7.2. Пусковые жидкости

Назначение. Пусковые жидкости – это вспомогательные средства, позволяющие улучшить воспламеняемость топлив. Необходимость в них может возникнуть в холодное время года при недостаточной испаряемости бензина или неудовлетвори­тельных теплофизических свойствах горючей смеси дизельного топлива с воздухом.

Пусковые жидкости вводятся в топливо при помощи специ­альных устройств. Наиболее удобны аэрозольные баллоны, из

которых смесь распыливается на воздушный фильтр. Практи­чески только они сейчас и предлагаются потребителю. Несколько десятков лет назад были также разработаны ам- пульные системы, позволяющие впрыскивать пусковые составы в топливопровод и управляемые из кабины водителя. Эти гро­моздкие и неудобные устройства мы не рассматриваем.

Принцип действия. В двигателях, использующих бензин и дизельное топливо, принцип действия пусковых жидкостей различен. Проблема^ возникающая при холодном пуске бензи­нового двигателя, заключается в недостаточной испаряемости бензина при низкой температуре, в результате чего состав об­разующейся горючей смеси далек от оптимального. Из-за этого продолжительность пуска возрастает. Это приводит к повыше­нию пусковых износов, росту расхода топлива и увеличению эмиссии токсичных продуктов неполного сгорания, характер­ных для пускового периода. Если концентрация бензина в го­рючей смеси ниже нижнего концентрационного предела вос­пламенения (КПВ), то смесь вообще не воспламенится. По­этому в основу составов для пуска холодных карбюраторных двигателей входят легколетучие жидкости с широкими КПВ. Как правило, это серный (диэтиловый) эфир, диапазон КПВ которого составляет от 2 до 48% (об.). Однако в чистом виде его не используют, так как он очень быстро сгорает, и само топливо воспламеняется уже после прохождения поршнем верхней мертвой точки. При этом очень высока скорость на­растания максимального давления, вызывающая повышенный износ и снижающая долговечность деталей двигателя. Поэтому в пусковую смесь добавляют фракции, являющиеся как бы промежуточными между эфиром и бензином: петролейный эфир, газовый бензин, кислородсодержащие соединения и т. д. Их присутствие обеспечивает более плавное нарастание давле­ния.

С целью снижения пусковых износов в смеси добавляют противоизносные и противозадирные присадки. Естественно, что улучшение смазывающих свойств пусковых жидкостей пу­тем добавки смазочных масел и высококипящих углеводородов, загрязняющих свечи, в данном случае противопоказано. Пусковые составы могут также содержать промоторы воспла­менения: нитраты, пероксиды, подготавливающие горючую смесь к воспламенению. Наконец, для стабилизации серного эфира, который легко образует взрывоопасные пероксиды, в состав вводят некоторое количество антиоксиданта.

Проблема, возникающая при холодном пуске дизельного двигателя, заключается не в пониженной испаряемости топли­ва, а в недостаточно высокой температуре, развиваемой при сжатии топливной смеси. Во-первых, это происходит из-за того, что в цилиндр подаются холодные топливо и воздух, во- вторых – из-за повышенной теплоотдачи от сжимаемой смеси к холодным стенкам цилиндра. Поэтому основу пусковых жид­костей для дизелей составляют жидкости с низкой температу­рой самовоспламенения (Тс) и промоторы воспламенения. В качестве легковоспламеняющейся жидкости используют сер­ный эфир благодаря низкому значению Тс, которое при атмо­сферном давлении составляет 180-200 °С, а в камере сгора­ния – 190-220 °С. Для смягчения жесткой работы двигателя в пусковую жидкость добавляют промоторы воспламенения и легкие углеводородные фракции. Снижение пусковых износов обеспечивают добавкой низкозастывающего масла с хорошими противоизносными свойствами.

Показатели эффективности пусковых составов определяются при испытаниях двигателей на стендах в холодных камерах. В процессе испытаний оценивают среднюю продолжительность и процент удачных пусков с первой, второй и третьей попыток.

Существует понятие “надежного пуска”, которое определяется как запуск хо­лодного двигателя после трех (не более) попыток по 10 с каждая с интервалом между ними в 1 мин при питании стартера от холодной аккумуляторной батареи с 75%-й зарядкой. Если двигатель запускается при тех же условиях, но от теп­лой, полностью заряженной батареи, говорят о “возможном” пуске (101J.

