Пусковые устройства и подогреватели двигателей

Основным устройством для вращения коленчатого вала двигателя при пуске является электрический стартер. Существенной особенностью двигателей многоприводных автомобилей является наличие дублирующих пусковых устройств, обеспечивающих безотказное вращение коленчатого вала двигателя при любой холодной погоде без электрического стартера. В настоящее время в качестве дублирующего средства для пуска двигателя на ряде автомобилей и тягачей применяют сжатый воздух, подводимый непосредственно в цилиндры двигателя. Однако этот способ требует наличия больших баллонов и специального компрессора высокой производительности и давления. При этом непосредственный подвод сжатого воздуха в цилиндры двигателя вызывает значительное охлаждение камеры сгорания, что в ряде случаев серьезно осложняет пуск двигателя. Кроме того, при использовании сжатого воздуха в качестве дублирующего средства для пуска исключается возможность подзарядки воздушного баллона ресивера с помощью ручного насоса. Пуск двигателя стартерами инерционного типа также не получил распространения на автомобилях высокой проходимости и тягачах.

Серьезного внимания заслуживает пневмогидравлическая система пуска, которая в последнее время находит применение на ряде американских и английских автомобилей и тягачей.

Пневмогидравлическая система не имеет указанных выше недостатков и по имеющимся данным обеспечивает возможность получения большого крутящего момента при низкой температуре окружающего воздуха (до —54°С).

Пневмогидравлическая система пуска, схема которой показана на фиг. 15, состоит из следующих основных элементов: аккумулятора пневмогидравлического поршневого или диафрагменного типа, гидромотора, насоса с приводом от двигателя, ручного насоса, бака для масла.




В пневмогидравлическом устройстве пуска реечного типа в качестве аккумулятора используется сжатый газ (например, азот), минимальное давление которого 140 кг/см². В процессе работы стартера сжатый газ не расходуется, поэтому аккумуляторы не требуют зарядки. Внутри аккумулятора находится поршень, отделяющий сжатый газ от рабочей жидкости. При зарядке аккумулятора жидкость, подаваемая насосом, сжимает газ до 200—250 кг/см².

Гидромотор двигателя, который приводит во вращение коленчатый вал с механизмом типа «Бендикс», устанавливают на картере маховика. Пуск начинается в момент открытия клапана и поступления жидкости из аккумулятора в гидромотор.




При использовании энергии пневмогидравлического аккумулятора вращение коленчатого вала двигателя может быть осуществлено не только гидромотором через венец маховика, но и через передний конец коленчатого вала двигателя (фиг. 16). На фиг. 17, а показана установка стартера на двигателе. На переднем конце коленчатого вала устанавливают небольшую шестерню, поворот которой при пуске двигателя осуществляется двумя зубчатыми рейками, перемещаемыми давлением жидкости, которая подводится в цилиндры от аккумулятора. Полностью заряженный аккумулятор дает возможность произвести подряд до трех пусков. При необходимости аккумулятор можно зарядить ручным насосом.



Гидропневматический стартер «Бергер» (модель «В50»), работающий по указанной выше схеме, развивает крутящий момент до 230 кгм, обеспечивает при этом вращение коленчатого вала со скоростью до 400 об/мин. Вес стартера 34 кг.

В некоторых двигателях «Роллс-Ройс» в качестве дублирующего устройства при пуске используется также пневматический стартер (фиг. 17, б). При этом сжатый воздух от баллонов подводится к пневматическому поршневому двигателю, прикрепленному к картеру маховика.


Отдельные работы по созданию пневматического стартера показали, что надежное вращение коленчатого вала двигателя пневматическим стартером может быть обеспечено лишь при наличии на автомобиле больших запасов сжатого воздуха и высокой герметизации всей системы. Эти требования значительно снижают ценность пневматического стартера такой конструкции.

Возможность быстрого приведения в движение автомобилей и тягачей повышенной и высокой проходимости в зимних условиях определяется не только наличием дублирующих средств для пуска двигателя, но также применением надежных и эффективных подогревательных устройств для его предпускового разогрева.

