5.4. Жидкостные подогреватели
И в первую очередь, конечно, топливные. Принцип их работы заключается чаще всего в следующем. С помощью электрического топливного дозирующего насоса топливо подается в камеру сгорания. Туда же поступает и воздух. Свеча накаливания зажигает топливовоздушную смесь. Полученное в результате сгорания тепло в теплообменнике передается теплоносителю. Теплоносителем может быть жидкость или воздух. В первом случае предпусковые топливные подогреватели называются жидкостными отопителями. Они включаются непосредственно в систему охлаждения двигателя и обеспечивают естественную (термосифонную) или принудительную (с помощью электронасоса) циркуляцию нагретой в отопителе жидкости по контуру “теплообменник — двигатель — радиатор — теплообменник”. Такая схема позволяет одновременно подогреть и салон автомобиля путем включения штатного отопителя.
Устройство облегчения пуска двигателя (УОПД) «Автотерм»
Среди автономных предпусковых подогревателей особое место занимают тепловые аккумуляторы (ТА). Принцип их действия уникален и прост. Специальный термос-аккумулятор во время работы мотора заряжается горячей охлаждающей жидкостью и хранит ее в течение 36-48 часов. Теперь в любой момент этого времени Вы сможете использовать это даровое тепло, которое раньше буквально улетучивалось в воздух, для подогрева мотора перед пуском. При этом тепловой аккумулятор осуществляет весь цикл подогрева всего за 1-2 минуты! Такой скоростью не может похвастаться ни один другой подогреватель. Гидравлическая схема работы теплового аккумулятора изображена на рис.5.9.
Рис.5.9.Гидравлическая схема
Аккумулятор теплоты (ТА) предназначен для сохранения тепла охлаждающей жидкости. ТА размещается в мотоотсеке автомобиля.
Корпус ТА представляет собой сосуд из нержавеющей стали толщиной 0,6 мм с двойными стенками, между которыми находится вакуум. В процессе эксплуатации следует оберегать ТА от ударов и контакта с движущимися частями автомобиля, так как это может привести к потере герметичности и выходу ТА из строя.
Электронасос (ЭН) предназначен для прокачки охлаждающей жидкости через тепловой аккумулятор. ЭН размещается в мотоотсеке автомобиля.
Гидрораспределитель (ГР) является автоматическим распределительным устройством, которое служит для изменения направления движения ОЖ в зависимости от состояния ЭН (включен\выключен). ГР расположен в мотоотсеке и удерживается непосредственно на шлангах. Зарядка аккумулятора теплоты
Зарядка ТА производится включением электронасоса при работающем прогретом до рабочей температуры двигателе автомобиля. Насос включается нажатием пусковой кнопки. Время зарядки – от 2-х до 3-х минут. Перед остановкой двигателя необходимо повторить процесс зарядки ТА
6. Средства и технологии пуска двигателей без предварительного разогрева
6.1. Пусковые жидкости
Большое количество исследований показывает, что кроме описанных выше существуют и другие способы пуска, к которым относится так называемый холодный пуск. Наиболее эффективным способом пуска двигателей без предварительного разогрева является разработанное и исследованное в НИИАТ и НАМИ комплексное использование пусковых жидкостей, специальной регулировки карбюраторов и загущенного моторного масла с пологой вязкостно-температурной характеристикой.
Пусковые жидкости подаются во всасывающий тракт двигателя с помощью специальных несложных приспособлений или в виде аэрозоля. Основой пусковой жидкости для дизелей является обычный диэтиловый эфир, обладающий низкой температурой воспламенения (около 130—140° С) и очень большой летучестью (температура кипения 34,5°С).
Этиловый эфир, введенный в камеру сгорания двигателя, воспламеняется при температуре сжатия (190—200°С), более низкой, чем температура воспламенения основного топлива. Это позволяет снизить минимальную температуру пуска дизеля до 50° С. При температуре ниже минимальной пуск двигателя считается невозможным. Минимальные температуры пуска для некоторых отечественных двигателей (при стандартных моторных маслах, без применения средств, облегчающих пуск) имеют следующие значения, °С:
ЯМЗ-236................................—10
ЯМЗ-238 ................................—8
Применение
для пуска чистого эфира недопустимо,
так как в этом случае скорость нарастания
давления в цилиндрах (жесткость) очень
велика, что может вызвать поломки
кривошипного механизма. Для уменьшения
жесткости работы двигателя в состав
пусковой жидкости вводят дополнительные
составляющие (альдегиды, нитриты, амины).
В результате содержание этилового эфира
в пусковой жидкости составляет 60—70%.
