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.
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:
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, %:
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:
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, %:
Промежуточные продукты окисления (альдегиды, кетоны
Противоизносиые и противозадирные присадки (савол
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.
Как осуществляется подогрев горючей смеси различных двигателей
Впускной трубопровод и система подогрева горючей смеси
Впускной трубопровод служит для подвода горючей смеси от карбюратора к двигателю и соединяет смесительную камеру карбюратора с каналами впускных клапанов в блоке или головке. Трубопроводы отливают из чугуна или алюминиевого сплава.
У рядных двигателей с нижним расположением клапанов ( ГАЗ -51А, ЗИЛ -164) впускной трубопровод крепят к блоку с одной стороны вместе с выпускным трубопроводом, иногда изготовляемым в общей отливке. У рядных двигателей с верхними клапанами впускной трубопровод крепят совместно с выпускным трубопроводом с одной стороны головки («Волга») или раздельно с обеих сторон головки («Москвич»),
У V-образных двигателей впускной трубопровод расположен в отливке верхней крышки, закрепленной между секциями блока. Выпускные трубопроводы закреплены с наружной стороны головок. Трубопроводы крепят с помощью фланцев к двигателю на металло-асбестовой уплотняющей прокладке, гайками на шпильках или болтами.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:
При однокамерном карбюраторе впускной трубопровод является общим для всех цилиндров двигателя. При двухкамерном или двухсекционном карбюраторе в общей отливке изготовляют два отдельных впускных трубопровода, соединяющих отдельные камеры или секции карбюратора с соответствующей группой цилиндров.
Впускной трубопровод обычно снабжается системой подогрева, служащей для лучшего испарения топлива в горючей смеси и предотвращения его конденсации. Для подогрева горючей смеси, проходящей по впускному трубопроводу, используют тепло отработавших газов или тепло воды, циркулирующей в системе охлаждения двигателя.
При подогреве смеси теплом отработавших газов часть впускного трубопровода окружена газовой рубашкой, соединяемой с выпускным трубопроводом. В этом случае подогрев может быть регулируемый или нерегулируемый.
При нерегулируемом подогреве проход для отработавших газов из выпускного трубопровода в газовую рубашку, окружающую часть впускного
трубопровода, остается постоянным, и интенсивность подогрева изменяться не может. Такую систему применяют в том случае, если впускной и выпускной трубопроводы сделаны в одной отливке ( ЗИЛ -164А).
При регулируемом подогреве количество отработавших газов, поступающих из выпускного трубопровода в газовую рубашку, можно изменять с помощью специальной заслонки. Перемещение заслонки для регулирования интенсивности подогрева осуществляется вручную или автоматически.
При ручной регулировке на конце оси заслонки установлен рычажок, который можно поворачивать вручную или закреплять в установленных положениях. Рычажок обычно имеет две установки — зимнюю и летнюю ( ГАЗ -51А). При установке рычажка на зимнюю регулировку заслонку располагают так, что через газовую рубашку проходит большое количество отработавших газов, вследствие чего горючая смесь интенсивно подогревается. При установке на летнюю регулировку заслонка преграждает доступ газам в рубашку, и подогрев прекращается.
При автоматической регулировке ось заслонки поворачивается с помощью термостата. У автомобилей «Волга» впускной трубопровод средней частью установлен над окном выпускного трубопровода и нижняя стенка его может обогреваться теплом отработавших газов. Интенсивность подогрева регулируется автоматически заслонкой, управляемой с помощью биметаллической спирали, установленной снаружи на оси заслонки. Внутренний конец спирали закреплен на оси заслонки, а наружный неподвижно на трубопроводе. На оси также закреплен противовес. Спираль закрыта кожухом, устраняющим влияние на нее температуры окружающего воздуха.
При холодном двигателе спираль уза счет предварительного натяжения удерживает заслонку в положении, обеспечивающем наиболее интенсивный подогрев смеси. По мере прогрева двигателя спираль нагревается и раскручивается, вследствие чего ослабляется ее натяжение. При этом заслонка под действием противовеса открывается, и интенсивность подогрева уменьшается.
Аналогичное устройство системы подогрева применено на двигателях автомобилей УАЗ .
При подогреве горючей смеси теплом охлаждающей двигатель воды впускной трубопровод, отлитый из алюминиевого сплава, окружен водяной рубашкой, по которой проходит вода («Москвич»). У V-образных двигателей впускные трубопроводы, отлитые в верхней алюминиевой крышке блока, охватываются водяными каналами, соединяемыми с водяными рубашками головок обеих секций блока.
У двигателя автомобиля ЗИЛ -111 впускные трубопроводы, расположенные в верхней крышке блока, дополнительно подогреваются отработавшими газами, подводимыми к трубопроводам по каналам в головках цилиндров и в верхней крышке блока. Интенсивность подцгрева регулируется термостатом с биметаллической спиральной пружиной. Термостат установлен на правом выпускном трубопроводе.
Как осуществляется подогрев горючей смеси различных двигателей кратко
При низких температурах окружающей среды пуск двигателей внутреннего сгорания значительно затрудняется по следующим причинам:
- большое сопротивление проворачиванию коленчатого вала и перемещению поршней в цилиндрах из-за повышения вязкости масла в картере и застывании масляной пленки на стенках цилиндров;
- ухудшение испаряемости топлива;
- конденсация паров уже испарившегося топлива на холодных стенках камеры сгорания ухудшает процесс воспламенения;
- снижение мощности стартера из-за падения ЭДС аккумуляторной батареи в условиях низких температур.
- снижение температуры воздуха в конце такта сжатия у дизелей приводит к тому, что самовоспламенение топлива не возникает.
При хранении автомобиля в теплом гараже проблем, связанных с зимними морозами не возникает.
И даже если автомобиль хранится на открытой стоянке, но поблизости есть источники электроэнергии, можно использовать различные электрические нагревательные устройства, чтобы подогреть двигатель, масло в картере, жидкость в системе охлаждения, и причины затрудненного пуска будут устранены.
Но если автомобиль при низких температурах хранится вдали от гаража и источников тепловой и электрической энергии запуск двигателя нередко превращается в трудноразрешимую проблему.
Подогрев поддона и блока цилиндров двигателя при помощи факела или паяльной лампы, зачастую используемый водителями в таких ситуациях, может привести к обгоранию легковоспламеняющихся элементов конструкции автомобиля и даже к пожару.
По этой причине многие грузовые автомобили, а также легковые автомобили, предназначенные для эксплуатации в условиях низких температур, оснащаются средствами автономного предпускового подогрева двигателя для безопасного, быстрого и эффективного приведения автомобиля в работоспособное состояние даже в самые сильные морозы.
Наиболее оптимальным для достижения цели является предварительный подогрев масла смазочной системы и охлаждающей жидкости системы охлаждения.
Подогретая охлаждающая жидкость передает тепло неподвижным деталям КШМ, в результате чего на них разогревается масляная пленка. Это особенно актуально для гильз цилиндров и поршневых колец, наиболее подверженных износу при холодном запуске.
Кроме того, при подогреве охлаждающей жидкости происходит подогрев головки блока цилиндров и впускных каналов для горючей смеси (у дизелей — воздушных каналов), благодаря чему улучшаются процессы смесеобразования и воспламенения при запуске двигателя.
