3.7. Пуск двигателей с использованием тепла от предыдущей работы

В силу тех или иных причин часть автомобилей при зимней эксплуатации содержится на открытых стоянках без средств облегчения пуска двигателя. Это вынуждает поддерживать тепловое состояние двигателя за счёт его работы на холостом ходу. Межсменное хранение автомобилей с работающими двигателями сопряжено с большими затратами топлива и загрязнением окружающей среды, снизить которые можно за счёт отказа от непрерывной работы двигателя на холостом ходу и перехода к периодическим включениям, обеспечивающим поддержание необходимого теплового состояния двигателя. Процесс прогрева двигателя целесообразно строить с учётом следующего:

1. Двигатель для прогрева включается только тогда, когда он охлаждается до некоторой температуры t2, при которой обеспечивается безотказный пуск и небольшой пусковой износ;

2. Включение двигателя производится при достижении им температуры tj, при которой обеспечивается минимум суммарного времени прогрева и максимум суммарного времени его охлаждения при заданной продолжительности межсменного хранения Тхр;

3. Количество включений и продолжительность работы двигателя на холостом ходу при включении должны быть такими, чтобы к моменту выезда автомобиля на линию не было необходимости производить прогрев двигателя. Это требование будет соблюдаться, если температура двигателя t к моменту выезда будет равна или выше температуры t3, при которой рекомендуется трогание автомобиля с места;

Межсменное хранение автомобилей на стоянках безгаражного хранения, в условиях низких температур, целесообразно осуществлять, таким образом, чтобы максимально уменьшить остывание автомобиля после очередного прогрева. Для этого автомобили должны быть оснащены индивидуальными утеплительными средствами.

Индивидуальные средства включают в себя подогреватели, являющиеся неотъемлемой частью автомобиля, и средства холодного пуска. В качестве индивидуальных средств используются утеплительные чехлы и другие устройства, обеспечивающие сохранение тепла агрегатов после возвращения автомобиля на стоянку.

3.8. Индивидуальные утеплительные средства. Утепление агрегатов

Как видно из уравнения теплового баланса обогрева автомобильных двигателей и других агрегатов при безгаражном хранении, общие затраты тепла на подготовку их к работе складываются из затрат на доведение их теплового состояния до необходимого уровня и потерь тепла, возникающих в процессе обогрева:

Q_п = Q_а + Q_пот, (3.1.)

где Qп — общее количество тепла, которое необходимо затратить на обогрев автомобиля, Дж.;

Qa — количество тепла, которое затрачивается на нагрев агрегата до заданных условий, Дж;

Qпот — суммарные потери тепла, возникающие в процессе обогрева, Дж.

Таким образом, при организации безгаражного хранения необходимо не только обеспечивать доведение теплового состояния агрегатов автомобиля и в первую очередь двигателя до соответствующего уровня, но и предотвращать тепловые потери, возникающие в процессе обогрева.

Эффективным средством, снижающим потери тепла при обогрева агрегатов автомобиля, могут служить утеплительные чехлы, которые выполняют две задачи:

обеспечивают регулирование и поддержание необходимой температуры агрегата при движении автомобиля в различных условиях;

уменьшают потери тепла в окружающую среду во время безгаражного хранения автомобилей.

Для решения этих задач при движении автомобиля при температурах окружающего воздуха —5° С и ниже необходимо применять утеплительные чехлы для двигателя, которые должны обеспечивать поддержание в подкапотном пространстве температуры воздуха +20—30°С, что способствует улучшению экономичности двигателей и уменьшению его износов.

Температура воды в системе охлаждения двигателя во время его работы составляет 80—85° С, а температура воды, до которой можно охлаждать двигатель, не вызывающая затруднения его пуска, составляет 5—10° С. После возвращения автомобиля на стоянку утеплительный чехол не должен сниматься, так как это замедляет охлаждение агрегата (двигателя) в 2,0—2,5 раза.

Как показывает опыт, при умеренных отрицательных температурах продолжительность безопасного остывания двигателя с обычными утеплительными чехлами при скорости ветра 1 — 5 м/с колеблется: от 8 до 4 ч при 0° С; от 3,0 до 1,5 ч при — 10° С; от 2,0 до 1,0 ч при —20° С и от 1,5 до 0,5 ч при —30° С. Таким образом, утеплительные чехлы могут служить средством, предупреждающим замерзание охлаждающей жидкости в двигателе при кратковременном хранении автомобилей.

В практике эксплуатации автомобилей при низких температурах воздуха применяют утеплительные чехлы различных типов и конструкций.

На рис. 3.9 показан чехол из дерматина для двигателя. Такой чехол может быть усилен плотной тканью (тонким брезентом, парусиной) и слоем ваты толщиной 20 мм, которые прострачиваются квадратами размером 100x100 мм. Размеры чехла должны быть такими, чтобы он перекрывал места стыка капота с кузовом.

Чехол крепится на капоте двигателя с помощью завязок. В передней части чехол имеет откидной клапан, позволяющий регулировать температуру под капотом при различных наружных температурах. Для улучшения плотности прилегания и крепления чехла применяют резиновые пояса.

