Почему машины не запасают свое же тепло для облегчения холодного пуска двигателя?
Тепло – про запас!
Пришли холода, а с ним автомобилистов вновь стали посещать типично-сезонные мысли о разнообразных конструкциях предпускового подогрева двигателя, дабы повысить собственный комфорт, увеличить ресурс двигателя и не жечь впустую горючее. Собственно, множество моделей таких систем от самых разных производителей легко разделить на две основные группы – это автономные подогреватели, основанные на сжигании топлива, и стационарные подогреватели, работающие от электросети 220 вольт. Бесконечно всплывающая на автофорумах год от года мечта многих энтузиастов, не очень подкованных технически, греть машину энергией своего же аккумулятора, едва ли когда-то будет реализована. Во всяком случае, в сегменте традиционных бензиновых и дизельных двигателей – точно. А вот согреть наутро двигатель его же теплом, запасенным с вечера, – это, как ни странно, вполне работоспособная идея!
В 80-90-е годы ХХ века автомобильным инженерам многих стран пришла в голову лежащая, в общем-то, на поверхности, мысль. Двигатель внутреннего сгорания, даже с самым высоким КПД, выделяет избыточно много бесполезного тепла, которое без толку рассеивается в атмосферу через радиатор. Почему бы в таком случае не запасать часть этой тепловой энергии в неком хранилище и не пускать ее на предварительный обогрев мотора перед следующим запуском в морозные периоды? Да и не в морозные, в общем-то, тоже – быстрее выходящий на рабочий температурный режим мотор тратит меньше топлива и более экологичен! В итоге некоторое количество конструкций автомобильных устройств, работающих по принципу накопления тепла, было разработано и даже выпускалось, как коммерческие изделия.
Как это устроено…
Концепция таких систем была приблизительно одинакова у разных разработчиков и за рубежом, и в СССР. Если сильно упростить, то ее схема выглядела так: под капотом (или в багажнике!) предлагалось установить баллон-теплоаккумулятор – емкость со стенками как у термоса. Через два дополнительных патрубка-тройника теплоаккумулятор входным и выходным шлангами врезался в штатную систему охлаждения двигателя через электрический клапан и небольшой электрический насос. Разумеется, объем антифриза в системе охлаждения увеличивался на объем баллона и соединительных шлангов.
Тепловой системой управлял собственный электронный контроллер с весьма простым алгоритмом. Ориентируясь на датчик температуры, контроллер дожидался прогрева двигателя до максимальной рабочей температуры 90-100 градусов, после чего открывал клапан, подключая, таким образом, контур теплоаккумулятора к штатной системе охлаждения двигателя, запускал электронасос и наполнял баллон горячим антифризом, выгоняя из него холодный. Напомним: если в радиатор горячего мотора внезапно ливануть несколько литров холодной воды или антифриза, может деформироваться головка блока. Впрочем, это ни для кого не секрет. Поэтому смена объема жидкости в теплоаккумуляторе происходила не скачком, а постепенно – в течение, скажем, минут десяти, через небольшое отверстие в частично открытом клапане. После наполнения баллона клапан закрывался, система накопления тепла отключалась и переходила в режим ожидания. Автомобиль же продолжал совершать поездки, использовался в обычном повседневном режиме, а вечером ставился на парковку.
Наутро перед запуском двигателя либо автоматически по таймеру, либо посредством дистанционного управления, либо вообще вручную непосредственно из салона открывался электроклапан в магистрали теплоаккумулятора, включалась электропомпа, и горячий антифриз из баллона прокачивался по рубашке двигателя, вытесняя обратно в баллон аналогичный объем холодной жидкости. Процесс был достаточно быстрым, занимая не более двух-трех минут, после чего мотор запускался, будучи уже в некоторой степени подогретым.
На первый взгляд, плюсы такой системы налицо. Простота конструкции – это, в первую очередь, дешевизна. Нулевые затраты топлива и практически нулевые – электричества. Риск остаться с разряженным аккумулятором отсутствовал. И, вдобавок, обеспечивалась полнейшая пожаробезопасность, поскольку в отличие от автономных и сетевых подогревателей в этой системе не было электрического ТЭНа или горящего бензина!
…и почему так и не стало популярным?
Однако возникает вопрос: почему же такие системы не стали распространенными как, скажем, дорогущие бензиновые и дизельные «автономки» и недорогие электроподогревы антифриза, работающие от сети 220 вольт? Уверен, что большинство автовладельцев, задай им такой вопрос, с недоумением ответят, что впервые слышат про системы предпускового подогрева с помощью теплоаккумулятора.
Существенной проблемой стало недопонимание потенциальными покупателями смысла таких систем из-за их уж шибко компромиссных свойств. Теплоемкость горячего антифриза ввиду ограниченного объема бака-термоса весьма невысока. Соответственно, чем ниже температура окружающей среды, тем менее эффективным оказывался теплоаккумулятор. В 10-15 градусов мороза на улице он мог прогреть двигатель приблизительно до нулевой температуры. В 20-25 градусов мороза мотор прогревался до, скажем, минус пятнадцати. Ну и далее по шкале температур. Масло в картере фактически не прогревается – то есть, износ двигателя от холодного пуска не уменьшается. Салон теплым не становится. И работает это все лишь при строго ежедневной езде. Достаточно пропустить день, оставшись дома и не заведя машину, и антифриз в теплоаккумуляторе остывал, делая его работу бессмысленной. В глазах потенциального покупателя выглядело все это как-то неубедительно, согласитесь.
Хотя реальные плюсы имелись и были они не маркетинговыми, а вполне объяснимыми технически. Жаль только, что плюсы эти были слишком растянуты во времени и по этой причине опять же малопривлекательны. Да, масло не прогревалось, и по этой причине пусковой ток стартера практически не снижался при использовании теплоаккумулятора. Но прогрев головки блока и улучшение испаряемости топлива все же давали гораздо более устойчивый и быстрый запуск и сокращение времени работы стартера. Все это изрядно продлевало жизнь и стартерному аккумулятору, и самому стартеру. Время прогрева двигателя перед началом движения в мороз тоже сокращалось приблизительно на четверть, что в конечном итоге при существенном пробеге давало приличную экономию топлива и денег. Вот только продвигать теплоаккумуляторы под таким соусом можно было лишь в годы интереса к ним со стороны разработчиков – те самые 80-90-е. Позже у рядовых автовладельцев возникло куда более утилитарное отношение к автомобилям с потерей интереса вложений денег и времени в продление их ресурса, ибо через три-пять лет машина просто меняется на новую. Да и ассортимент средств предпускового подогрева в продаже (приобретаемых уже в основном ради комфорта, а не увеличение ресурса мотора и аккумулятора) существенно расширился, включив в себя, в том числе, и доступные сигнализации с автозапуском.
Эволюция и тупик
Имелся ли у систем с теплоаккумуляторами какой-то потенциал для дальнейшего развития и, соответственно, рост интереса к ним со стороны автовладельцев или даже автозаводов? Имелся, и по этому пути шли, но в конечном итоге все уткнулось в типичный для технической сферы тупик противоречий между эффективностью и стоимостью. Простые и дешевые варианты имели весьма ограниченные достоинства, а варианты сложные сводили на нет ценовую доступность, сохраняя при этом большую часть недостатков простых.
Во-первых, в современном легковом автомобиле трудно найти место для размещения теплоаккумулятора приличного литража под капотом, а размещение его в багажнике резко усложняет и удорожает монтаж. Поэтому объем теплоаккумуляторов в предлагавшихся системах обычно не превышал 8 литров, а чаще балансировал где-то между 4 и 8. При этом теплоемкость пяти-шести литров горячего антифриза была весьма невысока. Развиваться в направлении увеличения емкости теплоаккумулятора оказалось нереально – необходимо было хотя бы добиться эффективного использования того, что уже имелось! Иными словами, достичь максимально длительного сохранения температуры антифриза в накопителе без потерь драгоценных градусов.
Внешняя теплоизоляция разными утепляющими материалами, применяемыми в строительстве, – это начало пути самодельщиков. Да-да, системы с теплоаккумуляторами для автомобиля некоторые граждане изучают и строят в качестве хобби даже в наши дни! Но вариант это совершенно бесперспективный, хотя и простой. Более сложные коммерческие системы использовали схему полноценного термоса с двойными стенками и вакуумом. Высший же пилотаж заключался в системах косвенного теплонакопления, с которыми экспериментировали некоторые скандинавские компании. В теплоаккумуляторе хранился не антифриз (что позволяло не увеличивать общий его объем в системе), а особые, сложные по составу гранулы, расположенные в хитрой пространственной решетке медных теплообменников, которые были вдобавок заключены в вакуумный термосный кожух. Начинка теплоаккумулятора накапливала тепло от прогоняемого через нее антифриза, а затем отдавала тепло ему же при прокачке холодной жидкости. У таких систем была отмечена радикально возросшая эффективность (более высокие температуры прогрева двигателя, хранение тепла не в течение ночи, а до двух-трех суток), но стоимость этих разработок не позволила сделать их сколько-нибудь массовыми и выигрывающими у «вебаст», «эбершпехеров» и прочих подобных устройств.
