Особенности пуска холодных двигателей

Влияние низкой температуры окружающего воздуха на пуск двигателя

Пуск современного автомобильного двигателя внутреннего сгорания при положительных температурах окружающего воздуха не вызывает никаких трудностей. Крутящий момент пускового устройства обеспечивает частоту вращения коленчатого вала двигателя, значительно превышающую по значению требуемую для пуска. В результате создаются условия для нормального протекания процессов смесеобразования и подготовки рабочей смеси к воспламенению или самовоспламенению. Обычно двигатель, находящийся технически в исправном состоянии, начинает работать на устойчивом режиме при появлении первых вспышек в цилиндрах и пусковое устройство отключается.

При отрицательных температурах окружающего воздуха пуск того же самого двигателя создает большие трудности. Эти обстоятельства обусловливаются конструкцией самого двигателя внутреннего сгорания и особенностями его рабочего процесса, а также значительными изменениями физических свойств топлив, масел и материалов, используемых в двигателе, под действием отрицательных температур.

Частота вращения коленчатого вала двигателя при пуске стартером в условиях отрицательных температур окружающего воздуха значительно меньше, чем при пуске в условиях положительных температур окружающего воздуха. Это происходит по двум основным причинам: резко возрастает величина момента сопротивления проворачиванию коленчатого вала; снижаются мощность стартера и создаваемый им крутящий момент. Основной причиной возрастания величины момента сопротивления проворачиванию коленчатого вала является повышение вязкости масла под действием отрицательной температуры окружающего воздуха.

Это явление объясняется тем, что высокоплавкие парафины, содержащиеся в масле для двигателей, выкристаллизовываются из него и соединяются друг с другом, образуя каркас, что снижает подвижность масла. Причем это явление характерно для разных масел в разной степени.

Масла на депарафинированной маловязкой основе (например, масло АСЗп-6), загущенные полимерными присадками, менее подвержены изменениям вязкости при изменении температуры.

Обычные товарные масла под действием отрицательной температуры более резко, изменяют вязкость и, загустевая в зазорах трущихся пар двигателя, препятствуют провертыванию коленчатого вала стартером и требуют приложения большего крутящего момента на преодоление сил сопротивления жидкостного трения.

Известно, что моменты сопротивления сил жидкостного трения равны произведениям сил трения на соответствующие плечи действия сил и, следовательно, пропорциональны поверхностям трения. Поэтому в дизельных двигателях, для которых характерны большие по сравнению с карбюраторными двигателями поверхности трения в сочетании с высокими значениями степеней сжатия в цилиндрах, возрастание момента сопротивления более значительно.

При пуске холодного двигателя в условиях отрицательных температур возрастание момента сопротивления, в основном, происходит в подшипниках скольжения коленчатого вала двигателя.

Цилиндро-поршневая группа двигателя в результате некоторого увеличения зазоров под действием отрицательных температур и предварительного стекания масла с трущихся поверхностей после остановки двигателя оказывает меньшее влияние на возрастание величины момента сопротивления.

Уменьшение мощности стартера и частоты вращения его вала при отрицательных температурах окружающего воздуха вызывается падением емкости и снижением напряжения аккумуляторных батарей автомобиля.

Из общей электротехники известно, что напряжение аккумуляторной батареи определяется по формуле

где Е - электродвижущая сила (ЭДС) аккумуляторной батареи, В;

I - сила тока, отдаваемого батареей, А;

R - внутреннее сопротивление батареи, Ом.

ЭДС аккумуляторной батареи с понижением температуры электролита изменяется незначительно (при изменении температуры электролита от +20 до -70°С ЭДС падает с 2,13 до 2,08 В на элемент) и не оказывает практически существенного влияния на величину напряжения аккумуляторной батареи. Величина падения напряжения аккумуляторной батареи (в основном определяется произведением IR) при отрицательных температурах возрастает в результате возрастания силы тока стартера на преодоление повышенных моментов сопротивления проворачиванию коленчатого вала, и в результате повышения сопротивления холодного электролита.

Уменьшение частоты вращения коленчатого вала стартером в условиях отрицательных температур затрудняет пуск карбюраторных и дизельных двигателей. Однако, учитывая особенности рабочих процессов дизельных и карбюраторных двигателей, целесообразно рассмотреть отдельно влияние частоты проворачивания коленчатого вала двигателя стартером на пуск этих двигателей.