкокипящих углеводородов (петролейиый эфир, газовый бензин и др.)	35—55	15
Изопропилнитрат	1-5	15
Масло с противоизносиыми и противозадирными присадками	2	10
Количественный состав компонентов пусковой жидкости установлен на основе исследований.
Этиловый эфир, являющийся основным компонентом пусковой жидкости, имеет низкую температуру самовоспламенения, высокое давление насыщенных паров и широкие пределы воспламеняемости. Эти свойства этилового эфира дают возможность для его воспламенения или самовоспламенения в цилиндрах двигателя при более низких значениях температуры и давлении конца такта сжатия, чем те, которые имеют место при пусках двигателя в условиях отрицательных температур. С точки зрения эффективности пуска количество этилового эфира в пусковой жидкости должно быть большим, но тогда
93
трудно выполнить требование по обеспечению мягкой работы двигателя без резкого нарастания давления в ци-циндрах двигателя. Поэтому количество этилового эфира в пусковой жидкости ограничивается в пределах, указанных в табл. 3, а в состав пусковой жидкости вводятся компоненты, обеспечиваюшие снижение жесткости работы двигателя при пусках.
В качестве таких компонентов пусковых жидкостей для дизельных двигателей используются изопропилнит-рат и смесь низкокипящих углеводородов. Вследствие более высокой температуры самовоспламенения этих компонентов по сравнению с этиловым эфиром, но ниже, чем температура самовоспламенения дизельного топлива, обеспечивается ступенчатое воспламенение: этиловый эфир — изопропилнитрат — смесь низкокипящих углеводородов— дизельное топливо. В этом случае исключается резкое нарастание давления в цилиндрах двигателя.
Если в пусковой жидкости для дизельных двигателей примерно одинаковое количество изопропилнитрата и смесн низкокипящих углеводородов, то в жидкости для карбюраторных двигателей преобладающее количество составляет смесь низкокипящих углеводородов, обладающая хорошей испаряемостью и воспламеняемостью и снижающая нарастание давления в цилиндрах двигателя при введении этилового эфира.
Для выполнения требования по снижению износов двигателя при холодных пусках в пусковую жидкость для дизельных двигателей вводят масло с низкой температурой замерзания и имеющее противоизносные и противозадирные присадки. Содержание масла составляет около 10%. В пусковую жидкость для пуска карбюраторных двигателей вводить такое количество масла недопустимо во избежание образования масляной пленки на поверхностях электродов свечей и отказа их в работе. Поэтому его содержание обычно не превышает 2% от состава жидкости.
Учитывая, что пусковая жидкость очень летуча, для выполнения требований по охране труда водителя и обеспечению правил противопожарной безопасности она содержится в герметичных сосудах. В нашей стране пусковая жидкость выпускается в капсулах 20 см3, предполагается выпускать капсулы объемом 50 см3 для мно-голитражных двигателей.
94
Из зарубежных пусковых жидкостей наиболее известны: «Старт-Пилот», «Ф» и «Арктика» (Франция, фирма «Про-комбюр»), «Шеврон» и «Спрей» (США), «Калтекс» (Англия), Е-20 и Е-30 (ЧССР). Все эти жидкости, самые разнообразные по составу компонентов, соответственно обеспечивают разную эффективность и в различной мере отвечают требованиям, предъявляемым к пусковым жидкостям.
Пусковые приспособления типа ПП-40
Пусковые приспособления типа ПП-40 (рис. 24) состоят из следующих основных узлов: воздушного насоса, смесителя, распылителей, воздушного и эмульсионных трубопроводов.
Рис. 24. Пусковое приспособление типа ПП-40:
1 — воздушный клапан; 2 — приводная рукоятка касоса; 3 — корпус воздушного насоса; 4 — шток; 5 — поршень; 6 — перепускной клапан; 7 — капсула;
8 — воздушная трубка; 9— нгла-прокалыватель; 10— крышка смесителя; 11— жиклер-смеситель; 12 — корпуо смесителя; 13 — эмульсионный трубопровод;
/4 — распылители
93
Пуск двигателя с применением этого пускового приспособления осуществляется следующим образом.
Запаянная капсула 7, содержащая легковоспламеняющуюся пусковую жидкость, устанавливается перед пуском двигателя в корпус 12 смесителя и прокалывается, в результате чего обеспечивается перетекание пусковой жидкости из капсулы в смеситель. Воздушным насосом нагнетается воздух в смеситель, где он в определенной пропорции смешивается с пусковой жидкостью, образуя эмульсию. Эмульсия поступает к распылителям 14 и в мелкораспыленном состоянии подается во впускной трубопровод двигателя. Одновременно включается стартер двигателя. При этом распыленная пусковая жидкость с потоком воздуха (рабочей смеси) попадает в цилиндры двигателя. Вследствие хорошей испаряемости пусковой жидкости и наличия внешнего смесеобразования получается равномерное распределение пусковой жидкости по всему объему камеры сгорания двигателя и равномерное ее воспламенение, способствующее воспламенению основного топлива.
Для обеспечения надежного выхода двигателя на режим устойчивой работы пусковое приспособление некоторое время продолжает работать после отключения стартера двигателя. После прекращения работы воздушного насоса поступление пусковой жидкости в цилиндры двигателя прекращается, так как обеспечивается герметизация пускового приспособления.
Воздушный насос пускового приспособления типа ПП-40— ручной, поршневой, двойного действия, вследствие чего обеспечивается подача воздуха в смеситель при прямом и обратном ходе поршня 5. Изготовляется насос-в отдельном литом корпусе 3, что позволяет рационально и удобно размещать пусковое приспособление на автомобиле, помещая насос в кабине автомобиля, а остальные узлы пускового приспособления, устанавливая в отсеке двигателя. Такая установка пускового приспособления исключает попадание паров эфира пусковой жидкости в кабину водителя. Насос устанавливают в кабине автомобиля с таким расчетом, чтобы обеспечивалось одновременное действие его с включением кнопки стартера двигателя одним лицом. Крепление насоса осуществляется с помощью кронштейна, выполненного как одно целое с корпусом насоса.
