7.20. Запуск дизельного двигателя в холодную погоду
Запуск дизельного двигателя в холодную погоду
Владельцы дизельных иномарок хорошо знают, что при запуске двигателя. автомобиля в холодную погоду вполне могут, возникнуть нештатные, как их принято называть, ситуации. Так что советы специалистов будут полезны и сейчас, и осенью, и предстоящей зимой. Безотказный пуск дизеля обеспечивает минимальная пусковая частота вращения коленчатого вала (п/мин). Ее резко снижают неисправности элементов штатной системы электро-стартерного пуска - аккумуляторной батареи, электропроводки, стартера. Причиной неудовлетворительного прокручивания коленвала может стать и повышенное сопротивление его вращению при пуске двигателя: пусковое устройство преодолевает сопротивление сил трения в кинематических парах. На трение влияют несколько факторов. Например, вязкость моторного масла, которая определяется первоначальным качеством используемого масла и своевременностью его замены. Повышенный момент трения может быть вызван и некачественной сборкой дизеля (например, когда зазор в кинематических парах ниже требуемой величины). Двигатель после запуска в этом случае будет, как правило, перегреваться.
Не улучшат ситуации более низкие, чем при рабочих режимах, давление и температура смеси конца сжатия в процессе пуска дизеля. Так, если рабочий режим сжатия 4,0-4,5 МПа, то при пуске оно находится в пределах 1,5-3,5 МПа. Температура конца сжатия при рабочих режимах достигает 600-700 С, при пуске же может быть ниже 380°С, т. е. ниже температуры самовоспламенения топлива. У вихрекамерных и предкамерных дизелей (наиболее распространенные конструкции автомобильных дизелей) из-за больших тепловых потерь температура смеси при пуске всегда будет ниже температуры самовоспламенения (даже при температуре воздуха на впуске 20°С). Поэтому для пуска таких дизелей используются электрические свечи накаливания, которые устанавливаются в вихревую камеру или в предкамеру и обеспечивают воспламенение впрыскиваемого топлива. Свечи накаливания бывают с открытой спиралью и спиралью, размещенной внутри защитного кожуха. Распространены свечи накаливания закрытого типа, а открытого встречаются лишь в дизелях "Mercedes" старой конструкции. Свечи накаливания закрытого типа (штифтовые свечи) находятся внутри кожуха с порошкообразным наполнителем (обычно периклазом), представляющим собой электроизоляционный материал высокой теплопроводности. Материалом кожуха служит сплав инкопель. Время нагрева штифтовых свечей до рабочей температуры (1000°С) зависит от конструкции и нагревательного элемента, оно составляет от 7 до 60 с. Для современных дизелей используются свечи с наименьшим временем нагрева (около 7 с), которое меняется в зависимости от температуры двигателя и окружающей среды. Автоматы предохраняют нагревательный элемент свечи от высоких напряжений и тока.
Штифтовые свечи накаливания устанавливают в камеру сгорания так, чтобы конус струи топлива касался лишь раскаленного конца ее кожуха. Чтобы продлить срок службы открытых свечей, необходимо устанавливать их таким образом, чтобы струи распыляемого топлива не касались спирали. Время нагрева свечей до рабочей температуры должно соответствовать электронной схеме управления, установленной в дизеле. При выходе из строя свечей накаливания их нужно менять на свечи с тем же временем нагрева, иначе часть свечей или они все не будут работать (нагреваться). Для улучшения пуска в дизелях с непосредственным впрыском топлива на входе в цилиндр используется подогрев воздуха за счет свечей накаливания, расположенных во впускном коллекторе, и электрофакельного подогревателя. Однако при использовании более одной свечи повышается расход электроэнергии и увеличивается аэродинамическое сопротивление впускного трубопровода. Поэтому их применяют для облегчения пуска дизелей с непосредственным впрыском топлива при температуре не ниже -15°С; при более низкой - подогрев всасываемого воздуха осуществляется электрофакельным подогревателем. В некоторых дизелях с разделенной камерой сгорания, помимо свечей накаливания, установленных в вихревой камере или предкамере, для улучшения пуска применяют свечи подогрева воздуха в воздушном коллекторе (например, в Toyota Hi-Ace). При этом используются более мощные аккумуляторные батареи. Электрофакельный подогреватель монтируется в воздушном коллекторе дизеля и подогревает воздух за счет его смешения с продуктами сгорания, создаваемыми подогревателем. Одно из достоинств подогревателя - возможность его работы на дизельном и другом топливе (для улучшения пуска рекомендуется использовать легковоспламеняющееся топливо). А главным недостатком элекрофакельных подогревателей считается то, что водитель не получает информации о наличии факела во впускном трубопроводе в процессе пуска дизеля. Выход из строя свечи нагрева, засорение устройства подачи топлива приведет к отсутствию воспламенения топлива во впускном коллекторе и ухудшению пуска дизеля, однако водитель не будет знать, чем оно вызвано. При температуре ниже -25°С для облегчения пуска дизеля используют иногда легковоспламеняющиеся жидкости, которые впрыскивают через воздушный коллектор. Применение их для дизелей легковых автомобилей нежелательно. Двигатель при таком пуске испытывает сильнейшие нагрузки, появляются трещины на поршнях, быстро изнашиваются вкладыши и другие детали. На пуск дизеля существенно влияют смесеобразование и сгорание топлива в момент пуска. Поэтому зимой для дизелей используется топливо меньшей, чем у летнего, вязкости. Кроме того, оно имеет более низкую температуру застывания и вспышки по сравнению с летним дизельным топливом. Фирма Opel при эксплуатации дизелей зимой рекомендует добавлять в зимнее дизельное топливо до 10% бензина. Смесеобразование в дизеле зависит от характеристики процесса впрыскивания. Основную роль при этом играет топливная форсунка. При плохой работе распылителя форсунки (топливо не распыливается, а вытекает в виде струи) пуск дизеля затруднен, повышается дымность. Вытекание топлива из форсунки в виде струи сопровождается перегревом поршня, что приводит к быстрому износу его колец и прогару. Воспламенение топлива в дизеле определяется его пусковой подачей и углом опережения впрыска топлива до верхней мертвой точки. Эти характеристики уточняются регулировкой аппаратуры на стендах и в составе двигателя. Износ топливного насоса, связанный с попаданием в него воды и грязи, приводит к уменьшению пусковой подачи и ухудшению пуска. Износ поршневой группы приводит к уменьшению компрессии, что также ухудшает пуск дизеля. При сильном износе восстановить пуск дизеля поможет только капитальный ремонт двигателя. Наиболее интенсивно двигатель изнашивается при пуске в холода, поскольку загустевшее масло не обеспечивает достаточной смазки кинематических пар. Поэтому все ведущие зарубежные фирмы снабжают дизельные автомобили, предназначенные для работы в холодных климатических условиях, системами предпускового подогрева дизеля. Предпусковой подогреватель в течение 10-20 мин. осуществляет прогрев охлаждающей жидкости двигателя до температуры 60-80°С. Жидкость принудительно прокачивается через двигатель водяным насосом и прогревает его. Прогретый двигатель имеет надежный пуск, срок службы его увеличивается. Некоторые фирмы используют подогреватели, питающиеся от сети в 220 В. Они устанавливаются в водяную или масляную системы (или в обе сразу), и жидкость циркулирует за счет свободной конвекции. Так как при этом теплообмен менее интенсивен, чем у подогревателей с вынужденной конвекцией, то нагрев двигателя осуществляется в течение 3-4 часов. Такую систему, если машину оставляют на стоянке, включают, как правило, на всю ночь.
