Системы подогрева, пуска двигателя и выпуска отработавших газов. Котел подогреватель двигателя


Котел подогревателя

Для запуска двигателя в холодное время года можно использовать различные способы, которые облегчат эту процедуру: автозавод с помощью сигнализации и автономные подогреватели. В этой категории представлены котлы подогревателей двигателей с помощью ТЭНа от 220В.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ И ИНСТРУКЦИИ ПО УСТАНОВКЕ Работа предпусковых подогревателей основана на принципе термосифона или естественной циркуляции жидкости. Когда жидкость нагревается в подогревателе, плотность уменьшается и жидкость поднимается вверх, выходит из подогревателя и уходит в двигатель, где, отдав тепло, опускается вниз, на вход в подогреватель. Происходит постоянное движение жидкости по замкнутому циклу. Что бы избежать перегрева охлаждающей жидкости, на входе в подогреватель устанавливают термостат, который, при достижении максимальной температуры, отключает нагревательный элемент подогревателя.

ВНИМАНИЕ! Проверьте систему охлаждения перед установкой. Данные подогреватели разработаны для антифриза или тосола. В системе охлаждения не допускается наличие осадка или посторонних включений, а также любых присадок для устранения течи радиатора.

УСТАНОВКА Подогреватель должен быть установлен в горизонтальном положении входным и выходным патрубками вверх. Подогреватель должен располагаться в максимально низкой точке. Соединение подогревателя с системой охлаждения должно осуществляться в двух удаленных друг от друга местах (вход подогревателя и выход из подогревателя). Вход подогревателя должен соединяться с нижней точкой системы охлаждения; выход из подогревателя с верхней точкой (см.рис.1 и 5). Вход в подогреватель НЕ должен располагаться выше точки присоединения к двигателю (рис.2). Выход из подогревателя не должен иметь дугообразных перегибов, в которых может скапливаться воздух, препятствующий циркуляции жидкости (рис.3). При присоединении подогревателя к патрубкам через тройники, нельзя производить врезку между термостатом и радиатором, как показано на рис.4 при таком соединении греться будет радиатор, а не двигатель.

ВНИМАНИЕ! Для соблюдения правил по технике безопасности необходимо подключать подогреватель к трех проводной однофазной питающей сети 220 Вольт с заземляющим контактом через автоматический выключатель с током защиты 10 Ампер (для 1,5 кВт, 2,0 кВ) и 16 Ампер (для 3,0 кВт). Совместно с автоматическими выключателями рекомендуется использовать устройство защитного отключения (УЗО), которое обеспечивает защиту людей от поражения электрическим током при косвенном или прямом прикосновении к поврежденным проводам или неизолированным частям электрооборудования, а также обеспечивает противопожарную защиту потребителей при возникновении токов утечки в электрической сети.  Кроме того нельзя включать подогреватель при работающем двигателе. Нельзя включать подогреватель без охлаждающей жидкости.

Схемы установки подогревателя на двигатель
Расположение термостата На блоке двигателя имеется сливная пробка На блоке двигателя отсутствует сливная пробка
1 Если термостат находится на нижнем патрубке радиатора 1) забор ОЖ из блока двигателя со сливной пробки через штуцер, подача ОЖ в верхний патрубок радиатора через тройник. 1) забор ОЖ с патрубка "обратки" печки через тройник, подача ОЖ в верхний патрубок радиатора через тройник
2 Если термостат находится на верхнем патрубке радиатора 1) забор ОЖ с нижнего шланга радиатора через тройник, подача ОЖ в блок двигателя в сливную пробку через штуцер. 1) забор ОЖ с нижнего шланга радиатора через тройник, подача ОЖ в шланг "подачи" печки.
2) забор ОЖ со сливной пробки блока двигателя через штуцер, подача ОЖ в шланг "подачи" печки. 2) забор ОЖ с патрубка "обратки" печки через тройник, подача ОЖ в шланг "подачи" печки через тройник.