96
Воздух от насоса к смесителю подается через трубопровод 8. Герметизация пускового приспособления в нерабочем состоянии обеспечивается воздушным клапаном 1, установленным в приводной рукоятке насоса 2, который под воздействием пружины перекрывает впускной воздушный канал. Открывается клапан в период действия насоса рычагом на рукоятке 2. Для обеспечения работоспособности насоса при отрицательных температурах внутреннюю поверхность цилиндра смазывают смазкой, имеющей низкую температуру застывания. С этой же целью поршневые кольца насоса изготовлены из морозостойкой резины.
Смеситель пускового приспособления представляет собой баллон, в который устанавливается тонкостенная капсула 7 с пусковой жидкостью. Крышка 10 с прокладкой из бензомаслостойкой резины обеспечивает герметизацию внутренней полости смесителя. Прокол капсулы обеспечивается легким ударом руки по игле-прокалыва-телю 9, предусмотренной в крышке смесителя. Шток иглы уплотняется резиновой прокладкой. Пусковая жидкость из капсулы вытекает в корпус 12 смесителя, где под воздействием давления воздуха, подаваемого от насоса, вытесняется через несколько параллельных эмульсионных каналов, дозируется жиклерами 11 и смешивается с воздухом, подаваемым через серию наклонных отверстий. В пусковом приспособлении 5ПП-40 предусмотрены два эмульсионных канала, в приспособлении 6ПП-40 — четыре.
Многоканальность смесителя является достоинством пусковых приспособлений, так как позволяет подавать эмульсию на несколько распылителей, что дает возможность более равномерно распределять эмульсию по цилиндрам двигателя. Это особенно важно для многоцилиндровых двигателей, в которых получить равномерность распределения эмульсии по всем цилиндрам при ограниченном числе распылителей очень трудно, а от равномерности распределения пусковой жидкости по цилиндрам двигателя в значительной мере зависит эффективность его пуска.
Смеситель устанавливается в отсеке двигателя автомобиля вертикально. Место установки выбирают из условия обеспечения минимальной длины эмульсионных трубопроводов. В этом случае исключается конденсация
97
эмульсии в трубках. Расположение смесителя Должно обеспечивать свободный доступ к нему для установки капсул с пусковой жидкостью. Во избежание нагрева корпуса смесителя следует избегать его установки в непосредственной близости от нагреваемых в процессе работы деталей двигателя. Эмульсия, полученная в смесителе, подается из каждого канала к отдельному распылителю или через тройник на два распылителя.
Распылители обеспечивают дробление эмульсии на мелкие частицы и подачу ее в определенные участки впускного трубопровода двигателя. Места установки распылителей и их количество выбирают из условия обеспечения равномерного распределения пусковой жидкости по цилиндрам двигателя. Для лучшего смешивания частиц пусковой жидости с потоком воздуха (получения рабочей смеси), всасываемого в цилиндры двигателя, и избежания конденсации жидкости на поверхности впускного трубопровода туманообразный конус распыла эмульсии должен быть направлен в область потока движущегося воздуха. Это обеспечивается соответствующей установкой распылителей во впускных трубопроводах, а также применением различных конструкций распылителей, которых для пускового приспособления типа ПП-40 разработано пять типов, отличающихся друг от друга количеством, размерами и расположением распиливающих отверстий. У распылителя типа А (рис. 25, а) отверстия расположены с двух сторон перпендикулярно к оси распылителя. Распылитель типа Б (рис. 25,6) обеспечивает распыл в одну сторону перпендикулярно к оси распылителя. У распылителя типа В (рис. 25, в) направление конуса распыла совпадает с осью распылителя. Распылители типов Г (рис. 25, г) и Д (рис. 25, д) обеспечивают распыл на обе стороны распылителя под определенным углом. Выбор того или иного типа распылителя также зависит от конструкции впускного трубопровода двигателя.
На корпусе распылителя имеется стрелка для соответствующей ориентации распылителя на впускном трубопроводе. Распылители устанавливают во впускные трубопроводы двигателя на резьбе и фиксируют в определенном положении контргайками.
В зависимости от рабочего объема цилиндров двигателя имеются два типоразмера распылителей, в кото-
98
Рис. 25. Схемы установки во впускные трубопроводы двигателей автомобилей распылителей:
а —типа А; б —типа Б; в — типа Bj г — типа Г; д — типа Д;
1 — распылитель; 2 — впускной трубопровод; 3 — конус распыла
рые входят все пять тлпов распылителей. Эти типоразмеры отличаются диаметром распиливающих отверстий и имеют различные установочные размеры. Для двигателей с рабочим объемом свыше 5 л рекомендуются распылители с большими проходными сечениями и установочной резьбой М8 X 1,25. Для двигателей с рабочим объемом менее 5 л целесообразно использовать распылители с меньшими проходными сечениями и установочной резьбой Мб X 1.
Для осуществления пуска двигателя с применением пускового приспособления предварительно из капсул заправляют смеситель пусковой жидкостью. Количество пусковой жидкости, необходимой для одного пуска двигателя, зависит от его конструкци и литража, а также от температуры окружающего воздуха. На основе испытаний большого количества разных двигателей построен график зависимости необходимого количества пусковой жидкости, отнесенного к рабочему объему цилиндров двигателя для его пуска, прн различных температурах (рис. 26). Из графика видно, что по мере снижения температуры потребное количество пусковой жидкости увеличивается, причем для двухтактных дизельных двигателей более резко. Менее чувствительны к изменениям температуры карбюраторные двигатели. Используя прп-
89
веденный график, можно подсчитать потребное число капсул (исходя из объема существующих) для пуска конкретного двигателя при разных температурах.