…и снова здравствуйте!
Как ни странно, интерес к теплоаккумуляторам в автомобиле до сих пор полностью не исчерпан! И по сей день с ними, повторимся, экспериментируют отдельные самодельщики, в чем можно убедиться, порывшись на наших и иностранных форумах технической направленности. А некоторые немногочисленные коммерческие компании даже производят такие системы и их компоненты для самостоятельного монтажа на машины. Хотя ажиотажного спроса на них, разумеется, нет. Однако термин «теплоаккумулятор» еще имеет шансы застолбить место в лексиконе автомехаников и автолюбителей – и поможет ему надвигающаяся эра электромобилей!
В электрической машине, как и в автомобиле с двигателем внутреннего сгорания, в процессе работы вырабатывается попутное тепло. Греется двигатель, батарея, мощные электронные модули коммутации. Это тепло не только бесполезно рассеивается в атмосферу, но еще и вредит, в теплое время года частично попадая в салон и заставляя тратить больше энергии на кондиционирование. Поэтому его перспективно накапливать и использовать для обогрева в холодный период. Разработкой эффективных аккумуляторов тепла и систем отбора тепла у нагревающихся узлов для его дальнейшей передачи в накопитель занимаются многие автомобильные и околоавтомобильные инжиниринговые компании, уже сегодня думающие о будущих этапах эволюции электротранспорта, когда продвинутые современные Теслы будут вспоминать как допотопные и примитивные машины. К примеру, Audi в этих исследованиях сотрудничает с немецким аэрокосмическим центром в Мюнхене и Институтом физики космических материалов в Кельне.
Холодный пуск двигателя: последствия для ДВС
Многие автолюбители хорошо знают, что зимний период считается достаточно тяжелым для разных узлов и деталей автомобиля. Как правило, опытные водители заранее отдельно подготавливают машину к зиме, причем такая подготовка не ограничивается банальным переходом на зимние шины и подзарядкой аккумулятора.
Важно понимать, что двигатель также не является исключением из списка узлов и агрегатов, которые подвержены усиленному износу при эксплуатации в условиях холодов. Другими словами, если затрагивать холодный пуск, ресурс мотора в этом случае несколько сокращается. В этой статье мы рассмотрим, к каким последствиям приводит холодный запуск двигателя, вред такого пуска, а также способы свести возможные риски к минимуму.
Читайте в этой статье
Холодный пуск двигателя: вред для ДВС
Как известно, даже исправный двигатель может с трудом заводиться при сильном похолодании. Дело в том, что моторное и трансмиссионное масло густеет, АКБ сильнее расходует заряд, бензин хуже испаряется, а солярка в дизеле становится вязкой и с трудом прокачивается по системе питания. В результате стартеру труднее проворачивать коленчатый вал, горючее также хуже воспламеняется в цилиндрах.
Если отбросить сами трудности запуска, опасность холодного пуска мотора заключается в том, что холодный металл несколько «сжимается», в результате зазоры между сопряженными деталями становятся увеличенными. Компрессия в этом случае закономерно становится ниже.Если просто, масло становится вязким и до определенного прогрева не подается к нагруженным парам в должном количестве и под нужным давлением. Результат — детали испытывают высокие нагрузки и страдают от сухого трения.
Можно встретить распространенное утверждение, что один холодный запуск двигателя при температурах от -15 градусов по Цельсию приравнивается к пробегу около 100 км. Естественно, чем ниже температура за боротом, тем сильнее износ деталей внутри двигателя. Это значит, что попытка завести мотор в -30 способна сократить ресурс агрегата аналогично пробегу в 150-200 км.
Но и это еще не все. Как уже было сказано выше, компрессия холодного мотора понижена, что требует больше топлива для его запуска. При этом через увеличенные зазоры между поршневыми кольцами и стенкой цилиндра горючее в холодном ДВС попадает в поддон картера, ухудшая в дальнейшем свойства смазочного материала. Особенно эта проблема актуальна в том случае, если мотор приходится долго крутить, чтобы он завелся.
На практике это значит, что если в моторное масло попадает бензин или солярка, причем в больших количествах, такой разбавленный топливом смазочный материал не способен обеспечить надежную защиту мотора от износа после выхода двигателя на рабочие температуры. Результатом может стать не только сокращение ресурса, но и поломка двигателя, его заклинивание и т.д.
Еще следует выделить проблему утечки масла в зимний период. С наступлением холодов страдают резиновые прокладки, уплотнители, сальники. Как правило, резина остается эластичной и сохраняет свои свойства до — 25 градусов по Цельсию. Если температуры ниже, сальники «дубеют» и моторное масло начинает течь.Также любые уплотнители и прокладки страдают от перепада температур, так как холодный ДВС после запуска начинает быстро нагреваться, при этом нагрев происходит неравномерно. Не удивительно, что в резиновых изделиях появляются трещины, которые затем приводят к утечке масла и других технических жидкостей.
Достаточно вспомнить простой наглядный пример, когда после длительной стоянки с вывернутыми колесами зимой на автомобилях с ГУР можно наблюдать течь рулевой рейки. Причина-потеря эластичности манжетов и сальников механизма рулевого управления, которые после запуска мотора и начала работы насоса гидроусилителя попросту не держат рабочее давление. Похожая ситуация происходит и с сальниками в двигателе.
Как избежать проблем при холодном запуске мотора
Если проанализировать основные рекомендации специалистов, большинства описанных выше проблем можно избежать, хотя и не полностью. Давайте разбираться.
- Когда речь заходит об автомобилях, которые эксплуатируются в регионах, где нет значительного понижения температур в зимний период, тогда в рамках подготовки машины к зиме следует выполнять ряд общих стандартных процедур.
- Первым делом необходимо убедиться в работоспособности АКБ и стартера. От эффективности работы аккумулятора напрямую будет зависеть возможность крутить стартер, который, в свою очередь, прокручивает маховик двигателя. Аккумулятор нужно зарядить при помощи ЗУ. В том случае, если он обслуживаемый, следует проверить плотность электролита в аккумуляторе, при необходимости долить или заменить электролит и т.д.
2. Также перед наступлением холодов необходимо проверять и своевременно менять свечи зажигания (свечи накаливания для дизеля), а также другие ответственные элементы (например, высоковольтные свечные бронепровода). Такой подход позволит исключить проблемы с воспламенением смеси в цилиндрах.
3. Еще отметим, что перед зимой следует также заменить все фильтры (воздушный, масляный, топливный), проверить уровень и состояние антифриза в системе охлаждения. Также с наступлением холодов нужно заливать в бак качественное топливо на проверенной АЗС. Что касается горючего, особенно это важно учитывать для дизельных двигателей, которые остро нуждаются в специальной «зимней» солярке.
4. Заключительной рекомендацией, конечно же, является прогрев двигателя перед поездкой. Хотя многие автопроизводители утверждают, что современные моторы не нуждаются в прогреве, практическая эксплуатация показывает обратное.
- Если учесть все сказанное выше, особенно ответственные автомобилисты сразу могли подумать, что можно и вовсе не заводить мотор «на холодную». Другими словами, автомобиль ставится в гараж и зимой не эксплуатируется.
Сразу отметим, такие автовладельцы встречаются, но по понятным причинам их меньшинство. При этом важно понимать, что далеко не всегда отказ от эксплуатации в зимний период позволяет говорить о том, что такой подход только увеличивает срок службы автомобиля и двигателя.
Дело в том, что перед постановкой на длительную стоянку автомобиль нужно правильно «консервировать» (консервация авто на зиму). В противном случае двигателю и другим узлам можно только навредить. Также хранение в неотапливаемых гаражах без необходимой вентиляции часто становится причиной сильной коррозии кузова, приведения в негодность тканевых или кожаных элементов салона и т.д.- Итак, перейдем к варианту, когда машина используется круглый год, при этом зимой отмечается значительное понижение температур (от -30 и ниже). Самым простым выходом из ситуации может быть теплый паркинг или отапливаемый гараж, куда авто ставится на ночную стоянку.
Также в этом случае можно дополнительно оборудовать автомобиль предпусковым автономным подогревателем двигателя типа Webasto или Гидроник, установить отдельный подогреватель масла в поддоне, реализовать подогрев топлива, утеплить двигатель и капот, приобрести пускозарядное устройство для запуска двигателя и т.д.