 

Для запуска двигателя в холодное время года можно использовать различные способы, которые облегчат эту процедуру: автозавод с помощью сигнализации и автономные подогреватели. В этой категории представлены котлы подогревателей двигателей с помощью ТЭНа от 220В.

kotel-podogrevatela.xn--74-6kcaja7faupb6i.xn--p1ai

Разогрев двигателя с помощью индивидуального подогревателя, установленного на автомобиле

При использовании автомобилей в отрыве от баз, особенно при работе в длительных рейсах, необходимо оборудовать их индивидуальными средствами облегчения пуска двигателя.

Индивидуальный подогреватель, работающий на жидком топливе путем разогрева жидкости в системе охлаждения и масла в картере двигателя, является одним из средств тепловой подготовки двигателя к пуску.

Применение индивидуальных предпусковых подогревателей имеет два основных преимущества:

  • Во-первых, наличие на автомобиле включенного в его конструкцию подогревателя обеспечивает возможность разогрева двигателя в любых условиях хранения автомобиля независимо от внешних источников энергии.
  • Во-вторых, подогреватель позволяет широко использовать низкозамерзающие жидкости, что устраняет необходимость в ежедневной заправке и сливе воды из системы охлаждения двигателя.

Как правило, индивидуальный подогреватель работает на том же виде топлива, что и двигатель, — бензине или дизельном топливе.

Масло в картере двигателя разогревается направленным на него потоком газов, имеющих при выходе из выпускного патрубка жаровой камеры котла подогревателя температуру порядка 250—300° С.

В НАМИ и других проектно-конструкторских и исследовательских организациях были проведены работы по созданию жидкостных бензиновых подогревателей ПЖБ-12 и ПЖБ-6, обеспечивающих надежный пуск карбюраторных двигателей при зимнем безгаражном хранении автомобилей.

Подогреватель ПЖБ-12 устанавливают на автомобилях ГАЗ-63А, ГАЗ-63С.

Подогреватель ПЖБ-6, предназначенный для автомобилей «Москвич-408», ГАЗ-24 «Волга» и ВАЗ-2105 «Жигули», имеет конструкцию, аналогичную подогревателю ПЖБ-12; в отличие от последнего вместо электромагнитного клапана применена регулировочная игла.

Котел подогревателя неразборной конструкции состоит из четырех цилиндров. Два внутренних цилиндра образуют внутреннюю рубашку охлаждения, а наружный цилиндр и цилиндр, расположенный под ним, — наружную. Внутренняя и наружная рубашки охлаждения соединены между собой в задней части котла двумя трубками, а в передней части котла — кольцевой щелью. В передней расширенной части внутренней рубашки охлаждения устанавливается съемная горелка. Внутренний цилиндр котла является газоходом, а наружный газоход котла образуется между внутренней и наружной рубашками охлаждения. В передней части наружной рубашки охлаждения имеется патрубок отвода отработавших газов.

Такая конструкция котла обеспечивает относительно высокую поверхность нагрева на единицу объема котла.

В передней части горелки установлен лопаточный направляющий аппарат, создающий вращательное движение воздуха, подаваемого в горелку вентилятором. В испарительной камере горелки бензин смешивается с воздухом и воспламеняется, а через диффузор горящая бензовоздушная смесь подается в завихряющее устройство, состоящее из конуса-рассекателя и криволинейных лопаток, с помощью которых газы и бензовоздушная смесь направляется по касательной к поверхности нагрева.

По внутреннему и наружному газоходам горячие газы проходят вращающимся потоком, что обеспечивает высокую скорость движения газов и у поверхности теплообмена при относительно невысокой их средней скорости. Бензин подается в горелку из специального топливного бачка самотеком и воспламеняется с помощью свечи накаливания.

После начала устойчивого режима работы подогревателя свеча отключается.

Подогреватель можно разжечь в течение 15—90 сек в зависимости от температуры окружающего воздуха. Детали котла изготовляются из листовой нержавеющей стали, а детали горелки — из листовой жаростойкой стали.

Котел подогревателя устанавливается на автомобиле, ниже рубашки охлаждения блока цилиндра двигателя. В котле подогревателя нагревается охлаждающая жидкость (вода или антифриз), находящаяся в системе охлаждения двигателя. Котел подогревателя и рубашка охлаждения блока цилиндров соединяются между собой с помощью труб и дюритовых шлангов. Жидкость между подогревателем и системой охлаждения двигателя циркулирует по принципу термосифона. Отработавшие газы подогревателя по газоотводящей трубе направляются под поддон картера двигателя для подогрева масла при пуске. В автомобилях, работающих в условиях Крайнего Севера и снабженных подогревателем, систему охлаждения двигателя следует заполнять антифризом марки 65 ГОСТ 159—52.

