Развитие технологий энергосбережения — очень актуальная проблема на сегодняшний день. Одним из перспективных направлений в разработке этих технологий является тепловое аккумулирование энергии в различных отраслях промышленности. За последние 30 лет существенно увеличилось потребление энергии. Это привело к существенному росту парниковых газов, выброшенных в атмосферу и, как следствие, к климатическим изменения.
Последнее обстоятельство, также как, и постоянный рост цет на энергоносители, способствовало осознанию необходимости более эффективного использования энергии, во всех сферах человеческой* деятельности. Правительства многих стран стимулируют также развитие энергосберегающих технологий в традиционных отраслях экономики, и развитие технологии, основанной-на использовании негорючих возобновляемых источниках энергии. Тепловое хранение энергии играет важную роль в разработке указанных технологий. Хранения, является ключевым элементом для улучшения эффективности использования тепловой энергии в различных отраслях экономики. Масштабное использование солнечной энергии предполагает также расширения её хранения. Системы хранения тепловой энергии-характеризуются множеством уровней рабочих температур, мощностей и используемыми носителями теплопередачи, каждый, накопитель тепла отличается по определенным параметрам. Поэтому наряду с решением проблем, связанных с методами и способами хранения тепловой энергии, проектированием тепловых устройств, использованием тепла в производственных циклах, исследования’и разработки перспективных материалов," исследование и разработка тепловых аккумуляторов как накопителей тепловой энергии имеет первоочередное значение.
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ, ОБЛЕГЧАЮЩИХ ПУСК АВТОТРАКТОРНЫХ ДИЗЕЛЕЙ В УСЛОВИЯХ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР ОКРУЖАЮЩЕГО ВОЗДУХА.
1.1. Анализ способов облегчения пуска дизелей при низких температурах окружающего воздуха.
В общем виде пути облегчения пуска двигателя [37, 48] представлены на рис. 1.1. Из рисунка видно, что решение проблемы пуска дизеля' при низкой температуре окружающего воздуха ведется по двум направлениям:
— достижением необходимой пусковой частоты вращения коленчатого вала двигателя;
— облегчением воспламенения горючей смеси.
Эти направления реализуются различными способами и средствами [48, 50, 59]. Так, необходимая пусковая частота вращения коленчатого вала двигателя может достигаться за счет снижения сопротивления прокручиванию и увеличения мощности пусковой системы.
Сопротивление прокручиванию [68], в свою очередь, может снижаться как за счет применения декомпрессионных устройств, так и за счет снижения вязкости моторного масла или применения присадок к маслам, снижающих коэффициент трения.
В первом случае за счет специального устройства цилиндры двигателя сообщаются с атмосферой, производится раскрутка коленвала двигателя до г необходимой пусковой частоты вращения, после чего декомпрессор выключается. За счет сил инерции коленчатый вал двигателя будет продолжать вращаться, обеспечивая минимальную пусковую частоту вращения. Достаточно очевидно, что применение таких устройств целесообразно для двигателей, имеющих большой момент инерции. Кроме того, они обеспечивают работу двигателя в период выхода на режим устойчивой самостоятельной работы в ограниченном диапазоне температур.
Рис. 1.1. Пути облегчения пуска двигателя при низких температурах окружающего воздуха.
Снижение вязкости моторного масла может достигаться путем разбавления его керосином или бензином, которые испаряются в процессе работы двигателя.
Однако такой способ не является эффективным. Так, в работе [10] автор показывает, что для достижения необходимой вязкости масла при-температуре -30 °С необходимо 2,1 л керосина. В то же время на разогрев данного количества масла необходимо использовать всего лишь 0,04 л топлива. Кроме того, в процессе разбавления масла довольно трудно учитывать колебания температуры окружающей среды. Поэтому данный способ может быть рекомендован лишь в исключительных случаях. В настоящее время всякое разбавление моторного масла чем-либо запрещено [20].
Гораздо более эффективным является применение загущенных всесе-зонных масел отечественного и импортного производства. Кроме того, в последнее время получили распространение различные присадки к маслам, снижающие коэффициент трения.
Мощность пусковой системы может быть повышена за счет поддержания ее номинальных параметров с помощью подогрева аккумуляторных батарей различными способами [48] или за счет использования дополнительных источников энергии для привода стартера (дополнительная аккумуляторная батарея, молекулярный накопитель) или применения пусковых устройств повышенной мощности [120] различных конструкций (пневмо -, гидро и инерционные пусковые устройства и т. п.). Их применение требует существенных изменений в конструкции двигателя, хотя в ряде случаев и I является перспективным.
Облегчение воспламенения горючей смеси возможно за счет использования различных средств и способов ее подготавливающих, либо за счет внесения конструктивных мер. Для подготовки горючей смеси к воспламенению широкое применение находят устройства для подогрева воздушного заряда [37]- присадки к топливу, облегчающие его воспламенение [61]- легковоспламеняющиеся жидкости типа «быстрый старт» [80]. Кроме того, возможно облегчение воспламенения за счет улучшения качества распыли-вания и смесеобразования, оптимизации качественного состава смеси.
Для подогрева воздуха на впуске у современных дизелей используют свечи накаливания и электрофакельные подогреватели [48].
Свечи накаливания, как правило, применяют для дизелей с небольшим рабочим объемом и при температурах окружающего воздуха до -15 °С. Они устанавливаются в камеру сгорания.
Свечи накаливания" выпускаются с открытыми и закрытыми нагревательными элементами (так называемые штифтовые свечи). Последние более долговечны, но их почти не применяют для двигателей с неразделенными, камерами сгораниятак как выступающая часть свечи в камере значительно ухудшает экономические показатели двигателя. Наибольшее распространение получили свечи накаливания фирм Bosch и Lucas-CAV [32, 131].
Температурный предел пуска значительно расширяется при применении пусковых жидкостей. Наибольшее распространение получили жидкости на основе этилового эфира с добавлением масла с противоизносными и противокоррозионными присадками. Для ввода пусковой жидкости в цилиндры используются, различные приспособления [137]. Отечественной промышленностью выпускается, например, пусковая жидкость «Холод — Д40» и приспособление для ее ввода типа ПП. За рубежом наибольшее распространение получили жидкости «Спрей» (США), «Кальтекс» (Англия), «Старт-пилот» (Франция).
Применение пусковых жидкостей позволяет осуществлять пуск холодного двигателя при температуре окружающей* среды до -48 °С, однако они при широком применении' требуют необходимости соблюдения мер безопасности при их хранении и применении.