Естественно, такие решения потребуют дополнительных затрат (иногда достаточно объемных), однако в случае комплексного подхода двигатель будет легко заводиться даже в сильные морозы, меньше расходовать топливо на прогрев и медленно остывать. Также в значительной мере повышается комфорт эксплуатации как бензиновых, так и дизельных ДВС.
Что в итоге
Как видно, некоторых последствий холодного пуска можно избежать только путем достаточно серьезных денежных вливаний (установка автономных предпусковых подогревателей двигателя, подогревателей масла в поддоне и т.д.) в сочетании с хранением авто в теплом гараже.
Однако, если техническое состояние автомобиля хорошее или машина новая, не стоит бояться холодного пуска. Ресурс многих современных двигателей составляет, в среднем, около 300-350 тыс. км. (как бензиновые, так и дизельные ДВС).
К этому следует добавить качественное масло и топливо, заряженную АКБ, исправную работу системы зажигания и предварительный прогрев двигателя перед поездкой с дальнейшими щадящими условиями при езде (отсутствие резких стартов и торможений, обороты не выше средних, движение на пониженных передачах с невысокой скоростью).Перечисленного выше вполне может быть достаточно для того, чтобы ущерб после холодного пуска оказался минимальным, а двигатель в процессе работы максимально безболезненно вышел на рабочие температуры.
Читайте также
Классификация устройств облегчения пуска холодного двигателя
Существует много устройств и способов облегчения пуска холодного двигателя. Выбор устройств в каждом конкретном случае определяется конструктивными особенностями двигателя, экономическими факторами и условиями эксплуатации. Данные устройства делятся на:
- действующие в предпусковой период
- действующие непосредственно в процессе пуска двигателя
К первым относятся индивидуальные подогреватели, обеспечивающие предпусковой прогрев двигателя и его систем, электролита аккумуляторной батареи, топлива, моторного масла и др. Предпусковой прогрев обеспечивает не только повышение частоты прокручивания двигателя и улучшение условий воспламенения топлива или топливовоздушной смеси, но и снижает процесс изнашивания при пуске, сокращает время до начала самостоятельной работы двигателя и уменьшает выбросы вредных веществ в окружающую среду. Поэтому его применение целесообразно при любой низкой температуре окружающего воздуха.
Выпускаемые промышленностью предпусковые подогреватели различаются между собой по виду потребляемой энергии, способу подвода теплоты, циркуляции теплоносителя, теплопроизводительности и др.
В качестве теплоносителя у жидкостных подогревателей используются низкотемпературные жидкости (тосол, антифриз) и вода, причем использование первых предпочтительнее (сокращается время до начала самостоятельной работы двигателя). У воздушных подогревателей в качестве теплоносителя, кроме чистого воздуха, используется смесь воздуха с продуктами сгорания.
Для автомобильных двигателей с жидкостной системой охлаждения серийно выпускаются жидкостные подогреватели, работающие на бензине и на дизельном топливе. Для дизелей с воздушным охлаждением предполагается применение газовоздушных подогревателей или серийно выпускаемых отопителей различной производительности, работающих на дизельном и бензиновом топливе. В первом случае теплоносителем является смесь воздуха с продуктами сгорания топлива, а во втором — чистый воздух.
Кроме жидкостных подогревателей обычного типа применяются подогреватели пульсирующего типа, которые могут быть как жидкостные, так и воздушные. Опытные образцы таких подогреваний изготавливаются отдельными организациями, но пока не получили в нашей стране широкого распространения.
Для тракторных двигателей водяного охлаждения выпускаются типы подогревателей, учитывающие конструктивные особенности их использования на тракторах.
Определение оптимальной методики предпускового подогрева двигателей показывает, что наиболее целесообразно осуществлять подогрев охлаждающей жидкости и масла не до температур, соответствующих рабочим режимам двигателя, а до температур, обеспечивающих его надежный пуск. Для разных двигателей температурные условия надежного пуска могут быть неодинаковыми, однако они характеризуются моментом сопротивления прокручиванию электростартером и температурой цилиндров или головок блока цилиндров. Оценка пуска большого количества автомобильных двигателей и некоторых тракторных дизелей показывает, что надежный пуск большинства из них может быть обеспечен (не исключается применение устройств, облегчающих воспламенения топлива или смеси) при t = -20 С, v < 5 мм2/с и температуре блока и головок цилиндров 30-50 «С. Такая вязкость обеспечивает удовлетворительную прокачиваемость масла через масляную систему двигателя, а температура головок блока цилиндров достаточное условие (в большинстве случаев) для воспламенения смеси. Подбор подогревателя для конкретного двигателя осуществляется по его тепло- производительности в зависимости от размеров и требований к пуску двигателя при низких температурах.
Из накопленного опыта предпускового прогрева ДВС выработана концепция рационального использования для этой цели электрической энергии. Разработанные устройства с использованием электрической энергии по сравнению с другими имеют ряд преимуществ:
- высокая надежность
- быстродействие
- возможность автоматизации процесса прогрева
- компактность
- минимальный объем обслуживания
Электрические подогреватели используются для прогрева жидкости системы охлаждения двигателя, масла в картере, топлива в топливной системе и электролита аккумуляторной батареи.
Для предпускового прогрева двигателя и его систем применяют электрические нагреватели разных типов. По методу превращения электрической энергии в тепловую их подразделяют на нагреватели сопротивлений, индукционные, электродные, инфракрасные излучатели и полупроводниковые. Наибольшее распространение получили нагреватели сопротивлений, однако в последнее время большое внимание уделяется и полупроводниковым. На базе полупроводниковых подогревателей (позисторы) разработаны оригинальные устройства, облегчающе условия воспламенения рабочей смеси карбюраторного двигателя.
Учитывая высокие требования, предъявляемые к электробезопасности, наиболее целесообразной конструкцией электронагревательного элемента являются герметичные трубчатые электронагреватели (ТЭНы), Высокая надежность и электробезопасность, возможность придания необходимой формы ТЭНам позволяют широко их использовать в различных конструкциях электронагревателей. ТЭН представляет собой металлическую оболочку в виде трубки из жаропрочного материала, внутри которой запрессована спираль из нихромовой проволоки, изолированная от оболочки специальным наполнителем с хорошей теплоотдачей (периклазом).
Установка ТЭНов на двигатели не всегда удобна и возможна. Поэтому более перспективным направлением является их использование в теплообменнике (котле). Такая конструкция подогревателя является более универсальной и позволяет устанавливать теплообменники вместо подогревателей, работающих на жидком топливе. Это обеспечивает интенсивный нагрев двигателя при экономическом расходе электроэнергии. Для уменьшения потерь теплоты поверхность котла теплоизолируют.
Разработано много конструкций теплообменников и схем подогрева охлаждающей жидкости и масла. Перспективной конструкцией является та, в которой нагретая жидкость из котла с помощью электрического насоса поступает в водораспределительные каналы блока цилиндров и одновременно в теплообменник, расположенный в масляном картере. Подогрев аккумуляторной батареи обеспечивается как электронагревателями, встроенными в моноблок, так и размещенными в контейнере. Подогрев топлива осуществляется непосредственно электронагревателем или с помощью промежуточного теплоносителя. Конструкция и место размещения электронагревателей определяются конструктивными особенностями автомобиля или механизма. В настоящее время большое внимание уделяется разработке устройства, улучшающих испарение легкого топлива. Такие устройства размещают или во впускном трубопроводе непосредственно под карбюратором, или в самом карбюраторе, что конструктивно более сложно. Их применение уменьшает величину nmin снижает расход топлива при пуске и уменьшает токсичность отработавших газов.
Устройства, облегчающие пуск двигателя и действующие непосредственно в процессе пуска, улучшают условия смесеобразования и восвменения топлива, а также изменяют характеристики отдельных систем двигателя. Они предназначены для изменения фаз газораспределения угла опережения зажигания, угла впрыскивания и цикловой подачи топлива и др.
Существуют устройства, которые обеспечивают каллоризаторное воспламенение топлива (свечи накаливания), подогрев впускного воздуха (свечи подогрева, электрофакельные подогреватели), подогрев топливовоздушной смеси (электроподогреватели различной конструкции), интенсифицирующие процесс воспламенения (легковоспламеняющаяся жидкость), улучшающие характеристики систем зажигания (многоискровая система зажигания и др.).