После заправки смесителя пусковой жидкостью приступают к пуску двигателя. Пуск двигателя осуществля
ют с выжатым сцеплением.
Перед включением стартера делают пять-шесть качков ручным воздушным насосом. Этим обеспечивается
создание давления в смесителе, заполнение эмульсионных трубопроводов и подача некоторого количества пусковой жидкости во впускной трубопровод двигателя.
Далее включают стартер и продолжают подкачивать воздух в смеситель. После пуска двигателя стартер от-
ключают, но подкачку ручным насосом продолжают. При этом обеспечивается работа двигателя на основном топливе, но с использованием пусковой жидкости. Время сопровождения работы двигателя работой пускового приспособления в основном зависит от окружающей температуры: чем ниже температура, тем больше время сопровождения работы двигателя работой пускового приспособления. Ввод пусковой жидкости в первый период
после пуска двигателя способствует быстрому выходу его на режим устойчивой работы, а также включению в работу всех цилиндров. После выхода двигателя на режим устойчивой работы подкачку воздуха в смеситель прекращают и соответственно прекращается подача пусковой жидкости в цилиндры двигателя.
Эффективность пуска двигателя с применением пускового приспособления оценивается по велилине минимальных пусковых частот вращения колен-
Рис. 26. Зависимость необходимого на один пуск количества легковоспламеняющейся жидкости, отнесенного к рабочему объему двигателя, от температуры:
1— для карбюраторных двигателей; 2 — для четырехтактных дизельных двигателей с объемным смесеобразованием; 3 — для двухтактных дизельных двигателей
100
ние. 27. Пусковая характеристика двигателей ЯМЗ-740 (/) с маслом М8Вз и Дейтц F 8 L413 (2) с маслом SAEI0W.
чатого вала двигателя и предельной температуре.
На рис. 27 приведена зависимость минимальных пусковых частот вращения коленчатого вала двигателя ЯМЗ-740 с применением пускового приспособления 5ПП-40А и жидкости «Холод Д-40» от температуры. Для сравнения приведена та же зависимость при использовании пускового приспособления «Старт-Пилот» Визо Ф-55 и пусковой жидкости «Ф-Арктика» (Франция, фирма «Про-ком-бюр»).
Как видно из приведенного графика, величины ми
нимальных пусковых частот вращения коленчатого вала незначительные (30—50 об/мин), в то время как без средств облегчения пуска уже при температуре —15°С они должны быть примерно 170 об/мин.
Испытания различных двигателей показали, что применение пусковых приспособлений и легковоспламеняющихся жидкостей в сочетании с загущенным маслом для двигателя дает возможность обеспечивать предельные температуры пуска двигателей до —40° С.
При этом сокращается время для принятия двигателем нагрузки.
К недостаткам пусковых приспособлений типа ПП-40, основанных на использовании ручного воздушного насоса, следует отнести:
неудобство заправки смесителя приспособления из капсул (особенно для двигателей с большим литражом);
невозможность контроля уровня пусковой жидкости в смесителе в период пуска двигателя;
возможность засорения жиклеров при существующем методе заправки смесителей механическими примесями или забивания льдом.
В силу этих недостатков пусковые приспособления типа ПП-40 до сих пор не получили широкого примене
101
ния на автомобильном транспорте, несмотря на высокую эффективность пуска двигателей с их использованием.
Пусковые приспособления, основанные на пневматическом распыле пусковой жидкости с использованием ручного воздушного насоса, получили особое распространение на многих моделях автомобилей ведущих зарубежных фирм. Наибольшее применение получили пусковые приспособления «Старт-Пилот», разработанные и выпускаемые французской фирмой «Про-комбюр». Эти приспособления, различные по конструктивному исполнению, но в основном одинаковые по принципу действия, предназначаются для двигателей различного рабочего объема.
К известным пусковым приспособлениям, выпускаемым фирмой «Про-комбюр», относятся: «Старт-Пилот» № 3, № 5, № 6, Визо 2 и Визо 4. К наиболее совершенным пусковым приспособлениям, выпускаемым в послед
Рис. 28. Заправка смесителя пускового приспособления «Старт-Пилот» Визо Ф -27: 1 — баллон с пусковой жидкостью; 2 — смеситель пускового приспособления
ние годы фирмой «Про-комбюр», относятся «Старт-Пилот» моделей Визо Ф-27 и Визо Ф-55. В этих приспособлениях учтены все недостатки, присущие пусковым приспособлениям, разработанным и выпускаемым фирмой ранее, в частности: разделены воздушный насос и смеситель, введен корпус смесителя из прозрачного полимерного материала, применена более совершенная конструкция воздушного насоса и т. д. Кроме того, отличительным признаком и безусловно достоинством пусковых приспособлений Визо Ф-27 и Визо Ф-55 является способ заправки смесителя пусковой жидкостью (рис. 28). Пусковая жидкость содержится в баллончике, на котором предусмотрен клапан, служащий для
102
обеспечения заправки смесителя пускового приспособления и герметизации баллончика после прекращения заправки. На корпусе смесителя предусмотрен аналогичный клапан, который выполняет роль пропускного устройства пусковой жидкости, заправляемой в смеситель, и обеспечивает герметизацию смесителя после прекращения заправки его.