Однако, разогрев одной лишь охлаждающей жидкости малоэффективен, поскольку, благодаря явлению конвекции, основная часть теплоты передается лишь деталям, имеющим каналы и полости рубашки охлаждения, а масло в поддоне двигателя остается холодным. По этой причине наилучшего результата дает предварительный подогрев и масляного поддона, и охлаждающей жидкости.
Для обеспечения надежного пуска двигателя в условиях низких температур используются предпусковые подогреватели, принцип действия которых одинаков для бензиновых двигателей и дизелей, несмотря на некоторые конструктивные отличия.
Какие технические решения для облегчения запуска двигателей приняли конструкторы рассмотрим на устройстве и принципе работы предварительных подогревателей карбюраторного двигателя автомобиля ЗИЛ-431410 и дизельного двигателя автомобиля КамАЗ.
По понятным причинам первые из этих устройств используют для работы бензин, вторые — дизельное топливо.
Предпусковой подогреватель бензинового двигателя
Устройство и работу предпускового подогревателя, работающего на бензине, рассмотрим на примере подогревателя карбюраторного двигателя автомобиля ЗИЛ-431410, изображенного на рис. 1 .
Предпусковой подогреватель состоит из котла 17, постоянно соединенного трубками 14 и 18 с системой охлаждения двигателя, топливного бачка 1, электродвигателя 5 вентилятора, заключенного в кожух, регулятора подачи топлива с электромагнитным клапаном 8 и пульта управления 21, расположенного в подкапотном пространстве.
Ручка 23 переключателя пульта управления может занимать три положения:
- О – все выключено (ручка утоплена до отказа);
- I – включен электродвигатель вентилятора (ручка вытянута наполовину);
- II – включены электродвигатель вентилятора и электромагнитный клапан регулятора подачи топлива (ручка вытянута до отказа).
Для подогрева электромагнитного клапана 8 во время пуска подогревателя в корпусе клапана установлена спираль 10, соединенная последовательно со свечой накаливания 13 и контрольной спиралью 22.
Спираль 10 включается в электрическую цепь одновременно со свечой накаливания одним и тем же выключателем 24.
Для использования подогревателя в его котел через воронку 3 наливают 1,5 л воды и открывают кран 4, через который из бачка 1 поступает бензин к электромагнитному клапану 8. Клапан при этом находится в закрытом состоянии.
Затем переключают ручку 23 в положение I на 45 секунд.
При этом включается электродвигатель 5 вентилятора, который по гофрированному шлангу 12 нагнетает воздух через котел, продувая его. Поворачивают выключатель 24, напряжение поступает на свечу накаливания 13, спираль 10 подогрева топлива в электромагнитном клапане и контрольную спираль 22 (находится под крестообразной прорезью пульта 21).
Светло-красный цвет контрольной спирали указывает на то, что и свеча накала готова к воспламенению топлива.
Удерживая выключатель 24 во включенном состоянии, ручку 23 переключателя переводят в положение II, при этом клапан 8 открывается и топливо самотеком по трубке 11 поступает в зону свечи накаливания, где с поступающим воздухом образует горючую смесь и воспламеняется.
После установления устойчивого горения выключатель 24 поворачивают в исходное положение, далее горение в жаровой трубе котла продолжается без участия свечи накаливания.
Котел представляет собой теплообменный аппарат, в котором, кроме жаровой трубы со свечой накаливания, имеется своя рубашка охлаждения, включенная посредством трубок 18 и 14 параллельно системе охлаждения двигателя.
Сливной кран 16 котла позволяет слить из него охлаждающую жидкость.
Выходящие из жаровой трубы котла горячие газы по лотку 15 направляются под картер двигателя и нагревают масло.
Регулировочная игла 9 позволяет настраивать горение в котле путем изменения расхода бензина.
Через одну-две минуты после начала работы подогревателя в котел дополнительно вливают 6…8 л воды, закрывают пробку воронки, прикрывают капот и продолжают нагрев двигателя. Когда двигатель прогреется, из открытой горловины радиатора пойдет пар. Отключив подачу бензина в котел, 1…2 минуты продувают его воздухом, выключают полностью, пускают двигатель и через заливную горловину радиатора заполняют систему охлаждения до конца.
Предпусковой подогреватель дизеля
Устройство и работу предпускового подогревателя дизельного двигателя, рассмотрим на примере автомобиля КамАЗ-4310, изображенного на рис. 2 .
Предпусковой подогреватель дизельного двигателя включает в себя: котел 2 с горелкой, электромагнитный топливный клапан 1 с форсункой и электронагревателем топлива, насосный агрегат 7, систему электроискрового розжига и систему дистанционного управления подогревателем.
В горелке топливо смешивается с воздухом. Образовавшаяся смесь воспламеняется и сгорает.
Горелка крепится к котлу подогревателя болтами. На ней установлены электроискровая свеча 5 ( рис. 3 ), топливный электромагнитный клапан 6 в сборе с форсункой и электронагревателем 7 топлива.
Насосный агрегат состоит из вентилятора, топливного и жидкостного насосов, приводимых в действие одним электродвигателем.
Жидкостный насос центробежного типа обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости между предпусковым подогревателем и системой охлаждения двигателя.
Топливный шестеренный насос обеспечивает подачу топлива под давлением к форсунке котла предпускового подогревателя.
Система электроискрового розжига предназначена для обеспечения искрового разряда на электродах свечи зажигания, расположенной в горелке, при пуске предпускового подогревателя.
Высокое напряжение на электродах свечи создается транзисторным коммутатором и индукционной катушкой.
Питание предпускового подогревателя осуществляется из специального топливного бачка 5 ( рис. 2 ), заполнение которого происходит автоматически при работающем двигателе либо ручным топливоподкачивающим насосом ,установленным на насосе высокого давления (ТНВД) системы питания двигателя.
Переключатель управления работой предпускового подогревателя установлен в кабине и имеет четыре положения:
- О – все выключено;
- I – включен электродвигатель насосного агрегата, электромагнитный топливный клапан и электроискровая свеча;
- II – включен электродвигатель насосного агрегата и электромагнитный топливный клапан;
- III – включен электродвигатель вентилятора и электронагреватель топлива.
Для подготовки предпускового подогревателя к работе переключатель устанавливают в положение III. При этом осуществляется продувка воздухом котла 1 предпускового подогревателя ( рис. 4 ), циркуляция охлаждающей жидкости в системе охлаждения, подача топлива в электронагреватель, где топливо подогревается. Топливо в форсунки при этом не поступает, так как электромагнитный клапан 6 ( рис. 2 ) закрыт.
При переводе ключа в положение I отключается электронагреватель 7 топлива, открывается 6, а на электродах электроискровой свечи 5 происходит искрообразование.
Через открывшийся топливный клапан топливо поступает в форсунку, распыляется ею, и воспламеняется искрами между электродами свечи.
После воспламенения топлива его горение поддерживается самопроизвольно, и переключатель переводят в положение II.
Продукты сгорания через выпускную трубу 3 ( рис. 4 ) направляются под масляный картер 1 двигателя и нагревают в нем масло.
Топливо очищается фильтрами тонкой очистки, установленными в электромагнитном клапане и форсунке.
Расход топлива подогревателем регулируется с помощью регулировочного клапана, установленного на топливном насосе.
Применение подогревателей перед запуском двигателя в холодное время года не только облегчает эксплуатацию автомобиля, но и значительно повышает ресурс двигателя.
