автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Совершенствование системы предпусковой тепловой подготовки тракторных дизелей путём использования аккумулированной энергии

На правах рукописи

КОСЕНКОВ ИВАН АЛЕКСЕЕВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ПРЕДПУСКОВОЙ ТЕПЛОВОЙ ПОДГОТОВКИ ТРАКТОРНЫХ ДИЗЕЛЕЙ ПУТЁМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АККУМУЛИРОВАННОЙ ЭНЕРГИИ

Специальность 05.20.03 - Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 О ОПТ 2011

Санкт-Петербург 2011

4857381

Работа выполнена на кафедре «Автомобили и тракторы» ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Картошкин Александр Петрович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Зуев Анатолий Алексеевич

доктор технических наук, профессор Куколев Максим Игоревич

Ведущая организация ГНУ «Северо-Западный научно-исследовательский

институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук»

Защита диссертации состоится 1 ноября 2011 г. в 13 ч. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 220.060.06 при ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет» по адресу: 196601, Санкт-Петербург, Пушкин, Академический пр., д. 31, ауд. 2.719 (факс. (812) 476-56-88).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.

Автореферат размещён на сайте Санкт-Петербургского государственного аграрного университета: http://wv.-w.spbgau.nl

Автореферат разослан "_ сентября 2011года

Ученый секретарь диссертационного совета, д. т. н., профессор

Смирнов В.Т.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Агропромышленный комплекс (АПК) развивается в различных климатических зонах по всей территории России.

Климатические условия нашей страны очень разнообразны, более 50% ее территории лежит севернее изотермы января (-20°С). Зимний период продолжается в северных районах около 200, а в «верхних» широтах до 300 суток.

В северных регионах России эксплуатируется большой парк сельскохозяйственной, строительной и автомобильной техники с дизелями. Около 5% перечисленной техники имеет северное исполнение (исполнение ХЛ). При зимней эксплуатации одной из основных проблем является запуск дизелей в условиях отрицательных температур окружающего воздуха, т.к. техника работает на значительных расстояниях от гаражного (отапливаемого) хранения.

Процесс запуска дизеля и подготовки машины к работе в целом продолжается в течение 1 - 3 часов и более. Причём, проблема холодного пуска является не только технической, но и социальной, т.к. дизели многих машин не останавливают на ночное (нерабочее) время. Проблема запуска дизелей мобильных машин в условиях отрицательных температур широко известна и достаточно глубоко изучена. Ею занимались и занимаются многие отечественные и зарубежные ученые. Несмотря на это в настоящее время все технические средства облегчения запуска дизеля далеки от совершенства и обладают рядом существенных недостатков. Проведенный анализ показал, что предпусковая тепловая подготовка дизелей в организациях АПК находится на неудовлетворительном уровне. Аналогичная ситуация сложилась в строительных организациях, лесоперерабатывающем комплексе, нефтегазовой промышленности.

Одним из кардинальных путей решения данной проблемы является утилизация и аккумулирование тепловой энергии двигателя внутреннего сгорания.

Цель работы. Исследование и разработка системы предпусковой тепловой подготовки тракторного дизеля в условиях отрицательных температур окружающей среды путём использования аккумулированной энергии.

Объект исследований. Дизель с термосифонной системой охлаждения.

Предмет исследований. Система предпусковой тепловой подготовки дизеля.

Методы исследований и достоверность полученных результатов.

При выполнении исследований применялись как теоретические, так и экспериментальные методы. Достоверность результатов при теоретических исследованиях достигнута выбором обоснованных исходных данных и сопоставлением расчётных и экспериментальных значений, а при экспериментальных исследованиях - выбором современных методов и средств измерений, учётом погрешностей, проверкой и тарировкой приборов, а также соблюдением требований действующих стандартов.

Научная новизна.

- теоретически обосновано использование аккумулированной энергии для осуществления предпусковой тепловой подготовки тракторных дизелей в условиях отрицательных температур окружающей среды;

- теоретически обосновано использование бинарных солевых систем в качестве теплоаккумулиругощих материалов при аккумулировании тепловой энергии дизелей в условиях отрицательных температур окружающей среды;

- научно обоснована структура элементов системы предпусковой тепловой подготовки тракторного дизеля с применением теплового аккумулятора фазового перехода;

- разработаны математические модели функционирования системы подогрева в периоды зарядки теплового аккумулятора, межсменного хранения в нем тепловой энергии и разряда теплового аккумулятора в период тепловой подготовки дизеля;

- получены результаты экспериментальных исследований разработанной системы предпусковой тепловой подготовки тракторного дизеля.

Практическая значимость. Разработана система предпусковой тепловой подготовки тракторного дизеля. Ее применение позволяет осуществить надежный пуск дизеля при отрицательных температурах окружающей среды без затрат энергии внешних источников, что повышает эффективность эксплуатации тракторов при безгаражном хранении.

Реализация результатов исследований. Разработанная система предпусковой тепловой подготовки прошла стендовые испытания в Военном инженерно-техническом университете, эксплуатационные испытания в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете и была внедрена в Автопарке № 6 «СПЕЦТРАНС» г. Санкт-Петербург в 2010 г. и в ООО "ППК" - Первая Перерабатывающая Компания г. Санкт - Петербург в 2010г. Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе ВИТУ и СПбГАУ.

Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на Международной научно-технической конференции «Улучшение эксплуатационных показателей автомобилей, тракторов и двигателей», Санкт-Петербург, СПбГАУ, 2008-2010 г.г.; научно-техническом семинаре ЗАО «Звезда-Энергетика», СПб, 2009 г.; научно-техническом семинаре «Автономные дизельные энергетические установки - основа энергоснабжения военно-строительных комплексов», Санкт-Петербург, ВИТУ, 2006 - 2009 г.

Публикации.

По результатам выполненных исследований опубликовано 8 статей, в том числе две в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту:

1. Математическая модель процесса зарядки теплового аккумулятора фазового перехода.

2. Математическая модель процесса хранения теплоты в тепловом аккумуляторе фазового перехода.

3. Математическая модель процесса разрядки теплового аккумулятора фазового перехода.

4. Методика проведения экспериментальных исследований.

5. Система предпусковой тепловой подготовки тракторного дизеля с применением теплового аккумулятора фазового перехода.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографии и содержит 159 страниц машинописного текста, 18 таблиц, 54 рисунка, список литературы из 140 библиографических наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель работы, приведены сведения о новизне, теоретической и практической значимости исследований, приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе дан анализ и состояние технических систем, облегчающих пуск автотракторных дизелей в условиях низких температур окружающей среды, рассмотрены трудности пуска дизеля при отрицательных температурах окружающего воздуха, проанализированы индивидуальные системы разогрева и подогрева ДОС, а также сформулированы задачи исследования.

Пуск дизелей в условиях отрицательных температур окружающей среды затруднен из-за сложности обеспечения пусковой частоты вращения коленчатого вала, ухудшения условий смесеобразования и воспламенения горючей смеси. Обусловлено это понижением температуры моторного масла, топлива, воздушного заряда, аккумуляторной батареи, деталей дизеля и особенностями его пусковых свойств в зависимости от конструкции камер сгорания. Проанализированы индивидуальные системы предпусковой тепловой подготовки (ПТП), электрические системы ПТП двигателей. Рассмотрены системы холодного пуска с применением пусковых жидкостей на основе этилового и диэтилового эфиров, которые позволяют запустить дизель при очень низких температурах, вплоть до -50°С.

Анализ показал, что для надежного пуска тракторного дизеля и стабильности его работы в период прогрева необходимо качественное смесеобразование и соответствующие условия для самовоспламенения, которые зависят от плотности, вязкости, величины поверхностного натяжения, испаряемости дизельного топлива, напряжения и емкости аккумуляторной батареи, теплового режима.

Выполненный анализ литературных источников показал, что в настоящее время накоплен опыт создания систем предпусковой подготовки двигателей мобильных машин с тепловыми аккумуляторами фазового перехода (ТАФП).

В работах отечественных и зарубежных специалистов H.H. Карнаухова, В.В. Шульгина, М.И. Куколева, С.Д. Гулина, Н.В. Глухенко, A.A. Сорокина, И.О. Вашур-кина, а также трудам зарубежных специалистов, например, О. Шатца, Kytö М., Pellik-ka А. и других выполнено научное обоснование и разработана методика расчета систем ТАФП. Однако вопросы предпусковой тепловой подготовки турбированных дизелей с различными типами систем впрыска топлива и систем охлаждения требуют дальнейших исследований.

На основании поставленной цели сформулированы следующие задачи исследования:

- теоретически обосновать возможность использования теплоаккумулиругощих материалов при аккумулировании тепловой энергии тракторного дизеля;

- разработать математические модели функционирования системы предпусковой тепловой подготовки дизеля с тепловым аккумулятором фазового перехода; -'

- разработать программу и методику экспериментальных исследований систе» мы предпусковой тепловой подготовки тракторного дизеля;

- создать опытный образец системы предпусковой тепловой подготовки тракторного дизеля с тепловым аккумулятором фазового перехода;

- провести экспериментальные исследования системы предпусковой тепловой подготовки тракторного дизеля с тепловым аккумулятором фазового перехода;

- определить технико-экономическую эффективность разработанной системы предпусковой тепловой подготовки тракторного дизеля.

Во второй главе проведен расчётно-теоретический анализ теплоаккумулн-рующих материалов. С учетом физических основ аккумулирования теплоты посредством фазовых переходов и опьгга предыдущих исследователей определены требования со стороны тракторного дизеля к теплоаккумулирующим материалам (ТАМ).

Теоретические исследования позволили сделать выводы, что из всех известных тепловых аккумуляторов (ТА) для целей предпускового подогрева дизелей наиболее оптимальным является ТА фазового перехода. При использовании ТАФП, предназначенных для разогрева дизеля, применимы только фазовые переходы первого рода, так как они протекают с поглощением или выделением теплоты; для этой цели лучше всего применим фазовый переход «плавление-кристаллизация».

Для анализа теплофизических свойств различных теплоаккумулирующих материалов рассматривались чистые вещества и бинарные солевые системы.

