Анализ главных качеств предпусковых жидкостных подогревателей Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

1 2 3 ©

Ванюшин С.Б. , Сидоров В.Н. , Пономарев А.И.

Студент; д.т.н., профессор; к.т.н.; кафедра автомобиле- и тракторостроения, Калужский филиал Московского государственного технического университета имени

Н.Э. Баумана

АНАЛИЗ ГЛАВНЫХ КАЧЕСТВ ПРЕДПУСКОВЫХ ЖИДКОСТНЫХ

ПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ

Аннотация

В данной работе показано, что эффективной мерой борьбы с затрудненным пуском двигателя автомобилей в холодное время года является установка жидкостного предпускового подогревателя.

Ключевые слова: предпусковой подогреватель, пуск двигателя, расход топлива.

Keywords: preheater, motor start, fuel consumption.

В условиях сурового зимнего климата нашей страны актуальна проблема затрудненного запуска двигателя при отрицательных температурах.

К главным причинам затрудненного зимнего запуска двигателя внутреннего сгорания относятся:

- рост крутящего момента сопротивления вращению коленчатого вала двигателя;

- уменьшение мощности стартера из-за снижения емкости аккумуляторной батареи;

- меньшая испаряемость топлива и ухудшение смесеобразования;

- увеличение требуемой пусковой частоты вращения коленчатого вала;

- увеличивается расход топлива.

Действие этих причин при отрицательной наружной температуре проявляется одновременно, затрудняя весь процесс запуска. Многолетний опыт эксплуатации показывает, что при температуре -18 °С емкость аккумуляторной батареи (АКБ) составляет от первоначальной 40 %, а сопротивление крутящему моменту возрастает на 210 %.

Образование нормальной горючей смеси в двигателе оказывает большое влияние на успешность его запуска. Качество воздушно-топливной смеси зависит от испаряемости топлива, т.е. от способности топлива переходить из жидкого состояния в газообразное. Испарение бензинового топлива происходит в основном в интервале от 35 °С до 200 °С.

Испаряются легкие фракции бензина, которые нужны в период пуска холодного двигателя. В качественном бензине их содержание должно быть ограничено, поскольку большее их количество в горячем двигателе приведет к образованию в топливной системе паровых пробок, вызывающих перебои в работе двигателя. В связи с этим предусмотрен «зимний» бензин, у которого испаряемость почти в три раза выше «летнего», что должно обеспечивать надежный запуск при -15-20 °С. Но применять «зимний» бензин при +5 °С и выше не следует из-за возможности образования паровых пробок. С «летним» сортом бензина запуск двигателя уже затруднен при -5 °С. Поступающая в двигатель топливная смесь в рабочем режиме, когда двигатель уже прогрет, дополнительно еще подогревается во впускном коллекторе горячей охлаждающей жидкостью.

При пуске впускной коллектор так же холоден, как и сам двигатель. В холодном двигателе при запуске топливо конденсируется на стенках цилиндров, смывая масляную пленку и увеличивая износ деталей цилиндропоршневой группы. Каждый холодный старт двигателя (т. е. запуск при температуре ниже +5 °С) сокращает его ресурс на 400-600 км [2].

На рис. 1 [1] указан пробег автомобиля (км) без предпускового жидкостного подогревателя (1) и с установленным подогревателем (2).

© Ванюшин С.Б., Сидоров В.Н., Пономарев А.И., 2015 г.

Рис. 1. Зависимость расхода топлива предпускового подогревателя от пути автомобиля до

нагрева двигателя до рабочей температуры

Для увеличения ресурса работы двигателя применяются предпусковые жидкостные подогреватели.

Основные преимущества при установке подогревателя

- двигатель прогрет и легко заводится, снижая потребление топлива, общую нагрузку на аккумулятор, износ двигателя и объем вредных выбросов;

- прогревается салон автомобиля;

- легкий и надежный пуск холодного двигателя с 1-2 попыток, сокращение времени прокрутки стартера в несколько раз;

- сокращение времени прогрева двигателя до 40 °С более чем в 4 раза;

- снижение пускового тока стартера до стандартного летнего значения;

- повышение частоты вращения коленчатого вала;

- снижение вредных выбросов автомобиля

Подогреватель производит пуск необходимых процессов согласно рисунку 2 [1].

©

©

©

® ©

А

В

С D ■ Е F G

® 0

©

: 1 “Г : j

< i 1

[ : < Щ j J 1 j

r

-

: j : : | i i ; m I : -h и 1* 4-» 1 4— ft < 4

‘ 1* ; 1+ А—М 1-Ь 4+ ih 1— 1 ■ ; 1 | ! m + ■ И—и ЗЙ N—Ъ

© © '

0 „0

@ ©

0

О

1 Ектдодее

2 ГОДЖИГ

6 Горение

Ъ Датчик температуры -

иртмич пороговая температура

в Датчик пламени - “темно'1

7 Регупнрсеочызп паула & Датчик температуры *

нидщтяя п^нинач

& Выключение

'll} Отоптпь выэт««ен 11 Подогрев форсужи 1? Прадваритвльнад яредувк»

13 Опрос датчика finarirtwn нй наличие "свете"

14 Прадеарпгвльно* аажнгэнье

15 Контрольное время 1$ Продувка

Рис. 2. Порядок пуска и остановки процессов предпускового жидкостного подогревателя

Принцип действия подогревателя основан на разогреве жидкости в системе охлаждения двигателя, принудительно прокачиваемой через теплообменную систему нагревателя. Для разогрева жидкости в качестве источника тепла используются газы от сгорания топливо - воздушной смеси в камере сгорания. Тепло через стенки теплообменника передается охлаждающей жидкости, которая прокачивается через систему охлаждения двигателя автомобиля.

По заданной программе происходит предварительная продувка камеры сгорания и разогрев до необходимой температуры свечи накаливания (свеча включается на 90 сек). Затем, по той же программе начинает подаваться топливо и воздух. В камере сгорания начинается процесс горения. Контроль над горением топливо - воздушной смеси в камере

сгорания осуществляется индикатором пламени. Горячие газы нагревают стенки теплообменника, которые с внешней стороны нагревают протекающую жидкость системы охлаждения двигателя. Нагретая рабочая жидкость, прокачиваемая циркуляционным насосом, обеспечивает разогрев двигателя автомобиля. Всеми процессами при работе подогревателя управляет блок управления. Блок управления осуществляет контроль температуры охлаждающей жидкости и в зависимости от ее величины устанавливает режимы работы подогревателя: «полный», «малый» или «остывания».

На режиме «полный» охлаждающая жидкость нагревается до 74 °С, а при нагреве свыше 75 °С переходит на режим «малый». На режиме «малый» охлаждающая жидкость нагревается до 84 °С и при нагреве свыше 85°С переходит на режим «остывания». На режиме «остывания» прекращается процесс горения, продолжается работа помпы и обогрев салона автомобиля. При охлаждении жидкости ниже 70 °С подогреватель автоматически включается вновь на режим «полный». Продолжительность полного цикла работы составляет 40-45 минут. Кроме того, имеется возможность выключить подогреватель в любой момент цикла.

Таким образом, одну из важных задач адаптации автомобиля к российским зимним условиям мы можем решить путем установки предпускового подогревателя.

Литература

1. Першин В.А. Типаж и техническая эксплуатация оборудований предприятий автосервиса / В.А. Першин, А.Н. Ременцов. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2008.

2. Кузнецов Е.С. Техническая эксплуатация автомобилей. - М.: Наука, 2001.

3. Системы впрыска. Системы современного автомобиля. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://systemsauto.ru/feeding/feeding.html