При холодном запуске происходит интенсивный износ трущихся поверхностей сопрягаемых деталей, в первую очередь, из-за отсутствия надлежащей смазки. Густое масло плохо закачивается в смазочную систему и трущиеся детали после запуска относительно долго работают в условиях сухого трения.
Кроме того, резкий скачок давления масла в смазочной системе после запуска, обусловленный его высокой вязкостью, нередко является причиной повреждения сальниковых уплотнений и прокладок в двигателе.
Благотворно сказывается предварительный подогрев двигателя и на стартере, работающем в условиях меньших перегрузок.
При пуске холодного двигателя зимой из-за низкой температуры воздуха нарушается процесс образования горючей смеси, снижаются температура и давление в цилиндре в конце такта сжатия, т. е. создаются неблагоприятные условия для воспламенения топлива. Кроме того, повышение вязкости масла вследствие низкой температуры приводит к увеличению момента сопротивления прокручиванию валов двигателя. Все это затрудняет, а иногда делает невозможным пуск двигателя в зимних условиях без предварительного подогрева. Особенно трудно запустить холодный дизель.
Температура двигателя при пуске существенно влияет на износ его деталей. Экспериментальные исследования показали, что за время одного пуска-прогрева холодного двигателя Детали его кривошипно-шатунного механизма изнашиваются в такой же степени, как и в процессе работы с эксплуатационной нагрузкой при номинальной температуре в течение 2…4 ч.
Система подогрева предназначена для прогрева двигателя перед пуском или поддержания его готовности к пуску в условиях низких температур окружающего воздуха. К ней предъявляются следующие требования:
- обеспечение быстрого и надежного подогрева двигателя (а иногда и других агрегатов транспортного средства) при низкой температуре окружающего воздуха
- компактность
- простота устройства и управления
- экономичность
- безопасность в пожарном отношении
- отсутствие концентрации в транспортном средстве (особенно в тех местах, где могут находиться люди) опасных для здоровья веществ, являющихся результатом функционирования системы подогрева
- соответствие топлива двигателя и подогревателя (в случае использования жидкостных подогревателей)
Подогреватели двигателей гражданских ТС должны обеспечивать их подогрев от -30 °С до пусковой температуры максимум за 25. 30 мин. Для военных машин требования более жесткие: в течение 25 мин двигатель должен быть прогрет до пусковой температуры, если температура окружающего воздуха равна -50 °С.
На ТС возможно применение электрических, воздушных, жидкостных, химических и комбинированных подогревателей.
В электрических подогревателях электроэнергия аккумуляторных батарей или внешних источников преобразуется в тепловую за счет введения в цепь большого омического сопротивления (установка спиралей). Такие подогреватели используются весьма ограниченно из-за значительного потребления электрической энергии.
Воздушные подогреватели обеспечивают обдув двигателя и других агрегатов ТС нагретым воздухом или нагревают воздух, находящийся во впускном коллекторе двигателя. Чаще всего для нагрева воздуха применяется электрическая энергия. Преимуществом воздушного подогревателя, обеспечивающего обдув двигателя горячим воздухом, является то, что он непосредственно подогревает подшипники коленчатого вала, а также другие элементы двигателя и трансмиссии. Однако интенсивный подогрев жидкостного тракта системы охлаждения не обеспечивается, поэтому общая эффективность подогрева двигателя с жидкостным охлаждением оказывается недостаточной. В связи с этим воздушные подогреватели, обдувающие нагретым воздухом двигатель перед пуском, используются в основном в силовых установках с двигателями воздушного охлаждения.
Нагрев воздуха во впускном коллекторе холодного двигателя перед его пуском широко применяется в дизелях небольшой мощности. В этом случае используются свечи предпускового и последующего подогрева с открытой спиралью, которые установлены во впускном коллекторе и питаются от штатной аккумуляторной батареи транспортного средства.
В силовых установках с жидкостными системами охлаждения наиболее широкое распространение получили жидкостные форсуночные подогреватели с принудительной циркуляцией жидкости в контуре, соединенном с контуром системы охлаждения двигателя.
Схема жидкостной системы подогрева показана на рисунке. Ее основными частями являются насосный узел, котел-подогреватель, трубопроводы и органы управления. Насосный узел включает в себя электродвигатель 2, топливный насос 7, нагнетатель воздуха 3 и жидкостный насос 4. В корпусе 5 котла-подогревателя находятся рубашка подогрева 6, камера сгорания 7, топливная форсунка 9 и свеча накаливания 10.
При пуске подогревателя открывается электромагнитный клапан 8, и насос 1 подает топливо через форсунку в камеру сгорания, где оно смешивается с воздухом, подаваемым нагнетателем, и воспламеняется от свечи накаливания. Затем свеча выключается, поскольку горение поддерживается автоматически. Сгорая, топливовоздушная смесь нагревает стенки тепло-обменника котла-подогревателя, через которые теплота передается охлаждающей жидкости, поступающей в рубашку подогрева от жидкостного насоса. Нагретая в котле жидкость, циркулируя по контурам систем подогрева и охлаждения двигателя, подогревает его цилиндры и головку блока. Кроме того, в СУ с сухим картером подогревается моторное масло в масляном баке, основной маслоподводящей магистрали и предпусковом маслозакачивающем насосе. На некоторых ТС жидкостный подогреватель используется также для подогрева трансмиссионного масла.
Рис. Схема жидкостной системы подогрева:
1 — топливный насос; 2 — электродвигатель; 3 — нагнетатель воздуха; 4 — жидкостный насос; 5 — корпус котла-подогревателя; 6 — рубашка подогрева; 7 — камера сгорания; 8 — электромагнитный клапан; 9 — топливная форсунка; 10 — свеча накаливания
Недостатком жидкостной системы подогрева является то, что она не обеспечивает быстрого нагрева подшипников коленчатого вала двигателя и других агрегатов моторно-трансмиссионного отделения. Этот недостаток можно частично устранить путем применения комбинированной воздушно-жидкостной системы подогрева, в которой часть теплоты отработавших в котле-подогревателе газов используется для подогрева агрегатов, не имеющих жидкостной связи с подогревателем. В этом случае очень важно не допустить концентрации отработавших газов ни в моторно-трансмиссионном, ни в других отделениях ТС.
Перспективными являются химические предпусковые подогреватели, в которых необходимая для нагрева двигателя теплота образуется в процессе химической реакции. Например, существуют подогреватели, в которых теплота выделяется при образовании гидридов металлов, т.е. в процессе соединения металла с водородом.
Система пуска двигателя предназначена для проворачивания его коленчатого вала с такой частотой, при которой удовлетворительно протекают процессы смесеобразования, сжатия и воспламенения, а также нормально работают остальные системы двигателя.
К системе пуска двигателя предъявляют следующие требования:
- надежный и быстрый пуск, в том числе при низких температурах окружающего воздуха
- энергоемкость системы, достаточная для выполнения необходимого числа повторных пусков и быстро восстанавливающаяся при работе двигателя
- низкая стоимость
- минимальная масса и габариты
- простота в обслуживании и ремонте
Различают следующие виды пусковых устройств:
- электрический
- инерционный и гидравлический стартеры
- а также устройства пуска сжатым воздухом и при помощи вспомогательного двигателя
На ТС наиболее широкое распространение получили электростартеры. Основными элементами конструкции типичного электростартера являются электродвигатель с питанием от аккумуляторной батареи транспортного средства, цилиндрическая зубчатая передача с передаточным отношением 8—18 и органы управления, причем ведущее зубчатое колесо установлено на валу, который связан с ротором электродвигателя через обгонную муфту, а ведомое является частью маховика двигателя. Во время пуска поршневого двигателя зубчатые колеса входят в зацепление, и вращающий момент от электродвигателя передается на коленчатый вал через маховик до пуска ДВС.