Кроме разработки традиционных мероприятий, для улучшения условий пуска дизелей автотракторного типа, совершенствования их пусковых устройств, существует возможность осуществления ряда конструктивных ^ мер, предназначенных для облегчения пуска дизелей при низких температуpax. К таким техническим решениям можно отнести [29, 78, 103, 112, 121, 139]:
— воздействие на перетекание рабочего тела;
— приближение рабочих процессов цикла к адиабатным;
— разработку новых циклов и усовершенствование существующих;
— изменение величины степени сжатия на работающем двигателе и другие мероприятия.
Улучшение пусковых качеств двигателей путем внесения конструктивных изменений является возможным и перспективным направлением, но вместе с тем существующие решения требуют доработки, и их внедрение возможно лишь на стадии проектирования двигателя.
Предпусковая тепловая подготовка двигателя [117, 52] решает задачу его пуска комплексно, так как обеспечивает не только облегчение воспламенения рабочей смеси, но и достижение пусковой частоты" вращения коленчатого вала. Достигается это поддержанием определенного температурного режима элементов двигателя и рабочих сред, при котором обеспечиваются наименьшие отрицательные воздействия низкой температуры окружающей среды как на пусковые качества двигателя, так и на другие эксплуатационные факторы.
Тепловая подготовка может осуществляться двумя основными способами в зависимости от времени ее проведения [79, 82, 91]:
— межсменный подогрев;
— предпусковой разогрев.
При межсменном подогреве температурный режим двигателя поддерживается постоянным в период всего времени хранения машины.
Энергия, затрачиваемая для этих целей, идет на компенсацию тепловых потерь в окружающую среду. Достоинством данного способа является более равномерный прогрев, меньшая теплонапряженность деталей, отсутствие дополнительных трудозатрат и времени на подготовку машины к выходу на линию.
При разогреве происходит нагрев деталей двигателя и рабочих сред в течение некоторого короткого промежутка времени непосредственно перед пуском.
Сравнительный анализ данных способов тепловой подготовки позволяет сделать следующие выводы [15, 35, 51, 80, 87]:
— энергетическая эффективность предпускового разогрева или межсменного подогреваопределяется временем хранения, конструктивными особенностями двигателя (поверхность теплообмена, теплоемкость, масса), коэффициентом теплопередачизависящим от формы тела, вида. теплоноси-теля, параметров окружающей среды и других факторов;
— в условиях неопределенности времени хранения при любых условиях предпочтительным является режим разогрева;
— устройства обеспечения температурного режимадвигателя* целесообразно выполнять таким образом, чтобы они могли работать как в режиме подогрева, так № в режиме разогрева;
— для. сокращения времени на подготовку машины к выходу на линию, трудозатрат, обеспечения требований комфортабельности требуется применение для режима разогрева систем автоматического управления подогревателем;
— при эксплуатации машин в условиях отдаленности от баз снабжения система поддержания температурного режима двигателя-должна быть автономной, т. е. все ее элементы, включая" источник энергиидолжны располагаться непосредственно на машине.
Наибольшее распространение среди таких устройств нашли различные котлы-подогреватели, которые подробно рассмотрены в работах [78, 112, 118, 132]. С целью выявления положительных неотрицательных качеств существующих систем предпусковой тепловой, подготовки с котлами-подогревателями проведем подробных их анализ.
В нашей стране и за рубежом выпускаются индивидуальные подогреватели различных конструкций. В работе [38, 42, 81] авторы^ приводят nolo дробную классификацию индивидуальных подогревателей (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Классификация индивидуальных подогревателей.
В нашей стране наибольшее распространение получили жидкостные подогреватели типов ПЖД, ПЖБ и 158 106. Их устройство, принцип работы и технические характеристики изложены в работах [78, 79, 84, 112, 119 и др.].
Рассмотрим жидкостные подогреватели, как элемент системы предпусковой и тепловой подготовки, с точки зрения их эксплуатационных качеств.
Прежде всего, многие исследователи отмечают низкую надежность жидкостных подогревателей. Красноярским филиалом ВНИИ «Стройдор-маш» [119] было обследовано 130 машин (экскаваторов и кранов), на которых установлены подогреватели типа ПЖБ. Из всего количества обследованных подогревателей 33% были неисправны или демонтированы с машин, 50,8% подогревателей находились в работоспособном состоянии, но не использовались из-за отсутствия антифриза^ низкой эффективности подогрева силовой установки, неисправности аккумуляторных: батарейи по другим причинам, и только" 16,2% подогревателей использовались при температуре окружающего воздуха до -40 °С. При работе подогревателей в эксплуатации возникали следующие неисправности:
— подогреватель не запускался из-за засорения отверстий? электромагнитного клапана, малой емкости аккумуляторных батарей, отсутствия смачивания топливом свечи накаливания;
— подогреватель затухал в процессе работы из-за-засорения топливных отверстий электромагнитного клапана;
— попадала вода из рубашек теплообменника подогревателя в газоход вследствие появления трещин по сварным швам.
Отмечено несколько случаев возникновения пожаров из-за большого расхода топлива, замыкания электропроводки или выхода из: строя электродвигателя вентилятора.
При этом более 90% отказов связано с засорением топливных отверстий электромагнитного клапана и трудностью регулирования подачи топливаоколо 70% из них возникали при температуре ниже-30 °С.
Исследованиями [127] также были определены ориентировочные значения средней наработки между отказами основных узлов подогревателей типа ПЖБ (табл. 1.1).
Таблица 1.1.
Экспериментальные данные по надежности жидкостных подогревателей типа ПЖБ.
Наименование исследуемого узла Ориентировочное значение средней наработки на отказ, час.
Система подачи топлива с электромагнитным клапаном 2.
Вентилятор с электродвигателем 240.
Свеча накаливания 100.
Детали щитка приборов* 80^.
Трубопроводы и крепежная арматура 100.
Теплообменник 500−1000.
Горелка 500−1000.
Так, например, средняя наработка на отказ подогревателей ПЖБ-200 и ПЖБ-300 составила с учетом отказов электромагнитного клапана 2 ч, а без, учета отказов электромагнитного клапана — 25 ч. [127].
Жидкостные подогреватели [29] типа ПЖД, как показали проводимые-исследования, более надёжны в эксплуатации, однако на отечественных, строительных и дорожных машинах они нашли ограниченное применение вследствие их высокой энергоемкости при" запуске и работе, и недостаточной мощности установленных на машинах аккумуляторных батарей.