Испытания подогревателя ПЖБ-12-показали, что для подогрева двигателя при температуре окружающего воздуха минус 58—63° С затрачивается 34—37 мин.

Применение подогревателей ПЖБ способствует повышению долговечности двигателей и облегчает труд водителей.

Для обеспечения надежного пуска дизелей зимой при безгаражном хранении автомобилей НАМИ совместно с МАЗом, КрАЗом, ШААЗом, ИИИАП и другими организациями разработал пусковые жидкостные дизельные подогреватели типа ПЖД трех моделей:

  • ПЖД-22
  • ПЖД-44
  • ПЖД-70

Рис. Подогреватель типа ПЖД для автомобильных дизелей: А — поступление охлаждающей жидкости в котел подогревателя; Б — поступление отработавших газов к поддону картера двигателя

Подогреватели ПЖД состоят из котла подогревателя с горелкой в сборе, насосного агрегата, электромагнитного топливного клапана и щитка управления.

Котлы подогревателей ПЖД-44 и ПЖД-70 цилиндрической формы, имеют одинаковую конструкцию и различаются между собой только размерами. Котел подогревателя состоит из четырех цилиндров, которые образуют рубашку охлаждения: наружную —15 и внутреннюю —16, соединенные между собой трубками и кольцевой щелью. Передняя часть внутреннего цилиндра расширена и в ней установлена съемная горелка. Внутренний цилиндр котла 14 является газоходом. Полость между внутренним цилиндром и рубашками охлаждения образует наружный газоход 17.

Насосный агрегат подогревателя состоит из вентилятора 3, жидкостного 4 и шестеренчатого 1 топливных насосов, приводимых в движение электродвигателем 2.

Охлаждающая жидкость поступает из двигателя через патрубок 5 жидкостного насоса, откуда принудительно подводится к нижней части котла через подводящий патрубок 18. В котле жидкость проходит двумя потоками по внутренней 16 и наружной 15 рубашкам охлаждения и из отводящего патрубка 13, расположенного в верхней части котла, поступает в рубашку охлаждения блока цилиндров двигателя. Из котла подогревателя жидкость сливается через краник 19.

Воздух в горелку подается вентилятором 3 через воздухоподводящий патрубок. Горелка имеет внутренний 11 и наружный 12 цилиндры. Между крышкой горелки и внутренним цилиндром установлен лопаточный направляющий аппарат 10 для создания вращательного потока воздуха внутри горелки.

Вторичный воздух проходит в горелку между наружным и внутренним цилиндрами и подается в зону горения топлива через три ряда отверстий, расположенных во внутреннем цилиндре горелки. Топливо подается топливным насосом 1 через топливопровод 7 и электромагнитный клапан 8 в горелку, где распыляется с помощью форсунки 9 центробежного типа. Остатки несгоревшего топлива удаляются через дренажную трубку 21.

Для розжига подогревателя сначала включается свеча 6, установленная в горелке. После накала свечи включаются насосный агрегат и электромагнитный топливный клапан, обеспечивая подачу в горелку топлива и воздуха.

После того как установится устойчивое горение, свеча отключается. Подогреватель приводится в действие в течение 0,5—2,5 мин в зависимости от температуры воздуха. Отработавшие газы подогревателя через патрубок 20 по газопроводу направляются под поддон картера двигателя для подогрева масла.

Котел подогревателей изготовляется из листовой нержавеющей стали, а детали горелки — из листовой жаростойкой стали. Система подогрева двигателей с жидкостным охлаждением с помощью подогревателей типа ПЖД может работать как при заправке антифризом, так и водой. В условиях Крайнего Севера рекомендуется заполнять систему охлаждения двигателей на автомобилях антифризом марки 65 ГОСТ 159—52.