В настоящее время широкое распространение получили отопительные устройства, обеспечивающие в зимнее время обогрев кузовов, кабин, аккумуляторов независимо от работы двигателя автомобиля. Эти же устройства используются для предпускового обогрева двигателей аккумуляторов и т. п. Распространение отопителей и подогревателей независимого действия обусловлено недостаточной эффективностью системы пуска двигателя без подогрева при низких температурах.

От подогревательных устройств требуется безусловная безопасность и надежность действия, полное сгорание топлива и минимальный расход электроэнергии. Применение электрического тока вызывается необходимостью затраты энергии на подачу воздуха в камеру горения и перемещение масс подогреваемого воздуха. Электропривод в отопительных устройствах позволяет свободно осуществить дистанционное управление подогревателем и регулирование его производительности. В настоящее время получили распространение воздушные и жидкостные отопительные и подогревательные устройства. Они имеют минимальные габариты, низкий вес и просты в обслуживании.


За рубежом воздушные подогреватели изготовляют в форме отдельных агрегатов?, которые монтируют совместно с топливными баками. В качестве горючего преимущественно применяют дизельное топливо и керосин.

Представляет интерес воздушный подогреватель, конструкция которого разработана в Западной Германии. Воздушный подогреватель (фиг. 18) состоит из электродвигателя 5 с валом, вращающейся горелки и вентилятора 5, всасывающего необходимый для горения воздух, центробежного вентилятора 7 для подачи свежего воздуха, предназначенного для нагрева, а также небольшого топливного насоса 6 для подачи топлива в камеру сгорания 14. Камера сгорания подогревателя разделена конусным диффузором 2 на две части, основную камеру и камеру сгорания. В основной камере происходит распыливание топлива, смешивание его с воздухом и частичное сгорание смеси. В камере догорания 1 рабочая смесь полностью сгорает и, проходя через каналы теплообменника, нагревает свежий воздух, а затем выбрасывается через патрубок 10 наружу.



Вращающаяся горелка 12 состоит из конусной воронки и отражательной шайбы 13. Топливо от насоса 6 подается с помощью трубки 11 на внутреннюю поверхность вращающейся горелки 12 и выбрасывается веером через ее отверстия. Вращающееся устройство обеспечивает хорошее распыливание топлива и полное его сгорание при сравнительно небольшой скорости движения воздуха. Горелка экономно работает при сравнительно больших сечениях топливопроводов. Минимальный диаметр проходных сечений 3 мм, тогда как у обычных форсунок диаметр 0,5 мм, т. е. площадь проходного сечения у вращающейся горелки почти в 40 раз больше. Вследствие этого возможность засорения вращающейся горелки невелика.

Применяя вращающуюся горелку, можно получить короткое пламя в результате вихрения потока воздуха и создания веера при распыливании топлива, вследствие чего камера сгорания может быть сделана сравнительно небольшого размера. Тепловая производительность у подогревателя с вращающейся горелкой легко регулируется путем изменения числа оборотов электродвигателя. При этом сохраняется почти постоянным оптимальное соотношение между количеством подаваемого топлива и воздуха.

