7. Система пуска двигателей

Система пуска автомобильного или тракторного двигателя осуществляет вращение коленчатого вала с необходимым числом оборотов до получения первых вспышек.

Подводимая пусковым устройством энергия расходуется на преодоление работы сил трения, приведение в движение вспомогательных механизмов (водяного, масляного и топливного насосов, генератора, вентилятора и др.), совершение ходов впуска и выпуска в четырехтактных и совершение процесса газообмена в двухтактных двигателях, сообщение кинетической энергии движущимся массам двигателя и преодоление в начальный период пуска работы на сжатие рабочей смеси (или воздуха в дизелях).

7.1. Способы пуска двигателей

В двигателях внутреннего сгорания применяют следующие способы пуска двигателей (рис. 7.1).

Рис. 7.1. Системы пуска ДВС

Пуск электростартером является наиболее часто применяемым способом пуска автомобильных двигателей. Для пуска тракторных двигателей лесозаготовительной техники электростартеры применяют в редких случаях.

Пневматические стартеры устанавливают на двигатели в некоторых, очень редких случаях. Это специальные воздушные двигатели, в которые поступает сжатый воздух из баллонов.

Сжатый воздух при пуске двигателя может подаваться также непосредственно в его цилиндры (пневматический пуск). Перед пуском некоторых двигателей сжатый воздух подается в баллоны от специального карбюраторного двигателя, соединенного с компрессором.

Инерционные стартеры применяют для пуска автомобильных и тракторных двигателей. Принцип действия этих стартеров основан на использовании кинетической энергии специального маховика. Этот маховик перед пуском двигателя раскручивается от руки или от электродвигателя до большого числа оборотов, после чего вращение маховика при помощи механизма включения передается коленчатому валу.

В некоторых конструкциях вместо специального маховика используют маховик двигателя, устанавливаемый в этом случае на коленчатом валу свободно и соединяющийся с ним через фрикционную муфту. Во время пуска двигателя маховик при выключенной муфте раскручивается от руки до необходимых оборотов, после чего муфта включается и коленчатый вал с маховиком вращаются как одно целое.

Пусковые четырех- или двухтактные карбюраторные двигатели применяют наиболее часто для пуска тракторных дизелей большой мощности. Это обычно одно- или двухцилиндровые двигатели с зажиганием от магнето, устанавливаемые на блок- картерах дизелей. Пуск вспомогательных двигателей производится от руки или электростартером.

7.2. Параметры пускового устройства

Пусковое число оборотов – число оборотов коленчатого вала, необходимое для обеспечения пуска, зависит от типа двигателя.

Пусковое число оборотов карбюраторных двигателей должно обеспечивать: 1) образование в конце хода сжатия смеси, находящейся в пределах воспламеняемости; 2) получение интенсивной искры, достаточной для воспламенения рабочей смеси; 3) получение температур и давлений смеси, достаточных для повышения числа оборотов коленчатого вала от пусковых до устойчивых.

Пусковое число оборотов карбюраторных двигателей n = = 0.8–1 c^-1.

Пусковое число оборотов дизелей должно быть достаточным для обеспечения надежного воспламенения впрыскиваемого в цилиндр топлива. При малом числе оборотов процесс сжатия протекает относительно медленно, что является причиной повышенного теплообмена между сжимаемыми газами и поверхностью соприкасающихся с ними деталей, значительной утечки этих газов через поршневые кольца и, как следствие, причиной недостаточно высоких температур конца сжатия. Кроме того, температура в конце процесса сжатия зависит от температуры воздуха, подаваемого в цилиндры (рис. 7.2).

Для дизельных ДВС температура устойчивого воспламенения топлива T_воспл = 575K  300 ^° C.

Для получения необходимой температуры конца сжатия пусковые обороты дизелей должны быть n = 2–4 c^-1 (120–240 об./мин) при температуре минус 10–0^°C. При более низких температурах применяют устройства предпусковой тепловой подготовки двигателей.

Рис. 7.2. Температура в конце процесса сжатия

Мощность пускового устройства – мощность, достаточная для прокручивания коленчатого вала с пусковым числом оборотов.

Мощность, необходимая для вращения коленчатого вала, КВт:

,

где М_сопр – момент сопротивления вращению коленчатого вала, Нм.

Сопротивление вращению коленчатого вала зависит от многих причин, в том числе от теплового состояния двигателя. С понижением температуры двигателя сопротивление возрастает. В дизельных ДВС высокие давления конца сжатия и большие величины поверхностей трения и масс движущихся деталей являются причиной значительных сопротивлений.

Момент сопротивления вращению коленчатого вала равен:

,

где k – коэффициент пропорциональности;

V_h – рабочий объем цилиндра, л;

i – число цилиндров.

Для карбюраторных ДВС k = 35–40 Hм/л, для дизельных ДВС k = 60–70 Hм/л.

Мощность пускового устройства (КВт) равна:

,

где η_пуск – коэффициент полезного действия механизма передачи вращения от пускового устройства на коленчатый вал.