Это, естественно, снижает эффективность
(например, увеличивает время пуска), но
позволяет избежать слишком жесткой
работы двигателя и уменьшает скорость
разгона
—
(рис. 75).
Минимальная температура пуска — температура, при которой частота вращения коленчатого вала, обеспечиваемая пусковой системой, и минимальная частота вращения, необходимая для воспламенения топливно-воздушной смеси, совпадают. В свою очередь, минимальная пусковая частота вращения — это наименьшая скорость вращения коленчатого вала, при которой происходит надежный пуск двигателя.
Рис. 6.1. Зависимость скорости разгона при пуске с помощью пусковых жидкостей различного состава:
1 — при температуре —10°С; 2 — при температуре —20°
Как показали исследования, проведенные в НАМИ, эффективным средством снижения минимальной пусковой частоты вращения и минимальной пусковой температуры является включение в состав жидкости изопропилнитрата.
Зависимость минимальной температуры пуска дизеля типа В-2 от соотношения этилового эфира и изопропилнитрата показана на рис. 6.2. Как видно из рисунка, при достижении определенного количества изопропилнитрата в этиловом эфире эффективность присадки снижается
Рис. 6.2. Влияние соотношения этилового эфира и изопропилнитрата в пусковой жидкости на минимальную температуру пуска двигателя В-2 при использовании различных масел:
1 — МТ-14п; 2 — МТ-16П
На основании исследований НАМИ, содержание в пусковой жидкости этилового эфира должно быть 60%, а изопропилнитрата 15%. Кроме того, в состав пусковой жидкости включают до 15 % продуктов с высокой испаряемостью и хорошо воспламеняющиеся углеводороды, входящие в состав петролейного эфира или газового бензина.
По данным тех же исследований, воспламенение компонентов смеси в цилиндре двигателя происходит в следующей последовательности: этиловый эфир, изопропилнитрат, петролейный эфир или газовый бензин и, наконец, основное топливо.
Таким образом достигается постепенное сгорание смеси и, следовательно, снижение жесткости работы двигателя при пуске.
Для дизелей «Холод-Д-40» разработана пусковая жидкость следующего состава, %:
Этиловый эфир……………………………..60±2
Изопропилнитрат…………………………..15±2
Петролейный эфир или газовый бензин….15±2
Масло для газовых турбин...........................10±2
По предложению НИИАТ, для пуска дизелей может быть использован и более простой состав пусковой жидкости ПЖ-25, состоящий из двух компонентов для пуска дизелей при температуре от—25 до —28 °С:
Этиловый эфир………………………………40%
Индустриальное масло....................................60%
Для карбюраторных двигателей применяют пусковую жидкость, несколько отличную от жидкости «Холод-Д-40». В ее состав также входит этиловый эфир. Он улучшает и облегчает воспламенение рабочей смеси от электрической искры, расширяя пределы воспламеняемости главным образом в сторону бедной смеси, которая при отсутствии этилового эфира воспламеняется плохо.
В состав пусковых жидкостей для карбюраторных двигателей входит также газовый бензин. За счет некоторого уменьшения в составе жидкости доли этилового эфира (его роль в данном случае менее ответственна, чем в жидкости для дизелей) соответственно увеличивается доля газового бензина.
Считается, что включение в состав пусковой жидкости для карбюраторных двигателей масел недопустимо, так как масло, попадая на свечи, замасливает их и воспламенение затрудняется. Вместо масла в состав жидкостей для карбюраторных двигателей включают противоизносиые и противозадирные присадки. Для повышения надежности подготовки рабочей смеси карбюраторного двигателя включают некоторые промежуточные продукты окисления.
Изопропилнитрат включают в состав карбюраторных пусковых жидкостей в значительно меньших долях, нежели в дизельных.
Для стабилизации карбюраторной жидкости при перевозке и транспортировке вводят антиокислитель.
Для карбюраторных двигателей применяется пусковая жидкость «Арктика» следующего состава, %:
Этиловый эфир………………………………40—60
Газовый бензин………………………………35—55
Изопропилнитрат…………………………….1—5
Промежуточные продукты окисления (альдегиды, кетоны
и др.)…………………………………………..до 10.
Противоизносиые и противозадирные присадки (савол
и др.)…………………………………………..2
Антиокислители……………………………...0,5
Пусковые жидкости для карбюраторных двигателей и дизелей выпускаются в металлических ампулах. Возможно также использование жидкости, выпускаемой в аэрозольной упаковке. По испытаниям, проведенным в НИИАТе, на двигателях ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238 в этом случае одного баллона хватает на 15—20 пусков двигателя.
Применение пусковых жидкостей обеспечивает надежный пуск карбюраторных двигателей при температуре окружающего воздуха до —40° С.