Способы пуска двигателя дизель

Пусковые устройства дизелей

Технические науки

• Борисов Геннадий Александрович , доктор наук, профессор, профессор
• Ичанкин Юрий Викторович , аспирант
• Рязанский Государственный Агротехнологический Университет им. П.А.Костычева

• НАДЕЖНОСТЬ ПУСКА ХОЛОДНОГО ДВИГАТЕЛЯ
• ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
• ПУСК
• ДИЗЕЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ
• СТАРТЕР
• ХОЛОДНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Похожие материалы

Важным качеством дизельного двигателя является его приспособленность к запуску в холодном состоянии. В ГОСТ Р 54120-2010 термин «холодный двигатель», определен как: двигатель при температуре его деталей, охлаждающей жидкости, масла и топлива, отличающейся от температуры окружающего воздуха не более чем на 1°С (без учета погрешностей измерений).

Также согласно ГОСТ Р 54120-2010 стартерная система пуска должна обеспечивать необходимую для надежного пуска холодного двигателя частоту вращения коленчатого вала в соответствии с требованиями к пусковым качествам двигателей и требованиями к двигателю данного ГОСТ, с общим числом попыток пуска не менее трех [1].

При создании новых конструкций двигателей стремятся снизить его минимальную пусковую скорость вращения коленчатого вала с целью уменьшения мощности, веса, стоимости и габаритов пусковых систем, а также повысить надежность пуска.

Пуск дизеля возможен при помощи следующих способов:

1. Ручной пуск;
2. Электростартерный пуск;
3. Пневмостартерный пуск;
4. Воздушный (цилиндровый) пуск;
5. Пуск вспомогательным поршневым двигателем;
6. Пуск инерционным стартером.

Необходимые для пуска двигателя мощность, скорость вращения и вращающий момент пускового устройства (ПУ), находят из выражений:

л.с.,

• P— мощность пускового устройства;
• M_с — момент коленчатого вала двигателя ;
• n_min— минимальная пусковая скорость вращения коленчатого вала;
• ,85- к.п.д. зубчатой передачи;

об/мин;

• n — скорость вращения пускового устройства;
• i — передаточное отношение между шестерней стартера и венцом маховика двигателя;

кГм,

где M — вращающий (пусковой) момент пускового устройства.

Пуск дизелей от руки возможен для маломощных и двигателей средней мощности. Это актуально для двигателей устаревших конструкций, имеющих специальные приспособления и маломощных дизель- генераторных установок (ДГУ). Современные маломощные двигатели, устанавливаемые на легковые автомобили, коммерческую технику и малогабаритную спецтехнику, как правило, не приспособлены для ручного запуска.

Электростартерный пуск является основным способом пуска для большинства видов дизельной техники. Для воспламенения топлива нужна достаточно высокая скорость вращения коленчатого вала при пуске, это необходимо для получения достаточно большой температуры в конце хода сжатия. При этом важно чтобы сжатый воздух не успел охладиться через стенки цилиндра и камеры сгорания (КС) и чтобы утечка воздуха через компрессионные кольца заметно не влияла на давление в КС.

А в дизелях классической конструкции, скорость движения плунжера топливного насоса высокого давления (ТНВД) зависит от пусковой скорости и определяет достаточное давление впрыска топлива.

Момент сопротивления вращению и собственные пусковых качества двигателя — это два основных фактора влияющих на подбор стартера по пусковой мощности. Большую мощность стартеров дизельных двигателей определяют возросший крутящий момент, высокие степень сжатия и минимальная скорость вращения. А повышение напряжения до 24 вольт позволяет получить большую мощность электродвигателя стартера при меньших размерах. При напряжении 12 вольт, была бы слишком большая сила тока в цепи электродвигателя стартера, что привело бы к увеличению его габаритов и емкости аккумуляторных батарей. Сопротивление обмоток стартера обычно очень низкое и не превышает 1 мОм.

Рис. 1. Характеристики электродвигателя с последовательным возбуждением

Пусковому (начальному) режиму стартера соответствуют следующие условия: момент пуска- n_ст=0, электродвигатель потребляет максимальный ток короткого замыкания I_к.з., вращающий момент достигает максимума. А пусковая частота вращения коленчатого вала дизельных двигателей находится в пределах 150-250 об/мин, что в 2 – 3 раза больше, чем у бензиновых.

Максимальный крутящий момент M_вр развивается при малой частоте вращения якоря. (Рис.1.) При этом сила тока в обмотке электродвигателя может достигать наибольшего значения и составлять 200- 900 А, в зависимости от модели стартера.

По мере увеличения частоты вращения якоря, сила тока в обмотках уменьшается и соответственно уменьшается момент на валу якоря. Такой закон изменения крутящего момента наиболее благоприятен для пуска двигателя, так как в начале проворачивания коленчатого вала момент сопротивления наибольший [2].

