|
| |
|
Главная Промышленность ГЛАВА XVI СИСТЕМЫ ПУСКА И РЕВЕРСИРОВАНИЯ § 1. СИСТЕМЫ ПУСКА Для пуска двигателя внутреннего сгорания его коленчатый вал необходимо привести во вращение от постороннего источника энергии. При этом скорость вращения должна быть доведена до некоторой величины, обеспечивающей удовлетворительное протекание процессов смесеобразования, сжатия и воспламенения. Значение необходимой для пуска двигателя скорости вращения (пускового числа оборотов коленчатого вала) зависит от способа смесеобразования и зажигания, от температуры поступающего воздуха и температуры самого двигателя, а также от типа и конструкции его. В зависимости от источника энергии, используемой при пуске, различают следующие способы пуска: 1. Пуск от руки проворачиванием вала пусковой рукояткой. 2. Пуск электрическим двигателем - стартером, питающимся от аккумуляторной батареи, или обращением присоединенного к двигателю электрического генератора в электродвигатель с питанием от электрической сети. 3. Пуск вспомогательным двигателем внутреннего сгорания, пускаемым, в свою очередь, от руки. 4. Воздушный (пневматический) пуск пусковым воздушным двигателем или, чаще, превращением на время пуска двигателя внутреннего сгорания в пневматический, работающий на сжатом воздухе или продуктах сгорания, закачиваемых в особые баллоны в период работы двигателя. В автомобильных и тракторных карбюраторных двигателях наиболее распространена система пуска электрическим стартером, но, как правило, предусматривают также устройства для ручного пуска..В тракторных двигателях с воспламенением от сжатия применяют систему со вспомогательным двигателем внутреннего сгорания. В стационарных и судовых двигателях малой мощности (до 10 л. с. в цилиндре и до 20-25 л. с. в агрегате) применяют систему пуска от руки, а в мощных тихоходных двигателях-почти исключительно систему пневматического пуска. Мощные быстроходные двигатели имеют или электрические стартеры, или устройства для пневматического пуска, причем для увеличения надежности пуска нередко обе эти системы применяют одновременно. В отдельных случаях применяют одновременно три системы пуска. В тепловозных и судовых двигателях применяют также систему пуска двигателя превращением присоединенного электрического генератора в пусковой электродвигатель с питанием от аккумуляторной батареи. Минимальное пусковое число оборотов вала Карбюраторные двигатели вследствие наличия постороннего источника зажигания и внешнего смесеобразования при относительно легко испаряющемся топливе и наличии устройств для обогащения смеси имеют наиболее низкие пусковые числа оборотов вала, величина которых зависит от температуры окружающего воздуха и конструктивных особенностей двигателя. При батарейном зажигании или при пусковом магнето при температуре наружного воздуха от О до -20° С минимальное пусковое число оборотов вала карбюраторных двигателей составляет 35-40 в минуту. При других способах зажигания это число оборотов несколько вьше. Таким образом, можно считать, что и при наиболее низких зимних температурах пусковое число оборотов вала составляет около 50 в минуту. При температуре до -10° С возможен ручной пуск двигателя. Минимальное пусковое число оборотов вала двигателей с воспламенением от сжатия значительно выше вследствие иных условий смесеобразования и зажигания. Для воспламенения топлива должно быть обеспечено высокое сжатие воздуха в цилиндре. Между тем при низком числе оборотов вала происходит утечка воздуха через неплотности поршневых колец и клапанов и повышенная отдача тепла в стенки цилиндра вследствие большей длительности цикла. При низкой температуре заряда понижается температура конца сжатия, заряд не нагревается при впуске, как это происходит при работе двигателя, а наоборот, охлаждается холодными стенками цилиндра при сжатии. Кроме того, при низких температурах повышается вязкость топлива, что приводит к ухудшению распыливания. Таким образом, для обеспечения необходимого качества распыливания и смесеобразования и достаточно высокой для воспламенения температуры воздуха для двигателей с воспламенением от сжатия требуется значительно большее число оборотов вала для пуска. Величина пускового числа оборотов вала будет зависеть также от свойств топлива - его склонности к воспламенению, характеризуемой цетановым числом, и испаряемости, определяющей образование горючей смеси. Различия в условиях охлаждения заряда в цилиндре определяют влияние конструкции двигателя на легкость пуска. Двигатели с воспламенением от сжатия- с непосредственным впрыском топлива пускаются легче, чем двигатели вихрекамерные и особенно пред-камерные, с более развитыми поверхностями охлаждения. Автомобильные и тракторные двигатели с воспламенением от сжатия при температуре, близкой к 0° С, обычно не могут быть пущены без предварительного подогрева. При более высокой температуре окружающей среды минимальное пусковое число оборотов вала в минуту составляет для двигателей: с непосредственным впрыском...........