Для наших исследований наиболее интересен фазовый переход «твердое тело -жидкость». При этом ТАМ, кроме удельной энтальпии плавления Дйга, ахкумулирует также и теплоту нагрева (внутреннюю энергию) твердой фазы и жидкости. Благодаря этому увеличивается тепловая емкость аккумулятора. Но обычно удельная энтальпия плавления АИт больше первого и третьего слагаемых в уравнении , поэтому считается, что аккумулирование тепловой энергии происходит в основном за счет фазового превращения. В расчетах свойств бинарных солевых систем на основе теории термодинамики растворов определена энтальпия смешения расплавленных солей и приведен расчет удельных (молярных) энтальпий плавления бинарных солевых эвтектик (в качестве примера рассчитана удельная и мольная энтальпии плавления эвтектики КШз - 1лЖ)3 (массовые доли) сГт = 134 °С. Аналогичные расчёты нами выполнены применительно к октагидрату гидроксида бария (Ва(0Н)2-8Н20). Анализируя результаты расчетно-теоретического исследования теплоаккумулирующих материалов с учётом рекомендаций (выбирается тот ТАМ, который обладает: наибольшей плотностью аккумулируемой теплоты; наиболее высокими теплообменными свойствами; повышенной безопасностью) нами для проведения экспериментальных исследований выбран октагидрат гидроксида бария, т.к. он имеет наиболее высокий коэффициент

теплопроводности как в твёрдом = 0,71 Вт/(м-К)), так и в жидком (Хж = 0,62 Вт/(м-К)) состоянии.

Вторая глава посвящена также разработке математических моделей процессов зарядки теплового аккумулятора фазового перехода, хранения теплоты в межсменный период и разрядки ТАФП. Модели позволяют рассчитать основные теплофизические характеристики процессов и дают возможность всесторонне изучить процессы, проходящие в ТАФП. На рис.1 представлена принципиальная схема ТАФП, который входит в схему функционирования системы «дизель - тепловой аккумулятор фазового перехода» (рис. 2). Работа ее осуществляется следующим образом (рис.2). Во время работы дизеля (1) при температуре окружающей среды Та поток охлаждающей жидкости (ОЖ) с переменным во времени массовым расходом Gx-Gx(t) и постоянной температурой входа Тж ш = const поступает в ТАФП (2), отдает часть своей теплоты и с параметрами Сж =Сж(т) и Тжю -Тжгш(т) вновь поступает в дизель (1), где ТЖШ(Т) - температура ОЖ на выходе из ТАФП, При этом часть энергии рассеивается в окружающей среде Qr - Q„(t) .

Накопление в ТАФП теплоты происходит (рис.1) за счет плавления фазопере-ходного теплоаккумулирующего материала (5), когда по трубному теплообменнику (4) проходит поток ОЖ. Слой тепловой изоляции (2) препятствует интенсивному те-

Рис.1. Принципиальная схема теплового аккумулятора фазового перехода: 1- наружный корпус; 2 -тепловая изоляция; 3 - внутренний корпус; 4 -трубный спиральный теплообменник; 5 - теплоаккумулирующий материал; 6,1 - крышки корпуса; 8 - входной патрубок; 9 - выходной патрубок.

&=ам

Рис. 2. Принципиальная схема функционирования системы «дизель - тепловой аккумулятор фазового перехода» (внутренний контур) в период накопления теплоты: 1 - дизель; 2 - тепловой аккумулятор фазового перехода.

Для построения математической модели введены определённые допущения.

плообмену ТАМа (5) с окружающей средой.

Период аккумулирования энергии тепловым аккумулятором фазового перехода Первый закон термодинамики применительно к ячейке ТАФП нами записан в следующем виде:

(1)

где Ст"ж - массовый расход ОЖ через ячейку ТАФП, кг/с; 77з - КПД процесса зарядки; 1'ж - площадь нагреваемой поверхности, м2.

Условия баланса энергии на движущемся фронте плавления:

(2)

где X -толщина зоны расплава, м; гТ - удельная теплота плавления, Дж/кг.

Из непрерывности теплового потока на границе х = 0 вытекает соотношение

= (3)

Л

Уравнения (2) и (3) позволяют определить положение границы раздела фаз Х(т), температуру нагреваемой поверхности Гс(г) и температуру потока ОЖ на выходе из ТАФП Гж„щ(т).

С учетом введенных безразмерных параметров задача сводится к решению уравнений в безразмерной форме по формулам А. Бежана. При этом нами рассчитано число теплопередачи И, определена безразмерная толщина расплава а в любой момент времени. Зная текущее значение сг, рассчитываем температуру стенки О., и в конце определяем температуру ОЖ на выходе из ТАФП

Следующий этап расчёта процесса зарядки ТАФП - нагревание жидкого ТАМ от температуры плавления Тт до конечной температуры ТТвя. Уравнение теплового баланса для ячейки ТАФП имеет вид:

6и„(т)=Ч, ■&,(*). (4)

где QTAФП(J) ~ энергия, аккумулируемая ячейкой ТАФП, Вт; ()ж(т) - энергия, отдаваемая жидким теплоносителем, проходящим через ячейку ТАФП, Вт. Величина при г > 0 определяется балансовым уравнением

6«О) = с; • с* ■ (г„ -7™ (Т)), (5)

В рассматриваемом периоде зарядки для ячейки ТАФП справедливы также следующие уравнения при г > 0:

Утлфп №=с, ———, (.о;

где Тт (т) - температура ТАМ в жидкой фазе в момент времени г, К; Ся - теплоемкость ячейки в жидкой фазе ТАФП, рассчитываемая по формуле С,=тт - С*,

где тт - масса ТАМ, содержащегося в ячейке ТАФП, кг.