Для бензиновых двигателей серийно выпускаются устройства для впрыскивания легковоспламеняющейся жидкости и многоискровая система зажигания, обеспечивающая в момент разомкнутого состояния серию искр с частотой 50 Гц и более. Наибольшее количество индивидуальных устройств облегчения пуска холодного двигателя предназначено для дизелей, конструкция и описание работы большинства из них приведены ниже. Эффективность применения индивидуальных устройств облегчения пуска холодного двигателя во многом определяется использованием при его пуске маловязкого масла и оптимальных регулировок топливоподачи.
Особенности холодного пуска двигателя
Начнем с прописных истин, а именно: какие условия нужны двигателю, чтобы заветный процесс в его цилиндрах благополучно пошел. Здесь одинаково важны системы питания, зажигания и стартер, способный расшевелить застывший мотор.
Питание двигателя состоит из: горючего (самое распространенное — бензин) и окислителя (кислород воздуха). Если того или другого слишком мало (или много), то сгорание будет вялым или вообще не состоится. В идеале для полного сгорания бензина его весовое соотношение с воздухом должно быть около 1:15. За этим строго следят соответствующие устройства в любой исправной паяльной лампе, бензиновой горелке, примусе, обеспечивая прозрачное, голубоватое, горячее пламя.
Карбюратор, который должен готовить бензовоздушную смесь для различных режимов работы, существенно сложнее примуса. Но одна из его задач та же — держать соотношение топлива и окислителя в «горючих» рамках.
Когда мотор уже прогрет — это просто. Куда сложнее холодный зимний пуск. Промороженный воздух в диффузорах карбюратора еще больше охлаждается, и капельки бензина, смешиваясь с этой струей, испаряются неохотно. А для вспышки нужна оптимальная смесь — жидкую каплю горючего искра не воспламенит. Дело усложняется тем, что часть паров бензина, все-таки образовавшихся при карбюрации, по пути в цилиндр вновь конденсируется, соприкасаясь с холодным коллектором, и у свечи вновь один воздух — а он, увы, не горит.
Выход из этой непростой ситуации найден давно — любой карбюратор оснащен тем или иным пусковым устройством, резко увеличивающим подачу бензина, чтобы насыщенность его паров возле свечи стала достаточной для вспышки. Простейшая «полуавтоматика» представляется многим автолюбителям мудреной — хотя на деле и изучить, и отладить ее может любой вдумчивый школьник.
Гораздо более сложная проблема возникает у многих современных зарубежных машин, на которых установлен датчик температуры, который при определенном значении заданной минимальной температуры просто не позволит запуститься вашему двигателю. Бороться с этим недугом можно разными путями, вплоть до установки в машине специальной «платы» с выводом кнопки на панель. При запуске двигателя вы нажимаете кнопку, цепь размыкается и электроника, отвечающая, в том числе за ограничение пуска двигателя, перестает работать. Двигатель завелся, вы отжимаете кнопку, и работа электроники машины вновь восстановлена.
Следующая важная система — зажигание. Так ли уж важна мощность искры между электродами, если и слабая успешно заряд поджигает! Действительно, в легких условиях (лето, исправный мотор, нормально работающий карбюратор…) сверхмощная искра и не нужна. Иное дело — условия холодного пуска!
Мощная, хлесткая искра, нагревая капельки бензина, способствует их воспламенению. А слабая на это не способна. Кроме того, важно, чтобы искра между электродами проскочила вовремя — в конце такта сжатия, перед положением поршня в верхней мертвой точке. Это — так называемое опережение зажигания или угол опережения зажигания, для каждого двигателя свой, регламентируемый.
Мощность искры часто зависит и от более простых вещей. Прежде всего — от напряжения в бортовой сети. А покуда мотор не запущен — от состояния аккумуляторной батареи.
Последовательно мы подошли к стартеру. Его задача — крутить мотор, да побыстрее, чтобы карбюратору хватало разрежения, а сжатие в цилиндрах хорошо подогревало каждый заряд. Чем медленнее проворачивается коленвал, тем сложнее пустить двигатель.
Зимой стартеру особенно нелегко и тем более, если в двигателе густое летнее масло. Его настолько трудно прокачать по системе смазки, что порой ломается масляный насос, рвется корпус фильтра. Коленвал вращается еле-еле, сжатие в цилиндрах медленное и слабое, карбюратор работает плохо. Но и это не все!
Нагрузка на стартер максимальная — и он сильно «подсаживает» батарею — настолько, что и искры может не быть. Вот почему при зимнем пуске вязкость масла часто играет «первую скрипку». Поскупились, сэкономили на смене масла — неприятности обеспечены.
А теперь перейдем от теории к практике. Как можно заключить из всего вышеописанного самое главное — это общая готовность автомобиля к морозам. «Правильное», более жидкое и потому более подходящее для зимы масло, а также хороший аккумулятор. С маслом все просто — заливайте хорошее масло в проверенных автосервисах. Минеральное или просто старое машинное масло в минус 30 наверняка замерзнет. Поэтому лучше поменять масло, предпочтительно на «синтетику».
В бачке омывателя тоже нужно иметь незамерзайку, причем качественную и не разбавленную. Вода, если вдруг у кого осталась, замерзнув, разорвет детали омывателя. К сожалению, большинство «незамерзаек» предлагаемых на авторынках замерзают уже при -15ºС. Зная этот факт проще на зиму сливать всю жидкость из омывателя и тем самым обезопасить себя от неприятностей. Согласитесь: мало кто из нас пользуется омывателем зимой.
Аккумулятор. Помочь ему пережить ночь или даже несколько дней можно, хорошо прогрев машину «перед сном» — лучше всего поездить хотя бы полчаса не используя мощные электроприборы — обогрев заднего стекла и сидений, сервоприводы, навороченную музыку. Есть еще вариант унести аккумулятор домой, в тепло. Если у вас нет теплого гаража, и стоянка предстоит долгая, скажем недельная, то снять аккумулятор все же стоит.
Даже в обычных теплых условиях в течение месяца каждый аккумулятор нуждается в зарядке, что же говорить о холодах, когда процесс разрядки идет гораздо быстрее. Не забудьте перед установкой аккумулятора, зачистить все контакты, иначе у вас автомобиль либо не станет заводиться, либо при запуске начнет «глючить» сигнализация.
В холодные утра аккумулятор перед запуском нужно прогреть, на несколько секунд включив дальний свет. Мера это довольно действенная. Совет тем, кто пользуется ручной коробкой передач: чтобы не перегружать аккумулятор — не забывайте во время пуска нажать на педаль сцепления. Нейтрального положения рычага в коробке тут мало: ведь при отпущенной педали мотору придется вращать и ведомый диск, и валы в коробке.
И даже после того как двигатель завелся, имеет смысл некоторое время подержать ногу на сцеплении — если резко отпустить, автомобиль может заглохнуть и, по закону подлости, больше не завестись. Не надо крутить стартер слишком долго — лучше дать аккумулятору отдохнуть, а потом повторить операцию.
Если все же вам не удается завести своего железного коня, то в таких случаях мы вспоминаем о существовании особых устройств, носящих в народе название — «провода для прикуривания». Они предназначены для подачи большого стартового тока на клеммы разряженной аккумуляторной батареи от автомобиля-донора.
Но передать этот ток способны только провода, имеющие достаточно большое сечение. Например, чтобы обеспечить прокрутку холодного двигателя с объемом около 1,6 л, площадь поперечного сечения такого провода должна быть не меньше 16 мм?, что соответствует диаметру 4,5 мм.
Некоторые фирмы выпускают провода в резиновой изоляции, которая при отрицательных температурах дубеет и не позволяет проводам сгибаться. У лучших образцов изоляция выполнена из мягкого материала, чаще всего она силиконовая, не теряющая своих свойств на морозе.
Концы проводов обычно заделываются в мощные зажимы типа «крокодил» и отличаются цветом: как правило, плюсовой провод бывает красным, минусовой — черным. Длина проводов редко превышает 2-3 метра, поэтому ставить автомобили следует как можно ближе один к другому. И при этом учитывать расположение аккумуляторных батарей.
Хочу предостеречь: многие автомобили с достаточно сложным электронным обеспечением системы пуска — проще говоря, с компьютерами — не рекомендуется запускать таким способом. Их выпрямительные мосты и компьютеры могут при этом погибнуть. О чем в инструкциях обычно сказано достаточно определенно. Поэтому, прежде чем «прикуривать» — загляните в «мануал»!
Открыв капоты, сначала закрепите наконечник «плюсового» провода на клемме «+» страдающего автомобиля и только после этого соедините второй зажим этого же провода с клеммой «+» АКБ автомобиля-донора. Зажимы должны закрепляться плотно и надежно. После этого в такой же последовательности подключите черный провод.
Убедившись, что провода закреплены правильно и прочно, подождите пару минут и включите зажигание. Включать зажигание и запускать двигатель автомобиля-донора не следует во избежание повреждения его электронных систем. После пуска двигателя и появления признаков его устойчивой работы на оборотах холостого хода провода можно отключить: сначала «минусовой», затем «плюсовой».