Подогреватели ПЖД работают на жидком топливе. Температурные пределы применения различных видов топлива определяются температурой их помутнения (выпадания парафинов в осадок). Исходя из этого, рекомендуется применять следующие сорта топлив:

  • дизельное зимнее — до минус 30° С;
  • дизельное арктическое — до минус 45° С;
  • керосин марки ТС-1 — ниже минус 45° С.

Испытания подогревателя ПЖД-44 показали, что подогрев, пуск и подготовка двигателя при температурах до минус 60° С осуществляются приблизительно за 30 мин.

Подогреватели ПЖД обеспечивают надежный пуск двигателя, повышение долговечности двигателя (снижаются износы трущихся деталей при пуске), повышение производительности автомобилей.

Кроме указанного семейства подогревателей ПЖ, выпускаются разработанные ранее бензиновые подогреватели П-100 (ЗИЛ-130, Урал-375С, ЛиАЗ-677 и др.) теплопроизводительностью 14 000 ккал/ч.

Рис. Подогреватель П-100:1 — трубопровод к компрессору; 2 — трубопровод подачи горячей воды; 3 — заливная воронка; 4 — тройник; 5 — топливопровод; 6 — кран; 7 — топливный бачок; 8 — пробка; 9 — включатель свечи; 10— пульт управления; И — контрольная спираль; 12 — переключатель; 13—кронштейн; 14—экран; 15—вентилятор; 16—воздухопровод; 17—регулятор подачи топлива; 18 — электромагнитный клапан; 19 — свеча накаливания; 20 — сливной кран; 21 — лоток; 22— трубопровод для подачи холодной воды в котел; 23 — атмосферная трубка; 24 — котел

Отличительными особенностями подогревателя П-100 являются: новый принцип сжигания топлива и оригинальная схема теплообменника, что обеспечивает надежность его в работе. Подогреватель не имеет форсунок для распыления топлива, подверженных засорению, бензин подается самотеком в камеру сгорания через жиклер диаметром 2 мм. Интенсивное перемешивание бензина с воздухом и эффективное сжигание смеси достигаются благодаря вихревой камере сгорания с асбестовой футеровкой.

Рис. Схема котла подогревателя П-100:1 — жаровая труба; 2 — камера сгорания; 3 — выпускной патрубок; 4 — газоход; 5 — жидкостные полости котла

Котел подогревателя состоит из четырех концентрично расположенных цилиндров. Они образуют центральную жаровую трубу, газоход и две жидкостные полости. Горячие газы из жаровой трубы после поворота на 180° проходят по газоходу к выпускному патрубку. Такой котел дает возможность при сравнительно небольших габаритах получить значительные поверхности нагрева, увеличить к. п. д. подогревателя, а также устранить выбрасывание открытого пламени. Он обеспечивает интенсивную циркуляцию нагреваемой жидкости не только благодаря гравитационному напору (термосифона), но также благодаря пародинамическому эффекту, при котором пузырьки воздуха и пара, имея свободный выход, усиливают циркуляцию.

Воздух в камеру горения подогревателя нагнетается центробежным вентилятором, имеющим привод от электродвигателя постоянного тока ПЭ-210 напряжением 12 в, в результате чего обеспечивается хорошее перемешивание бензина с воздухом. Смесь воспламеняется свечой накаливания, которая отключается после того, как установится устойчивое горение. Благодаря вихревому характеру движения пламени, а также наличию диффузора обеспечивается полное сгорание и высокий коэффициент теплопередачи. Процесс сгорания при этом подобран так, что подогреватель, работая с относительно высоким к. п. д. по нагреву жидкости (68%), имеет одновременно высокую температуру уходящих газов, достаточную для эффективного нагрева масла в поддоне картера двигателя.

Управление индивидуальным предпусковым подогревателем дистанционное, обеспечивающее пуск в действие и прекращение работы подогревателя из кабины автомобиля. Подогреватель пускают нажатием кнопки запальной свечи, пуск занимает не более 30 сек. Качество работы свечи определяется визуально по накалу контрольного сопротивления, установленного на пульте управления подогревателем. Двухпозиционный переключатель П-44 дает возможность при выключении подогревателя продуть его от паров бензина, что гарантирует безопасность последующего пуска подогревателя.

