Оценка способов предпускового прогрева двигателя внутреннего сгорания, их влияние на качество холодного пуска двигателя при температуре окружающего воздуха –40°С

Введение (постановка задачи и актуальность). Пуск двигателя внутреннего сгорания (ДВС) при отрицательных температурах окружающего воздуха затруднён по ряду причин. Снижение испаряемости бензинов приводит к оседанию жидкого топлива на стенках цилиндров, вследствие чего воспламенение топливно-воздушной смеси затруднено или невозможно. Другой причиной является уменьшение геометрических размеров зазоров в подшипниках скольжения. Это следствие использования в конструкции двигателя материалов с различными коэффициентами температурного расширения. Высокая кинематическая вязкость масла создаёт более высокое гидравлическое сопротивление в системе. Данные факторы усложняют поступление моторного масла к парам трения, что может привести к сокращению ресурса подшипников и преждевременному выходу двигателя из строя.

Цель исследований – определение оптимального режима предпускового прогрева с точки зрения энергоэффективности процесса и сохранения ресурса двигателя.

Методология и методы. Для контроля теплового состояния произведено оснащение измерительным оборудованием ДВС и контура охлаждения. Осуществлялась регистрация показаний датчиков температуры, давления и объёмного расхода. Для реализации приводимых в статье режимов предпускового прогрева использовался инженерный блок управления двигателем, позволяющий вносить изменения в базовую конфигурацию программного обеспечения.

Результаты и научная новизна. Предложен альтернативный способ предпускового прогрева, включающий предварительный прогрев водомаслянного теплообменника двигателя и позволяющий сократить время достижения минимально допустимого давления масла на входе в главную магистраль двигателя во время холодного пуска. В статье даны описания штатного и предлагаемого циклов предпускового прогрева, их оценка в соответствии с приведёнными критериями. Представлены экспериментальные данные предпусковых прогревов и холодных пусков при температуре окружающего воздуха –40°С. Экспериментально доказана необходимость прогрева штатного водомасляного теплообменника двигателя перед холодным пуском, приведены кривые изменения давления на входе в главную масляную магистраль в зависимости от режима предпускового прогрева. Практическая значимость. Снижение негативного воздействия холодного пуска на ресурс ДВС.

1. Калимуллин Р.Ф. Эффективность предпускового прогрева автомобильного двигателя // Вестник СибАДИ. – 2015. – № 1 (41). – С. 11–16.

2. Калимуллин Р.Ф., Казаков А.В. Определение рациональных условий использования средств предпусковой тепловой подготовки автомобильного двигателя // Вестник Оренбургского государственного университета. – 2014. – № 10. – С. 82–89.

3. Денисов А.С., Альмеев Р.И. Повышение долговечности подшипников коленчатого вала использованием предпусковой смазки // Вестник Саратовского государственного технического университета. – 2011. – № 2 (56). – С. 34–37.

4. Unnthorsson R., Palsson H., Magnusdottir R.H. Waste-heat for pre-heating internal combustion engines / Proceedings of the ASME 2012 International Mechanical Engineering Congress & Exposition (IMECE2012), USA 9th – 15th November 2012.

5. Мелентьев А.А. Использование предпусковых подогревателей двигателя автомобиля // Техника и технологии строительства. – 2021. – № 2 (26). – С. 4–8.

6. Ловцов И.А. Способы облегчения пуска автомобильных двигателей при низких температурах / Современные автомобильные материалы и технологии: сборник статей VII Международной научно-технической конференции, 2015. – C. 124–127.

7. Dietsche K.-H., Reif K. Automotive handbook / 10th edition. – Robert Bosch GmbH, 2018. – P. 1585.

8. Дмитренко В.П., Соцкая И.М., Адакин Р.Д. Пути совершенствования системы охлаждения двигателей легковых автомобилей // Вестник АПК Верхневолжья. – 2019. – № 4 (48). – С. 71–79.

9. Тышкевич Л.Н., Журавский Б.В. Повышение эффективности эксплуатации транспортных машин в условиях низких отрицательных температур // Вестник СибАДИ. – 2016. – № 3 (49). – С. 36–41.

10. Неговора А.В., Разяпов М.М., Инсафуддинов С.З. Современная концепция тепловой подготовки автотракторной техники в условиях низких температур // Вестник БГАУ. – 2018. – № 4. – С. 135–141.

11. Самиков Р.Ф., Нигматуллин Ш.Ф., Разяпов М.М., Козеев А.А., Смольянов А.В., Галин Д.А. Повышение эффективности работы жидкостного подогревателя при предпусковой подготовке двигателя внутреннего сгорания // Инженерные технологии и системы. – 2021. – Т. 31, № 2. – С. 304–320.

12. Зленко М.А., Теренченко А.С., Fuoss K. Новые двигатели для российских автомобилей // Журнал ААИ. – 2018. – № 4 (111). – C. 36–41.