Часто машина не заводится из-за плохих или грязных свечей зажигания. Их нужно проверить, очистить от нагара и при необходимости поменять.
На случай морозов в автомагазинах продается большое количество специальных присадок для топлива — например, «быстрый старт», которые заливаются в карбюратор и топливную систему для лучшего запуска двигателя.
Стартером нельзя, да и бессмысленно крутить дольше 20 секунд. Если после трех таких попыток машина не ожила — нужно подождать несколько минут, затем повторить серию. Когда не получилось запустить мотор с трех-пяти попыток и он не подает на это никаких надежд — стоит оставить машину в покое до потепления или вызвать специалиста для поиска причины саботажа техники.
В холод лучше не ставить автомобиль на ручник, чтобы не примерзли колодки. Спокойнее просто поставить машину на передаче. Владельцам дизельных автомобилей вообще не рекомендуется пользоваться машиной в серьезные холода, если она ночует на улице или в неотапливаемом гараже. Шансов на запуск дизеля при минус 30 немного.
Чтобы не копаться с замерзшими дверными замками, лучше заранее залить в «личинки» специальные «размораживалки». Поливать замок кипятком не советую — вода остынет, замерзнет, и открыть машину в следующий раз удастся уже только весной.
Один из спорных вопросов — стоит ли греть машину, если, допустим, она совершенно исправна и может ехать сразу после пуска и не глохнуть. Однозначно: стоит трогаться с места только после того, как обогреватель салона начинает выдавать ощутимо теплый для рук воздух. И, конечно, не газовать, как советуют инструкции.
Помните: один проблемный холодный пуск двигателя в сильный мороз по степени причиненного автомобилю вреда равен 300-500 км пробега. И если поездка не срочная, то лучше ее отложить на потом.
Toyota : система «холодного пуска»
Cистема холодного пуска двигателя фирмы TOYOTA
Литературы о ремонте иномарок сейчас предостаточно. Однако, создается такое впечатление, что некоторые издательства пользуются одним и тем же источником. И этот источник довольно скуден, особенно при описании работы того или иного датчика или узла завязанного на систему электронного управления двигателем. Поэтому, для начала, мы постараемся приподнять завесу тайны, которая окутывает систему холодного запуска двигателя автомобилей фирмы «. «TOYOTA» имеет ярко выраженную систему холодного пуска, то есть, кроме основных систем имеет также систему облечения пуска холодного двигателя в виде датчика холодного пуска (или термовременного реле форсунки холодного пуска), и пусковую форсунку (форсунку холодного пуска.
Итак, Вы пришли зимним морозным утром на стоянку (в гараж), открыли дверь машины и, вставив ключ зажигания, повернули его…
Небольшое примечание: прежде чем поворачивать ключ зажигания пожалейте свою аккумуляторную батарею, дайте ей немного прогреться. Для этого, прежде чем поворачивать ключ зажигания включите на 3-4 секунды габариты. Тем самым вы немного подогреете электролит в батарее и поможете ей отдать свой ток на стартер «более радостно». Естественно, если у вас АКБ разряженная, то этого делать не стоит.
…повернули ключ зажигания и… — а давайте немного задумаемся и попытаемся представить, что происходит в этот момент в электронике Вашего автомобиля?
Первым делом «ECM» или «ECU» (Electronic Control Module или Electronic Control Unit) или просто — компьютер опрашивает датчики, и проверяет все цепи, исправность которых гарантирует нам успешный запуск двигателя. Если все нормально, то при дальнейшем поворачивании ключа зажигания мы подаем питание на стартер. Как только стартер получает питание, — оно приходит и на вывод «STA» термовременного реле (будем называть его так, для ясности, хотя это достаточно сложный узел и в разной литературе его «обзывают» по-разному). Если вы посмотрите на рисунок 1 то увидите, что далее этот пришедший «+» попадает:
· на пусковую форсунку;
· на спираль внутри термовременного реле и нагревает ее.
Форсунка открывается и во впускной коллектор начинает поступать дополнительное топливо, так необходимое при холодном запуске двигателя.
Рис 1. Схема форсунки холодного пуска и схема ее подключения.
Но если по каким то причинам двигатель не завелся (например, мала скорость вращения коленчатого вала из-за севшей аккумуляторной батареи, или есть дефекты по стартеру, или иные причины) и дополнительное топливо будет поступать во впускной коллектор и далее, то двигатель просто-напросто «зальет» и он не заведется. Для того, что бы этого не произошло контакты, находящиеся внутри термовременного реле и включающие форсунку, выполнены на биметаллической пластине. Вокруг пластины намотана спираль. Параметры биметаллической пластинки подобраны так, что спираль, которую нагревает проходящий ток, раскаляется, температура биметаллической пластинки повышается и в какой-то момент – щелк! Пластинка разъединяет контакты, через которые идет питание на форсунку. Форсунка холодного пуска перестает работать и далее двигатель продолжает свою работу без нее.
Стоит отметить, что время работы термовременного реле зависит от имеющейся на данный момент температуры двигателя. Принцип здесь простой: если двигатель холодный, с температурой например — 20С, то и температура биметаллической пластинки такая же. И для того, что бы спираль ее разогрела, потребуется много времени.
А если же температура двигателя +10°С, то и температура биметаллической пластинки тоже + 10°С и времени, что бы ее разогреть до момента размыкания контактов потребуется тоже – естественно, меньше.
|
Рис 2. Схема термовременного реле. 1 — выводы датчика, 2 — корпус датчика, 3 — биметаллическая пластина, 4 — спираль, 5 — контактная пара. |
Этим самым регулируется время поступления дополнительного топлива во впускной коллектор и при неисправности термовременного реле будет или «мало» или «много» топлива.
Надо отметить, что описываемая система холодного пуска не имеет никакого отношения к электронике. Да-да, не удивляйтесь, потому что, если вы внимательно читали эти строки то заметили, что термовременное реле включается в работу не по команде компьютера, а просто параллельно со стартером.
Примерная зависимость времени работы
термовременного реле от температуры:
-20°С………………………………………….. 10 сек
0°С……………………………………………. 5-8 сек
+10°С………………………………………… 3-5 сек
выше +20°С………………………………….. 0 сек
После запуска холодному двигателю еще нужно некоторое обогащение топливом, поэтому электронный блок управления подает на рабочие форсунки чуть-чуть бОльшие импульсы открытия, чем при работе прогретого двигателя. Расчет импульса блок управления производит на основании информации датчика температуры охлаждающей жидкости.
Некоторая статистика:
В нижеприведенной таблице показаны значения сопротивлений различных датчиков, из чего можно сделать вывод, что если между контактами STJ — «минус» сопротивление превышает 1,5 – 2,0 Ома, то этот датчик или не будет работать или будет работать неправильно.
Значение же сопротивления между контактам «STA» и «минусом», как правило лежит в пределах 20-90 Ом, а что касается сопротивления между выводами «STA» и «STJ», то оно изменяется в зависимости от температуры охлаждающей жидкости:
|
Сопротивление, Ом |
Температура охлаждающей жидкости |
|
20-40 |
ниже 30°С |
|
40-60 |
выше 40°С |
Порядок проверки системы холодного пуска двигателя
Лучше всего проверить работоспособность системы визуально. Для этого надо открутить два болтика на 10, которыми форсунка холодного пуска крепится ко впускному коллектору, и немного отогнуть ее таким образом, что бы сопло ее смотрело вверх или в сторону для того, что бы при провороте двигателя стартером нам было видно – прыскает оттуда топливо или нет, и как прыскает. Это немаловажно. Если форсунка отгибается трудно или создается впечатление, что может сломаться сам трубопровод к форсунке, тогда можно сделать по-другому. Процедура немного длиннее, но надежнее: открутить два болта на 12, которыми крепится непосредственно трубопровод к топливной рейке и впускному коллектору, повернуть форсунку как удобнее, и все собрать в обратном порядке.
Важное условие: двигатель должен быть холодным.
Прокручиваем двигатель стартером и смотрим на форсунку холодного пуска – прыскает оттуда топливо и как прыскает.
Если система работоспособна, то из форсунки при вращении стартером должен идти хороший распыл топлива, то есть конусом и на расстояние не менее 15 – 25 см. в течение 3-5 секунд. Если при этом не видно ни одной струйки, а виден как бы шатер из распыленного топлива – все нормально. Если нет – то замените ее или займитесь прочисткой. Это можно попытаться сделать сжатым воздухом, в прямом и обратном направлении, подавая и снимая напряжение с контактов. У нас же для очистки форсунок сделана простая конструкция, где обыкновенным топливным насосом создается давление около двух килограмм, а в промывочный бензин добавлена очищающая жидкость.