Установка подогревателя П-100 на автомобиле требует незначительных конструктивных изменений в двигателе, что дает возможность производить его монтаж в автотранспортных предприятиях. Подогреватель к двигателю подключают двумя трубопроводами и шлангами, что позволяет вести эффективный подогрев двигателя как в случае заполнения его систем охлаждения низкозамерзающей-жидкостью, так и водой. При использовании воды ее заливают в систему через закрепленную на подогревателе воронку.

Эффективность применения подогревателя П-100 для предпускового разогрева характеризуется данными НАМИ, полученными при испытаниях восьмицилиндрового V-образного двигателя автомобиля Урал-375 с рабочим объемом 7 л в холодильной камере при наружной температуре минус 40° С с системой охлаждения, заполненной низкозамерзающей жидкостью.

Рис. Эффективность применения подогревателя П-100 при разогреве двигателя автомобиля Урал-375:1 — температура головки цилиндров; 2 — температура масла в картере двигателя; 3 — температура масла в масляной магистрали; 4 — температура коренных подшипников

Время подготовки двигателя к пуску индивидуальным подогревателем при температуре минус 40° С составляет в среднем 20 мин; тепловая производительность подогревателя 14 000 ккал/ч; расход бензина 2 кг/ч; мощность электродвигателя 30 вт. На время испытания двигатель был установлен в камере без капота. Как видно из графика, даже в этих искусственных условиях двигатель разогревался весьма интенсивно. Через 26 мин после включения подогревателя температура головки цилиндров достигла максимальной, а температура масла в картере двигателя достигла 88° С. За указанное время температура масла в масляной магистрали, а также коренных подшипников, за исключением четвертого, достигла положительных значений, что свидетельствует о достаточности прогрева и полной подготовленности двигателя к пуску.

Долговечность и надежность подогревателя составляет около 1000 разогревов двигателя, т. е. не менее 5 лет.

Подогреватели ПЖ-200 работают по схеме, аналогичной подогревателям П-100. Если подогреватели П-100 имеют неразборную конструкцию, то подогреватели ПЖ-200 — разборную: внутренняя рубашка охлаждения крепится к наружной болтами, и при необходимости одна из рубашек может быть заменена.

На базе подогревателя П-100 разработана модель подогревателя П-16, в которую внесен ряд конструктивных элементов, унифицированных с подогревателями ПЖ (котел цилиндрической формы вместо конической, соединение рубашек охлаждения котла двумя трубками вместо щелевых каналов, исключение поплавковой камеры). Это повышает технологичность и долговечность подогревателя, а также облегчает дальнейшую полную унификацию конструкций близких по теплопроизводительности подогревателей.

Индивидуальные подогреватели целесообразно применять в районах со средней температурой января ниже минус 10° С, но они пока не нашли широкого применения из-за недостаточной надежности в работе и-пожароопасности вследствие возможного выброса пламени наружу. Кроме того, при очень низких температурах, когда аккумуляторная батарея имеет пониженную емкость, затрудняется пуск индивидуальных подогревателей, особенно работающих на дизельном топливе.

ustroistvo-avtomobilya.ru

Системы подогрева, пуска двигателя и выпуска отработавших газов

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.

Самым «экзотическим» пусковым устройством можно считать гидравлический стартер. Процесс пуска с его помощью заключается в том, что в гидромотор, соединенный с валом пускаемого двигателя, под давлением подается незамерзающая жидкость, вытесняемая цз специальных баллонов-аккумуляторов сжатым газом.

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.

На современные «экологичные» силовые установки с дизелями с целью снижения уровня вредных выбросов кроме нейтрализаторов устанавливают фильтры для улавливания твердых частиц (сажа, продукты сгорания серы и моторного масла, а также износа двигателя) в отработавших газах (их часто называют сажевыми фильтрами).

ustroistvo-avtomobilya.ru

Подогреватели карбюраторных двигателей | Разогрев двигателя

На автомобилях ГАЗ-69, ГАЗ-69А и ГАЗ-51А устанавливаются одинаковые по своему устройству подогреватели стенок цилиндров двигателя и масла в поддоне картера.

Подогреватель состоит из котла 5 трубчатой формы и лампы 11. Между жаровой трубой и наружным кожухом котла образована рубашка, которая заполнена охлаждающей жидкостью; Рубашка котла при помощи патрубков 14 и 15 соединена с рубашкой охлаждения, блока цилиндров.