Мощность электростартера обычно составляет 1,0… 2,5 % мощности бензинового двигателя и 5… 10 % — дизеля. К достоинствам электростартера относятся его малые габариты, низкая стоимость, возможность дистанционного управления и заряда аккумуляторной батареи во время работы двигателя. Основные недостатки электростартера: потребность в тяжелых и сравнительно малонадежных аккумуляторных батареях, рассчитанных на большую силу разрядного тока и подверженных существенному влиянию температуры окружающего воздуха.
В СУ с мощными дизелями в качестве резервного, а часто и основного средства пуска применяется система пуска сжатым воздухом. Принцип действия данного устройства заключается в подаче сжатого воздуха в цилиндры двигателя во время тактов рабочего хода. Схемы системы пуска двигателя сжатым воздухом представлены на рисунке.
При пуске двигателя сжатый воздух из ресиверов 6 (баллонов) поступает в воздухораспределитель 3, проходя через кран-редуктор 5, который ограничивает давление воздуха, регистрируемое манометром 4. Планшайба воздухораспределителя, имеющая отверстия для прохода воздуха, вращается синхронно с коленчатым валом двигателя и во время тактов рабочего хода направляет воздух в соответствующие цилиндры 1 через пусковые клапаны 2, которые открываются под действием давления сжатого воздуха, преодолевая усилие пружины. Попадая в цилиндр, воздух давит на поршень и тем самым проворачивает коленчатый вал. Система действует до тех пор, пока не произойдет пуск двигателя.
Рис. Схемы системы пуска двигателя сжатым воздухом:
а — общая схема; б — участок между цилиндром двигателя и воздухораспределителем; 1 — цилиндр; 2 — пусковой клапан; 3 — воздухораспределитель; 4 — манометр; 5 — кран-редуктор; 6 — ресивер
Если система пневмопуска резервная, то во время работы двигателя баллоны не подкачиваются и при падении давления в них до 4…6 МПа заменяются. В новых баллонах давление сжатого воздуха должно составлять 15… 20 МПа, что достаточно для 5 — 10 пусков двигателя. Если же система пуска двигателя основная, то во время его работы баллоны должны подкачиваться с помощью компрессора (на рисунке не показан).
Действие инерционного стартера основано на использовании кинетической энергии вращающейся массы. В настоящее время инерционные стартеры почти не используются из-за относительной сложности конструкции и недостаточной надежности в работе.
Пуск дизеля с домощью вспомогательного (пускового) бензинового двигателя малой мощности также почти не применяется. Ранее такой способ пуска использовался в основном на трактора. С этой целью был разработан целый ряд карбюраторных двигателей мощностью 5… 18 кВт. Их практическое применение показало, что для обеспечения надежного пуска дизеля необходимо, чтобы мощность пускового двигателя составляла примерно 20 % номинальной мощностей пускаемого.
Для облегчения пуска двигателя иногда пользуются специальными устройствами. Их можно разделить на две основные группы:
- уменьшающие сопротивление прокручиванию коленчатого вала
- облегчающие воспламенение рабочей смеси
В первой группе относятся декомпрессоры. На начальном этапе пуска они соединяют внутренние полости цилиндров с атмосферой через впускные или выпускные клапаны, снижая тем самым сопротивление прокручиванию коленчатого вала от сжатия воздуха (рабочей смеси) в тех цилиндрах, в которых в данный момент происходит такт сжатия. Устройства, облегчающие воспламенение рабочей смеси, временно обеспечивают один из следующих процессов: обогащение смеси, уменьшение угла опережения впрыска (угла опережения зажигания для бензиновых двигателей), замена основного топлива легко воспламеняющимся (например, этишовым спиртом), воспламенение от свечи с открытой спиралью, подогрев воздуха во впускном коллекторе дизеля с помощью свечей накаливания и др.
Система выпуска отработавших газов предназначена для удаления продуктов сгорания из цилиндров двигателя, снижения уровня аэродинамического шума и токсичности отработавших газов, а также улавливания твердых частиц (в основном сажи) в отработавших газах дизелей.
Данная система в общем случае состоит из выпускного коллектора, выпускных труб с различными переходниками и элементами крепления, одного или нескольких глушителей, резонаторов и каталитических нейтрализаторов, а также фильтра твердых частиц (для некоторых дизелей).
Необходимо, чтобы система выпуска отработавших газов оказывала минимальное сопротивление прохождению отработавших газов, снижала до определенного уровня аэродинамический шум при выпуске, исключала выброс из выпускной трубы искр и пламени, снижала токсичность отработавших газов и улавливала в отработавших газах твердые частицы (для дизелей).
Минимальное сопротивление прохождению отработавших газов необходимо обеспечить для того, чтобы снизить противо-давление при выпуске, повысив тем самым среднее эффективное давление в цилиндре и соответственно свободную мощность двигателя. Для двигателей с турбонаддувом снижение сопротивления в выпускном коллекторе позволяет более полно использовать энергию отработавших газов для обеспечения наддува. В случае применения эжекционной системы охлаждения уменьшение сопротивления в системе выпуска повышает эффективность этой системы.
Добиться уменьшения сопротивления в системе выпуска только за счет снижения скорости газов (увеличения проходных сечений) нельзя, так как при этом возрастают габариты и масса двигателя и всей силовой установки. Кроме того, уменьшение скорости газов в выпускном коллекторе двигателя с турбонаддувом приводит к снижению их кинетической энергии и ухудшению теплоиспользования. То же самое можно сказать и в случае применения эжекционной системы охлаждения. Поэтому при проектировании выпускной системы главное внимание уделяется снижению гидравлического сопротивления ее элементов. Трубопроводы системы выпуска должны иметь минимально возможную длину, без резких поворотов и изменения сечений.
С целью уменьшения уровня, шума, создаваемого двигателем, в системе выпуска отработавших газов устанавливают один или несколько глушителей. Данный элемент выпускной системы пропускает звуковые колебания с частотой ниже некоторой граничной и поглощает колебания, частота которых выше граничной (ее значение лежит в пределах 100… 105 Гц). На колесных и гусеничных ТС наиболее широкое распространение получили камерно-резонансные глушители как самые простые и дешевые. Их конструкции могут быть разнообразными, но основной принцип работы один: в глушителе должна резко меняться скорость течения отработавших газов, что достигается неоднократным изменением площади сечения каналов выпускного тракта.
В нейтрализаторе отработавших газов основные токсичные компоненты — оксид углерода СО, углеводороды СН и оксиды азота NOx(применительно к бензиновым двигателям) — образуют нетоксичные газы в результате химических реакций с кислородом, между собой или с другими газами, добавляемыми в отработавшие.
В ТС находят применение главным образом каталитические нейтрализаторы. В качестве катализаторов используют преимущественно благородные металлы — платину, палладий, платинопалладиевые сплавы с добавлением радия, рутения и иридия, которые очень тонким слоем наносят на керамический носитель, имеющий пористую структуру и расположенный в выпускном тракте.