Многие эксплуатационники отмечают [139, 135] также, что жидкостные подогреватели имеют нерациональный выбор места крепления, приводящий к неудобству его обслуживания из-за трудностидоступа. Низкое расположение подогревателя способствует попаданию грязи и выходу из строя отдельных узлов, а большая длина трубопроводов — к излишним, потерям. [132]. Так, например, на трелевочном тракторе ТБ-1М дизельСМД-18БН оборудован жидкостным подогревателем ПЖБ-200 В, который закреплен на левом лонжероне рамы [133]. Такое расположение подогревателя часто приводит к выходу его из строя из-за попадания на него грязи и порубочных остатков.
Кроме того, многие авторы [63, 65 и др.] отмечают еще один суще.
I? ственный недостаток жидкостных подогревателей — их высокую пожаро-опасность. Связано это с тем, что моторное масло, находящееся в поддоне двигателя, разогревается отработавшими газами подогревателя, которые направляются на поддон. Если при нормальной работе подогревателя температура газов равна 560−640 °С и считается допустимой для разогрева масла, то на практике часто из-за нарушений регулировки подачи топлива температура отработавших газов значительно повышается и на выходе из котла появляется пламя, вследствие чего может произойти пожар и коксование масла на стенках поддона.
Исследователи [50] установили также часто встречающуюся несогласованность функционирования элементов системы предпусковой тепловой подготовки с жидкостными подогревателями. Эта несогласованность выражается в том, что установленный на машине подогреватель не развивает расчетной теплопроизводительности или его расчетная теплопроизводи-тельность мала, чтобы разогреть двигатель при данной отрицательной температуре. Кроме того, если ГОСТ 20 000–88, ГОСТ 19 677–87 регламентируют время подготовки машины под нагрузку, при температуре окружающего воздуха до —40 °С оно должно быть не более 30 мин, то на практике часто оказывается, что большинство подогревателей не обеспечивают пуск двигателей и выход их на режимы нагрузок за нормативное время. В итоге время, затрачиваемое на прогрев и пуск после стоянки, составляет 1,0 — 1,5 ч, а в сильные морозы — до трех и более часов [37, 51, 80].
В работах [12, 36, 48] авторы отмечают, что эффективность работы системы предпусковой тепловой подготовки с индивидуальным жидкостным подогревателем зависит от места установки подогревателя, а также от мест подсоединения его к двигателю.
Ученые Красноярского филиала ВНРШстройдормаша исследовали эффективность систем разогрева двигателей отечественных экскаваторов с точки зрения способа подвода теплоты от подогревателей к дизелю [12, 35, .36].
Так, например, для предпускового разогрева дизеля Д-48 ЛС экскаватора Э-302БС [35] используется подогреватель ПЖБ-ЗООБ. Водопроводя-щий патрубок котла подогревателя соединен с радиатором, водоотводящий коллектор — с системой охлаждения пускового двигателя и дизеля, газоот-водящий патрубок — с ложным поддоном (рис. 1.3).
Рис- 1.3. Система разогрева двигателя Д-48 Л С экскаватора Э-302БС: 1— ложный? поддон- 2 — котел подогревателя ПЖБ-ЗООБ- 3 — вентилятор- 4 — соединительная труба- 5 — заливная трубаб-электромагнитный клапан- 7- выхлопная трубадренажная труба.
Работает система' разогрева следующим образом. Вода в водяном котле пoдoгpeвaтeлЯj нагретая за счет теплоты, выделяемой при сгорании бензина, поступает через водяную рубашку пускового двигателя в систему охлаждения дизеля Д-48 ЛС. Одновременно холодная вода из радиатора самотеком поступает в котел. За счет разности плотностей нагретой и холодной воды возникает термосифонная циркуляция по замкнутому контуру: водяная рубашка котла-подогревателя — водяная рубашка пускового двигателя — водяная рубашка дизеля — полость водяного радиатора — водяная рубашка котла-подогревателя. Для обеспечения полного сгорания бензина в камере сгорания подогревателя в нее вентилятором нагнетается воздух. Количество топлива регулируется электромагнитным клапаном. Продукты сгорания из подогревателя поступают в ложный поддон, нагревают масло в системе смазки и удаляются через выхлопную трубу в атмосферу.
При данной схеме циркуляции жидкости скорость нагрева воды в блоке пускового двигателя и головке блока дизеля значительно выше, чем в блоке дизеля.
На экскаваторе Э-652БС для предпускового разогрева дизеля Д-108−1 установлен подогреватель ПЖБ-300 В [119]. Он смонтирован со стороны, противоположной трансмиссии (рис. 1.4), и соединительные трубы, ведущие к рубашке пускового двигателя и к водяному насосу, проложены под дизелем, что при термосифонной циркуляции не рекомендуется. При данной схеме подключения подогревателя к дизелю интенсивно нагревается лишь пусковой двигатель и частично головка блока дизеля, а блок дизеля, масло в картере и коренные подшипники коленчатого вала дизеля нагреваются медленно. Малая средняя скорость нагревания масла в картере объясняется тем, что установленная с одной стороны картера небольшая по емкости газовая камера практически не обеспечивает разогрева масла. Таким образом, разогрев силовой установки в данном случае производится крайне неравномерно, а средние скорости разогрева наиболее важных узлов и сред могут быть недостаточны для обеспечения запуска двигателя Д-108−1 в течение времени, установленного ГОСТ 20 000–88, ГОСТ 19 677–87.
В связи с этим В. А. Карепов предложил более рациональную схему установки подогревателя ПЖБ-300Б на дизеле Д-108−1 экскаватора Э.
652БС, обеспечивающую эффективный подвод теплоты к двигателю [35]. Новая схема изображена на рис. 1.5.
Рис. 1.4. Система разогрева двигателя Д-108−1 экскаватора Э-652ВС: 1 — труба слива жидкости из полости водяного насоса- 2 — труба подачи жидкости в рубашку пускового двигателя- 3 — заливная труба- 4 — газовая камера- 5 — водоотводящая труба- 6 — подогреватель ПЖБ-300 В в сборе- 7 газоподводящая труба к компрессору.
По новой схеме подвод горячей жидкости в нижнюю часть водяной рубашки четвертого цилиндра двигателя и отвод ее из полости водяного насоса обеспечивает равномерный разогрев всего блока двигателя, а за счет установки фалыпподдона, охватывающего картер по всей его длине, увеличивается интенсивность нагревания масла в картере двигателя.
Время разогрева двигателя Д-108−1 подогревателем ПЖБ-300Б при установке его по схеме, изображенной на рис. 1.5, при температурах воздуха -30 °С и -45 °С сокращается по сравнению со схемой на рис. 1.4 в среднем на 30 мин.