=- ад)^, (8)

где кж- коэффициент теплопередачи от теплоносителя к жидкому ТАМ, Вт/(м2-К).

Система уравнений (5), (6), (8) представляет математическую модель второго этапа процесса накопления теплоты. Неизвестными функциями в ней являются {2тлфп(г)> вж(т)< ВД. После алгебраических преобразований, получаем

дифференциальное уравнение первого порядка с постоянными коэффициентами

+ = (9)

а т С, С,

Решением дифференциального уравнения является функция

ТЛт) = (Тт-—)ехр

+т<10>

С,

которая представляет собой математическую модель процесса зарядки ТАФЩ;

Зная функцию ТТ (т), определяются неизвестные функции (2тлт(т), 2ж(т),

ТЖЯЛ(Г).

Период хранения аккумулированной энергии тепловым аккумулятором фазового перехода

Математическая модель функционирования ТАФП в процессе хранения теплоты представлена алгебраическим уравнением, полученным в результате решения дифференциального уравнения первого порядка с постоянными коэффициентами:

к. -I '

ТТ(1) = То+{ТТ1т,-То)ехр

тт ■ С*

(П)

где кя - коэффициент теплопередачи от ТАМ к окружающему воздуху, Вт/(м2-К); Р*» ~ площадь поверхности ТАФП, излучающей теплоту, м2;

Уравнение (11) позволяет рассчитать толщину тепловой изоляции, необходимую для хранения теплоты в течение заданного времени.

Период разрядки теплового аккумулятора фазового перехода Математическая модель процесса разрядки теплового аккумулятора (отдачи накопленной теплоты) включает в себя определение средней температуры теплоак-кумулирующего материала при всех значениях т.

| в31+(Ъ + в( + ат)81+.Ы ^ | в51+(Ъ + в1 + аЩЗ,+Ы ^ * ° 3522+2(/ + с)52 +(й-аг) 35,2 + 2(г + с)5'3 +(с«-й<)

Т*М-Т I + + ^ + Ы :** I + + Ы сК (13)

т1~~ ° 35,2 + 2(1 + с)5, + (с/ - Ш) 35,2 +2((+с)53 + (сГ - аГ)

где

-(t+c)+V(<-e)'+4< 52= * - ; - •

Полученные значения справедливы при 0 < т< г'раз-

В третьей главе приведены основные методики проведения лабораторных, экспериментальных и эксплуатационных исследований, описаны экспериментальная установка, используемые приборы и оборудование, выполнен расчёт погрешностей измерений.

При проведении лабораторных испытаний осуществлялась проверка объемных, линейных и массовых параметров ТАФП, а также герметичности, технологичности процесса заполнения теплоаккумулирующей полости ТАФП ТАМом и надежность крепления отдельных элементов и конструкции системы в целом

Проверка герметичности теплоаккумулирующей полости (ядра) и жидкостного теплообменника ТАФП производилась пневматическим испытанием. При испытании ядра ТАФП избыточное давление составляло 0,3 кг/см2, при испытании жидкостного теплообменника - 3 кг/см2. Теплоизоляция выполнена из уплотнённого асбеста (рис.3).

Рис.3. Общий вид экспериментального теплового аккумулятора фазового перехода: 1 - корпус ТАФП; 2 - трубный спиральный теплообменник

fj JgF

Ш, В качестве охлаждающей жидкости принят

J? - Тосол-А40М (ТУ 6-57-95-96) с температурой ки-V пения не ниже 108 °С (ГОСТ 28084-89).

Wmí ' S Разработанная экспериментальная установка

(рис.4) на базе дизеля Д-245Т позволяет моделировать в стендовых условиях процессы предпусковой тепловой подготовки тракторного дизеля с использованием ТАФП при температуре от минус 25 °С и выше.

Рис. 4. Общий вид экспериментальной установки: 1 - дизель Д-245Т; 2 - ТАФП; 3

- электронасос; 4 - расходомер; 5, 6— напорный и сливной трубопроводы; 7 -расширительный бак; 8 - выпрямитель; 9

- термопары. Система предпусковой тепловой

подготовки дизеля позволяет эксплуатировать ТАФП в трех режимах: I - режим зарядки ТАФП; II - режим хранения теплоты; III - режим разрядки ТАФП (режим тепловой подготовки двигателя).

Режим зарядки ТАФП осуществляется в период прогрева дизеля до рабочей температуры в системе охлаждения. В этом случае крапы 20 и 23 открыты (рис. 5), насос 21 не работает. ОЖ постепенно нагревается до температуры 78 °С, циркулируя с помощью насоса 17 по внутреннему контуру (рис. 7) системы охлаждения (в том числе и через ТАФП). Находящийся в ТАФП 22 ТАМ нагревается в твердой фазе до температуры плавления 78°С и плавится. При температуре 80 ... 82 °С открывается клапан-термостат 14, ОЖ начинает циркулировать по внешнему контуру (рис. 5). Система охлаждения дизеля прогревается до рабочей температуры 88 ... 90 °С. При этом теплоаккумулирующий материал также нагревается до равновесной температуры в жидкой фазе. Благодаря этому обеспечивается зарядка ТАФП.