Впускной трубопровод и система подогрева горючей смеси
Впускной трубопровод служит для подвода горючей смеси от карбюратора к двигателю и соединяет смесительную камеру карбюратора с каналами впускных клапанов в блоке или головке. Трубопроводы отливают из чугуна или алюминиевого сплава.
У V-образных двигателей впускной трубопровод расположен в отливке верхней крышки, закрепленной между секциями блока. Выпускные трубопроводы закреплены с наружной стороны головок. Трубопроводы крепят с помощью фланцев к двигателю на металло-асбестовой уплотняющей прокладке, гайками на шпильках или болтами.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:
При однокамерном карбюраторе впускной трубопровод является общим для всех цилиндров двигателя. При двухкамерном или двухсекционном карбюраторе в общей отливке изготовляют два отдельных впускных трубопровода, соединяющих отдельные камеры или секции карбюратора с соответствующей группой цилиндров.
Впускной трубопровод обычно снабжается системой подогрева, служащей для лучшего испарения топлива в горючей смеси и предотвращения его конденсации. Для подогрева горючей смеси, проходящей по впускному трубопроводу, используют тепло отработавших газов или тепло воды, циркулирующей в системе охлаждения двигателя.
При подогреве смеси теплом отработавших газов часть впускного трубопровода окружена газовой рубашкой, соединяемой с выпускным трубопроводом. В этом случае подогрев может быть регулируемый или нерегулируемый.
При нерегулируемом подогреве проход для отработавших газов из выпускного трубопровода в газовую рубашку, окружающую часть впускного
трубопровода, остается постоянным, и интенсивность подогрева изменяться не может. Такую систему применяют в том случае, если впускной и выпускной трубопроводы сделаны в одной отливке ( ЗИЛ -164А).
При регулируемом подогреве количество отработавших газов, поступающих из выпускного трубопровода в газовую рубашку, можно изменять с помощью специальной заслонки. Перемещение заслонки для регулирования интенсивности подогрева осуществляется вручную или автоматически.
При ручной регулировке на конце оси заслонки установлен рычажок, который можно поворачивать вручную или закреплять в установленных положениях. Рычажок обычно имеет две установки — зимнюю и летнюю ( ГАЗ -51А). При установке рычажка на зимнюю регулировку заслонку располагают так, что через газовую рубашку проходит большое количество отработавших газов, вследствие чего горючая смесь интенсивно подогревается. При установке на летнюю регулировку заслонка преграждает доступ газам в рубашку, и подогрев прекращается.
При холодном двигателе спираль уза счет предварительного натяжения удерживает заслонку в положении, обеспечивающем наиболее интенсивный подогрев смеси. По мере прогрева двигателя спираль нагревается и раскручивается, вследствие чего ослабляется ее натяжение. При этом заслонка под действием противовеса открывается, и интенсивность подогрева уменьшается.
Аналогичное устройство системы подогрева применено на двигателях автомобилей УАЗ .
Рис. 2. Впускной и выпускной трубопроводы С автоматической регулировкой системы подогрева горючей смеси
У двигателя автомобиля ЗИЛ -111 впускные трубопроводы, расположенные в верхней крышке блока, дополнительно подогреваются отработавшими газами, подводимыми к трубопроводам по каналам в головках цилиндров и в верхней крышке блока. Интенсивность подцгрева регулируется термостатом с биметаллической спиральной пружиной. Термостат установлен на правом выпускном трубопроводе.
Принцип работы предпускового подогревателя двигателя
Предпусковой подогреватель двигателя устанавливается на различные виды техники, начиная от гражданских легковых авто и заканчивая тяжелыми грузовиками, спецмашинами и т.д. Оснащение устройством предпускового подогрева двигателя и салона позволяет облегчить запуск ДВС, увеличить ресурс силовой установки и в значительной степени повысить комфорт эксплуатации в зимний период.
Далее мы рассмотрим, какие бывают предпусковые подогреватели двигателя, изучим принцип работы предпускового подогрева. Также мы постараемся ответить на вопрос, какие преимущества и недостатки имеет тот или иной тип подогревателей мотор и салона автомобиля из общей группы подобных устройств.
Что такое предпусковой подогреватель двигателя и его устройство
Начнем с того, что существует несколько видов подогревателей ДВС, которые отличаются по принципу действия, назначению, производительности, габаритам и ряду других параметров и характеристик. Как правило, зачастую подогреватели делят на:
- жидкостные автономные;
- электрические;
Теперь давайте рассмотрим эти решения более подробно. Итак, самым распространенным вариантом является автономный предпусковой подогреватель двигателя жидкостной. Многие водители хорошо знают такие устройства по брендам Webasto, Hydronic, Теплостар и т.д.
При этом оба типа обогревателей являются автономными. Устройства осуществляют забор топлива (бензин, солярка) из основного бака или отдельного резервуара (идет в комплекте с автономным отопителем). Далее происходит сжигание этого топлива в небольшой камере сгорания.
Данные решения являются экономичными, так как расход топлива небольшой, также потребляется минимум электроэнергии, подогреватели отличаются сниженным уровнем шума во время работы. Еще следует отметить универсальность, так как поставить отопитель можно на бензиновый, дизельный, газовый или газодизельный двигатель, мотор с ГБО и т.д.
Как правило, автономные предпусковые подогреватели устанавливают в моторном отсеке, после чего они также подключаются к системе охлаждения двигателя. Воздушный отопитель в таком подключении не нуждается. Устройство ставят в салоне, так как его задача не греть ОЖ, а подать подогретый воздух в воздуховоды.
Как работает предпусковой подогреватель двигателя автономный
Начнем с того, что жидкостной отопитель представляет собой готовый монтажный комплект. Основными элементами являются:
- котел с камерой сгорания;
- жидкостной радиатор;
- магистрали для подачи топлива;
- насос для подкачки горючего;
- насос жидкостной;
- термореле;
- электронный блок отопителя;
- органы управления;
Итак, после того, как на устройство приходит сигнал о запуске, электрический ток начинает подаваться на исполнительный мотор. Такой двигатель приводит в действие специальный топливный насос, который входит в конструкцию отопителя. Параллельно начинает работать и вентилятор. Насос накачивает горючее, после чего топливо испаряется в испарителе. Также в отопитель поступает воздух.
В результате образуется топливно-воздушная смесь, которая поступает в камеру сгорания и воспламеняется от искры на свече зажигания. Тепловая энергия, которая образуется после сгорания, через специальный теплообменник отдается охлаждающей жидкости в системе охлаждения.
Сама ОЖ при этом циркулирует. Циркуляция становится возможной благодаря работе подкачивающего насоса, который входит в конструкцию отопителя. Таким образом, подогретая и циркулирующая по рубашке охлаждения жидкость способна передать тепло холодному двигателю.
Как жидкостные, так и воздушные отопители комплектуются различными органами управления, что позволяет управлять устройством не только из салона ТС, но и дистанционно. Среди основных функций следует выделить возможность автоматического включения предпускового подогревателя по таймеру, запуск отопителя удаленно с брелка или при помощи мобильного телефона.
Принцип работы электрического подогрева двигателя
Электрический подогреватель является спиралью, которая вкручивается в блок цилиндров двигателя. Электрическая спираль ставится вместо заглушки в блоке. Принцип работы достаточно прост. Через спираль проходит ток, спираль нагревается, что и позволяет в результате нагреть тосол или антифриз. Циркуляция ОЖ и распределение тепла происходит естественным путем (за счет конвекции).
