Затруднение пуска двигателей

Затруднения пуска двигателей возникают из-за сложности создания пусковой частоты вращения коленчатого вала, ухудшения условий смесеобразования и воспламенения смеси. Для надежного пуска двигателя скорость проворачивания или частота вращения его коленчатого вала (nдв) должна быть равна или превышать минимальную пусковую частоту вращения (nmin), обеспечивающую процесс подготовки горючей смеси в карбюраторном двигателе или достаточную температуру конца сжатия и дизеле, т.е. должно быть выполнено условие nдв≥nmin величина, минимальной пусковой частоты вращения сильно зависит от температуры окружающего воздуха (рис. 2.2).

Величина минимальной необходимой для пуска частоты вращения коленчатого вала существенно зависит от изменений в распределении положительных и отрицательных потоков энергии при пуске (Рис. 2.3). Эти изменения происходят при снижении температуры окружающей среды.

К положительным составляющим энергетического баланса двигателя при пуске относятся энергия аккумуляторной батареи и химическая энергия топлива.

Рис. 2.2. Зависимость минимальной пусковой частоты вращения карбюраторных двигателей от температуры воздуха: 1-ЗИЛ-130; 2-ЗИЛ-375; 3-ЗМЗ-53; 4-Урал-376

Как видно из рисунка, энергия аккумуляторной батареи расходуется на привод стартера. В свою очередь, энергетические возможности стартера реализуются в двигателе по трем главным направлениям: на сжатие воздуха; на преодоление сил трения; на преодоление сил инерции. Отрицательную часть потока энергии аккумуляторной батареи и стартера составляет теплота, которая уходит безвозвратно в окружающую среду. Эти потери тем больше, чем больше перепад температур между аккумулятором (стартером) и окружающей средой.

Для получения минимальной пусковой частоты вращения стартер должен развивать суммарный момент

МС = Мj +Мk+Мr, (2.1.)

где Мk – момент, затрачиваемый на сжатие рабочей смеси, Н·м;

Мj – момент, затрачиваемый на преодоление сил инерции, Н·м;

Мr – момент на преодоление сил трения, Н·м.

Рис. 2.3. Распределение потоков энергии при пуске двигателя

Момент Мk, необходимый для сжатия рабочей смеси (воздуха), может быть определен из выражения

(2.2.)

где L – работа, затрачиваемая на преодоление компрессии, Н·м;

– угол поворота коленчатого вала, к которому отнесена эта работа.

Для определения величины L могут быть использованы эмпирические формулы, например формула Хвощева:

(2.3.)

где Vh – литраж двигателя, л;

i – число цилиндров двигателя.

Тогда

(2.4.)

или

(2.5.)

Момент на преодоление сил инерции

(2.6.)

Если принять вращение коленчатого вала равноускоренным, то:

(2.7.)

где I – момент инерции двигателя, Н·м·с2;

– угловое ускорение вращения коленчатого вала, об/с2;

п – частота вращения коленчатого вала двигателя, об/с;

t – время пуска, c.

Для определения момента, затрачиваемого при пуске на преодоление сил трения, предложено много способов расчета. Величина момента сильно зависит от типа двигателя, его конструктивных и эксплуатационных особенностей. Аналитический расчет этого момента затруднен.