Рис. 1.5. Новая рациональная схема установки подогревателя ПЖБ-300Б для разогрева двигателя Д-108−1 экскаватора Э-652БС: 1 — подогреватель ПЖБ-300Б в сборе- 2 — водоподводящий трубопровод- 3 -сливной трубопровод- 4 — фалыдподдон двигателя- 5 — газоподводящая труба компрессораб — фалынподцон компрессора.
Сравнительные данные продолжительности разогрева двигателей экскаваторов по старой и новой схемам установки подогревателя приведены в табл. 1.2.
Таблица 1.2.
Сравнительные данные продолжительности разогрева двигателя Д-108−1 подогревателем ПЖБ-300Б (В).
Наименование разогреваемого узла Средние скорости ля в град/мин при разогрева двигате-эазличных схемах по схеме рис. 1.4 по схеме рис. 1.5.
Пусковой двигатель 1,37 2,45.
Головка блока дизеля 1,20, 2,80.
Блок дизеля 0,32 2,88.
Масло в картере 0,22 0,90.
Коренные подшипники коленчатого вала 0,07 0,45.
Эти данные убедительно свидетельствуют о правильности сделанных выше выводов.
При исследовании систем предпусковой тепловой подготовки ДВС с принудительной^ циркуляцией охлаждающей жидкости* от насосных агрегатов подогревателей типа ПЖД было установлено [87], что схемы размещения подогревателей этого типа относительно дизеля меньше влияют на процесс разогрева узлов и сред дизеля, чем, у подогревателей с термосифонной' циркуляцией жидкости типа ПЖБ. Однако и для подогревателей типа ПЖД тоже существуют наиболее рациональные схемы их установки относительно дизеля, обеспечивающие лучший подогрев подшипников его коленчатого вала. Так экспериментально было установлено, что схемы подвода жидкого теплоносителя от подогревателей типа ПЖД к дизелям с однорядным расположением * цилиндров-не оказывают существенного влияния на интенсивность разогрева основных узлов и сред дизелей, т.к. движение теплоносителя осуществляется принудительно. Совершенно другая картина наблюдалась у дизелей с У-образным расположением цилиндров. Если, подвод горячей жидкости одновременно в оба ряда обеспечивал равномерный разогрев узлов и сред дизеля, то подвод горячего теплоносителя только в один ряд блока цилиндров приводил к тому, что скорость разогрева другого ряда блока цилиндров резко отставала от первого. Таким образом, исследования [12, 35], проведенные в Красноярском филиале ВНИИстройдормаша, позволили сделать следующие выводы:
1. У двигателей с однорядным расположением цилиндров котел подогревателя должен устанавливаться со стороны пускового двигателяПри термосифоннойциркуляции жидкости обязательно, а при принудительной? желательно котел подогревателя устанавливать ниже водяной рубашки блока двигателя. При этом водоподводящий трубопровод следует подсоединить в нижнюю часть последнего (например, для дизелей Д-108, Д-160 — четвертого) цилиндраа отводящий-трубопровод соединить с полостью водяного насоса, куда следует подключить трубопровод рубашки охлаждения пускового двигателя.
2. У двигателей с V-образным расположением цилиндров котел подогревателя устанавливается в передней части двигателя, ввод теплоносителя у шестицилиндрового дизеля осуществляется в нижнюю часть третьего и шестого цилиндров каждого ряда блока (соответственно четвертого и восьмого у восьмицилиндрового двигателя), а отвод охлажденной жидкости — из полости водяного насоса или нижней части первого и четвертого цилиндров (первого и пятого у восьмицилиндрового):
3. Трубопроводы для циркуляции жидкого теплоносителя не должны иметь отрицательных углов наклона во избежание образования паровоздушных пробок и создания больших сопротивлений движению теплоносителя:
4. При термосифонной циркуляции теплоносителя диаметры трубопроводов подвода и отвода и отверстия^двигателя, должны быть не менее 2830 мм.
5. Подогреватель во всех случаях должен быть установлен в непосредственной близости от двигателя и иметь минимально короткие трубопроводы подвода и отвода жидкого теплоносителя.
Авторы [64], изучая эффективность индивидуальных систем разогрева дизелей отечественных тракторов, оборудованных подогревателями типов ПЖБ или ПЖД, пришли к несколько другим выводам. Экспериментально они установили, что у дизелей с однорядным расположением цилиндров, как при термосифонной, так и при принудительной циркуляции жидкости горячую жидкость следует подводить в нижнюю часть рубашки блока двигателя со стороны маховика и отводить также из нижней части рубашки блока, но с противоположной его стороны. При У-образном расположении цилиндров горячую жидкость следует подводить, в нижнюю часть рубашки другого ряда блоков.
Однако на отечественных тракторах встречаются различные схемы подвода и отвода теплоносителя. Так, например, у тракторов Т-74, ДТ-75, ТДТ-55, Т-100 [148], имеющих дизель с однорядным расположением цилиндров, охлажденная жидкость отводится из рубашки блока со стороны подвода горячей жидкости, а у тракторов МТЗ-50Л, имеющих дизель такого же типа — с противоположной стороны [83, 92].
Очевидно, расположение в выводах исследователей [65, 83] можно объяснить различием конструкций исследуемых ими дизелей, а именно различным распределением гидравлических сопротивлений зарубашечного пространства, по которому движется теплоноситель.
Авторы работ [32, 76 и др.] исследовали индивидуальные системы предпусковой тепловой подготовки ДВС зарубежных строительных и дорожных машин, имеющих подогреватели. Наибольшее распространение получили подогреватели фирм Вебасто, Эбершпехер, Стеворт, Уорнер, Смит, Авиалекс, Микуни и др. В целом зарубежные системы предпусковой тепловой подготовки двигателей с использованием подогревателей не имеют принципиальных отличий от отечественных систем, однако они имеют свои особенности, связанные с конструкциями подогревателей.
Прежде всего, зарубежные фирмы наряду с жидкостными подогревателями широко применяют на своих машинах воздушные подогреватели.
Например, на кранах фирмы «Тадано» применяется воздушный подогреватель «Микуни» 50НК-30. Принцип работы воздушных подогревателей заключается в том, что теплоноситель — горячий воздух — подается во внутри картерное пространство дизеля, а продукты сгорания топлива подогревателя/ - под поддон дизеля. Однако из теории* теплообмена известно, что интенсивность теплообмена между жидкостью И' твердым телом намного" выше, чем> при теплообмене между газом и твердым телом. Так, например, ориентировочные значения коэффициента теплоотдачи при теплообмене между воздухом и поверхностью твердого тела находятся, в пределах 1−60 Вт/(м К), а при теплообмене между водой и поверхностью твердого тела может быть. Л в пределах 230−11 500 Вт/(м К), т. е. в сотни раз больше [62]. Поэтому разогрев1 двигателя-от воздушного подогревателя, осуществляется значительно медленнее, чем от жидкостного. Для улучшения пусковых свойств ДВС в этом случае дополнительно применяется" подогрев' воздуха различными электронагревателями.