Дело в том, что электроподогрев двигателя не является автономным. Устройство питается от внешней розетки, что во многих случаях становится существенным недостатком. Еще одним минусом можно считать то, что такое решение потребляет достаточно много электрического тока.
Чтобы обеспечить нагрев ОЖ до определенной температуры и дальнейшее поддержание такой температуры, владелец сам задает температурный диапазон. Если просто, в комплекте идет таймер, что позволяет установить нужную температуру. После того, как ОЖ будет прогрета до нужного значения, спираль отключается.
Затем, когда температура жидкости снизится до определенного порога, устройство снова включится в автоматическом режиме. Еще отметим, что электрообогреватель позволяет прогреть не только двигатель, но и салон. После нагрева ОЖ включается штатный вентилятор печки, после чего теплый воздух идет из воздуховодов. Также имеется возможность реализовать подзарядку АКБ параллельно предпусковому подогреву силового агрегата.
Подогрев двигателя при помощи теплового аккумулятора
Данный тип обогревателей двигателя менее распространен по сравнению с другими аналогами. Подобные решения на рынке представлены системами Гольфстрим, Автотерм и т.д.
Принцип работы указанных тепловых аккумуляторов сводится к тому, что после прогрева ОЖ в результате работы двигателя, тосол или антифриз накапливается в специальной емкости, где остается горячим до 48 часов. При очередном запуске холодного мотора теплая жидкость поступает в систему охлаждения, что позволяет быстро прогреть двигатель и салон.
Предпусковой подогреватель двигателя: плюсы
Как известно, износ двигателя наиболее интенсивен в момент его запуска. При этом низкие температуры влияют на вязкость моторного масла (смазка густеет), смазывающие и защитные свойства ухудшаются.
В результате после холодного пуска усиливается трение, в первые секунды нагруженные детали испытывают масляное голодание. Зачастую быстрее всего изнашиваются элементы КШМ, ЦПГ и ГРМ. При этом возможность избежать холодного пуска и быстрый прогрев ДВС до рабочих температур позволяет говорить о том, что двигатель эксплуатируется в щадящем режиме.
Устройство автомобилей
Приборы и механизмы жидкостной системы охлаждения
Предпусковые подогреватели
Для чего нужен предпусковой подогрев двигателя
При низких температурах окружающей среды пуск двигателей внутреннего сгорания значительно затрудняется по следующим причинам:
- большое сопротивление проворачиванию коленчатого вала и перемещению поршней в цилиндрах из-за повышения вязкости масла в картере и застывании масляной пленки на стенках цилиндров;
- ухудшение испаряемости топлива;
- конденсация паров уже испарившегося топлива на холодных стенках камеры сгорания ухудшает процесс воспламенения;
- снижение мощности стартера из-за падения ЭДС аккумуляторной батареи в условиях низких температур.
- снижение температуры воздуха в конце такта сжатия у дизелей приводит к тому, что самовоспламенение топлива не возникает.
При хранении автомобиля в теплом гараже проблем, связанных с зимними морозами не возникает.
И даже если автомобиль хранится на открытой стоянке, но поблизости есть источники электроэнергии, можно использовать различные электрические нагревательные устройства, чтобы подогреть двигатель, масло в картере, жидкость в системе охлаждения, и причины затрудненного пуска будут устранены.
Но если автомобиль при низких температурах хранится вдали от гаража и источников тепловой и электрической энергии запуск двигателя нередко превращается в трудноразрешимую проблему.
Подогрев поддона и блока цилиндров двигателя при помощи факела или паяльной лампы, зачастую используемый водителями в таких ситуациях, может привести к обгоранию легковоспламеняющихся элементов конструкции автомобиля и даже к пожару.
По этой причине многие грузовые автомобили, а также легковые автомобили, предназначенные для эксплуатации в условиях низких температур, оснащаются средствами автономного предпускового подогрева двигателя для безопасного, быстрого и эффективного приведения автомобиля в работоспособное состояние даже в самые сильные морозы.
Наиболее оптимальным для достижения цели является предварительный подогрев масла смазочной системы и охлаждающей жидкости системы охлаждения.
Подогретая охлаждающая жидкость передает тепло неподвижным деталям КШМ, в результате чего на них разогревается масляная пленка. Это особенно актуально для гильз цилиндров и поршневых колец, наиболее подверженных износу при холодном запуске.
Кроме того, при подогреве охлаждающей жидкости происходит подогрев головки блока цилиндров и впускных каналов для горючей смеси (у дизелей — воздушных каналов), благодаря чему улучшаются процессы смесеобразования и воспламенения при запуске двигателя.
Однако, разогрев одной лишь охлаждающей жидкости малоэффективен, поскольку, благодаря явлению конвекции, основная часть теплоты передается лишь деталям, имеющим каналы и полости рубашки охлаждения, а масло в поддоне двигателя остается холодным. По этой причине наилучшего результата дает предварительный подогрев и масляного поддона, и охлаждающей жидкости.
Для обеспечения надежного пуска двигателя в условиях низких температур используются предпусковые подогреватели, принцип действия которых одинаков для бензиновых двигателей и дизелей, несмотря на некоторые конструктивные отличия.
Какие технические решения для облегчения запуска двигателей приняли конструкторы рассмотрим на устройстве и принципе работы предварительных подогревателей карбюраторного двигателя автомобиля ЗИЛ-431410 и дизельного двигателя автомобиля КамАЗ.
По понятным причинам первые из этих устройств используют для работы бензин, вторые — дизельное топливо.
Предпусковой подогреватель бензинового двигателя
Устройство и работу предпускового подогревателя, работающего на бензине, рассмотрим на примере подогревателя карбюраторного двигателя автомобиля ЗИЛ-431410, изображенного на рис. 1 .
Предпусковой подогреватель состоит из котла 17, постоянно соединенного трубками 14 и 18 с системой охлаждения двигателя, топливного бачка 1, электродвигателя 5 вентилятора, заключенного в кожух, регулятора подачи топлива с электромагнитным клапаном 8 и пульта управления 21, расположенного в подкапотном пространстве.
Ручка 23 переключателя пульта управления может занимать три положения:
- О – все выключено (ручка утоплена до отказа);
- I – включен электродвигатель вентилятора (ручка вытянута наполовину);
- II – включены электродвигатель вентилятора и электромагнитный клапан регулятора подачи топлива (ручка вытянута до отказа).
Для подогрева электромагнитного клапана 8 во время пуска подогревателя в корпусе клапана установлена спираль 10, соединенная последовательно со свечой накаливания 13 и контрольной спиралью 22.
Спираль 10 включается в электрическую цепь одновременно со свечой накаливания одним и тем же выключателем 24.
Для использования подогревателя в его котел через воронку 3 наливают 1,5 л воды и открывают кран 4, через который из бачка 1 поступает бензин к электромагнитному клапану 8. Клапан при этом находится в закрытом состоянии.
Затем переключают ручку 23 в положение I на 45 секунд.
При этом включается электродвигатель 5 вентилятора, который по гофрированному шлангу 12 нагнетает воздух через котел, продувая его. Поворачивают выключатель 24, напряжение поступает на свечу накаливания 13, спираль 10 подогрева топлива в электромагнитном клапане и контрольную спираль 22 (находится под крестообразной прорезью пульта 21).
Светло-красный цвет контрольной спирали указывает на то, что и свеча накала готова к воспламенению топлива.