Рис. 5. Схема работы ди-,1 ■£"11"'" 20 в 16 зеля в условиях зарядки

теплового аккумулятора: 1 - жидкостный радиатор; 2- вентилятор; 3- шторка; 4— верхний расширительный бачок радиатора; 5 -крышка радиатора; 6 -газоотводная трубка ;7-верхний соединительный 18 17 \д патрубок; 8- рубашка ох-

лаждения головки блока дизеля; 9- рубашка охлаждения блока цилиндров дизеля; 10 - нижний соединительный патрубок; 11 - нижний расширительный бачок радиатора; 12 - сливная пробка радиатора; 13 - паровоздушный клапан; 14 - клапан-термостат; 15 - датчик температуры ОЖ; 16 - магистраль подвода охлаждённой жидкости к рубашке охлаждения дизеля; 17 - жидкостный насос; 18 - перепускная магистраль; 19-сливной кран; 20, 23 - запорный кран; 21 -электронасос; 22 - тепловой аккумулятор 24 - магистраль подвода ОЖ к ТАФП.

Режим хранения теплоты осуществляется во время межсменной стоянки трактора на открытой площадке в условиях низких температур окружающего воздуха. В этом случае (рис. 6) для уменьшения тепловых потерь вследствие саморазрядки ТАФП 22 (из-за возможного появления внутренних циркуляционных потоков) краны 20 и 23 должны быть закрыты.

Рис. 6. Схема дизеля при условии хранения накопленной тепловой энергии тепловым аккумулятором в период стоянки трактора (подрисуночные надписи аналогичны рис. 5).

Режим разрядки ТАФП производится перед пуском двигателя с целью осуществления его предпусковой тепловой под-

готовки в условиях низких температур окружающей среды. После открытия кранов 20, 23 (рис. 7) включается электронасос 21, под действием которого поток охлаждающей жидкости из рубашки охлаждения блока цилиндров дизеля 9 поступает в магистраль 24 и тепловой аккумулятор 22, а затем в рубашку охлаждения 8 головки блока дизеля, т.е. во внутренний контур «тепловой аккумулятор - дизель». Поскольку температура охлаждающей жидкости меньше температуры начала срабатывания термостата 14, то большой контур охлаждения не работает, в радиаторе охлаждения циркуляции не происходит. Выделяющаяся в ТАФП 22 скрытая теплота кристаллизации ТАМа потоком жидкого теплоносителя переносится в малый контур и подогревает рубашку охлаждения дизеля. Благодаря этому обеспечивается разрядка ТАФП, т.е.

отдача теплоты охлаждающей жидкости.

-»3

Рис.7. Схема работы дизеля в условиях разрядки теплового аккумулятора (подрису-

ночные надписи аналогичны рис. 4).

Экспериментальная моторная установка оснащена всеми необходимыми приборами и системами для проведения испытаний в соответствии с требованиями ГОСТ 18509-88 «Дизели тракторные и комбайновые. Методы стендовых испы-

таний». При проведении экспериментальных исследований учитывался ГОСТ Р 54120-2010 «Двигатели автомобильные. Пусковые качества. Технические требования»

Рис. 8. Персональный компьютер с программой J5 On-line Tuner SMSSoftware

В условиях экспериментальных исследований отрицательные температуры в системе охлаждения дизеля поддерживались путём охлаждения ОЖ в ультракреостате.

Рис. 9. Трактор «Беларус-320», оборудованный системой предпусковой тепловой подготовки (безгаражное хранение).

Эксплуатационные испытания разработанной системы предпусковой тепловой подготовки дизеля проведены на колёсном универсально-пропашном тракторе «Беларус -320», предназначенном для круглогодичной работы в условиях сельскохозяйственного производства. Тракторный дизель ЛДВ - 1603 с предкамер-

ным впрыском имеет объём системы охлаждения 10 литров охлаждающей жидкости, при этом внутренний и внешний контуры системы охлаждения имеют объём по 5 литров.

В четвёртой главе представлены результаты экспериментальных исследований системы предпусковой тепловой подготовки тракторных дизелей с использованием аккумулированной энергии в условиях отрицательных температур окружающей среды.

В ходе проведения лабораторных исследований получены энергетические характеристики ТАФПа и погрешности их измерения: количество теплоты, аккумулированное ТАФП в процессе накопления теплоты, равно Qm =(3500 ±30) кДж; тепловые потери за время хранения теплоты (при минус 15 ... 19 °С) в течение Ттт =22ч равны д =(320 ±25) кДж, а средняя мощность рассеивания теплоты в

окружающую среду ц,шп = (4,0 ± 0,5) Вт; количество теплоты, отдаваемое ТАФП дизелю в процессе разрядки, составляет <2^ =(3050 ±40) кДж; средняя мощность разрядки за т = 720 с составила qpm = (4,2 ± 0,3) кВт.