Для заправки смесителя достаточно установить баллончик на смеситель так, чтобы обеспечить стыковку их клапанов, затем легким нажатием на донышко баллончика обеспечить срабатывание клапанов и подачу жидкости из баллончика в смеситель. Объем баллончика составляет 300 см3, что в зависимости от рабочего объема цилиндров пускаемого двигателя и окружающей температуры обеспечивает от 10 до 50 пусков. При заправке смесителя практически исключается потеря пусковой жидкости и ее паров.
Такой способ заправки смесителя пусковых приспособлений в значительной мере облегчает обслуживание пускового приспособления, особенно в условиях низких температур, поэтому его целесообразно использовать в пусковых приспособлениях отечественного производства.
Испытания в холодильной камере автомобильного завода имени И. А. Лихачева образцов пускового приспособления «Старт-Пилот» модели Визо Ф-55 показали, что эти приспособления удобны в обслуживании, достаточно работоспособны и надежны и в сочетании с пусковой жидкостью типа «Ф» или «Ф-Арктика» имеют высокую эффективность.
К недостатку перечисленных конструкций пусковых приспособлений следует отнести их одноканальность, что ограничивает количество устанавливаемых во впускной трубопровод двигателя распылителей и соответственно не позволяет получать достаточно равномерное распределение паров пусковой жидкости по цилиндрам двигателя.
Пусковые приспособления «Старт-Пилот» моделей Визо 2, Визо 4, Визо Ф-27 и Визо Ф-55 могут комплектоваться вместо ручного воздушного насоса электрокомпрессором ротационного типа с напряжением электрического питания 6, 12, 24 В.
Из зарубежных конструкций пусковых приспособлений с ручным воздушным насосом также достаточно ши-
103
роко известно американское приспособление типа «Шеврон», которое имеет поршневой воздушный насос одностороннего действия. В нем используются запаянные капсулы, которые прокалываются специальной иглой.
Достаточно известно пусковое приспособление «Иков» чехословацкого производства. Конструкция этих приспособлений близка к конструкции ранних моделей «Старт-Пилот».
Пусковые устройства с посторонним источником воздуха
Основными достоинствами таких устройств являются возможность осуществления многократных пусков двигателя при отрицательных температурах с применением одной заправки пусковой жидкости и отсутствие необходимости в ручной подкачке воздуха в период действия устройства.
Пусковая жидкость заправляется в смеситель в объеме от 400 см3 и более, что дает возможность осуществлять большое число пусков двигателя, а воздух может использоваться от баллона сжатого воздуха или из тормозной системы автомобиля. При необходимости возможно и использование ручной подкачки воздуха.
За рубежом пусковые устройства с посторонним источником воздуха нашли широкое применение на стан-ционарных установках не только в качестве устройства для облегчения пуска двигателей при отрицательных температурах, но и иногда для обеспечения практически мгновенного нагружения двигателя после пуска его при положительных температурах.
На ЗИЛе разработано пусковое устройство с посторонним источником воздуха модели П-1500 (рис. 29), которое может применяться для автомобильных двигателей. Смеситель (рис. 30) пускового приспособления имеет съемный резервуар 1, который крепится к крышке 2. Уплотнение между крышкой и резервуаром обеспечивается прокладкой из бензомаслостойкой резины. Заполнение резервуара пусковой жидкостью осуществляется через контрольный клапан 3, установленный в крышке смесителя. Воздух в смеситель подается от внешнего источника или тормозной системы через следящий клапан 6. Давление в смесителе проверяют при помощи шинного манометра автомобиля, для чего в конт-104
Рис. 29. Пусковое приспособление П-1500:
1 — смеситель; 2 — лонжерон рамы; 3 — трубопровод подачи эмульсии из смесителя в перепускной клапан; 4 — перепускной клапан; 5 —тяга управления перепускным клапаном; 6 — впускной трубопровод; 7 — распылитель; 8 — трубопровод подачи воздуха из пневмоснстемы
рольном клапане предусмотрен ниппель. При необходимости контрольный клапан может использоваться для подключения ручного воздушного насоса и подкачки воздуха (в случае падения давления в смесителе перед пуском двигателя и отсутствия запаса воздуха на автомобиле). Контрольный клапан может выполнять роль декомпрессора при необходимости вскрытия смесителя и наличия в нем давления.
Резервуар смесителя стальной. Количество пусковой жидкости контролируется трубкой уровня. Возможно изготовление резервуара из прозрачного полимерного материала. В этом случае отпадает необходимость в трубке уровня для контроля количества жидкости. В нижней части резервуара имеется сливное отверстие, закрываемое пробкой 11. Следящий клапан начинает срабатывать при давлении воздуха 0,5 кгс/см2. В то же время он работает как обратный клапан, обеспечивая
105
крепления смесителя; 6 — следящий клапан; 7 — жидкостный жиклер; 8 — воздушный жиклер; 9 —смесительная камера; 10 — заборная трубка; 11 — пробка сливного отверстия
герметизацию смесителя при давлении в нем до 8 кгс/см2. Для повышения надежности герметизации смесителя в период стоянки автомобиля на крышке смесителя предусмотрен вентиль 4 с ручным приводом, который отключает внутреннюю полость смесителя от эмульсионных трубопроводов.
На крышке смесителя установлен предохранительный клапан (на схеме не показан), который срабатывает в случае повышения давления в смесителе сверх допустимого (например, при нагреве стенок резервуара свыше 90—100° С.
В крышке смесителя имеется грибообразная смесительная камера 9, в которой происходит смешивание пусковой жидкости с воздухом и образование эмульсии. Пусковая жидкость поступает в смесительную камеру по заборной трубке 10 и дозируется жидкостным жиклером 7. Воздух подается через жиклер 8. Наличие сменных воздушного и жидкостного жиклеров дает возможность изменять количественное соотношение пусковой жидкости и воздуха и получать различные расходные характеристики пускового приспособления.