Удерживая выключатель 24 во включенном состоянии, ручку 23 переключателя переводят в положение II, при этом клапан 8 открывается и топливо самотеком по трубке 11 поступает в зону свечи накаливания, где с поступающим воздухом образует горючую смесь и воспламеняется.
После установления устойчивого горения выключатель 24 поворачивают в исходное положение, далее горение в жаровой трубе котла продолжается без участия свечи накаливания.
Котел представляет собой теплообменный аппарат, в котором, кроме жаровой трубы со свечой накаливания, имеется своя рубашка охлаждения, включенная посредством трубок 18 и 14 параллельно системе охлаждения двигателя.
Сливной кран 16 котла позволяет слить из него охлаждающую жидкость.
Выходящие из жаровой трубы котла горячие газы по лотку 15 направляются под картер двигателя и нагревают масло.
Регулировочная игла 9 позволяет настраивать горение в котле путем изменения расхода бензина.
Через одну-две минуты после начала работы подогревателя в котел дополнительно вливают 6…8 л воды, закрывают пробку воронки, прикрывают капот и продолжают нагрев двигателя. Когда двигатель прогреется, из открытой горловины радиатора пойдет пар. Отключив подачу бензина в котел, 1…2 минуты продувают его воздухом, выключают полностью, пускают двигатель и через заливную горловину радиатора заполняют систему охлаждения до конца.
Предпусковой подогреватель дизеля
Устройство и работу предпускового подогревателя дизельного двигателя, рассмотрим на примере автомобиля КамАЗ-4310, изображенного на рис. 2 .
Предпусковой подогреватель дизельного двигателя включает в себя: котел 2 с горелкой, электромагнитный топливный клапан 1 с форсункой и электронагревателем топлива, насосный агрегат 7, систему электроискрового розжига и систему дистанционного управления подогревателем.
В горелке топливо смешивается с воздухом. Образовавшаяся смесь воспламеняется и сгорает.
Горелка крепится к котлу подогревателя болтами. На ней установлены электроискровая свеча 5 ( рис. 3 ), топливный электромагнитный клапан 6 в сборе с форсункой и электронагревателем 7 топлива.
Насосный агрегат состоит из вентилятора, топливного и жидкостного насосов, приводимых в действие одним электродвигателем.
Жидкостный насос центробежного типа обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости между предпусковым подогревателем и системой охлаждения двигателя.
Топливный шестеренный насос обеспечивает подачу топлива под давлением к форсунке котла предпускового подогревателя.
Система электроискрового розжига предназначена для обеспечения искрового разряда на электродах свечи зажигания, расположенной в горелке, при пуске предпускового подогревателя.
Высокое напряжение на электродах свечи создается транзисторным коммутатором и индукционной катушкой.
Питание предпускового подогревателя осуществляется из специального топливного бачка 5 ( рис. 2 ), заполнение которого происходит автоматически при работающем двигателе либо ручным топливоподкачивающим насосом ,установленным на насосе высокого давления (ТНВД) системы питания двигателя.
Переключатель управления работой предпускового подогревателя установлен в кабине и имеет четыре положения:
- О – все выключено;
- I – включен электродвигатель насосного агрегата, электромагнитный топливный клапан и электроискровая свеча;
- II – включен электродвигатель насосного агрегата и электромагнитный топливный клапан;
- III – включен электродвигатель вентилятора и электронагреватель топлива.
Для подготовки предпускового подогревателя к работе переключатель устанавливают в положение III. При этом осуществляется продувка воздухом котла 1 предпускового подогревателя ( рис. 4 ), циркуляция охлаждающей жидкости в системе охлаждения, подача топлива в электронагреватель, где топливо подогревается. Топливо в форсунки при этом не поступает, так как электромагнитный клапан 6 ( рис. 2 ) закрыт.
При переводе ключа в положение I отключается электронагреватель 7 топлива, открывается 6, а на электродах электроискровой свечи 5 происходит искрообразование.
Через открывшийся топливный клапан топливо поступает в форсунку, распыляется ею, и воспламеняется искрами между электродами свечи.
После воспламенения топлива его горение поддерживается самопроизвольно, и переключатель переводят в положение II.
Продукты сгорания через выпускную трубу 3 ( рис. 4 ) направляются под масляный картер 1 двигателя и нагревают в нем масло.
Топливо очищается фильтрами тонкой очистки, установленными в электромагнитном клапане и форсунке.
Расход топлива подогревателем регулируется с помощью регулировочного клапана, установленного на топливном насосе.
Применение подогревателей перед запуском двигателя в холодное время года не только облегчает эксплуатацию автомобиля, но и значительно повышает ресурс двигателя.
При холодном запуске происходит интенсивный износ трущихся поверхностей сопрягаемых деталей, в первую очередь, из-за отсутствия надлежащей смазки. Густое масло плохо закачивается в смазочную систему и трущиеся детали после запуска относительно долго работают в условиях сухого трения.
Кроме того, резкий скачок давления масла в смазочной системе после запуска, обусловленный его высокой вязкостью, нередко является причиной повреждения сальниковых уплотнений и прокладок в двигателе.
Благотворно сказывается предварительный подогрев двигателя и на стартере, работающем в условиях меньших перегрузок.
Подача топлива, очистка воздуха, подогрев горючей смеси
Топливный насос. На автомобилях карбюратор расположен выше топливного бака и подача топлива осуществляется прину-дительно.
Для принудительной подачи топлива из бака к карбюратору на двигателе установлен топливный насос диафрагменного типа.
Диафрагменный насос состоит из трех основных частей: корпуса, головки и крышки(см. приложение 2). В корпусе на оси размещен двуплечий рычаг с возвратной пружиной и рычаг для ручной подкачки. Между корпусом и головкой топливного насоса за-креплена диафрагма, собранная на штоке, имеющем две тарел-ки. Двуплечий рычаг воздействует на шток через текстолитовую упорную шайбу. Под диафрагмой установлена нагнетательная, пружина.
В головке насоса расположены два впускных и один выпуск-ной клапаны. Клапаны имеют направляющий стержень, резино-вую шайбу и пружину. Сверху впускных клапанов расположен сетчатый фильтр.
Диафрагменный насос приводится в действие непосредственно через штангу. При набегании штанги на наружный конец двуплечего рычага внутренний конец его, перемещаясь, про-гибает диафрагму вниз и над ней создается разрежение (см. приложение 2, а). Под действием создавшегося разрежения топливо из бака поступает но трубопроводу к впускному отверстию насоса и проходит через сетку к впускным клапанам, при этом нагне-тательная пружина насоса сжимается. Когда выступ штанги сходит с наружного конца двуплечего рычага, диафрагма под действием нагнетательной пружины перемещается вверх и в камере над ней создается давление. Топливо вытесняется через нагнетательный клапан в выпускной канал и затем по трубке в поплавковую камеру карбюратора (см. приложение 2, б).
Для уменьшения пульсации топлива над нагнетательным клапаном имеется воздушная камера. При работе насоса в этой камере создается давление, благодаря которому топливо пода-ется к карбюратору равномерно. Производительность топливно-го насоса рассчитана на работу с максимальным расходом топлива, однако в действительности количество подавае-мого топлива должно быть меньше производительности насоса.
При заполненной поплавковой камере игольчатый клапан закрывает отверстие в седле и в топливопроводе, идущем от на-соса к карбюратору, создается давление, которое распространя-ется в полость над диафрагмой. В этом случае диафрагма на-соса остается в нижнем положении, так как нагнетательная пру-жина, не может преодолеть создавшееся давление и двуплечий рычаг под действием штанги и возвратной пружины ка-чается вхолостую.