На верхнем патрубке имеется воронка 12 с пробкой для заливки воды в рубашку котла, а в нижней части котла находится кран 4, через который вода сливается из подогревателя. Чтобы подогреть двигатель, система охлаждения которого не заполнена водой, в верхнюю горловину жаровой трубы устанавливается горящая лампа, а через воронку 12 заливается 4 л воды. Пламя лампы, проходя по жаровой трубе, нагревает воду в рубашке подогревателя. Горячая вода с паром поднимается по патрубку 14 и поступает в рубашку охлаждения двигателя. Отдавая тепло, вода нагревает двигатель и затем вновь поступает в подогреватель по патрубку 15. Горячие газы, выходя из раструба, направляются под. поддон картера и нагревают находящееся в нем масло. Часть газов поднимается и подогревает впускной трубопровод и карбюратор. Таким образом, двигатель постепенно подогревается до температуры 30—40° С, после чего он легко запускается. Если система охлаждения заполнена низкозамерзающей охлаждающей жидкостью, двигатель подогревается без заполнения подогревателя водой.

Рис. Подогреватель двигателей автомобилей ГАЗ-69А, ГАЗ-63 и ГАЗ-51 А: 1 — головка блока цилиндров; 2 — рубашка охлаждения двигателя; 3 — картер двигателя; 4 — кран для слива воды; 5 — котел; 6 — кронштейн; 7 — лонжерон рамы; 8 — брызговик крыла; 9 — крышка котла; 10 — воронка для заливки горючего в лампу; 11 — лампа подогревателя; 12 — воронка для заливки воды в рубашку котла; 13 — пробка; 14 — патрубок для прохода пара и горячей поды в блок; 15 — патрубок для прохода охлажденной воды из блока в подогреватель; 16 — соединительный шланг; 17 — хомутик; 18 — штуцер

На автомобилях ЗИЛ-157К и Урал-375 устанавливается подогреватель типа П-100, который включен в систему охлаждения двигателя посредством, патрубков 2 и 20.

В комплект подогревателя входят: котел 22, регулятор подачи бензина 14, бачок 4, вентилятор 12, пульт управления 7, лоток 19 и трубопроводы.

Котел неразборной конструкции состоит из жаровой трубы 4, камеры сгорания 8 и газового хода 11.

Рубашки 12, образованные между стенками жаровой трубы, газовых ходов и корпуса подогревателя, заполняются охлаждающей жидкостью.

В камере 8 сгорает основная часть бензина; остатки догорают в жаровой трубе и газовых ходах. Бензин в камеру сгорания поступает через отверстие б в штуцере 5. В штуцер 5 ввертывается свеча накаливания, которая служит для воспламенения бензина при пуске подогревателя.

Необходимый для сгорания бензина воздух нагнетается в камеру сгорания вентилятором по патрубку 7.

Для равномерной подачи бензина в камеру сгорания служит регулятор, устанавливаемый на кронштейне 3 подогревателя. Регулятор подачи бензина состоит из поплавковой камеры 4, жиклера 12 и электромагнитного, клапана 8. Работает он следующим образом.

Из поплавковой камеры бензин через жиклер 12 проходит к электромагнитному запорному клапану, который при неработающем подогревателе запирает проходной канал и не пропускает бензин в камеру сгорания котла. Запорный клапан состоит из электромагнитной катушки 11 и сердечника 9, который с помощью пружины 10 прижимает клапан к седлу. При включении электромагнитного клапана по катушке 11 проходит электрический ток, создающий магнитное поле. Сердечник 9 притягивается, открывая тем самым клапан, и бензин из поплавковой камеры поступает в камеру сгорания котла.

На пульте управления 7 имеется включатель 6 свечи накаливания, контрольная спираль 8. и переключатель 9 для включения электромагнитного клапана и электродвигателя вентилятора.