Смеситель соединяется эмульсионным трубопроводом 3 (см. рис. 29) с перепускным клапаном, обеспечи-106
вающим включение или отключение подачи эмульсии к распылителям. Привод перепускного клапана — дистанционный, механический. Рукоятка привода выводится в кабину автомобиля с таким расчетом, чтобы обеспечивалась воможность одновременного включения пускового приспособления с кнопкой стартера. Привод клапана можно делать и электромагнитный.
Перепускной клапан может быть золотникового или Игольчатого типа. В первом случае золотник с помощью проточек соединяет входной и выходной каналы. Игольчатый клапан более прост в изготовлении и более надежен. В выходном канале игольчатого перепускного клапана устанавливается эмульсионный жиклер, при помощи которого можно изменять расход эмульсии и использовать приспособление для различных двигателей.
Распылители пускового приспособления П-1500 могут использоваться от пускового приспособления ПП-40.
К наиболее распространенным зарубежным пусковым приспособлениям относится пусковое приспособление французской фирмы «Про-комбюр» «Старт-Пилот 450 Ж-2», предназначенное для пуска при отрицательных температурах двигателей большой мощности стационарных установок. В качестве источника подачи воздуха могут использоваться электрокомпрессор, сжатый воздух из баллонов через редуктор, воздушный ручной насос.
Основной частью этого пускового приспособления является смеситель объемом 400 см3, представляющий собой литой алюминиевый бак, снабженный трубкой уровня и внутренним ножом для прокола бидонов с пусковой жидкостью. В алюминиевых бидонах пусковая жидкость («Нормаль» или «Арктика») находится без давления. Трубка уровня позволяет контролировать количество жидкости в резервуаре смесителя. Крышка смесителя снабжена системой, которая автоматически осуществляет декомпрессию внутренней полости смесителя при его открывании для заполнения. Смеситель рассчитан на внутреннее давление от 1 до 10 кгс/смг, в воздушной магистрали должен быть предусмотрен ограничитель давления, который поставляется по заказу фирмы.
Монтируется смеситель на кронштейне в таком месте отсека двигателя, где обеспечиваются достаточные условия для вентиляции и в отдалении от источников тепла.
107
В комплект пускового приспособления входят распылители, обеспечивающие подачу эмульсии в мелкораспыленном виде в впускные трубопроводы двигателя. Количество распылителей определяется конструкцией двигателя и давлением в смесителе.
В зависимости от конструкции впускного трубопровода двигателя возможно применение распылителей с осевым отверстием, с радиальным отверстием, с двумя противоположно расположенными радиальными отверстиями.
Важное значение для обеспечения необходимой эффективности имеет установка распылителей на впускном трубопроводе. Для правильной ориентации распылителей на их корпусе предусмотрены установочные стрелки.
В случае работы пускового приспособления с применением электрокомпрессора существенное значение имеет длина трубопроводов от компрессора к смесителю и от смесителя к распылителям. Длина трубопровода во избежание повышенного сопротивления должна быть по возможности короткой.
В комплекте приспособления может предусматриваться устройство, обеспечивающее автоматическое сопровождение работы двигателя после пуска работой пускового приспособления.
Пусковое приспособление «Старт-Пилот 450 ТЦ» отличается от описанной конструкции наличием автоматических распиливающих органов, позволяющих мгновенно распыливать пусковую жидкость в впускном трубопроводе двигателя в период пуска, благодаря чему двигатель в кратчайший срок принимает нагрузку.
Пусковые приспособления, работающие на принципе аэрозолей
Приспособления, работающие на принципе аэрозолей, в силу простоты конструкции, несложного обслуживания и в то же время достаточной эффективности для существующих климатических условий, получили широкое распространение за рубежом. Достаточно сказать, что такие приспособления выпускают около 40 фирм в различных странах мира.
Наиболее совершенными являются приспособления: «Старт-Пилот» фирмы «Про-комбюр», «Крик-старт» 108
фирмы «Тунер компани» и «Спрей» фирмы «Спрей Про-дакс Корпорейшн».
Фирмой «Про-комбюр» выпускаются приспособления, работающие на принципе аэрозолей трех видов: баллон обычного исполнения, баллоны с дистанционным распиливанием, баллоны с дистанционным управлением.
В первом случае распылитель помещается непосредственно на баллоне, а распыливание осуществляется при непосредственном воздействии на клапан баллона. Поэтому такой баллон при пуске двигателя необходимо подносить к воздушному фильтру двигателя автомобиля и осуществлять распыливание.
Один баллон приспособления «Стар-Пилот Газома-тик» рассчитан по данным фирмы примерно на 100 пусков двигателя. Давление жидкости в баллоне составляет 3 кгс/см2.
Недостаток такого приспособления: невысокая эффективность при относительно больших расходах пусковой жидкости из-за отсутствия возможности подачи жидкости непосредственно во впускные трубопроводы двигателя и возможность подачи жидкости с одновременным включением стартера двигателя одним лицом.
Применение дистанционного распыливания и дистанционного управления позволяет более рационально использовать объем баллона и пускать двигатель из кабины водителя.
Дистанционное распыливание обеспечивается установкой баллона в кабину автомобиля, а распылителя в наиболее оптимальное с точки зрения распределения жидкости по цилиндрам двигателя место воздушного трубопровода двигателя. Баллон с распылителем соединяется трубкой. По такому принципу работают пусковые приспособления «Старт-Пилот 33», «Старт-Пилот 21Ф».