Экспериментальные следования системы предпусковой тепловой подготовки в режиме стендовых испытаний проводились на тракторном дизеле (объём системы охлаждения составлял 19 л) в диапазоне температур от - 32 до - 10 °С. В процессе работы дизеля по схеме (рис. 7) ОЖ в малом контуре системы охлаждения прогревалась, одновременно нагревался теплоаккумулирующий материал теплового аккумулятора. При температуре 77 °С начинал открываться клапан - термостат 14 (рис. 5) и жидкость, нагретая в малом контуре, начинала циркулировать по внешнему контуру системы охлаждения, прогревалась и продолжала прогревать ТАМ в ТАФП. Дизель работал в режиме номинальной нагрузки в течение 30 мин до достижения температуры в системе охлаждения, равной 98 °С. После этого дизель выключался.

При температуре 0 °С окружающей среды дизель отстоял 16 часов. При этом температура в тепловом аккумуляторе опустилась до 82 °С. Далее в систему охлаждения заливалась предварительно охлаждённая до 0 °С охлаждающая жидкость и начинался процесс тепловой подготовки.

По результатам экспериментальных исследований построен график зависимости температуры охлаждающей жидкости от времени прогрева дизеля в режиме отдачи теплоты тепловым аккумулятором при температуре окружающей среды 0 °С

Рис. 10. Изменение температуры ТАМ и температуры ОЖ в системе охлаждения дизеля при стендовых испытаниях.

Анализ полученных зависимостей показывает, что охлаждающая жидкость во внутреннем контуре лаждения (объём которого составляет 6

литров ОЖ) прогревается до температуры 77 °С за 15 мин. При 77 °С открывается клапан-термостат, при этом подключается внешний контур охлаждения (объём внешнего контура составляет 13 литров ОЖ). В течение 3-х минут температура ОЖ падает до 62 ОС. Это объясняется тем, что за эти три минуты холодная жидкость из внешнего контура перетекает в нагретый внутренний контур и охлаждает общую систему до 62 °С. Затем температура охлаждающей жидкости с помощью ТАФП за 12 минут поднимается до температуры 75 °С.

В связи с вышеизложенным, предпусковую тепловую подготовку дизеля в стендовых условиях можно осуществить за 15 минут, подогрев ОЖ до температуры 75 ... 77 °С. Однако за 5 ... 8 минут ОЖ прогревается до температуры 40 ... 55 °С. А при этих температурах время выхода дизеля на пусковые обороты и продолжительность пускового периода вполне удовлетворительная и составляет 3 ... 5 сек (рис. 11).

Твых., Г Тпрод., рис- Зависимость врс-

сек ч\ сек мени выхода дизеля на пусковые

Ю -----ю обороты и продолжительности

пускового периода от температуры охлаждающей жидкости.

На основании проведённых исследований можно рекомендовать осуществлять пуск дизеля при температуре предварительно 20 40 60 Гож'с прогретой до 40 ... 55 °С ОЖ, но

делать это допустимо при температурах окружающей среды не ниже минус 25 °С. При этом время тепловой подготовки будет составлять 5 ... 8 мин., выход на пусковые обороты и продолжительность пуска в сумме будут составлять 6 ... 10 сек.

Проведя аналогичные испытания системы подогрева тракторного дизеля в стендовых условиях при температурах окружающей среды от минус 25 °С до 0 °С, мы получили время, в течение которого осуществляется надёжный пуск дизеля при

отрицательных температурах (рис.

Выход , ПрОД ч элжитепьн зегь

Ш Выход

тп, мин

20'

15

разде льный вгн ыск

У ёпосредс гвенный впрыск

-25

-20

-15

-10

0 кп.?С

поступает сразу в головку блока, а затем в рубашку блока цилиндров дизеля. Тем са-

12).

Рис. 12. Время холодного пуска дизелей с различной системой впрыска при отрицательных температурах окружающей среды.

У дизелей с раздельным впрыском камера сгорания находится в головке блока. При организации предпусковой тепловой подготовки нагреваемая ТАФП жидкость

мым тепловые условия для самовоспламенения топлива в дизеле с разделённой камерой сгорания создаются быстрее на 3 ... 6 мин. В дизелях с непосредственным впрыском камера сгорания находится в поршне. Дри организации предпусковой тепловой подготовки нагреваемая ТАФП жидкость поступает в рубашку блока цилиндров дизеля, а затем в головку блока. Поскольку камера сгорания находится в поршне, необходимо прогреть блок цилиндров и поршни. Поэтому условия для самовоспламенения топлива в дизеле с непосредственным впрыском создаются на 3 ... 6 мин дольше. Этот вывод относится к дизелям, имеющим одинаковый объём охлаждающей жидкости в системе охлаждения. Опыт проведения экспериментальных исследований показал, что время предпусковой тепловой подготовки тракторных дизелей с турбонадду-вом увеличивается на 3 ... 5 мин при прочих равных условиях из-за наличия турбины.

При проведении эксплуатационных испытаний сельскохозяйственный трактор выполнял работы по расчистке проезжих дорог, прифермских территорий от снежных заносов, осуществлял операции по снегозадержанию на посевных полях. За весь период проведения эксплуатационных испытаний была обеспечена безгаражная стоянка трактора (рис. 9). Температура окружающей среды во время испытаний изменялась от -28 до -2 °С. Результаты измерений, выполненные в процессе зарядки ТАФП в условиях эксплуатационных испытаний при температуре окружающего воздуха - 24 С показали, что процесс накопления теплоты носит нестационарный характер и продолжается в течение 55 ... 65 мин.