Ассортимент. В России разработаны следующие пусковые жидкости.

Арктика* – жидкость, предназначенная для использования при запуске двигателей, работающих на бензине. В настоящее время она не вырабатывается, однако на рынке предлагаются ее зарубежные аналоги. Принципы, положенные в основу раз­работки этой жидкости, могут быть использованы при созда­нии новых отечественных составов. Состав жидкости “Арктика” следующий:

Арктика

Risunok 59

Жидкость впрыскивается во, впускной трубопровод, для чего разработаны специальные, достаточно сложныег устройства. Мы их не рассматриваем. Более удобны аэрозольные баллоны, из которых жидкость впрыскивается или во впускной трубо­провод, или непосредственно на воздушный фильтр.

Применение пусковых жидкостей типа “Арктика” обеспечи­вает надежный запуск двигателей при температуре до -40 °С в течение 20-25 с. Зависимость минимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя ЗИЛ-130 от температуры приведена на рис. 59 [102]. Ниже представлены результаты запуска двига­теля ЗИЛ-375 при -25 °С [26]. При этом они сравниваются с альтернативным методом: подогревом двигателя.

harakt

Холод Д-40 – жидкость, предназначенная для дизельных двигателей. Она обеспечивает надежный запуск дизеля, оборудованного холодными аккумуляторными батареями повышен¬ной стартерной емкости типа

Risunok 60

щенных масел, до температуры -40 °С. Жидкость имеет следуюший состав:

efir

Жидкость “Холод Д-40” впрыскивается во впускной трубо­провод двигателя при помощи специальных устройств НАМИ 5ПП-40 или НАМИ 6ПП-40, которые устанавливаются на ав­томобиле. Устройство состоит из специальной камеры, куда вставляются ампулы с жидкостью, источника сжатого воздуха, карбюратора-с^еситеЛЯ и форсунок. Водитель должен вклю­чить подачу воздуха и проколоть ампулу. После этого жидкость попадает в карбюратор, и образующаяся смесь поступает через форсунки в систему подачи топлива.

Гарантированный запуск достигается при частоте вращения коленчатого вала: для двигателей с непосредственным впрыском – 40-60 мин”1, для вихрекамерных – 100-125 мин”1. Влияние температуры на число минимальных пусковых оборо­тов при запуске двигателя ЯМЭ-236 представлено на рис. 60 |103].

При температуре до -20 °С продолжительность пуска дизе­лей (в это понятие входит время от начала провертывания ко­ленчатого вала стартером до начала надежной работы двигателя без пусковой жидкости) составляет 4-5 с. При дальнейшем понижении температуры это время резко увеличивается и при -40 °С составляет 40-100 с (рис. 61) [102].

Расход жидкости Q может быть рассчитан по эмпирической формуле [103]

Q = KTV,

где К – коэффициент, учитывающий тип двигателя (для дизелей типа ЯМЗ он равен 0,075-0,11); Т- абсолютное значение температуры, °С; V- рабочий объем двигателя, дм3.

На практике определено, что при температуре -(35+40) °С расход жидкости при пуске двигателей ЯМЗ составляет 40-60 мл, для вихрекамерных двигателей он в 1,5-2,0 раза больше.

НИИАТ ПЖ-25 – жидкость, состоящая из равных количеств диэтилового эфира и индустриального масла И-12А. Мини­мальная температура, при которой может быть обеспечен на­дежный запуск дизеля с применением этой жидкости, – минус 25 °С.

Ограничения возможности пусковых составов. Пуск двигате­ля при низких температурах зависит не только от свойств топ­лива, но и от состояния смазочного масла. При загустевшем масле на проворачивание коленчатого вала тратится слишком большая мощность, и пуска может не произойти. Поэтому не­обходимо применять масла с малой вязкостью и хорошей вяз­костно-температурной характеристикой.

Пусковые жидкости у владельцев транспорта мало популяр­ны. Отчасти это объясняется неудобством их практического применения. Заметим, что импортные средства в аэрозольной упаковке очень удобны. Однако их составы, токсические свойства и влияние на ресурс двигателя в России не изучены.