Дистанционное управление осуществляется воздействием на клапан баллона, который помещается в подкапотном пространстве автомобиля. Причем воздействие может быть механическим с помощью тяги, рукоятка которой выведена на щиток приборов (пусковое приспособление «Стар-Пилот 21Ф10»), Возможен и электромагнитный привод калапаца баллона (модель «Старт-Пилот 31С»). Такие приспособления фирма рекомендует обычно для стационарных двигателей с дистанционным управлением. При применении такого привода возможна авто-
109
матизация приспособления с целью обеспечения соответствующей продолжительности сопровождения работы двигателя распиливанием в зависимости от температуры (модель «Старт-Пилот 227»),
Приспособление «Спрей» аналогично описанным приспособлениям, разница лишь в давлении в баллоне. В приспособлении «Спрей» пусковая жидкость находится в баллоне под давлением инертного газа около 8 кгс/см2, который обеспечивает хорошее распиливание ее до температуры —54° С.
Представляет также интерес американское пусковое приспособление «Дизель-старт КВ1» фирмы «Кчивеч 1пс». Это приспособление имеет цилиндр, в котором находится пусковая жидкость в объеме 790 см3 под давлением 11,2 кгс/см2 при температуре 21°С. Пусковая жидкость является смесью эфира, гептана, арктического масла и специальных присадок. В цилиндре предусмотрен предохранительный клапан, предотвращающий возможность взрыва его при повышении температуры до 95°С. По данным фирмы, выпускающей приспособление, объем цилиндра позволяет осуществлять до 263 пусков двигателя (по 3 см3 на пуск).
В конструкции приспособления предусмотрены дозирующие клапаны на дозу 3 и 6 см3: на 3 см3 — для двигателей с рабочим объемом цилиндров до 8,2 л, на 6 см3 — для двигателей с рабочим объемом цилиндров от 8,2 до 16 л. Оба клапана работают при напряжении электрического питания 12 и 24 В. Клапаны могут иметь механический привод и являются командным органом пускового приспособления.
Распылители могут иметь различное проходное сечение. В них предусмотрены бронзокерамические вставки, обеспечивающие фильтрацию пусковой жидкости.
Проходное сечение распылителей выбирается по данным фирмы из расчета 0,15 см3 эфира на 1,64 л воздуха. В этом случае обеспечивается оптимальный состав смеси.
Впрыск пусковой жидкости в двигатель рекомендуется осуществлять в течение 5 с, из них 2 с на пуск двигателя, а 3 с — на сопровождение его работы.
Оригинальным элементом в конструкции данного пускового приспособления является наличие термоэлемента, исключающего возможность использования пускового приспособления для форсажа двигателя. Принцип дей-110
ствия этого устройства, устанавливаемого на блохе цилиндров двигателя или в системе охлаждения его, основан на размыкании цепи управления приспособлением при достижении рабочих температур в двигателе.
В нашей стране также проводятся работы по разработке и выпуску пусковых приспособлений в аэрозольной упаковке.
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СРЕДСТВ ОБЛЕГЧЕНИЯ ПУСКА ДВИГАТЕЛЕЙ
При использовании на автомобиле индивидуального предпускового подогревателя следует помнить, что температура на наружной поверхности некоторых его частей (горелки, выпускного трубопровода) превышает 100°С. Это создает опасность ожогов обслуживающего персонала при случайном прикосновении к ним и возможность возникновения пожара при несоблюдении правил пожарной безопасности.
На большинстве подогревателей используются отработавшие газы подогревателя с температурой 400— 600°С для обогрева масла в картере двигателя, обеспечивающие подогрев путем направленного обдува его. Содержание в продуктах сгорания топлива подогревателя вредных веществ (СО, СО2) превышает в количественном отношении содержание их в отработавших газах двигателя автомобиля (особенно в первый период работы подогревателя). Эти обстоятельства требуют строгого выполнения правил техники безопасности и противопожарных мероприятий.
Поэтому при пользовании подогревателем необходимо соблюдать следующие основные требования:
не допускать работу предпускового подогревателя при наличии открытого пламени из выпускного патрубка;
обеспечивать герметизацию топливопроводов и изделий топливной системы подогревателя;
не допускать подтекание масла на двигателе автомобиля и наличие посторонних предметов на тракте обогрева масла отработавшими газами подогревателя;
не проводить работы под автомобилем яри включенном предпусковом подогревателе;
111
не пользоваться подогревателем в закрытых помещениях;
осуществлять пуск подогревателя в строгом соответствии с инструкцией по эксплуатации;
в обязательном порядке продув'ать газоходы подогревателя после его остановки включением вентилятора подогревателя без подачи топлива па сгорание;
при использовании в период предпускового прогрева вместо низкозамерзающей жидкости воды, строго соблюдать правила ее заправки, не допускать заполнения котла подогревателя холодной водой в случае его сильного перегрева;
иметь на автомобиле огнетушитель.
Выполнение этих требований обеспечивает безопасную работу обслуживающего персонала и исключает возможность возникновения пожара на автомобиле.
При использовании пусковых приспособлений применяются пусковые жидкости, основным компонентом которых является этиловый эфир, обладающий высоким давлением насыщенных паров и относительно низкой температурой воспламенения. Высокое давление насыщенных паров обусловливает летучие свойства вредных для здоровья человека паров эфира, а низкая температура воспламенения делает пусковые жидкости огнеопасными. Поэтому при пользовании пусковыми жидкостями следует:
вскрывать емкости с пусковой жидкостью или прокалывать капсулы непосредственно перед использованием;
не допускать разливания- пусковой жидкости в кабине автомобиля;
не применять устройств с открытым пламенем при использовании пусковых приспособлений;
содержать запас пусковой жидкости на автомобиле в герметичных емкостях, а капсулы с пусковой жидкостью в специальном ящике в отдалении от мест нагрева;
не пускать двигатель и не проверять пусковые приспособления с пусковой жидкостью в помещении;
не использовать пусковые приспособления для форсирования двигателя автомобиля.