Рис. 13. Изменение температуры ОЖ от времени в период зарядки ТАФП

Анализируя характер зависимости (рис. 13) можно выделить две характерные зоны: зона повышения температуры ОЖ до рабочих значений после пуска дизеля и основная рабочая зона.

Зона повышения температуры ОЖ до рабочих значений после пуска тракторного дизеля характеризует продолжительность процесса выхода его системы охлаждения на нормальный тепловой режим. Через 17 ... 18 мин после пуска дизеля температура ОЖ на выходе (на входе в ТАФП), достигает около 78 °С, т.е. температура фазового перехода ТАМ. Продолжительность периода повышения температуры ОЖ зависит от начального теплового состояния дизеля и температуры наружного воздуха.

Основная рабочая зона представляет собой область, для которой температура потока ОЖ на входе в ТАФП достигает значений Т>ТФ = 78°С. На рис. 4.4 данная зона заключена между абсциссами 18 ... 100 мин. В это время осуществляется накопле-

1 - на входе в ТАФП;

2 - на выходе из ТАФП

'о 10 а) 30 40 .«о б» ш 80 » |<» по 1:оТ.

1 - на входе в ТАФП; 2- на выходе из ТАФП

и

7 '

1П 7П

ние теплоты за счет плавления ТАМ, а также происходит нагревание расплавленного ТАМ в жидкой фазе.

Процесс хранения аккумулированной теплоты в ТАФП при безгаражном хранении трактора продолжался в течение 14 ч при температуре окружающей среды минус 17... 19 °С. В условиях эксплуатации получить достоверную информацию о тепловом состоянии ТАМ в любой момент времени и в любом режиме функционирования системы сложно, поэтому об эффективности ТАФП в процессе хранения теплоты в условиях эксплуатации можно судить лишь по интегральным показателям, получаемым в процессе его разрядки.

7 Рис. 14. Изменение температу-

| ! ? ры ОЖ от времени в период разрядки ТАФП.

Процесс отдачи теплоты можно условно представить состоящим из трех этапов. Первый из них продолжается 10 мин. и характеризуется резким увеличением температуры ОЖ в наблюдаемых точках. Продолжитель-Ъ ность второго этапа составляет также 10 мин, в течение которого средняя скорость увеличения температуры ОЖ в рассматриваемых точках изменяется от достигнутого значения (0,12...2) до 0 "С/с. В течение третьего этапа, продолжающегося от 20 мин до 120 мин, температуры ОЖ во всех точках стабилизируются и изменяются незначительно.

В ходе проведения эксплуатационных испытаний при температуре окружающего воздуха - 24 °С бьио установлено, что после предварительного подогрева дизеля в течение 20 минут до температуры ОЖ 40 °С время подготовки дизеля к принятию нагрузки составило 12 минут.

Работа трактора при изменении температуры окружающей среды в диапазоне от -28 до -2°С в режиме накопления теплоты осуществлялась в течение 60 мин. ТАФП обеспечивал эффективное хранение накопленной теплоты в указанном выше диапазоне температур окружающего воздуха в течение 14 ч. Подогрев дизеля с помощью ТАФП производился в течение 20 мин, при этом температура охлаждающей жидкости в системе охлаждения дизеля сельскохозяйственного трактора достигала 40 ... 42 °С. Время выхода на пусковые обороты и продолжительность пуска дизеля при этом составляет 6 ... 8 с. Время подготовки дизеля к принятию нагрузки составляет 10... 12 мин.

Экономическая эффективность складывается из сопоставления годовых приведенных затрат до и после внедрения разработки, а также из сокращения временных затрат на запуск и прогрев двигателя, на снижение пусковых износов дизелей при холодном пуске и экономию топлива за счёт сокращения времени прогрева дизеля.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. При предпусковой тепловой подготовке тракторных дизелей в условиях отрицательной температуры окружающей среды оптимальным является использование теплоты, аккумулированной посредством фазовых переходов первого рода. Теоретически обоснован выбор бинарных солевых систем в качестве теплоаккумулирующих материалов. Расчётно-теоретический анализ показал, что при холодном пуске дизелей тракторов сельскохозяйственного назначения в качестве теплоаккумулирующего материала возможно использование октагидрата гидрооксида бария Ва(0Н)2'8Н20 с температурой плавления 78°С.

2. Разработаны математические модели процессов зарядки теплового аккумулятора фазового перехода, хранения теплоты в межсменный период и его разрядки при пуске тракторного дизеля в условиях отрицательных температур окружающей среды.

3. Разработан тепловой аккумулятор фазового перехода применительно к тракторным дизелям с жидкостной системой охлаждения. Выполнены расчёты и экспериментальная проверка объёмных, линейных, массовых параметров теплового аккумулятора фазового перехода, герметичности и надёжности конструкции в целом.