Существуют и отечественные воздушные подогреватели, которые применяются, как правило, для разогрева, двигателей с воздушным, охлаждением.
Кроме того, зарубежные системы предпускового разогрева ДВС с жидкостными подогревателями* используют дополнительно, наряду с последними, свечи накаливания. Это позволяет применять на зарубежных машинах подогреватели меньшей теплопроизводительности.
Следует также отметить, что зарубежные системы разогрева ДВС с подогревателями более сложны, значительно1 дороже отечественных и рассчитаны для работы при температурах не ниже -40 °С [117].
Все рассмотренные выше индивидуальные системы предпусковой-тепловой подготовки ДВС работают только в режиме разогрева. В настоящее время широко стали применяться автоматические индивидуальные системы с подогревателями, работающие как в режиме разогрева, так и в режиме подогрева.
Так ЦНИИМЭ разработана система предпусковой тепловой подготовки двигателей лесозаготовительных машин на базе автоматического жидкостного подогревателя [82]. Данная система включает в себя жидкостной подогреватель 148 106, циркуляционный насос, электронный таймер и ото-питель кабины. Жидкостной подогреватель работает на зимнем дизельномтопливе (расход 2,5 кг/ч), в качестве теплоносителя используетсяохлаждающая жидкос ть.
Данная система функционирует по следующей схеме (рис. 1.6). Циркуляционный насос 8 подает жидкость через котел подогревателя 16 к впускному патрубку 13 жидкостного насоса 12 двигателя-4. Во впускном патрубке жидкость разделяетсяи проходит по трем контурам циркуляции: через жидкостнойнасос и блок двигателячерез радиатор 14 системы: охлаждениячерез радиатор отопителя кабины 2. При этом два последних пото-кач объединяются в выпускном1 патрубке 11 и вливаются в блок двигателяИз блока двигателя вся жидкость, поступает во всасывающую магистраль циркуляционного насоса. Для отключения? отопителякабиныпредусмотрен-: кран 3, а для компенсации изменения объема жидкости (в процесс ее нагревания или охлаждения) расширительный: бачок 6. • / /13 / 75 9 Ю П)2 74- 16.
Рис. 1.6. Схема системы подогрева для лесозаготовительных машин: 7 — топливный бак двигателя- 2 — радиатор отопителякабины- 3'¦- кран отопителя — двигатель- 5 — кран автоматической заправки топлива- 6 — расширительный бачок- 7 -а'ккумуляторнаяшиша- 8 — циркуляционный жидкостный насос, подогреваетля- 9 — закрытый направляющий кожух- 10 — топливный насос высокого давления- 11 — выпускной патрубок- 12 — жидкостный насос- 75 — впускной патрубок- 14 — радиатор- 15- газонагреватель- 16 — подогреватель- 17фильтр тонкой очистки- 18 — топливный бак подогревателя- 19 — малая емкость топливного бака- 20 — топливный кран;
Топливная группа состоит из топливного бака 18 подогревателя, фильтра тонкой очистки 17, газонагревателя 15 и соединительных трубопроводов. Топливный бак имеет внутри малую емкость 19, которая предназначена для быстрого разогрева части топлива в начальный период работы подогревателя, что обеспечивает снижение вязкости топлива и, как следствие, надежность работы подогревателя при отрицательных температурах. Малая емкость бака сообщается с основной емкостью посредством прорезей, сделанных в ее нижней части. Топливо из малой емкости через кран 20 и фильтр тонкой очистки поступает в подогреватель. Часть топлива сгорает, а излишки его сливаются через редукционный клапан топливного насоса подогревателя и поступают в газонагреватель. Горячее топливо отводится из газонагревателя в малую емкость, подогревая содержимое малой и основной емкостей.
В системе предусмотрена как ручная заправка топливного бака подогревателя через горловину бака, снабженную герметичной крышкойтак и автоматическая — при работе двигателя. Если двигатель зимой работает на летнем топливе, бак подогревателя заправляется отдельно зимними сортами топлива или керосином, кран 5 при этом закрыт. Если же двигатель работает на зимнем или арктическом топливе, применяется автоматическая заправка. Для этого открывается кран 5 и топливо поступает из дренажного выхода топливного насоса высокого давления 10 в бак 18.
Газоотводящий тракт системы позволяет использовать теплоту отработавших газов подогревателя для нагрева топлива, масла в картере двигателя и аккумуляторных батарей. С этой целью на выхлопной трубе смонтирован газонагреватель топлива 15, а поддон масляного картера двигателя снабжен закрытым направляющим кожухом 9. Уходящие газы при работе подогревателя, проходя через кожух 9, омывают стенки поддона и подогревают в нем масло. Выходной конец выхлопной трубы проходит через аккумуляторную нишу 7, что обеспечивает подогрев находящихся в ней батарей.
Для автоматизации работы системы подогрева предусмотрена схема электрооборудования, работающая от двух аккумуляторных батарей. В эту схему входит электронный таймер. Электрическая схема системы может работать в трех режимах: автоматическом с таймером, автоматическом без таймера и в режиме ручного управления.
При работе с таймером машинист устанавливает на его панели текущее время и заданное времявключения подогревателязатемпереводит таймер в режим отсчета текущего времениВ момент совпадения текущего? времени с заданнымвременем происходит автоматическое включение: подогревателя-.В этомхлучаесистемафаботает в режиме разогрева.
При работе без таймера подогреватель начинает работать в. режиме поддержания"двигателя?в теплом, состояниит.е. в режиме подогрева. В этом случае котел подогревателя* будет включаться? автоматическикогда температура охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя понизится до 65 °C, а автоматическое его отключение произойдет при повышении температуры до 78−80 °С.
Режим ручного управления применяется в аварийных случаях, а также с целью проверки работоспособности подогревателя.
Продолжительность разогрева двигателя А-01М без участия? машиниста или в режиме ручного управлениядо температуры жидкости 78−80-°G при температуре окружающего воздуха от -38 до -40 °С составляет 40−45 мин [87] .
Индивидуальные системы" предпусковойтепловой подготовки ДВС с автоматическими жидкостными подогревателями требуют достаточно-' квалифицированного технического персонала дляобслуживания-.
