Глава 14 система пуска двигателей

Для пуска любого ДВС необходимо предварительно раскрутить вал до определенной частоты вращения, чтобы заполнить рабочие объемы цилиндров свежим зарядом и подготовить и реализовать воспламенение топлива.

Основные требования к пусковым системам:

• малые затраты времени и энергии на осуществление пуска;

• малые габариты пусковых устройств;

• надежность работы в различных климатических условиях.

Пусковое устройство, преодолевая общее сопротивление враще- нию вала двигателя, должно сообщить валу достаточную для на- дежного запуска частоту вращения.

Минимальная частота вращения, при которой получаются пер- вые вспышки» называется пусковой частотой вращения.

Для двигателей с искровым зажиганием эта частота 35... ...50 мин^-1, для дизелей — 150...200 мин^-1.

14.1. СПОСОБЫ ПУСКА ДВИГАТЕЛЕЙ

На современных автомобилях и тракторах применяют следу- ющие способы пуска: # ручной, # электрическим стартером, # инерционным стартером, • сжатым воздухом, • вспомогатель-

ным пусковым двигателем, • с помощью гидромоторов.

Ручной пуск является, как пра- вило, резервным, и возможность его применения ограничивается двигателями малой мощности.

Пуск электрическим старте- ром наиболее распространен. Схема такого пускового устрой- ства представлена на рис. 14.1. Электростартер 3 представляет собой сериесный электродвига- тель постоянного тока, питае- мый от аккумуляторных бата-

286

jL

LJJ

Рис. 14.1. Схема пуска двигателя элект­ростартером

Рве. 14.2. Схема инерционного стартера

287

резервуары, заполняемые рабочей жидкостью и воздухом, которы разделены иодвижной мембраной, препятствующей их смешении При закачивании рабочей жидкости газовая подушка сжимаета поднимая давление в аккумуляторе до 30 МПа.

2. ЭНЕРГЕТИКА ПУСКА

Необходимый момент на валу при пуске определяют совокул ностью противодействий вращению, складывающихся и:

• сопротивления сил трения, # затрат энергии на привод вспомс гательных агрегатов, # потерь на газообмен (впуск и выпуск + противодействия сил инерции подвижных частей при разгон двигателя до пусковых оборотов.

Из перечисленных параметров основными являются сопротивлс нне сил трения и энергозатраты на привод вспомогательных ai регатов.

Значения этих параметров зависят от типа и рабочего объем двигателя, от вязкости масла и от ряда других факторов. В настс ящее время нет аналитических зависимостей, которые позволяли б| с достаточной точностью для каждого конкретного двигателя и дл определенной температуры окружающей среды определять вели чину потребного пускового момента.

Поэтому на практике приходится пользоваться эмпирическим зависимостями, предложенными различными исследователями.

Так, для двигателей с искровым зажиганием можно рекомендс вать зависимость, в основе которой лежит формула, предпоженна А. Н. Хватковым и уточненная по испытаниям большого количест ва двигателей Р. И. Давтяном:

Л/_с-23 10'³ Л_№\^МЬп[Н • м], (14.1

28Я

Воздух ^

Топливо

Рве. 14.4. Схема подогрева воздуха:

1 — аккумуляторная батарея, 2 — пусковая квопка, 3 — катушха эажогаяия, 4 — свеча, 5 — форсунка, 6 — яасос, 7 — топливный бак

10-548

289

Ряс. 14.5. Факельная све­ча:

1. — нагревательный элемент,

2. — корпус, J — штуцер под­вода топлива, 4 — фильтр то- шгавяый, 5 - жиклер, 6 — труби, 7 — cent», 8 — ковтргайха, 9 — резьбовая часть корпуса для усгааоакв во в пуста ую трубку, 10 — объемная села, 11 — экран

290

Рис. 14.6. Схема устройства для пуска дизеля на бензине

Рис. 14.7. Схема механизма газораспределения с де­компрессором

291

Веда от Плена |

Слав 5

Рис. 14.8. Подогреватель ПЖД

Отечественная пусковая жидкость для дизелей «Холод Д-40» имеет следующий состав, %: этиловый эфир — 58...62, изопросил- нитрат — 13...17, петролейный эфир — 13...17, масло для газотур­бинных двигателей — до 10.

