Лавров М.Н.,
к.т.н., доц. Бондарь В.Н., Романов Д.В.
Южно-Уральский государственный университет
Результаты экспериментальной оценки
влияния различных методов
предпусковой подготовки тракторного дизеля на его пусковые качества
Пусковые характеристики дизелей в условиях
низких температур окружающего воздуха во многом определяют
конкурентоспособность промышленных тракторов, на которые они устанавливаются,
особенно в северных и северо-восточных районах России. Одним из методов
обеспечения гарантированного пуска является применение средств предпусковой
подготовки [1]. Требования к пусковым качествам тракторных дизелей регламентированы
ГОСТ 27434 «Тракторы промышленные.
Общие технические условия», где написано, что при наличии средств тепловой
подготовки, пуск двигателя должен быть обеспечен не более чем за 30 минут их
работы при температуре окружающего воздуха минус 40 °С.
В ходе
экспериментального исследования была выполнена оценка влияния различных методов предпусковой подготовки
тракторного дизеля с гидротрансформатором Д 180 (4ЧН15/20,5) производства
Челябинского тракторного завода на его пусковые качества. Двигатель
последовательно оснащался:
- комплектация 1
(рис. 1): электростартерной системой пуска (электростартер и две
аккумуляторные батареи 6СТ-190), гидротрансформатором, предпусковым
подогревателем Eberspacher «Hydronic М-12» мощностью 12 кВт,
осуществляющим подогрев охлаждающей
жидкости в системе охлаждения дизеля и масла в поддоне картера и
маслозакачивающим насосом (МЗН) без подогрева для предпусковой закачки масла;
- комплектация 2:
пусковым двигателем П23У (модификация с водяным насосом и дистанционным
приводом запуска) и МЗН с подогревом, выхлопные газы пускового двигателя
направлялись для обогрева масла в полость поддона дизеля, а часть газов от поддона
отводилась на обогрев МЗН.
В картер дизеля
заливалось масло М-8ДМ ГОСТ 305. Топливо – дизельное марки «А» ГОСТ 305,
охлаждающая жидкость – антифриз марки 65 ТУ 2422-007-00237558-00, масло в
гидротрансформаторе – масло гидравлическое «А» ТУ 38.101.1282-89.
Пусковые
испытания проводились в климатической камере ОАО «НИИ автотракторной техники»
(рис. 2).
Рис.
2. Дизель Д 180 на стенде в климатической камере
При испытаниях
применялся метод пробных пусков. Температура в климатической камере – минус 40 °С.
Продолжительность выдержки дизеля после достижения им заданной температуры была
не менее 1 ч. Пуск дизеля, согласно ГОСТ 18509, осуществлялся не
более чем с трех попыток продолжительностью не более 20 с каждая с
интервалом между ними 1…1,5 мин. Продолжительность пуска дизеля определялась
временем прокручивания коленчатого вала до момента отключения стартера. После
отключения стартера и выхода дизеля на минимальную устойчивую частоту вращения
холостого хода дизель работал не более 1 мин.
Считалось, что дизель
выдержал испытания, если две попытки пуска из трех являлись удачными, при этом
время работы предпускового подогревателя определялось достижением температуры охлаждающей
жидкости в дизеле плюс 20 °С (но не более 90 мин).
На рис. 3 и 4
показаны изменение температур масла в поддоне и охлаждающей жидкости в зоне
термостатов во время подготовки дизеля к запуску при различных вариантах
комплектации дизеля.
Рис. 3. Изменение
температуры масла в поддоне
(точка замера на расстоянии 10 мм от дна)
Как следует из
рисунков, применение пускового двигателя П23У обеспечивает наиболее быструю
подготовку дизеля к запуску. Менее эффективный способ подготовки дизеля к
запуску – использование подогревателя «Hydronic М-12» с обогревом масла в
поддоне дизеля с использованием охлаждающей жидкости.
Рис. 4. Изменение температуры охлаждающей жидкости в зоне термостатов
Использование
подогревателя «Hydronic М-12» только для обогрева ОЖ с обогревом масла в поддоне дизеля выхлопными газами
подогревателя незначительно увеличивает скорость прогрева масла и практически
не сказывается на скорости прогрева ОЖ.
В результате испытаний установлено, что двигатель с подогревателем «Hydronic
М-12» гарантированно запускается при температуре масла и деталей – не ниже
минус 30 °С (с теплыми аккумуляторными батареями со степенью зарядки 100 %).
Изменения характерных температур в точках измерения в процессе подготовки
дизеля к запуску на данном режиме показаны на рис. 5.
Таким образом, тепловой
мощности подогревателя «Hydronic М-12» недостаточно для подготовки дизеля к
пуску в соответствии с требованиями ГОСТ 27434. Длительное время прогрева
приводит к разрядке даже полностью заряженных теплых аккумуляторных батарей, не
позволяя провести пуск дизеля.
Двигатель с пусковым
двигателем П23У был готов к запуску через 15 мин его работы при
температуре воздуха в климатической камере минус 40 °С. Изменения
характерных температур в точках измерения в процессе подготовки дизеля к
запуску показаны на рис. 6.
Рис. 5. Изменения характерных температур в точках
измерения в процессе подготовки дизеля с подогревателем «Hydronic М-12»
(начальная температура масла и деталей – минус 30 °С)
Рис.6. Изменения характерных температур в точках измерения в процессе
подготовки дизеля с пусковым двигателем П23У
(начальная температура масла и деталей – минус 40 °С)
Использование
пускового двигателя с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости и отводом
отработавших газов на подогрев поддона дизеля и МЗН позволяет запускать дизель
при температуре минус 40 °С
и холодных аккумуляторных батареях в течение 30 минут, что соответствует требованиям
ГОСТ 27434. При этом дополнительные системы подогрева дизеля не требуются.
Ограничения по температуре запуска – недопустимое увеличение вязкости масла в
гидротрансформаторе, характеризуемое температурой застывания и температура, при
которой можно осуществить пуск двигателя П23У.
Обогрев масла в поддоне
дизеля более эффективен при использовании в качестве теплоносителя отработавших
газов предпускового подогревателя по сравнению
с системой обогрева, использующей охлаждающую жидкость.
Результаты
проведенных экспериментальных исследований по оценке влияния различных методов предпусковой подготовки тракторного
дизеля на его пусковые качества позволили внести в конструкцию двигателя и
трактора изменения, обеспечивающие их соответствие требованиям ГОСТ 27434, улучшающие эксплуатационные характеристики в
условиях холодного климата, повышающие конкурентоспособность.
Литература
1. Николаев,
Л.А. Системы подогрева тракторных дизелей при пуске [Текст] / Л.А. Николаев,
А.П. Сташкевич, И.А. Захаров. – М.: Машиностроение, 1977.– 191с.