Следует также отметить, что все подогреватели за зимний период эксплуатации. расходуют значительное количество топлива. Так в северных зонах территории страны продолжительность зимнего периода составляет 300 дней [34]. Тогда, например, бульдозер ДЗ-110А на базе гусеничного трактора Т-13 ОМ, дизель которого оборудован жидкостным подогревателем ПЖБ-400 с расходом топлива при номинальной теплопроизводительности 6,4 кг/ч за 300 дней эксплуатации (выходные дни не учитываем) и с учетом ежедневной работы подогревателя в количестве 0,5 ч потребляет дополнительно 960 кг бензина за год [49]. В современных условиях хозяйствования это несет немалые дополнительные потери.
Однако наиболее существенным недостатком всех этих систем является то, что для получения тепловой энергии осуществляется процесс сгорания топлива, при этом в автоматическом режиме он производится без контроля со стороны машиниста, что является нежелательным с точки зрения пожаробезопасности и надежности [65, 66]. Особенно существенен этот фактор для строительных машин и сельскохозяйственных тракторов, работающих в условиях значительного отдаления от основных баз и в которых предусматриваются специальные спальные места для отдыха. Для таких машин помимо решения проблемы предпусковой подготовки двигателя необходимо и решение проблемы обеспечения температурного режима кабины.
Обеспечение требований безопасности при эксплуатации систем разогрева и подогрева можно достигнуть, используя в качестве источника энергии устройства, накапливающие теплоту в течение рабочей смены. При этом, с точки зрения экономичности, наибольший интерес вызывают устройства, утилизирующие и аккумулирующие бросовую теплоту, выделя-. емую двигателем в процессе работы. Такие устройства получили название «тепловые аккумуляторы».
Проведенные патентные исследования позволяют выделить в качестве прототипов, отвечающих вышеизложенным требованиям, системы, описанные в работах [14, 60, 90, 91, 92, 95, 96, 97]. С целью выявления положительных и отрицательных качеств существующих систем проведем их подробный анализ.
В устройстве (авторское свидетельство № 769 039, Кл.01 Р 3/20) предлагается для повышения теплоаккумулирующих свойств системы охлаждения использовать термоизолированный бак с внутренним резервуаром, заполненным теплоаккумулирующим веществом (например, ЬШ, А1203 и т. д.) и снабженный змеевиком. Во внутреннем резервуаре располагается электрический нагреватель. Трубопроводы подвода и отвода охлаждающей жидкости дополнительно подсоединены к змеевику и в зазоры между стенками бака и внутренним резервуаром установлен подогреватель масла, подключенный к системе смазки. С целью предупреждения перегрева охлаждающей жидкости и масла внутренний резервуар покрывается термоизоляцией, если г температура плавления теплоаккумулирующих веществ выше температуры кипения жидкости. Связь трубопроводов подвода и отвода охлаждающей жидкости с системой-жидкостного охлаждения осуществляется посредством трехходовых кранов (рис. 1.7).
Система работает следующим образом. После остановки двигателя внутреннего сгорания жидкость из системы охлаждения и масло из системы перекачивается насосами соответственно в термоизолированный бак 2 и подогреватель масла 11, где они длительное время могут находиться в горячем" состоянии. Перед пуском двигателя горячая жидкость и нагертое масло возвращаются в двигатель, обеспечивая его прогрев.
Рис. 1.7. Устройство теплового аккумулятора:
2 ~ термоизолированный бак- 3 — внутренний резервуар, 4 — змеевик- 5 — трехходовой крантрубопровод отвода жидкости- / - опора- <5 — трубопровод подвода жидкостиР — трубопровод отвода масла- 10 — теплоаккумулирующее вещество- 11- подогреватель масла- 12 -трубопровод подвода масла.
При этом для повышения эффективности разогрева жидкость пропускается через змеевик 4. Теплоаккумулирующее вещество поддерживается в расплавленном состоянии элекрическим нагревателем 1.
Достаточно очевидно, что данная система требует достаточно мощного внешнего источника энергии для привода насосов и нагрева теплоакку-мулирующего материала. Кроме того, в данном техническом решении не отражены вопросы, связанные с элементами отдачи теплоты непосредственно к двигателю.
В системе, предлагаемой в авторском свидетельстве № 739 250, Кл.02.
5/02, тепловой аккумулятор представляет массивную чу1унную отливку с газовыми и водяными каналами и имеющими наружную тепловую изоляцию (рис. 1.8).
Рис. 1.8. Тепловой аккумулятор: 1 — ДВС- 2 — тепловой аккумулятор- 3 ~ газовый трубопровод- 4 — заслонки- 5 — выпускная труба- 6 — нагреватель масла- 7 — компенсационный бак- 8 -откачивающий насос- 9 — трубопровод- 10 — отводящий водосборник- 11 -обратный клапан- 15 — трубопровод- 16 — электромагнитный клапан- 17 -трубопровод- 18- водосборник- 19 — трубопровод- 20 — электромагнитный клапан- 21- обратный клапан- 22 — спускной кран- 23 — термовключатель.
Кроме того, система включает теплоизолированный газовый трубопровод 3 с заслонками 4, выпускную трубу 5, нагреватель масла гидросистемы 6, компенсационный бак 7, откачивающий насос 8, который нагнетающим патрубком соединен трубопроводом 9 с нижней частью компенсационного бака. Верхний отводящий водосборник 10 соединен трубопроводом 12 с нижним подводящим патрубком нагревателя 6 масла в гидробаке и трубопроводом 13 с верхней частью компенсационного бака. В трубопроводе 11 между отводами трубопроводов 12 и 13 установлен обратный клапан 14. Верхний отводящий патрубок нагревателя 6 масла в маслобаке гидросистемы соединен трубопроводом 15 через электромагнитный клапан 16 с нижней частью компенсационного бака, а трубопроводом 17 с подводящим водосборником 18, соединенным в свою очередь трубопроводом 19 через запорный электромагнитный клапан 20 с отводящим патрубком рубашки охлаждения двигателя и через обратный клапан 21 с всасывающим патрубком электронасоса 8. На подводящем водосборнике также установлен спускной кран 22. В водораспределительной трубе двигателя смонтирован термовключатель 23.
Система работает следующим образом. Перед пуском двигателя 1 после межсменной стоянки машины из водяных каналов теплового аккумулятора 2 и из отводящего водосборника 10 перекачивается охлаждающая жидкость с помощью насоса 8 в компенсационный бак 7, емкость которого превосходит емкость водяных каналов 26 теплового аккумулятора. При этом электромагнитные клапаны 16 и 20 должны быть закрыты. Разряжения в этих областях не образуются, так как они соединены трубопроводом 13 через компенсационный бак 7 с атмосферой.