При использовании электрофакельных подогревателей необходимо:
112
обеспечивать герметизацию топливных трубопроводов и надежность соединений в электропроводке;
не допускать наличия посторонних предметов в зоне установки добавочного резистора с термореле, нагревающегося при работе.
ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В ОБЛАСТИ УЛУЧШЕНИЯ ПУСКА ДВИГАТЕЛЕЙ
В настоящее время не только разные страны с развитой автомобильной промышленностью, но и различные фирмы одной и той же страны подходят по-разному к решению проблемы пуска двигателей в зимний период эксплуатации автомобилей. Разные подходы при решении одной задачи объясняются различными причинами: установившимися тенденциями в двигателестроении, свойственными климатическим условиям эксплуатации автомобилей, опытом фирмы в вопросах пуска двигателей и т. д. В то же время можно проследить общие тенденции в решении проблемы пуска автомобильных двигателей, которые развиваются по следующим направлениям:
совершенствование конструкций двигателя с целью улучшения его пусковых качеств;
совершенствование эксплуатационных материалов и топлива, используемых при эксплуатации автомобилей в зимний период;
совершенствование электростартерной системы пуска; совершенствование средств облегчения пуска двигателей при отрицательных температурах.
Как указывалось ранее, пусковые качества двигателя автомобиля во многом определяются его конструкцией (способом смесеобразования, конструкцией камеры сгорания, способом воспламенения рабочей смеси в цилиндрах и т. д.) и регулировками систем двигателя, влияющими на его пуск (угол опережения зажигания или впрыска топлива, цикловая подача при пусках, пусковая регулировка карбюратора и т. д.). Поэтому при разработке автомобилей, предназначенных к эксплуатации в районах с суровым климатом, учитываются эти факторы и по возможности выбираются оптимальные конструкции с точки зрения пуска двигателя. Однако не всегда возможно обеспечивать требуемые условия для пуска
ИЗ
двигателя, применяя соответствующую его конструкцию. Например, с целью повышения моторесурса часто применяются дизельные двигатели с вихрекамерным смесеобразованием, которым свойствен мягкий процесс, но далеко неудовлетворительные пусковые качества. Для снижения токсичности и удельного расхода топлива все более широкое распространение получают карбюраторные. двигатели с форкамерно-факельным зажиганием рабочей смеси, которые по пусковым качествам несколько уступают обычному карбюраторному двигателю.
В этих условиях проблема пуска двигателя при отрицательных температурах решается применением специальных конструктивных решений на двигателе, способствующих улучшению его пусковых качеств. В частности, на вихрекамерных дизельных двигателях может применяться вихревая камера автоматически регулируемого объема. Уменьшение ее объема при пусках дает возможность повысить степень сжатия и соответственно температуру и давление конца сжатия (например, двигатель французской фирмы «Испано-Сюиз»). В карбюраторных двигателях с форкамерно-факельным воспламенением рабочей смеси создаются конструкции головок цилиндров и карбюратора, имеющие возможность соответственно обогащать рабочую смесь на пусках, обеспечивая ее оптимальный состав при пусках в условиях отрицательных температур.
Одними конструктивными мероприятиями, направленными на улучшение пусковых качеств двигателя, практически невозможно решить проблему пуска при отрицательных температурах поршневого двигателя внутреннего сгорания.
Поэтому эту проблему необходимо решать в тесной связи с дальнейшим, совершенствованием физико-химических характеристик эксплуатационных материалов, применяемых на двигателе.
При применении в зимний период эксплуатации бензинов с высоким давлением насыщенных паров, дизельных топлив с низкой температурой застывания или присадок, понижающих температуру застывания дизельного топлива (депресантов), снижается предельно возможная температура пуска двигателя.
При применении масла с пологой температурно-вязкостной характеристикой (загущенных) снижаются вв«
114
личины моментов сопротивлений проворачиванию коленчатого вала двигателя и нагрузка на электростартерную систему при пусках, а также повышается частота вращения коленчатого вала, что улучшает возможности пуска двигателя при отрицательных температурах.
Важное значение для решения проблемы пуска двигателя имеет вид теплоносителя, применяемого в системе охлаждения двигателя зимой. Применение низкозамерзающих охлаждающих жидкостей дает возможность широко использовать различные индивидуальные средства облегчения пуска холодного двигателя и предпусковые подогреватели.
Нельзя решить проблему улучшения пусковых качеств двигателя автомобиля при отрицательных температурах без дальнейшего совершенствования электростартерной системы пуска.
Совершенствование электростартерной системы пуска происходит в двух направлениях: улучшением характеристик стартеров; повышением емкости стартерных аккумуляторных батарей без значительного увеличения их массы.
Улучшение характеристик стартеров сводится к повышению крутящих моментов и частоты вращения при относительно небольших величинах потребляемого тока.
Для повышения емкости аккумуляторных батарей в период пуска двигателя и сохранения их работоспособности при отрицательных температурах все более широкое распространение получают:
электроподогрев электролита аккумуляторных батарей с использованием электронагревателей и питанием от внешней сети или генератора автомобиля;
содержание аккумуляторных батарей на автомобиле в теплоизоляционных ящиках с подогревом отработавшими газами при работе двигателя.
Полностью решить проблему пуска автомобильных двигателей для всех встречающихся температурных зон практически невозможно без использования средств облегчения пуска двигателей. Поэтому развитию совершенных средств облегчения пуска по-прежнему придается важное значение, особенно индивидуальным средствам, являющимся принадлежностями автомобилей.
Основными индивидуальными средствами пуска холодного двигателя остаются: пусковые приспособления
115
для впрыска легковоспламеняющейся жидкости карбюраторных и дизельных двигателей и электрофакельные подогреватели воздуха для дизельных двигателей.