Для заполнения поплавковой камеры карбюратора топливом при неработающем двигателе служит рычаг ручной подкачки, расположенный сбоку корпуса насоса. Рычаг имеет валик со сре-занной частью и возвратную пружину. В отжатом положении срез валика находится над коромыслом и воздействия на него не оказывает. При перемещении рычага ручной подкачки валик краями вырезанной части надавливает на внутренний конец дву-плечего рычага и перемещает диафрагму вниз.
Топливные фильтры и отстойники. Топливо, поступающее к жиклерам карбюратора, не должно иметь механических приме-сей и воды, так как примеси засоряют отверстия жиклеров, а вода в зимнее время, замерзнув, прекратит подачу топлива.
Для очистки топлива от механических примесей и воды в системе питания двигателя предусмотрена установка фильтров и отстойников. Сетчатые фильтры устанавливают в заливных гор-ловинах топливных баков, в корпусе диафрагменного насоса и во входных штуцерах поплавковой камеры карбюратора.
На автомобиле ГАЗ- 53 в систему питания до-полнительно включены по два фильтра-отстойника. Один из фильтров-отстойников грубой очистки устанавливают у топлив-ного бака (см. приложение 3, а). Этот фильтр состоит из крышки и съем-ного корпуса. Внутри корпуса на стойках расположен фильтру-ющий элемент из набора тонких фильтрующих пластин, имею-щих выштампованные выступы высотой 0,05 мм, поэтому между пластинами остается щель шириной в 0,05 мм. Топливо из бака поступает через входное отверстие в отстойник фильтра. Так как отстойник имеет больший объем, чем топливопровод, ско-рость поступающего топлива резко снижается, что приводит к осаждению механических примесей и воды.
Топливо, проходя через щели фильтрующего элемента, до-полнительно очищается от механических примесей, которые осе-дают на фильтрующем элементе.
Фильтр тонкой очистки топлива устанавливают перед карбю-ратором (см. приложение 3, б). Этот фильтр состоит из корпуса, стакана-отстойника, фильтрующего элемента с пружиной и зажимом стакана. Фильтрующий элемент может быть выполнен керами-ческим или из мелкой сетки, свернутой в виде рулона.
Топливо, подаваемое диафрагменным насосом, поступает в стакан-отстойник. Часть механических примесей выпадает в ви-де осадка в стакане-отстойнике, а остальные примеси задержива-ются на поверхности фильтрующего элемента.
Воздушный фильтр. Работа автомобиля зачастую происхо-дит в условиях сильного запыления воздуха. Пыль, попадая в цилиндры двигателя, вместе с воздухом вызывает ускоренный износ как цилиндров, так и поршневых колец. Очистка воздуха, поступающего для приготовления горючей смеси, осуществляется в воздушном фильтре.
Фильтр состоит из корпу-са масляной ванны, крышки с патрубком, фильтрующего элемен-та, изготовленного из металлической сетки или капронового во-локна, стяжного винта с барашковой гайкой (см. приложение 3, б).
Воздух под действием разрежения, создаваемого работаю-щим двигателем, через патрубок попадает во входную кольце-вую щель и, двигаясь по ней вниз, ударяется о масло, к кото-рому прилипают крупные частицы пыли. При дальнейшем движении воздух подхватывает частицы масла и смачивает им фильтрующий элемент. Масло, стекающее с фильтрующего элемента, смывает частицы пыли, осевшие на отражателе. Воз-дух, проходя через фильтрующий элемент, полностью очищается от механических примесей и по центральному патрубку поступа-ет в смесительную камеру карбюратора.
Фильтр устанавливают при, помощи переходного патрубка непосредственно на карбюраторе (двигателей ЗИЛ-130, ГАЗ-53А и ГАЗ-21) и соединяют с карбюратором при помощи воздушного патрубка.
Топливный бак. Для хранения запаса топлива, необходимого для работы автомобиля, установлен топливный бак (см. рис. 7) . Он состоит из двух половинок, штампованных из листовой стали и соединенных сваркой. Внутри бака, для уменьшения ударов топлива при его перемещении, установлены перегородки. Бак имеет заливную горловину с пробкой, в которой размещены два клапана, действие которых подобно действию паровоздушных клапанов пробки горловины радиатора. Паровой клапан пред-отвращает потерю топлива при его испарении, а воздушный — препятствует возникновению разрежения в баке при расходова-нии топлива.
Сверху бака установлен датчик указателя уровня топлива и штуцер с краном и заборной трубкой. Заборная трубка внизу заканчивается сетчатым фильтром. В нижней части бака имеет-ся сливное отверстие, закрываемое резьбовой пробкой. Топливный бак у ГАЗ-53А расположен под сиденьем водителя, емкость топливного бака—90 л.
Впускные трубопроводы. Подача горючей смеси от карбюра-тора к цилиндрам двигателя осуществляется через выпускной трубопровод.
Впускной трубопровод имеет сложную систему каналов, по которым горючая смесь подводится от од-ной камеры карбюратора к двум передним цилиндрам правого ряда и двум задним цилиндрам левого ряда, от другой камеры смесь подводится к двум задним цилиндрам правого ряда и двум передним цилиндрам левого ряда. Между впускными ка-налами впускного трубопровода имеется пространство, сообщен-ное с рубашками охлаждения головок цилиндров.
Для уплотнения мест соединения между впускным трубопро-водом и головками цилиндров устанавливают прокладки.
Для уменьшения сопротивления проходу горючей смеси и от-работавших газов каналы впускных и выпускных трубопроводов изготовляют возможно более короткими и с плавными перехо-дами.
Уплотняют выпускные трубопроводы при помощи металлоасбестовых прокладок, а крепят их на шпильках с гайками.
Подогрев горючей смеси. Процесс приготовления горючей смеси не заканчивается в смесительной камере карбюратора, а продолжается во впускном трубопроводе и цилиндрах двигате-ля. Для лучшего испарения топлива во время работы двигателя впускной трубопровод подогревается. Подогрев впускного трубо-провода особенно необходим при эксплуатации автомобиля в холодное время и в момент пуска его двигателя. Однако чрез-мерный подогрев горючей смеси нежелателен, так как при этом объем смеси увеличивается, а весовое наполнение ее топливом уменьшается.
Глушитель. Отработавшие газы, выходя из цилиндров двига-теля с большой скоростью и частой периодичностью, создают значительный шум. Для уменьшения этого шума во всех авто-мобилях выпускные трубопроводы соединены трубами с глуши-телем (см. рис. 8).
Глушитель представляет собой полый цилиндр, внутри которого размещена труба, имеющая большое количе-ство отверстий и несколько поперечных перегородок. Отрабо-тавшие газы, попадая из тонкой трубы в полость глушителя, расширяются и, проходя через целый ряд отверстий в трубе и перегородках, резко снижают скорость, что приводит к сниже-нию шума выпуска отработавших газов. Воздух, засасываемый в смесительную камеру карбюратора, также имеет большую скорость и создает повышенный шум. Для уменьшения шума при всасывании воздуха воздушные фильтры карбюраторов имеют специальные полости большего объема, чем впускной патрубок карбюратора. В результате уменьшения скорости вхо-дящего воздуха происходит уменьшение шума.