Жидкость, находящаяся в системе охлаждения дизеля, удерживается обратным 14 и электромагнитным 20 клапанами.
Когда из теплового аккумулятора 2 и подводящего водосборника 18 будет откачана вся жидкость, обратный клапан 21 закрывается, препятствуя поступлению жидкости при неработающем насосе обратно в аккумулятор 2.
В случае отказа в работе электронасоса 8 жидкость из аккумулятора 2 может быть слита в какую-либо емкость через спускной кран 22.
После начала работы дизеля 1 для разогрева теплового аккумулятора 2 необходимо открыть теплоизолированную крышку и с помощью заслонки 4 направить отработавшие газы по теплоизолированному газовому трубопроводу 3 в аккумулятор 2. Тепловоспринимающая поверхность газовых каналов теплового аккумулятора имеет 4 канала с продольным оребрением с общей поверхностью 2,9 м², в результате чего за 5 часов работы дизеля металл аккумулятора 2 нагревается с учетом теплопотерь до 200−250 °С.
В период хранения при понижении температуры охлаждающей жидкости до определенного значения термовключатель 23 автоматически подает напряжение на электромагнитные клапаны 16 и 20 и открывает их. Жидкость из компенсационного бака 7 поступает по трубопроводам по 15 и 17 в подводящий водосборник 18 и далее в водяные каналы теплового аккумулятора 2. Нагретая в аккумуляторе жидкость термосифоном подается через отводящий водосборник 10 и обратный клапан 14 по трубопроводу 11 в рубашку охлаждения двигателя, а по трубопроводу 12 — в нагреватель 6 в баке гидросистемы.
Отдав часть теплоты двигателю и маслу, жидкость через открытый электромагнитный клапан 20 и трубопроводы 19 и 17 вновь возвращается в тепловой аккумулятор 2, где снова нагревается и, таким образом, поддерживается постоянная циркуляция ее по системе подогрева.
Основными недостатками описанной схемы являются:
— значительные габариты теплового аккумулятора;
— работа системы только в режиме подогрева;
— низкая надежность из-за большого количества запорной арматуры;
— возможность кипения и парообразования рабочей жидкости, так как ее расход не регулируется, а температуры в теплоаккумуляторе может достигать 250−300 °С;
— для обеспечения функционирования системы тепловой аккумулятор должен располагаться ниже гидравлического уровня двигателя, что не всегда возможно из условий компоновки.
Кроме того, в период заполнения системы жидкостью в трубопроводах будут образовываться воздушные пробки, удаление которых в системе предусмотрено не на всех участках.
Вместе с тем можно отметить такие положительные качества системы, как использование теплоты отработавших газов, использование принципа термосифонной циркуляции жидкости в системе, не требующего энергии на привод насоса.
Большой интерес представляют разработки шведского инженера О.Шатца. Предлагаемая им-система (рис. 1.9) включает двигатель 1, тепло-аккумулятор электронасос 3, электромагнитные клапаны 4, 5, 6, штатный жидкостный обогреватель салона 7. Тепловой аккумуляторконструктивно устроен следующим^ образом. Рабочее тело (гидроокись бария) заключено в-герметично запаянные капсулы. Материал капсулы — тонкий' медный лист — обеспечивает хорошую теплопроводность. Пакет таких капсул собран в единую матрицу. Между капсулами имеются щелевые зазоры, в зазорах помещены турбулизаторы (завихрители), способствующие лучшему теплообмену с циркулирующей между капсулами охлаждающей жидкостью. Рабочее вещество должно иметь очень низкий температурный коэффициент расширения, чтобы при нагреве и расширении-не разрушались, стенки капсулы. Матрица из капсул с рабочим телом помещена во внутренний корпус. Между внутренним и наружным корпусами выполнена вакуумная изоляция.
Система работает следующим, образом. При работе двигателя-автомобиля за счет водяного насоса происходит циркуляция жидкости-через, теп-лоаккумулятор, клапаны 4 и 6 при этом открыты, клапан 5 закрыт. Когда температура жидкости становится больше температуры плавления теплоак-кумулирующего вещества, происходит его плавление, тем самым запасается энергия фазового перехода.
Рис. 1.9. Принципиальная схема предпусковой тепловой подготовки низкотемпературным тепловым аккумулятором: 1 — двигатель- 2 — теплоаккуму-лятор- 3 — электронасос- 4, 5, 6- клапаны- 7 — обогреватель салона.
Массы 12-килограммового аккумулятора достаточно для накопления 0,65 кВт/ч энергии. После хранения эта энергия может использоваться различным образом по желанию водителя. Для быстрого прогрева двигателя открываются клапаны 4, 6, но закрывают краны «печки» 7 и клапан 5. Если прогревается салон, клапан 4 и 6 закрывают и открывают клапан 5 и краны «печки» 7. Циркуляцию охлаждающей жидкости обеспечивает электронасос. Начальная теплоотдача составляет 35 кВт, а средняя 7 кВт. Данная система, бесспорно, обладает такими достоинствами, как малый вес и габариты, простота и надежность конструкции. Недостаток — ограниченный температурный уровень запасаемой теплоты (80 °С), снижающий эффективность системы.
Предлагаемые в патентах № 4 311 424 (ФРГ) и № 4 105 199 (ФРГ) технические решения системы принципиально не отличаются от вышеизложенного.
В авторском свидетельстве № 1 008 481 (Б 02 N 17/04. СССР) предлагается система, содержащая тепловой аккумулятор с твердым теплоносителем, соединенный при помощи подводящей трубы с выпускной магистралью двигателя, при помощи отводящих труб — с системами двигателя. Подводящие и отводящие трубы выполнены в виде тепловых труб, снабженных тепловыми клапанами. Отводящих труб — три. Первая соединена с системой топливоподачи двигателя, вторая — с системой труб охлаждения, третья — с системой смазки. Применение тепловых труб позволяет повысить эффективность отдачи теплоты от теплового аккумулятора к двигателю, но требует создания дополнительных поверхностей теплообмена.
Авторами авторского свидетельства № 1 002 654 (Т 02 N 17/04. СССР) предлагается устройство (рис. 1.10), содержащее тепловой аккумулятор 1, каналы для нагреваемого воздуха 2, каналы для отработавших газов 3, во до-воздушный теплообменник 4, вентилятор 5, блок автоматического регулирования 6, водяной циркуляционный насос 7, масляный теплообменник 8, картер силовой установки 9, водяную систему охлаждения силовой установки 10, привод 11, запорные вентили 12 и 13, вентиль 14, заслонку 15, поворотную заслонку 16, трубопровод выпуска отработавших газов 17.
