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:

 

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.

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

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

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.