Рис. Установка подогревателя П-100 на двигателе: 1 — трубка циркуляции воды из котла к компрессору; 2 — отводящий патрубок из котла подогревателя в двигатель; 3 — наливная воронка; 4 — бачок; 5 — пробка; 6 — включатель свечи; 7 — пульт управления; 8 — контрольная спираль; 9 — переключатель; 10 — кронштейн сигнала и пульта управления; 11 — кран питания подогревателя; 12 — вентилятор; 13 — шланг подвода воздуха; 14 — регулятор подачи бензина; 15 — электромагнитный клапан; 16 — свеча накаливания; 17 — трубка от регулятора подачи бензина к камере сгорания котла; 18 — сливной кран котла; 19 — лоток; 20 — подводящий патрубок из двигателя в котел; 21 — сливная трубка для бензина; 22 — котел подогревателя

Переключатель имеет три положения:

  • нулевое положение — все выключено;
  • первое положение — включен электродвигатель вентилятора;
  • второе положение — включен электродвигатель вентилятора запорный клапан.

Пользоваться подогревателем П-100 нужно так.

Рис. Котел подогревателя П-100: 1, 7, 9, 10 и 13 — патрубки; 2 и 3 — кронштейны, 4 — жаровая труба; 5 — штуцер; 6 — отверстие; 8 — камера сгорания; 11 — газовый ход; 12 — рубашка

Рис. Регулятор подачи бензина подогревателя П-100: 1 и 7 — штуцера; 2 — крышка; 3 — игольчатый клапан; 3 — поплавковая камера; 5 — поплавок; 6 — корпус регулятора; 8 — электромагнитный клапан; 9 — сердечник клапана; 10 — пружина клапана; 11 — катушка; 12 — жиклер

Для подогрева двигателя перед запуском, в случае если в качестве охлаждающей жидкости используется вода и она была слита из системы охлаждения, необходимо предварительно открыть пробку горловины радиатора, закрыть сливной кран 18 котла подогревателя и открыть кран 11 бачка.

В котел подогревателя через воронку заливается 2 л воды. Затем ручка переключателя 9 на 15—20 сек ставится во второе положение для включения вентилятора и открытия запорного клапана. Котел подогревателя при этом продувается, а поступающий в камеру сгорания бензин распыляется и перемешивается с воздухом. После этого переключатель возвращается в первоначальное нулевое положение и нажимается кнопка включения свечи накаливания. За накалом свечи следят по контрольной спирали на пульте управления.

Когда свеча накалится до светло-красного цвета, горючая смесь в котле воспламеняется, слышится «хлопок» и слабый шум в котле. После воспламенения горючей смеси ручка переключателя вновь ставится во второе положение и подогреватель начинает работать на полную мощность, слышен отчетливый «гул» в котле.

Кнопку включения свечи-накаливания при этом нужно отпустить (выключить свечу). После 1—2 мин работы подогревателя в котел; заливают еще 4—6 л воды и завертывают пробку воронки. Образующиеся в котле горячие газы отдают через стенки газовых ходов тепло охлаждающей жидкости, заполняющей рубашку котла. Жидкость нагревается и по принципу термосифона поднимается по патрубку 2 в рубашку охлаждения блока цилиндров, нагревая его. Охлажденная жидкость из рубашки блока цилиндров по патрубку 20 возвращается в котел.

Выходящие из котла газы направляются лотком 19 под поддон картера двигателя и нагревают находящееся в нем масло. Для прекращения работы: подогревателя переключатель пульта управления нужно поставить в первое положение и закрыть кран бензинового бачка. Подача топлива при этом прекращается и котел продувается воздухом. Как только гудение в котле прекратится, переключатель нужно поставить в нулевое положение.

После того как двигатель запущен, необходимо при работе двигателя на средних оборотах коленчатого вала полностью заполнить систему охлаждения водой. Вначале заполняется через воронку подогревателя рубашка охлаждения блока цилиндров, а затем вода заливается в радиатор до полного уровня.

После остановки двигателя перед длительной стоянкой автомобиля вода должна быть слита как из рубашки блока, так и из котла, подогревателя через сливной кран 18.

Если в системе охлаждения залита низкозамерзающая охлаждающая жидкость, предпусковой подогрев двигателя производится таким же порядком, но значительно проще — не нужно производить заливку охлаждающей жидкости в котел подогревателя, дозаправлять ее в систему охлаждения двигателя и т. п.

 

ustroistvo-avtomobilya.ru