При движении транспортного средства тепловой аккумулятор 1 накапливают энергию от отработавших газов, проходящих по каналам 3. Расход газов регулируется с помощью заслонки 16 таким образом, что он достигает максимума при работе силовой установки на форсированных режимах. с А~ 3 4 ?
Рис. 1.10. Устройство для прогрева силовой установки транспортного средства: 1 — тепловой аккумулятор- 2 — каналы для нагреваемого воздуха- 3 -канал для отработавших газов- 4 — водо-воздушный теплообменник- 5 — вентилятор- 6 — вентилятор- 7 — водяной циркуляционный насос- 8 — масляный теплообменник- 9 — картер силовой установки- 10 — система охлаждения- 11 — привод- 12, 13 — запорные вентили- 14 — вентиль- 15 — заслонка- 16 — поворотная заслонка- 17 — выпускной трубопровод.
При стоянке транспортного средства выключается и включается вспомогательный электрический привод 11, обеспечивающий с помощью промежуточного контура перенос тепловой энергии, накопленной в аккумуляторе 1, к маслу в картере силовой установки через масляный теплообменник и к водяной системе охлаждения 10 силовой установки. Для поддержания постоянной температуры в водяной системе охлаждения силовой установки 10 производительность вентилятора 5 и водяного циркуляционного насоса 7 изменяется с помощью блока автоматического регулирования 6, сблокированного с заслонкой 15 и вентилем 14, расположенные в промежуточном контуре циркуляции воздуха и в водяной системе для прогрева силовой установки, соответственно. Запорные вентили 12 и 13 служат для включения и отключения теплообменников 4, 8. Для обеспечения автономности работы устройства привод водяного насоса может быть выполнен в виде вспомогательного двигателя внутреннего сгорания, контур охлаждения которого подключен к системе циркуляции охлаждающей жидкости силовой установки, а трубопровод выпуска отработавших газов — к системе выпуска силовой установки на входе в тепловой аккумулятор.
Использование воздуха в качестве промежуточного теплоносителя между тепловым аккумулятором и системами двигателя позволяет решить проблему кипения охлаждающей жидкости в схемах, где предусмотрена ее циркуляция через высокотемпературный тепловой аккумулятор, а также проблему ее удаления из теплового аккумулятора в период разрядки последнего. Вместе с тем требуется дополнительный источник для циркуляции воздуха и дополнительные теплообменные поверхности, что является существенным недостатком.
Проведенные патентные исследования существующих автономных систем предпусковой тепловой подготовки позволяют сделать вывод, что наиболее перспективным направлением в разработке таких систем являются устройства, использующие в качестве источника энергии тепловые аккумуляторы, утилизирующие вторичные энергоресурсы (теплоту отработавших газов, теплоту охлаждающей жидкости).
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
1. При предпусковой тепловой подготовке тракторных дизелей в условиях отрицательной температуры окружающей среды оптимальным является использование теплоты, аккумулированной посредством фазовых переходов первого рода. Теоретически обоснован выбор бинарных солевых систем в качестве теплоаккумулирующих материалов. Расчётно-теоретический анализ показал, что при холодном пуске дизелей тракторов сельскохозяйственного назначения в качестве теплоаккумулирующего материала возможно использование октагидрата гидрооксида барияВа (0Н)2−8Н20 с температурой плавления 78 °C.
2. Разработаны математические модели процессов зарядки теплового аккумулятора фазового перехода, хранения теплоты в межсменный период и его разрядки при пуске тракторного дизеля в условиях отрицательных температур.
3. Разработан тепловой аккумулятор фазового перехода применительно к тракторным дизелям с жидкостной системой охлаждения. Выполнены расчёты и экспериментальнаяпроверка объёмных, линейных, массовых параметров теплового аккумулятора, фазового перехода, герметичности и надёжности конструкции в целом.
4. Создан опытный образец системы предпусковой тепловой подготовки тракторного дизеля Д-245Т с непосредственным впрыском топлива и тур-бонаддувом дляпроведения экспериментальных исследований. Создан опытный образец системы предпусковой тепловой подготовки тракторного дизеля ЛДВ-1603 с разделённым впрыском топлива без тербонаддува для проведения эксплуатационных испытаний трактора «Беларус-320».
5. Разработана программа и методика экспериментальных исследований системы предпусковой тепловой подготовки тракторных дизелей.
6. На основании проведённых экспериментальных исследований в условиях стендовых испытаний можно рекомендовать осуществлять пуск дизеля при температуре ОЖ, предварительно прогретой до 40. 55 °C, но делать это допусимо при температурах окружающей среды не ниже минус 25 °C. При этом выход на пусковые обороты и продолжительность пуска суммарно будут составлять 6. 10 сек. Время тепловой подготовки дизеля к принятию нагрузки будет составлять 8. 12 мин.
Экспериментальными исследованиями установлено, что тепловые условия для самовоспламенения топлива в тракторном дизеле с разделённой.
143 камерой сгорания создаются быстрее на 3. 6 мин. Условия для самовоспламенения топлива в тракторном дизеле с непосредственным впрыском создаются на 3. 6 мин дольше. Этот вывод относится к тракторным дизелям, имеющим одинаковый объём охлаждающей жидкости в системе охлаждения. Опыт проведения экспериментальньшисследованиЙ! показал, что время предпусковой тепловой подготовки дизелей с турбонаддувом увеличивается на З-. 5 мин при прочих равных условиях из-за наличия турбины.
8. Эксплуатационные испытания тракторного дизеля с разделённой камерой сгорания в условиях безгаражного хранения показали, что продолжительность периода повышения температуры ОЖ в системе охлаждения с помощью ТАФП зависит от начального теплового состояния ДВС и температуры окружающей среды.
Процесс хранения теплоты в заряженном ТАФП продолжался в течение 14 ч при температуре окружающей среды минус 17. 19 °C.
В ходе проведения эксплуатационных испытаний при температуре окружающей среды — 24 °C было установлено, что после предварительной тепловой подготовкитракторного дизеля с помощью"ТАФП в течение 20 минут до температуры ОЖ в системе охлаждения, равной 47 °C, время выхода на пусковые обороты и продолжительность пуска дизеля составили >6. 8 с. Время подготовки дизеля к принятию нагрузки составило 10. 12 мин:
9. Экономический эффект от внедрения разработки складывается из сокращения времени? предпусковой тепловой подготовки тракторного дизеля в условиях безгаражного хранеия при отрицательных температурах окружающей среды, из экономии топлива при холодных пусках, из снижения пусковых износов дизеля в период прогрева и составляет в среднем 15 085 руб. в год на 1 трактор.