Полезная мощность стартера P₁ (л.с.):

• меньше электромагнитной на величину механических и магнитных потерь: Р₁= Р_эл— Р_мех— Р_магн;
• подсчитывается по формуле: , где M₁ — вращающий момент, кГм;
• число оборотов якоря в минуту.
• равна нулю при заторможенном якоре, когда n₁ =0, и при холостом ходе, когда M₁=0 [3].

Разделив полезную мощность стартера на угловую скорость вращения якоря ω, найдем полезный момент стартера: [13]

.

Согласно ГОСТ Р 54120-2010 термин «надежный пуск двигателя» определяется как: «Пуск двигателя, оборудованного всеми навесными агрегатами, на основном топливе не более чем за три попытки пуска «холодного двигателя» и не более чем за две попытки пуска «горячего двигателя» и двигателя после «тепловой подготовки».

Надежность электрического пуска сильно зависит от начальной скорости вращения коленчатого вала, которая в свою очередь определяется максимальным вращающим моментом M_вр и пусковой мощностью стартера P_пол. Повысить эти параметры можно увеличением силы тока в цепи и напряжения на зажимах стартера. А достичь этого возможно лишь снизив падение напряжения на выводах аккумуляторной батареи, уменьшив её внутреннее сопротивление путем увеличения ёмкости и температуры электролита, а также применением контактных соединительных проводов малого сопротивления и поддерживая стартер в исправном техническом состоянии.

На данный момент на отечественных дизельных тракторах и грузовых автомобилях применяют стартеры следующих моделей:

Таблица 1. Технические данные некоторых типов стартеров [5]

Источник

Способы пуска дизелей

Пусковое устройство двигателей

Введение

Трактор – это самоходная машина, предназначенная для перемещения и привода в действие прицепленных к ним или установленных на них с/х машин и орудий для выполнения с/х, дорожных и других работ. Трактор, соединенный с машинами или орудиями составляет машинно-тракторный агрегат.

Одним из основных требований, предъявляемых к автотракторным двигателям, считается легкость их пуска. Чтобы запустить двигатель, необходимо привести в движение поршни и создать в цилиндрах условия, обеспечивающие нормальное протекание рабочего процесса.

Минимальная частота вращения коленчатого вала, при которой происходит пуск двигателя, называется пусковой частотой вращения.

Для пуска карбюраторного двигателя пусковая частота вращения должна быть не менее 40–60 об/мин. При такой частоте вращения получается рабочая смесь нужного состава и достаточно интенсивная искра для ее воспламенения.

Пусковая частота вращения коленчатого вала дизельного двигателя составляет 200–250 об/мин в связи с тем, что для пуска необходимо создать высокую температуру воздуха в конце такта сжатия и обеспечить хорошее качество распыления топлива

Способы пуска дизелей

Для осуществления пуска в двигателях предусмотрены различные пусковые устройства (составляющие систему пуска). Пусковые устройства можно разделить на основные, предназначенные для прокручивания коленчатого вала двигателя, и вспомогательные, обеспечивающие облегчение прокручивания и получения первых вспышек.

Существующие пусковые системы автотракторных двигателей могут быть разделены на пуск, от руки, пуск электрическим стартером и пуск пусковым (вспомогательным) карбюраторным двигателем.

Пуск от руки осуществляется за счет мускульной силы человека. Водитель проворачивает коленчатый вал двигателя рукояткой, сцепляемой с храповиком коленчатого вала или при помощи шнура, наматываемого на маховик. Эта система пуска применяется в случае неисправности основной системы пуска, а также при пуске пусковых карбюраторных двигателей тракторов.

Пуск электрическим стартером получил наибольшее распространение на всех автомобильных двигателях и на многих тракторных. Учитывая высокие сопротивления прокручиванию коленчатого вала дизельных двигателей, их стартеры должны иметь мощность в 3–4 раза большую, чем стартеры карбюраторных двигателей такого же литража.

Пуск с помощью пускового карбюраторного двигателя нашел широкое применение у тракторных дизельных двигателей. Вращение от вала пускового двигателя к коленчатому валу дизельного двигателя передается через трансмиссию. Когда дизельный двигатель начнет работать, пусковой двигатель вместе с трансмиссией автоматически отъединяется от него.

Данная система пуска имеет следующие преимущества: надежность работы, неограниченный пусковой резерв, предварительный прогрев дизельного двигателя охлаждающей жидкостью и отработавшими газами пускового двигателя, который благоприятно сказывается на пуске, а также на долговечности дизельного двигателя,

Для запуска основных дизельных двигателей на некоторых тракторах используются одноцилиндровые двухтактные и двухцилиндровые четырехтактные карбюраторные пусковые двигатели.

Двухтактный одноцилиндровый двигатель ПД-10М устанавливают на двигатели Д-54А, АМ-03, Д-48Т и др.; ПД-10М2 – на двигатели СДМ-14 и его модификации; ПД-10У – на двигатели Д-50 и АМ-01.

Четырехтактный двухцилиндровый двигатель П-46 устанавливался на двигатели КДМ-100 и 6КДМ-50; его модификации – двигатель П-23 – устанавливают на двигатель Д-108, а П-23М – на двигатели Д-130, Д-180 и Д-200.