Если система не или полуработоспособна, то из форсунки холодного пуска топливо может либо вообще не поступать, либо прыснуть чуть-чуть и все.
Теперь, когда мы визуально проверили и убедились в том, что из форсунки топливо практически не поступает, надо разобраться – по какой причине?. Из опыта можно сказать, что 70% данной неисправности происходит из-за неисправности термовременного реле форсунки холодного пуска. Тем более у нас на Дальнем Востоке, когда влажность достигает 100%.
Проверим термовременное реле форсунки холодного пуска. Оно должно быть холодным. Как проверять и какие должны быть показания – см. выше. Если после данной проверки оказалось, что показания сопротивления реле укладываются в пределы, переходим к проверке форсунки холодного пуска. Из строя они выходят очень редко, но проверка не помешает.
Проверим сопротивление форсунки холодного пуска, которое должно составлять:
Двигатель 4А-FE…………………………………. от 3 до 5 Ом
Двигатель 4A-GE………………………………… от 2 до 4 Ом
Примечание: это допустимые пределы. Если они не соответствуют, – придется форсунку заменить. Но в основном, из практики, сопротивление форсунки лежит в пределах 3,0 — 3,5 Ом.
Сняв с термовременного реле разъем, включив зажигание и немного подождав, чтобы топливный насос создал давление в системе, подсоединим «+» и «-» к выводам форсунки. Форсунка должна сработать и начать распылять топливо. Не предупреждаем о соблюдении мер безопасности! Это, – само собой разумеется!
Может быть такое, что и после подачи напряжения на форсунку холодного пуска топливо из нее «не прыскает». Не отчаивайтесь. Проверьте: а подается ли топливо вообще? Для этого ослабьте болт на 17, которым к топливному насосу крепится топливный патрубок и посмотрите результат.
Топливный насос можно включить и принудительно из моторного отсека. Для этого надо установить ключ зажигания в положение «ON» и на диагностическом разъеме перемкнуть выводы «Fp» и «+B».
Схематичное изображение диагностических разъемов (на «TOYOTA» они используются двух типов – до 90-го года и после 90-го) вы можете посмотреть на нижеприведенных рисунках.
|
Диагностический разъем моделей выпуска после 90г. |
Диагностический разъем моделей выпуска до 90г. |
Для проверки утечки топлива из пусковой форсунки, не включая зажигание, перемкните выводы на диагностическом разъеме и смотрите. Идеально, конечно, если в течение 30-40 секунд из нее не появится не капли. Но если увидите, что на срезе форсунки появляются капли или она вообще сочится — меняйте форсунку.
На некоторых моделях с расходомером воздуха (ранних годов выпуска) включение топливного насоса осуществляется перемыканием выводов не диагностического разъема двигателя, а диагностического разъема топливного насоса. Этот момент проиллюстрирован на приведенном рисунке.
Однако не стоит сильно удивляться, если вы начнете искать диагностический разъем топливного насоса (Fuel Pump Check Connector) на своем двигателе, а его там не окажется. Такое встречается. И причина здесь только в одном — при предыдущем ремонте кто-то разъем оборвал или отрезал.
Выводы топливного насоса («Fc» – «E1» в кружке на рисунке) замыкаются только в том случае, когда стартер начинает раскручивать двигатель. Что происходит в этот момент:
· Двигатель начинает интенсивно засасывать воздух через расходомер воздуха;
Подвижная пластинка внутри начинает двигаться и освобождает выводы «Fc» – «E1»;
· Топливный насос начинает работать;
Для того, что бы принудительно включить топливный насос, придется осторожно вскрыть крышку расходомера воздуха и вручную, так же осторожно разомкнуть выводы – это два крайних вывода справа, если смотреть сверху.
Во всех руководствах пишется (и это справедливо), что после каких-либо операций на топливной системе: при снятии форсунки, топливного штуцера, топливного клапана и так далее надо менять прокладки (медные колечки) на новые. Справедливо, но они не всегда есть под рукой — новые. Поэтому можно поступить таким образом: перед установкой просто-напросто отжечь эти колечки газовой горелкой. Все свои свойства медь не восстановит, но станет гораздо мягче. Это можно делать один раз.
При установке форсунки холодного пуска обратно рекомендуем внимательно осмотреть посадочное место и нанести на него тонкий слой герметика, потому что имеющаяся там прокладка, в большинстве случаев, при снятии форсунки трескается или рвется, а это чревато банальным подсосом воздуха.
На некоторых двигателях 4A-GE термовременное реле форсунки холодного пуска располагается «хитровато» – надо заглянуть в промежуток между двигателем и кабиной, и там, «за четвертым цилиндром» мы увидим и его и датчик температуры для системы «EFI».
После проведения всех работ на топливной системе обязательно «прогоните» двигатель на всех режимах и после этого внимательно осмотрите все соединения на предмет подтекания топлива. Не только капелек топлива не должно быть в местах соединений, но и даже «потения» топлива.
Необходимо так же отметить, что система холодного пуска двигателя используется, в основном, фирмой «TOYOTA». И то, автомобили выпуска после 93-95 годов уже не используют систему холодного пуска, потому что в них применены уже другие решения для запуска холодного двигателя.
Кучер В.П.
© Легион-Автодата
Руководство по ремонту и эксплуатации Toyota
Холодный запуск двигателя – важные рекомендации
Как в популярной шутке – зима опять пришла нежданно: в Сибири уже нередки ночи с -30°, да и в европейской части страны температурой -10° уже никого не удивишь. Все знают, что зимой автомобилям и их владельцам приходится тяжелее, чем летом. Это проявляется во многих аспектах, но начинается с пуска мотора. Замерзший двигатель сложнее завести, об этом знают даже дети, но почему именно и как с этим бороться? Для начинающих автолюбителей, которые владеют машиной свою первую или вторую зиму, эта информация будет особенно актуальна.
Запуск холодного двигателяАккумулятор
Без исправного аккумулятора машину не заведешь ни зимой, ни летом, это факт, однако именно в холодное время года проблема становится наиболее актуальной. Дело в том, что мороз отрицательно влияет на заряд батареи. Не только в машине, страдают любые «аккумы», вот только если телефоны, планшеты, фотоаппараты мы храним дома, в крайнем случае, носим по улице в теплом кармане, то автомобильный аккумулятор стоит на морозе почти всегда. Неудивительно, что холода выявляют все его слабости. Летом «уставшие» батареи еще способны крутить стартеры, а зимой у них уже не хватает на это сил.
Никакой магии – просто законы физики, заряд падает, а тут еще и отдача требуется выше, чтобы провернуть замерзшие механизмы. Так что аккумулятору зимой – повышенное внимание. Чтобы не попасть в просак, батарею рекомендуется периодически проверять.
Сделать это можно как мультиметром (рекомендуется, чтобы напряжение на незаведенном авто не падало ниже 12,4 В), так и ареометром (замеряется плотность электролита, рекомендуемое значение не ниже 1,27 г/см.куб при температуре -10 градусов). Если показатели ниже, то можно подзарядить аккумулятор и делать регулярные проверки. Если зарядки надолго не хватает, скорее всего, придется покупать новый аккумулятор.
Проверка аккумулятора мультиметромДля мобилизации всех сил батареи есть небольшая хитрость. Нужно перед пуском включить дальний свет на 10-15 секунд. Заряд от этого сильно не упадет, зато электролит чуть разогреется, это поможет выдать максимум. Но во время самого пуска дальний свет, как и другие электропотребители (печка, подогревы, магнитофон), должны быть выключены, чтобы не распылять силы.
Еще, конечно, сказывается фактор времени. Аккумулятору даже в оптимальных условиях нужна периодическая подзарядка, что уж говорить про морозы. Даже исправная батарея может не перенести недельного стояния на улице при -30°. Если планируете долго не ездить, то лучше снять аккумулятор и отнести его в тепло. Усилий, затраченных на съем и установку, понадобится куда меньше, чем на пляску с бубном вокруг замерзшей машины.
Масло в двигателе
Моторное масло в двигателе подвержено воздействию температуры, чем холоднее на улице, тем сильнее оно загустевает. При первом пуске механизмы с загустевшей смазкой провернуть сложнее, отсюда и проблема.
Казалось бы, нужно использовать более жидкое масло, которое меньше загустевает, и не беспокоиться об этом. Но у слишком жидкого масла свои недостатки, особенно в теплое время года. Раньше водители просто меняли масло два раза в год: на зиму заливали более жидкое, на лето – более густое. Современные нормы обслуживания не делят масла на сезоны, хотя, возможно, в некоторых режимах эксплуатации в этом есть резон.
