Основные тенденции в области улучшения пуска двигателей

В настоящее время не только разные страны с развитой автомобильной промышленностью, но и различные фирмы одной и той же страны подходят по-разному к решению проблемы пуска двигателей в зимний период эксплуатации автомобилей. Разные подходы при решении одной задачи объясняются различными причинами: установившимися тенденциями в двигателестроении, свойственными климатическим условиям эксплуатации автомобилей, опытом фирмы в вопросах пуска двигателей и т. д. В то же время можно проследить общие тенденции в решении проблемы пуска автомобильных двигателей, которые развиваются по следующим направлениям:

совершенствование конструкций двигателя с целью улучшения его пусковых качеств;

совершенствование эксплуатационных материалов и топлива, используемых при эксплуатации автомобилей в зимний период;

совершенствование электростартерной системы пуска;

совершенствование средств облегчения пуска двигателей при отрицательных температурах.

Как указывалось ранее, пусковые качества двигателя автомобиля во многом определяются его конструкцией (способом смесеобразования, конструкцией камеры сгорания, способом воспламенения рабочей смеси в цилиндрах и т. д.) и регулировками систем двигателя, влияющими на его пуск (угол опережения зажигания или впрыска топлива, цикловая подача при пусках, пусковая регулировка карбюратора и т. д.). Поэтому при разработке автомобилей, предназначенных к эксплуатации в районах с суровым климатом, учитываются эти факторы и по возможности выбираются оптимальные конструкции с точки зрения пуска двигателя. Однако не всегда возможно обеспечивать требуемые условия для пуска двигателя, применяя соответствующую его конструкцию. Например, с целью повышения моторесурса часто применяются дизельные двигатели с вихрекамерным смесеобразованием, которым свойствен мягкий процесс, но далеко неудовлетворительные пусковые качества. Для снижения токсичности и удельного расхода топлива все более широкое распространение получают карбюраторные двигатели с форкамерно-факельным зажиганием рабочей смеси, которые по пусковым качествам несколько уступают обычному карбюраторному двигателю.

В этих условиях проблема пуска двигателя при отрицательных температурах решается применением специальных конструктивных решений на двигателе, способствующих улучшению его пусковых качеств. В частности, на вихрекамерных дизельных двигателях может применяться вихревая камера автоматически регулируемого объема. Уменьшение ее объема при пусках дает возможность повысить степень сжатия и соответственно температуру и давление конца сжатия (например, двигатель французской фирмы "Испано-Сюиз"). В карбюраторных двигателях с форкамерно-факельным воспламенением рабочей смеси создаются конструкции головок цилиндров и карбюратора, имеющие возможность соответственно обогащать рабочую смесь на пусках, обеспечивая ее оптимальный состав при пусках в условиях отрицательных температур.

Одними конструктивными мероприятиями, направленными на улучшение пусковых качеств двигателя, практически невозможно решить проблему пуска при. отрицательных температурах поршневого двигателя внутреннего сгорания.

Поэтому эту проблему необходимо решать в тесной связи с дальнейшим совершенствованием физико-химических характеристик эксплуатационных материалов, применяемых на двигателе.

При применении в зимний период эксплуатации бензинов с высоким давлением насыщенных паров, дизельных топлив с низкой температурой застывания или присадок, понижающих температуру застывания дизельного топлива (депресантов), снижается предельно возможная температура пуска двигателя.

При применении масла с пологой температурно-вязкостной характеристикой (загущенных) снижаются величины моментов сопротивлений проворачиванию коленчатого вала двигателя и нагрузка на электростартерную систему при пусках, а также повышается частота вращения коленчатого вала, что улучшает возможности пуска двигателя при отрицательных температурах.

Важное значение для решения проблемы пуска двигателя имеет вид теплоносителя, применяемого в системе охлаждения двигателя зимой. Применение низкозамерзающих охлаждающих жидкостей дает возможность широко использовать различные индивидуальные средства облегчения пуска холодного двигателя и предпусковые подогреватели.

Нельзя решить проблему улучшения пусковых качеств двигателя автомобиля при отрицательных температурах без дальнейшего совершенствования электростартерной системы пуска.

Совершенствование электростартерной системы пуска происходит в двух направлениях: улучшением характеристик стартеров; повышением емкости стартерных аккумуляторных батарей без значительного увеличения их массы.

Улучшение характеристик стартеров сводится к повышению крутящих моментов и частоты вращения при относительно небольших величинах потребляемого тока.

Для повышения емкости аккумуляторных батарей в период пуска двигателя и сохранения их работоспособности при отрицательных температурах все более широкое распространение получают:

электроподогрев электролита аккумуляторных батарей с использованием электронагревателей и питанием от внешней сети или генератора автомобиля;

содержание аккумуляторных батарей на автомобиле в теплоизоляционных ящиках с подогревом отработавшими газами при работе двигателя.

Полностью решить проблему пуска автомобильных двигателей для всех встречающихся температурных зон практически невозможно без использования средств облегчения пуска двигателей. Поэтому развитию совершенных средств облегчения пуска по-прежнему придается важное значение, особенно индивидуальным средствам, являющимся принадлежностями автомобилей.

Основными индивидуальными средствами пуска холодного двигателя остаются: пусковые приспособления для впрыска легковоспламеняющейся жидкости карбюраторных и дизельных двигателей и электрофакельные подогреватели воздуха для дизельных двигателей.

Совершенствование пусковых приспособлений ведется по пути повышения их работоспособности при отрицательных температурах, удобству применения, а пусковых жидкостей - по повышению эффективности пуска двигателя, снижению жесткости его работы и износов деталей при пусках с использованием пусковых жидкостей.

Совершенствование электрофакельных подогревателей ведется в основном по пути снижения предельной температуры пуска двигателя при использовании этих устройств.

Совершенствование предпусковых подогревателей проводится по пути повышения их работоспособности, надежности, эффективности прогрева двигателя, возможности использования различных сортов топлива, сокращения габаритных размеров.

Одним из важнейших направлений является снижение потребляемой электрической энергии. В этой связи представляются перспективными конструкции подогревателей, работающих по пульсирующему принципу, и подогревателей с встроенными термогенераторами, вырабатывающими электрическую энергию на привод своих агрегатов.

Наибольший эффект получается при достаточном развитии всех указанных направлений и рациональном применении того или иного средства облегчения пуска двигателей с учетом назначения автомобиля и условий его эксплуатации.