На двигателях Д-37М вместо электрического стартера предполагается устанавливать карбюраторный одноцилиндровый двухтактный двигатель ПД-8 с воздушным охлаждением.

Источник

Основные способы пуска судовых дизелей

Существует несколько способов пуска ДВС; главные из них: ручной пуск, стартерный пуск, пуск двигателя сжатым воздухом.

Вручную запускаются вспомогательные ДВС малой мощности, аварийные двигатели ( и для питания радиостанции) и главные двигатели спасательных шлюпок и небольших катеров: при помощи специального привода раскручивают коленчатый вал двигателя, при этом поршни совершают возвратно-поступательное движение; при определенной частоте вращения вала, когда температура в цилиндре становится выше температуры самовоспламенения топлива, включают топливные насосы. Многие двигатели с ручным пуском имеют декомпрессионное устройство, которое снимает компрессию в цилиндре двигателя во время разгона коленчатого вала, после чего декомпрессионное устройство отключается и включаются топливные насосы. Главное при ручном пуске — обезопасить обслуживающий персонал; с этой целью пусковые приспособления должны отключаться автоматически, как только частота вращения коленчатого вала становится больше частоты вращения рукоятки, т. е. когда двигатель начинает работать на топливе.

Суть стартерного пуска заключается в том, что коленчатый вал двигателя раскручивается электродвигателем или небольшим двигателем внутреннего сгорания, который предварительно запускается вручную (последний способ для пуска судовых дизелей не применяется). Электростартерный пуск применяется при запуске некоторых вспомогательных дизелей и главных двигателей небольших катеров, что особенно удобно при дистанционном управлении.

Разновидностью электрического пуска является пуск двигателя обратимым генератором; этот способ применяется в дизель-генераторной установке постоянного тока, когда на время пуска генератор работает как электродвигатель и раскручивает коленчатый вал дизеля. Источником электрической энергии при этом может быть аккумуляторная батарея или работающий дизель-генератор.

Запуск дизелей мощностью свыше 100 квт осуществляется, как правило, сжатым воздухом. Суть пуска дизелей сжатым воздухом заключается в следующем: в цилиндры дизеля поочередно, согласно порядку работы, через специальные пусковые клапаны направляется сжатый воздух, создающий усилие, достаточное для раскручивания коленчатого вала до пусковой частоты вращения, после чего включаются топливные насосы и некоторое время происходит параллельная работа системы пускового воздуха и системы подачи топлива, затем пусковую систему отключают и двигатель работает на топливе.

В систему пуска двигателя сжатым воздухом входят следующие устройства: воздухохранители (баллоны) сжатого воздуха, главный пусковой (маневровый) клапан, пусковой воздухораспределитель, пусковые клапаны цилиндров и трубопровод пускового воздуха.

Принципиальная схема пуска двигателя сжатым воздухом показана на рис. 80. Сжатый воздух из баллона 1 по трубопроводу 2 поступает к главному пусковому (маневровому) клапану 15 и к посту управления по трубопроводу 20, Для открытия маневрового клапана воздух от поста управления по трубопроводу 19 направляют в полость 18; в результате воздействия воздуха на поршень 17 открывается маневровый клапан 15 и пусковой воздух по магистрали 14 поступает одновременно ко всем пусковым клапанам 3; пусковой воздух действует на тарелку клапана и на разгрузочный поршень 4, площади которых равны, поэтому за счет пружины 5 пусковые клапаны остаются закрытыми.

Управляющий воздух по магистрали 12 поступает к золотниковым коробкам 9 и воздействует на золотники 10, Золотник, находящийся против косого среза кулачковой шайбы 13, преодолевает сопротивление пружины 11 и, перемещаясь вниз, открывает канал 7 для прохода управляющего воздуха к пусковому клапану. Воздействуя на поршень 6, управляющий воздух открывает пусковой клапан, и пусковой воздух из магистрали 14 поступает в цилиндр. За счет энергии пускового воздуха поршень в этом цилиндре перемещается вниз, и коленчатый вал двигателя начинает проворачиваться. От коленчатого вала вращается кулачная шайба 13. Если золотники управления всеми пусковыми клапанами расположены радиально и приводятся в действие от одной кулачной шайбы, то при ее проворачивании открывается золотник управления клапаном следующего цилиндра и т. д., согласно порядку работы цилиндров. При рядном расположении золотников каждый из них приводится в действие от своей кулачной шайбы, закрепленной на общем валу, однако принцип остается тот же. Система пуска остается включенной до тех пор, пока частота вращения коленчатого вала не станет достаточной для включения топливных насосов. Закрытие пусковых клапанов осуществляется следующим образом: кулачная шайба 13, поворачиваясь, перемещает вверх золотник 10, который сообщает надпоршневое пространство пускового клапана 3 через трубопровод 7 с каналом 8, — управляющий воздух стравливается в атмосферу, и пружина 6 закрывает пусковой клапан. После окончания пуска и закрытия главного маневрового клапана воздух из системы пуска стравливается в атмосферу через канал 16.

Источник