Вязкость моторного маслаВ любом случае, при выборе масла нужно ориентироваться на допуски и рекомендации от производителя, но если вы живете в местности с холодными зимами, то лучше выбирать самое жидкое масло из разрешенных. И, конечно, приоритет синтетике, она меньше подвержена загустеванию. Шансов с ней завести мотор больше.
Свечи
На этот фактор во время холодного пуска внимание обращают не часто, а жаль, он тоже может внести свою лепту. Свечи зажигания в процессе эксплуатации получают выработку, зазор понемногу увеличивается. А известно, что чем больше зазор, тем слабее искра. Тут ситуация как с аккумулятором – для езды на прогретом моторе отклонение не критично, но вот на холодном пуске уже может сказаться.
Впрочем, если вы придерживаетесь нормативного регламента замены свечей, то проблем быть не должно. Современные программы ТО довольно гуманны к свечам, большинство производителей рекомендует менять их раз в 30 тысяч, а иные вообще на каждом ТО. 15-30 тысяч километров качественные свечи должны проработать без проблем, но если сильно затягивать с заменой, то возможно всякое.
Свечи зажиганияПри холодном пуске свечи еще могут пострадать от самих попыток завести мотор. Если крутить стартером слишком долго, то свечи можно залить бензином, после чего без просушки продолжать попытки бесполезно. Кстати, если кто не знает, режим просушки можно включить, утопив при работе стартера педаль газа в пол. В таком случае бензин перестает подаваться, зато впускные и выпускные клапаны продолжают работать, создавая в цилиндре необходимую вентиляцию.
Компрессия
Еще один параметр, который ухудшает холодный пуск – сжимание металла и изменение зазоров между компонентами мотора. Клапанный механизм и цилиндропоршневая группа в -30° уже имеют другие зазоры. Это приводит к потере компрессии при первом пуске, а хорошая компрессия для запуска мотора необходима. Когда двигатель чуть прогреется, компрессия восстановится, но как его прогреть без пуска? Все большую популярность получают предпусковые подогреватели (особенно на дизелях, где проблема сильнее выражена), но все равно они для массовых пользователей еще остаются довольно дорогой экзотикой.
Предпусковый подогревательЕсть еще, конечно, дедовские способы с паяльником под картером двигателя (заодно так можно сделать более жидким масло) или феном на впускной коллектор. В крайнем случае, ими тоже можно воспользоваться.
Прогрев двигателя перед запускомСтоит оговориться, что свежие моторы, с малым пробегом, вряд ли могут не запуститься в мороз только по этой причине, у них высокий запас по компрессии, и ее небольшое снижение не должно вызывать проблему. А вот уже «подуставшие» двигатели с большими пробегами с такой ситуацией столкнуться могут. Нюанс еще и в том, что владелец авто не способен повлиять на ситуацию, против законов физики, как говорится, не попрешь. Зато он может не доводить мотор своего авто до состояния «дров». Если своевременно отремонтировать двигатель, то жаловаться на проблемы с компрессией потом не придется.
Вместо вывода
Нельзя не признать, что переход с карбюраторных моторов на инжекторы снизил остроту проблемы холодного пуска. Для запуска автомобиля с карбюратором требовалось, порой, ювелирная игра с педалью газа, чувство автомобиля и опыт. Причем это было даже не неисправностью, а особенностью, с которой приходилось мириться. С инжектором просто – сел, завел, ну или не завел по какой-то конкретной причине. Большинство современных автомобилей в исправном состоянии без проблем заводятся при -30°, и даже ниже. Однако такие возможности расслабляют и расхолаживают водителей – они перестают контролировать состояние автомобиля. Вот тут и подстерегает опасность как-нибудь выйти с утра и не завести машину.
Система облегчения пуска холодного двигателя
7.2. СИСТЕМА ОБЛЕГЧЕНИЯ ПУСКА ХОЛОДНОГО ДВИГАТЕЛЯ (ЭФУ и предпусковой подогреватель)Электрофакельное устройство (ЭФУ) предназначено для подогрева во впускных коллекторах всасываемого двигателем воздуха при его запуске и до начала устойчивой работы. ЭФУ рекомендуется применять в диапазоне температур окружающего воздуха от минус 5 до минус 15°С. Предельная температура окружающего воздуха, при которой ЭФУ обеспечивает надёжный пуск холодного двигателя, составляет минус 22°С. При более низких температурах окружающего воздуха следует применять предпусковой подогреватель.
Применение ЭФУ в условиях низких температур позволяет продлить срок службы моторного масла, уменьшить дымление холодного двигателя, увеличить ресурс стартера и аккумуляторных батарей за счёт более раннего появления вспышек топлива в цилиндрах.
Сила тока, потребляемого ЭФУ, не превышает 24А. Такое значение потребляемого тока не оказывает отрицательного влияния на последующий стартерный разряд аккумуляторных батарей.
Электрическая схема ЭФУ является составной частью общей схемы электрооборудования автомобиля и обеспечивает работу и управление устройством.
ЭФУ состоит из свечей факельных штифтовых, термореле, реле включения электрофакельных свечей, реле выключения обмотки возбуждения генератора, электромагнитного топливного клапана, контрольной лампы-сигнализатора и кнопки включения.
Свечи факельные штифтовые 23 (рис. 7.29) и 17 (рис. 7.30) обеспечивают образование факелов во впускных коллекторах. Стартерная прокрутка коленчатого вала двигателя автомобиля Камаз 6560 приводит к значительному падению напряжения в бортовой сети автомобиля и для стабильной работы на этих режимах свечи имеют номинальное напряжение 19 В. Для предохранения свечей от номинального напряжения сети автомобиля, в схеме предусмотрены термореле, реле ЭФУ и реле отключения обмотки генератора.
Термореле представляет собой добавочный резистор с электротермическим реле. Термореле снижает подводимое к штифтовым факельным свечам напряжение до 19 В, определяет время нагрева факельных свечей, включает электромагнитный топливный клапан и контрольную лампу-сигнализатор.
Реле ЭФУ шунтирует сопротивление термореле при стартерной прокрутке коленчатого вала двигателя, что позволяет поддерживать рабочее напряжение на свечах.
Реле отключения обмотки генератора защищает свечи ЭФУ от высокого напряжения, вырабатываемого генератором при пуске двигателя.
Электромагнитный топливный клапан 19 (рис. 7.29) и 15 (рис. 7.30) управляет поступлением топлива к штифтовым факельным свечам из системы питания двигателя топливом.
Работа ЭФУ возможна после включения «массы» и поворота ключа зажигания в положение 1. Включение ЭФУ осуществляется кнопкой ЭФУ и контролируется лампой -сигнализатором. При нажатии и удержании кнопки во включенном состоянии начинается разогрев нагревательных элементов штифтовых факельных свечей. После разогрева свечей, термореле включает лампу-сигнализатор, электромагнитный топливный клапан, и топливо из системы питания начинает поступать к свечам. Не отпуская кнопку ЭФУ, включают стартер поворотом ключа во второе (нефиксируемое) положение. Во впускных коллекторах возникают факелы, которые, перемешиваясь с холодным воздухом, разогревают его и создают благоприятные условия для пуска. Дальнейшим удержанием кнопки ЭФУ проводится сопровождение до начала устойчивой и самостоятельной работы двигателя.
Предпусковой подогреватель предназначен для нагрева жидкости в системе охлаждения и масла в картере двигателя перед его пуском в холодный период времени.
Техническая характеристика
Таблица 7.7.
Тип | ПЖД-30 |
Теплопроизводительность, МДж/ч (ккал/ч) | 108,9 (26000) |
Топливо | применяемое для двигателя |
Расход топлива, кг/ч | 4,5 |
Воспламенение топлива | электроискровой свечой от транзисторного коммутатора с катушкой зажигания |
Время работы свечи, с, не более | 30 |
Предпусковой нагреватель топлива | штифтовая электрическая свеча мощностью 200 W |
Высоковольтная свеча | СН 423, электроискровая |
Коммутатор высокого напряжения | ТК 107 А, транзисторный |
Электромагнит клапана | PC 335 |
Электронагреватель топлива | 11.3741060 |
Электродвигатель подогревателя | МЭ 252 мощностью 180 Вт |
Контактор цепи электродвигателя | КТ 127 |
Кнопочный выключатель | 11.3704 |
Переключатель режимов работы | ВК 354 |
Подогреватель установлен под передней поперечиной рамы автомобиля Камаз 6560 и состоит из следующих сборочных единиц и систем: теплообменника 2 (рис. 7.40) в сборе с горелкой, электромагнитного топливного клапана с форсункой и электронагревателем топлива в сборе, насосного агрегата 7 с электродвигателем, вентилятором, жидкостным и топливным насосами, системы электроискрового розжига с искровой свечой и транзисторным коммутатором, системы дистанционного управления подогревателем с переключателем режимов работы, контактором электродвигателя и кнопочного выключателя.