Совершенствование пусковых приспособлений ведется по пути повышения их работоспособности при отрицательных температурах, удобству применения, а пусковых жидкостей — по повышению эффективности пуска двигателя, снижению жесткости его работы и износов деталей при пусках с использованием пусковых жидкостей.
Совершенствование электрофакельных подогревателей ведется в основном по пути снижения предельной температуры пуска двигателя при использовании этих устройств.
Совершенствование предпусковых подогревателей проводится по пути повышения их работоспособности, надежности, эффективности прогрева двигателя, возможности использования различных сортов топлива, сокращения габаритных размеров.
Одним из важнейших направлений является снижение потребляемой электрической энергии. В этой связи представляются перспективными конструкции подогревателей, работающих по пульсирующему принципу, и подогревателей с встроенными термогенераторами, вырабатывающими электрическую энергию на привод своих агрегатов.
Наибольший эффект получается при достаточном развитии всех указанных направлений и рациональном применении того или иного средства облегчения пуска двигателей с учетом назначения автомобиля и условий его эксплуатации,
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Автомобильный двигатель ЗИЛ-130. М., «Машиностроение», 1973. 222 с.
Бакуревич Ю. Л., Толкачев С. С., Шевелев Ф. И. Эксплуатация автомобилей на Севере. М., «Транспорт», 1973. 180 с.
Волчек Л. Я., Ц а ю н Н. П. Процесс сжатия в цилиндре двигателя при пуске. Автомобили и тракторостроение. Минск, «Высшая школа», 1974, № 6, с. 81—91.
Вл л ч е к Л. Я., Я к у б е н к о Н. П. Исследование работы топливной аппаратуры дизелей иа режимах пуска. Автомобили и тракторостроение, Минск, «Высшая школа», 1974, № 6, с. 52—56.
Гуреев А. А., И в а н о в а Р. Я., Щ е г о л е в Н. В. Автомобильные эксплуатационные материалы. М., «Транспорт», 1974. 275 с.
Кулагин Л. В., М о р о ш к и н М. Я. Форсунки для распыли-ваиия тяжелых топлив. М., «Машиностроение», 1973. 187 с.
Микулин Ю. В., Карницкий В. В., Энглин Б. А. Пуск холодных двигателей при низкой температуре. М., «МашинЪстрое-ние», 1971. 215 с.
Моисейчик А. Н., Оберемок В. 3. Подогреватель ПЖД-44. — «Строительные и дорожные машины», 1966, № 5, с. 63-68.
Моисейчик А. Н. Пусковые качества карбюраторных двигателей. М., «Машиностроение», 1971. 135 с.
Николаев В. Определение количества тепла, необходимого для подогрева двигателей зимой. — «Автомобильный транспорт», 1970, № 7.
Оберемок В. 3. Способы пуска автомобильных двигателей при низких температурах. — «Промышленный транспорт», 1974, № 3, с. 8-11.
Отопительно-подогревательные устройства для автомобилей и автобусов. Каталог-справочник. М., НИИТАвтопром, 1969. 129 с.
Юрковский И. М. Техническое обслуживание автомобилей МАЗ и КрАЗ. М., ДОСААФ, 1972. 127 с.
Юрковский И. М„ Толпыгин В. А. Автомобиль КамАЗ. М., ДОСААФ, 1975, 404 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ..... ........................................... 3
Особенности пуска холодных	двигателей................5
Влияние низкой температуры окружающего воздуха на пуск двигателя.........................................5
Особенности пуска дизельного двигателя в условиях отрицательных температур ............................
Особенности пуска карбюраторного двигателя в условиях отрицательных температур...............................9
Оценка пусковых качеств автомобильных двигателей .	9
Требования к средствам облегчения пуска двигателей и их разновидности ........................................... 14
Предпусковые подогреватели двигателей ................... 18
Классификация предпусковых подогревателей .	... 21
Подогреватели, работающие на бензине..................23
Подогреватели, работающие на дизельном топливе .	. 37
Подбор подогревателей по теплопроизводительности . 57
Установка подогревателей на автомобилях .... 59
Особенности эксплуатации подогревателей .... 66
Неисправности предпусковых подогревателей и способы их устранения.........................................73
Электрофакельное устройство...............................77
Пусковые приспособления для впрыска легковоспламеняющейся жидкости...............................................91
Пусковые жидкости.....................................93
Пусковые приспособления типа ПП-40....................95
Пусковые устройства с посторонним источником воздуха . 104
Пусковые приспособления, работающие на принципе аэрозолей ...............................................108
Техника безопасности и противопожарные мероприятия при использоваиии средств облегчеиия пуска двигателей .	.	.111
Основные тенденции в области улучшения пуска двигателей , 113
Список литературы	. 117
Владимир Захарович Оберемок Иван Мартынович Юрковский
ПУСК АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Рецензент Е. И. Зайченко Редактор Б. Б. Соловьев Техн, редактор Т. А. Гусева Обложка художника Г. П. Казаковцева Корректор Л. Б. Кулакова ИБ № 1393
Сдано в набор 20.06.78	Подписано в печать 25.12.78	Т-22629
Формат бумаги 84X108'/» тип. № 2 Гари, литературная Печ. высокая Печ. л. 3,75 Усл. л. 6,3 Уч.-изд. л. 6,45 Тираж 60 000 экз. Заказ № 479	Цена 35 коп.	Изд. № 1-3-2/14 № 7748
Издательство «Транспорт», 107174, Москва, Басманный туп., 6а
Московская типография № 4 Союзполиграфпрома Государственного комитета СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли Москва, 129041, Б. Переяславская ул., д. 46