Аналогичная жидкость для двигателей с искровым зажиганием «Арктика» включает, %: серный эфир — 45...60, газовый бензин —

35. .55, изопропил нитрат — 1...6, противоизносную присадку — до 2, антиокислительную присадку — до 0,5.

Для запуска дизелей широко применяют декомпрессионные устройства, конструкция одного из которых приведена рис. 14.7. При установке рычага 3 в положение «Пуск» валик 1, на поверх­ности которого имеются лыски, поворачивается и его цилиндричес­кая часть через штанги 2 передает усилие на коромысло, которое открывает клапан. При открытых клапанах существенно снижаются энергозатраты на прокручивание двигателя. По достижении пуско­вых оборотов декомпрессор отключается и двигатель начинает работать как обычный дизель.

Для рационального решения проблемы холодного запуска ис­пользуют комбинированные устройства, обеспечивающие общий предпусковой прогрев двигателя, охлаждающей жидкости и масла в смазочной системе, представляющие собой подогреватель, вклю­чаемый в систему жидкостного охлаждения двигателя.

Основным элементом указанного устройства является котел- подогреватель с блоком насосов (рис. 14.8). Как правило, он работа­ет на том же топливе, что и двигатель.

Жидкостной индивидуальный подогреватель ПЖД состоит из теплообменника и электроприводного агрегата, включающего в се­бя три насоса: топливный, водяной и воздушный. Теплообменник

292

Рис. 14.9. Зависимость температу­ры элементов двигателя ЗИЛ-375 от времени разогрева

представляет собой четыре концент- рично рассоложенные стальные тру- бы 1, образующие две водяные ру- башки и газоход. Имеется тонка 2, в которой размещена вихревая каме- ра сгорания 3. При включении элек- тромотора 6 при подготовке к пуску двигателя топливный насос 7 подает топливо к форсунке, которая распи- ливает его в камере сгорания. Пер- воначальное воспламенение топлива осуществляется с помощью свечи накаливания 8, после чего свеча вы- ключается. Воздух, необходимый для горения топлива, подается на- гнетателем 5. Горячая жидкость из рубашки теплообменника с помо- щью насоса 4 направляется в систе-

му охлаждения двигателя, прогревает его, после чего возвращается в теплообменник. Отработавшие газы, выходя из теплообменника, омывают масляный поддон и нагревают масло.

В качестве примера, иллюстрирующего эффективность работы подогревателя, на рис. 14.9 показана зависимость температуры головки цилиндра (кривая 1), масла (кривая 2) и коренных подшип­ников (кривые 3) двигателя ЗИЛ-375 от времени разогрева при температуре окружающего воздуха — 40°С.

В табл. 14.1 приведены теплотехнические характеристики жид­костных подогревателей отечественных автомобилей и тракторов.

Тепловая производительность подогревателя на стадии проек­тирования силовой установки в настоящее время может быть опре­делена только ориентировочно на основании следующих данных. Экспериментально установлено, что для надежного пуска темпера­тура головок блоков должна быть 80...90°С, а средняя температура коренных подшипников 0... —5°С. Для получения названных тем­ператур за установленное время тепловую производительность (кДж/с) можно рассчитать по формуле

60t

(14.4)

где К, — условная теплоемкость подшипников, кДж/(кг °С); т_т — масса двигателя; — перепад температур подшипников до

прогрева и после него; г — время прогрева, с.

По данным НАМИ, для двигателя ЗИЛ-130 К, = 2,8 кДж/(кг х х °С), для других отечественных двигателей К, можно принимать равной 2,8...3,8 кДж/(кг°С). При этом верхний предел относится к двигателям относительно малой массы.

293

I

Я

ua

В^я

i

d

S

I

a

a

a

0

0. <4

ss<?

Lrt

S'*⁵

^ 00 '«Яд

213а

S«is

(-£

ад

u

о «Л1

Ill

I

a

2

§

К

О

f?

fiU

Ю

p

a&

«5 s s ²fr