В горелке топливо смешивается с воздухом. Образовавшаяся смесь воспламеняется и сгорает. Горелка съемная, прикреплена к теплообменнику подогревателя болтами. На горелке установлены электроискровая свеча и топливный электромагнитный клапан в сборе с форсункой и электронагревателем топлива.
Теплообменник подогревателя (рис. 7.41) изготовлен из листовой нержавеющей стали, предназначен для передачи тепла циркулирующей через него жидкости от сгорающего топлива. По принципу действия теплообменник является рекуперативным и состоит из двух жидкостных рубашек и двух газоходов. Продукты сгорания из горелки 4 направляются в прямой газоход 3, затем проходят по обратному газоходу 2 и отводятся из теплообменника к картеру двигателя для подогрева масла. На выходе из обратного газохода установлен нагреватель 5 топлива, обеспечивающий подогрев топлива, подаваемого к форсунке, до температуры 60-80 °С отработавшими газами.
Рис. 7.40. Установка предпускового подогревателя ПЖД-30 на автомобиле: 1 — электромагнитный клапан; 2 — теплообменник с горелкой; 3 — воронка для залива жидкости; 4 — двигатель; 5 — топливный бачок; 6 — передняя поперечина рамы; 7 — насосный агрегат.
Рис. 7.41. Теплообменник подогревателя: 1 — теплообменник; 2 — газоход обратный; 3 — газоход прямой; 4 — горелка; 5 — нагреватель газовый топлива; 6 — патрубок подвода жидкости; 7 — электронагреватель топлива; 8 — клапан электромагнитный; 9 — патрубок отвода жидкости из теплообменника; 10 — свеча электроискровая; 11 — штуцер подвода топлива к нагревателю в теплообменнике; 12 — форсунка; 13 — патрубок отвода отработавших газов; 14 — фильтр топливный.
Электромагнитный топливный клапан 8 предназначен для дистанционного отключения или включения подачи топлива в горелку подогревателя. Клапан открывается под действием электромагнитного поля катушки-соленоида, закрывается возвратной пружиной. В корпус клапана ввернута форсунка 12. В форсунке и клапане установлены фильтры тонкой очистки топлива.
Подогрев топлива, необходимого для зажигания устойчивого пламени в горелке, обеспечивает штифтовым электронагреватель топлива 7, установленный в приливе корпуса электромагнитного клапана.
Насосный агрегат (рис. 7.42) представляет собой устройство, состоящее из вентилятора (нагнетателя), топливного и жидкостного насосов, приводимых от одного электродвигателя. Жидкостный насос и вентилятор, выполненные в литом алюминиевом корпусе, установлены с одной стороны приводного электродвигателя; топливный насос, имеющий автономный корпус, закреплен с противоположной стороны электродвигателя. Такая конструкция насосного агрегата не вызывает трудностей при установке и удобна в обслуживании.
Рис. 7.42. Насосный агрегат: 1 — краник сливной; 2 — корпус жидкостного насоса; 3 — колесо рабочее жидкостного насоса; 4, 11 — манжеты уплотнительные; 5 — крыльчатка вентилятора; 6 — корпус; 7 — электронагреватель; 8 — муфта топливного насоса; 9 — ведущее зубчатое колесо топливного насоса; 10 — ведомое зубчатое колесо; 11 — клапан редукционный.
Жидкостный насос центробежного типа предназначен для обеспечения циркуляции теплоносителя между предпусковым подогревателем и системой охлаждения двигателя. Рабочее колесо 3 установлено непосредственно на вал электродвигателя 7 и закреплено гайкой. Со стороны вентилятора рабочая полость насоса уплотнена резиновой манжетой 4. Жидкость к насосу подводится через патрубок на крышке насоса, а отводится через патрубок на корпусе насоса. Для слива жидкости из полости насоса служит краник 1.
Вентилятор центробежного типа обеспечивает подачу воздуха в горелку подогревателя. Крыльчатка 5 вентилятора установлена на вал электродвигателя на шпонке и закреплена гайкой. Необходимый зазор между крыльчаткой и корпусом вентилятора обеспечивается распорной втулкой, установленной между подшипником электродвигателя и ступицей крыльчатки.
Топливный насос шестеренного типа обеспечивает подачу топлива под давлением к форсунке подогревателя. Вал насоса со стороны электродвигателя уплотнен резиновой манжетой 11. Вал ведущего зубчатого колеса насоса соединен с валом электродвигателя эластичной муфтой 8.
Подача топливного насоса регулируется редукционным клапаном 12, обеспечивающим перепуск топлива из нагнетательной полости насоса во всасывающую.
Система электроискрового розжига предназначена для обеспечения искрового разряда в горелке при пуске подогревателя. Топливная смесь в горелке теплообменника подогревателя воспламеняется высоковольтным разрядом, который образуется между электродами свечи 3 (рис. 7.43). Высокое напряжение на электродах свечи создается транзисторным коммутатором и индукционной катушкой 2.
Рис. 7.43. Схема электрооборудования ПЖД-30: 1 — электродвигатель насоса ПЖД; 2 — индукционная катушка с коммутатором; 3 — искровая свеча; 4 — электромагнитный клапан; 5 — нагреватель топлива; 6 — кнопочный выключатель; 7 — контактор; 8 — переключатель управления. Положения переключателя: 0 — все выключено; I — розжиг подогревателя; II — работа; III — продувка и пусковой нагрев топлива.
Система дистанционного управления подогревателем дает возможность управлять работой подогревателя как при транспортном положении кабины автомобиля Камаз 6560, так и при поднятой кабине.
Переключатель управления работой подогревателя, установленный на кронштейне в кабине, имеет четыре положения;
положение 0 — все выключено;
положение I — включен электродвигатель насосного агрегата, электромагнитный топливный клапан и электроискровая свеча;
положение II — включен электродвигатель насосного агрегата и электромагнитный топливный клапан;
положение III — включен электродвигатель насосного агрегата (режим продувки). Включение электронагревателя топлива осуществляется в режиме продувки кнопочным выключателем, установленным на кронштейне в кабине.
Подогреватель работает следующим образом. Топливный насос подогревателя подает топливо из бачка 14 (рис. 7.44), которое через открытый электромагнитный клапан подводится к форсунке и впрыскивается во внутреннюю полость горелки теплообменника подогревателя. Распыленное топливо смешивается с подаваемым вентилятором воздухом, воспламеняется и сгорает, нагревая в теплообменнике 4 охлаждающую жидкость. Продукты сгорания топлива через трубу 3 направляются под масляный картер 1 двигателя и нагревают в нем масло.
Топливо очищается фильтрами, установленными в электромагнитном клапане и форсунке.
Топливо для подогревателя поступает из специального топливного бачка 14 (рис. 7.44), который заполняется автоматически при работающем двигателе. При неработающем двигателе бачок может быть наполнен с помощью ручного топливоподкачивающего насоса, установленного на ТНВД.
Расход топлива регулируется с помощью редукционного клапана, размещенного на топливном насосе.
При эксплуатации предпускового подогревателя нужно следить, чтобы не было течи охлаждающей жидкости и топлива в соединениях топливных трубок, шлангов и кранов. Соединения топливных трубок с подогревателем должны быть герметичны, так как подсос воздуха в систему питания топливом не допускается. Наличие воздуха или течь в системе питания топливом подогревателя приводит к ненадежной работе и произвольной остановке подогревателя.
Работа подогревателя с открытым пламенем на выпуске недопустима.
После мойки автомобиля Камаз 6560 или преодоления брода в холодный период времени года нужно удалить воду, попавшую в воздушный тракт вентилятора, включением насосного агрегата на 3-4 мин (поставить переключатель в положение III).
Рис. 7.44. Схема работы предпускового подогревателя: 1 — картер двигателя; 2 — насосный агрегат; 3 — труба отвода газов; 4 — теплообменник подогревателя; 5 — воздухопровод к горелке подогревателя; 6 — труба подвода жидкости из подогревателя в блок; 7, 11 — труба отвода жидкости в из блока в подогревателя; 8 — фильтр тонкой очистки топлива; 9 — подводящая трубка насоса низкого давления; 10 — топливная сливная трубка; 12 — ручной топливоподкачивающий насос; 13 — жидкостный насос системы охлаждения двигателя; 14 — топливный бачок подогревателя; 15 — топливный кран подогревателя; 16 — подводящая трубка топливного насоса подогревателя.