Около 125 с вихревыми камерами.............. „ 150 с предкамерами ................. „ 200 Эти же пусковые числа оборотов вала оказываются достаточными при более низкой температуре окружающего воздуха, но при условии предварительного прогрева двигателя. Стационарные и судовые двигатели обычно устанавливают в помещениях, где температура не ниже -+-10° С. Пусковое число оборотов вала для двигателей этого типа обычно составляет около от нормального рабочего числа оборотов. При более низкой температуре окружающего воздуха пуск затрудняется и для повышения его надежности двигатель предварительно подогревают. § 2. ДИНАМИКА ПУСКА Для разворачивания вала двигателя до пускового числа оборотов необходимо, чтобы энергия, сообщаемая коленчатому валу при пуске, была равна работе сопротивлений вращению. Этот баланс работы может быть написан в виде I = Lr + L, + Z,, (307) Динамика пуска 417 где L - работа, подведенная к коленчатому валу; Lj - сумма работ: трения деталей двигателя; работы, затраченной на приведение в действие вспомогательных агрегатов, работы ходов впуска и выпуска; работы, потерянной вследствие утечек заряда при сжатии и расширении; - работа, затрачиваемая на расширение или сжатие заряда в цилиндре двигателя в начальный период пуска, почти полностью возвращаемая валу при его дальнейшем повороте; Lj - работа, затрачиваемая на увеличение кинетической энергии движущихся масс двигателя . Кроме того, необходимо, чтобы момент, прилагаемый к валу двигателя извне в начале пуска,- момент трогания с места, - был больше суммарного момента сопротивлений. После начала движения это требование становится уже необязательным, так как недостающий момент создается в результате изменения кинетической энергии движущихся масс двигателя. В выражении (307) баланса энергии при пуске член Lj представляет собой работу всех сопротивлений при вращении холодного двигателя. Эта работа не равна работе сопротивления вращению горючего двигателя, характеризуемой средним давлением механических потерь р,„р. Среднее давление механических потерь при вращении холодного двигателя pj можно представить как сумму ряда слагаемых: Рт = Рт1 + Ptz + Ртз + Рг4- (308) Первый член этого выражения - Pj - представляет сопротивление собственно трению, которое зависит от вязкости масла, заполняющего зазоры в трущихся парах, так ijaK с изменением вязкости меняется сопротивление сдвигу отдельных слоев масляной пленки. Таким образом, величина p-i зависит от сорта применяемого масла и от температуры его, т. е. от температуры двигателя. С понижением температуры вязкость масла сильно растет. Величина Pj-i зависит также от числа оборотов вала, так как сопротивление сдвигу зависит от относительной скорости движения поверхностен трения. С другой стороны, сопротивление собственно трению почти не зависит от величины давления в цилиндрах и остается неизменным при наличии и при отсутствии декомпрессии. В результате этого значе[1ие Р7-1 в период пуска холодного двигателя значительно больше, чем при работе. Величина Pfz характеризует работу вспомогательных механизмов (продувочный насос и др.), а величина Pyg соответствует работе, затрачиваемой на всасывание и выталкивание, при малом числе оборотов вала во время пуска. Величины py-g и pj-g имеют меньшие значения, чем при нормальной работе двигателя. Слагаемое pj определяет дополнительное сопротивление, обусловленное увеличением охлаждения воздуха и потерями его при малом числе оборотов вала через неплотности клапанов и поршневых колец во время сжатия и расширения. Вследствие большого числа факторов, влияющих на величину Pj-, теоретическое ее определение затруднительно и мало надежно. По экспериментальным данным для быстроходных автомобильных и тракторных двигателей с воспламенением от сжатия величина Ру- при температуре 10° С в пределах от 20 до 200 об/мин составляет соответственно от 2,5 до 4,3 кг/см. В случае непосредственного соединения двигателя с приводимой в действие машиной или движителем в работу L должны быть включены соответственно работа трения и работа ускорения этой машины. 27 Орлин 2383 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 [ 13 ] 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 |