Чехлы могут также изготовляться из пенопласта. Результаты испытаний теплоизоляционных свойств различных материалов для чехлов приведены на рис. 3.10. Как видно из рисунка, применение пенопласта вместо обычного теплоизоляционного материала практически не изменяет теплоизоляционных свойств чехлов, хотя стоимость пенопластового утеплителя в 4 раза меньше.

1 — откидной клапан;

2— завязки;

3 — резиновый пояс;

4 — крючки

Рис. 3.9. Утеплительный чехол для двигателя с резиновым пояском:

1 — для охлаждающей жидкости в верхнем бачке радиатора при чехле из дерматина;

2 — то же, из пенопласта;

3 — для воздуха под капотом из дерматина;

4 — то же, из пенопласта

Рис. 3.10. Зависимость температуры воздуха под капотам и охлаждающей жидкости tc от времени остывания τ при различных материалах чехлов:

Для предотвращения повышения вязкости масла в двигателе в северных районах применяют чехлы для утепления масляного картера (рис. 3.11). Чехол крепится к нижнему картеру с помощью ремня или завязок. Маслопроводы и наружные патрубки системы охлаждения утепляют теплоизоляционным материалом (рис. 3.12).

Рис. 3.11. Чехол утепления картера двигателя

Рис. 3.12. Утепление нижнего патрубка радиатора

Увеличение вязкости масла (топлива) в корпусе фильтра приводит к значительному увеличению перепада давления (до фильтра и после него). Из-за этого перепускной клапан холодного фильтра остается постоянно открытым, условия смазывания ухудшаются, к узлам трения поступает практически нефильтрованное масло. Все это способствует ускорению износа двигателя. Поэтому масляные и топливные фильтры при низких температурах утепляются парусиновыми или ватными чехлами (рис. 3.13,а). При постоянном и длительном использовании фильтров в условиях Севера целесообразно их корпус утеплять кожухом из листового железа (рис. 3.13,б).

Для предотвращения загустевания топлива в топливных баках дизелей и обеспечения его надежной подачи к топливному насосу необходимо утеплить баки путем обертывания листовым асбестом (рис. 3.14, а) или обмазывания теплоизоляционной обмазкой (рис. 3.14, б). Листовой асбест на поверхности бака закрепляют с помощью пластины из листовой стали и стяжных болтов.

Состав теплоизоляционной обмазки, %

Асбестовая крошка или асбестовая мука………………………..35

Древесные опилки…………………………………………………30

Огнеупорная глина………………………………………………...20

Жидкое стекло……………………………………………………..15

Обмазка должна иметь толщину 20—25 мм. Она наносится на сетку с ячейками 100x100 мм, закрепленную на поверхности топливного бака. Сверху утеплительный слой обматывают лентой из марли, миткаля (или тонкой парусины) и покрывают слоем водостойкой краски (или лака).

Рис. 3.13. Утепление топливных фильтров:

а — утеплительным чехлом, б — с помощью кожуха обогрева: 1 — штуцер для подвода топлива; 2 — утепляющий кожух

Рис. 3.14. Утепление топливного бака:

а — листовым асбестом; б — теплоизоляционной обмазкой; 1 — стенка бака; 2 — асбест; 3 — металлическая сетка

Для достижения той же (цели, а именно: улучшения подачи топлива в начальный период работы двигателя после его пуска и в период прогрева на автомобилях МАЗ и КрАЗ применяют обогрев топливозаборника топливного бака. Для обогрева топлива, всасываемого из бака, на всасывающую трубку надевают кольцевой кожух, в который подается топливо, уже прошедшее через насос и несколько подогретое (рис. 3.15). Поступающее по сливной трубке подогретое до 20° С топливо способно размыть за 1,5—2,0 мин массу толщиной 3—4 мм, которая образуется на сетке топливной трубки при температуре окружающего воздуха около минус 40° С.

Рис. 3.15. Обогрев топливозаборника топливного бака автомобилей МАЗ и КрАЗ

Утепление топливных баков при низких температурах часто оказывается недостаточно эффективным, поэтому в Магаданской обл. предложено устройство для обогрева топливных баков автомобилей отработавшими газами с температурой 130—170°С. Оно состоит из специально смонтированных в топливных баках нагревательных трубопроводов, системы труб для подачи отработавших газов и дросселя, регулирующего их подачу. Такое устройство, обеспечивая в начальный период после пуска достаточно быстрый прогрев топлива (не допуская его температуры, во избежание осмоления, выше 50°С), существенно улучшает процесс прогрева двигателя.

Важным вопросом, которому необходимо уделить внимание при эксплуатации автомобилей при низких температурах, является обеспечение соответствующих условий работы аккумуляторных батарей. На рис. 3.16 показано утепление аккумуляторной батареи, которое позволяет поддерживать в норме плотность электролита в батарее.

Рис. 3.16. Утепление аккумуляторных батарей

В конструкции автомобилей в северном исполнении применяют устройства для утепления кабины водителя. В ней устанавливают обогреватели, обеспечивающие поддержание температуры воздуха. Щели кабины уплотняют, применяют двойное остекление, а на лобовые стекла устанавливают рамочные обогреватели. Кроме того, полы кабины утепляют войлочной или поролоновой прокладкой, поверх которой укладываются резиновые коврики, а внутренние стенки кабины утепляют чехлом из брезента, парусины, ватина или ваты.