Испытания одного из образцов воздушных подогревателей подтвердили его высокий к. п. д., который в реальных условиях достигает 78—80%. Максимальная тепловая производительность воздушного подогревателя при испытаниях составила 6050 ккал/час, расход дизельного топлива 0,8 кг/час, расход электроэнергии 70 вт. При полной производительности электродвигатель делал около 3200 об/мин, обеспечивая подачу 185 м³/час воздуха, нагретого до 115—120°С. Температура отработавших газов не превышала 300—350°С, окиси углерода в них не обнаружено ни на полном, ни на частичном режимах. Пуск подогревателя в работу осуществляется с помощью свечи накаливания и занимает не более 30 сек. После пуска горение поддерживается автоматически факелом без свечи. Заслуживает внимания достаточно простая и надежная схема контроля работы подогревателя с помощью двух биметаллических датчиков, термометра, установленных на выходе подогретого воздуха и отработавших газов. Датчик в выпускной трубе сигнализирует о моменте началу работы подогревателя, зажигая контрольную лампу на щитке приборов. ' Другой датчик, установленный со стороны поступления горячего воздуха, служит предохранителем от перегрева. При подъеме температуры свыше 150°С электродвигатель автоматически выключается. Конструкция отопителя-вентилятора, предназначенного для обогрева зимой и вентиляции летом, отличается от конструкции описанного выше подогревателя лишь наличием муфты включения на валу привода топливного насоса и вращающейся Горелки. При выключении муфты отопитель-вентилятор работает как вентилятор, осуществляя подачу воздуха с производительностью, равной 200—500 м³/час.

Воздушные подогреватели подобной конструкции применяются не только в Западной Германии, но и в Англии и США. Например, на-американских автомобилях Т-51 и М-34 устанавливают воздушный подогреватель «Стюарт-Уорнер» с тепловой производительностью около 6000 ккал/час.

Автоматическое дистанционное управление этшм подогревателем обеспечивает поддержание нормального теплового состояния двигателя во время стоянки автомобиля.

Воздушные подогреватели рассмотренных типов применяются для предпускового подогрева двигателей как с воздушным, так и с жидкостным охлаждением. При подогреве двигателей с водяным охлаждением перед пуском (фиг. 19, а) горячий воздух используется для прогрева пространства внутри двигателя. В момент пуска (фиг. 19, б) горячий воздух подается во впускной трубопровод. Отработавшие газы из подогревателя проходят через ребристую трубку в масляном поддоне двигателя, подогревая масло.



Применение воздушных подогревателей для предпускового подогрева двигателя с водяным охлаждением представляют несомненный интерес, так как в этом случае можно значительно эффективнее использовать получаемое тепло, подводя горячий воздух непосредственно к трущимся поверхностям двигателя: на зеркало цилиндров, к коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала. Кроме того, воздушным подогревателем просто осуществить подогрев впускного трубопровода, аккумуляторной батареи, а также коробки передач и ведущих мостов. Немаловажное значение имеет возможность использовать воздушный подогреватель для отопления кабины независимо от работы двигателя.

Для разогрева двигателей с водяным охлаждением в настоящее время наряду с воздушными подогревателями применяются и водо-подогреватели, включаемые, как показано на фиг. 20, параллельно системе охлаждения двигателя и используемые одновременно для независимого от работы двигателя отопления кабины.



Одной из таких конструкций является водоподогреватель типа «Вебасто», показанный на фиг. 21. Водоподогреватель разработан на базе воздушного подогревателя, описанного выше. В нем имеется насос производительностью около 30 л/мин при напоре 1 м, обеспечивающий принудительную циркуляцию подогреваемой воды. Циркуляция теплой воды позволяет более быстро и равномерно прогревать двигатель. Оребрение в теплообменнике водоподогревателя дает возможность не только увеличить теплопередачу от газов к воде, но и получить достаточно высокую температуру стенок с самого начала нагрева, что устраняет опасность запотевания внутренних поверхностей подогревателя и предохраняет их от усиленной коррозии. К. п. д. подогревателя увеличен за счет оребрения до 90%.



Водоподогреватель рассмотренного типа применяется в Западной Германии, Англии и Канаде для предпускового разогрева дизелей. Тепловая производительность этого водоподогревателя около 8000 ккал/час. Максимальная мощность электродвигателя около 90 вт, расход дизельного топлива — 1 л/час. Подогреватель весит около 25 кг. Подогреватель такого типа устанавливают, например, на тракторе «Виккерс» с двигателем «Роллс-Ройс» мощностью 200 л. с.

В табл. 7 приведены данные по некоторым подогревателям и отопителям, выпускаемым в Западной Германии.

Таблица 7. Основные данные по отопительным и подогревательным устройствам западногерманских фирм