4. Создан опытный образец системы предпусковой тепловой подготовки тракторного дизеля Д-245Т с непосредственным впрыском топлива и турбонаддувом для проведения экспериментальных исследований. Создан опытный образец системы предпусковой тепловой подготовки тракторного дизеля ДДВ-1603 с разделённым впрыском топлива без тербонаддува для проведения эксплуатационных испытаний трактора «Беларус-320».

5. Разработана программа и методика экспериментальных исследований системы предпусковой тепловой подготовки тракторных дизелей.

6. На основании проведённых экспериментальных исследований в условиях стендовых испытаний можно рекомендовать осуществлять пуск дизеля при температуре ОЖ, предварительно прогретой до 40 ... 55 °С, но делать это допустимо при температурах окружающей среды не ниже минус 25 °С. При этом выход на пусковые обороты и продолжительность пуска суммарно будут составлять 6 ... 10 сек. Время тепловой подготовки дизеля к принятию нагрузки будет составлять 8 ... 12 мин.

Экспериментальными исследованиями установлено, что тепловые условия для самовоспламенения топлива в тракторном дизеле с разделённой камерой сгорания создаются быстрее на 3 ... 6 мин. Условия для самовоспламенения топлива в тракторном дизеле с непосредственным впрыском создаются на 3 ... 6 мин дольше. Этот вывод относится к тракторным дизелям, имеющим одинаковый объём охлаждающей жидкости в системе охлаждения. Опыт проведения экспериментальных исследований показал, что время предпусковой тепловой подготовки дизелей с турбонаддувом увеличивается на 3 ... 5 мин при прочих равных условиях из-за наличия турбины.

7. Эксплуатационные испытания тракторного дизеля с разделённой камерой сгорания в условиях безгаражного хранения показали, что продолжительнйеть периода повышения температуры ОЖ в системе охлаждения с помощью ТАФП зависит от

начального теплового состояния ДВС и температуры окружающей среды. Процесс хранения теплоты в заряженном ТАФП продолжался в течение 14 ч при температуре окружающей среды минус 17...19 °С. В ходе проведения эксплуатационных испытаний при температуре окружающей среды - 24 °С было установлено, чгго после предварительной тепловой подготовки тракторного дизеля с помощью ТАФП в течение 20 минут до температуры ОЖ в системе охлаждения, равной 42 °С, время выхода на пусковые обороты и продолжительность пуска дизеля составили 6 ... 8 с. Время подготовки дизеля к принятию нагрузки составило 10 ... 12 мин.

9. Экономический эффект от внедрения разработки складывается из сокращения времени предпусковой тепловой подготовки тракторного дизеля в условиях безгаражного хранения при отрицательных температурах окружающей среды, из экономии топлива при холодных пусках, из снижения пусковых износов дизеля в период прогрева и составляет в среднем 15085 руб. в год на 1 трактор.

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих работах: В изданиях, рекомендованных ВАК

1. Косенков И.А. Требования к системам предпусковой подготовки ДВС транспортных средств./П.В.Дружинин, A.A. Коричев, И.А.Косенков// Двигателестроение, СПб, 2009, № 4 - С.15 - 19..

2. Косенков И.А. Предпусковой разогрев двигателей внутреннего сгорания в условиях отрицательных температур окружающего воздуха путём использования тепловой энергии двигателя. Научно-теоретический журнал «Известия СПГАУ», № 21, СПб., 2010.-268-276 с.

В других изданиях научных трудов

3. Косенков И.А. Предпусковая подготовка ДВС при технической эксплуатации машин/ П.В. Дружинин, И.А. Косенков, A.A. Коричев, Е.Ю. Юрчик//Технико-технологические проблемы сервиса, СПбГУСЭ, - СПб, 2009., № 4 - С.6 -12.

4. Косенков И.А Математическая модель процесса хранения теплоты в тепловом аккумуляторе/ П.В.Дружинин, A.A. Коричев, И.АКосенков// Технико-технологические проблемы сервиса, СПбГУСЭ, - СПб, 2010., № 2 - С.63 - 65.

5. Косенков И.А. Результаты экспериментальных исследований системы предпусковой подготовки двигателей./A.n. Картошкин, И.А. Косенков, Д.С.Агапов// Сб. науч. трудов Международной научно-технической конференции «Улучшение эксплуатационных показателей автомобилей, тракторов и двигателей», СПбГАУ, - СПб, 2010.-с. 302 ... 310.

6. косенков И.А., Дружинин П.В. Система предпусковой подготовки ДВС мобильных машин//Сб. науч. трудов БИТУ-СПб, 2010.-е. 30 ... 47.

7. Косенков И.А Математическая модель процесса хранения теплоты в тепловом аккумуляторе/ П.В.Дружинин, A.A. Коричев, И.А.Косенков, Е.Ю.Юрчик// Сб. науч. трудов Международной научно-технической конференции «Улучшение эксплуатационных показателей автомобилей, тракторов и двигателей», СПбГАУ, - СПб, 2010.-е. 123 ... 137.

Подписано в печать 23.09.2011 Формат 60x90 'Лб Печать трафаретная. 1,0 усл. печ. л. Тираж 100 экз.

_Заказ № 11/09/37_

Отпечатано с оригинал-макета заказчика в НП «Институт техники и технологий» Санкт-Петербург-Пушкин, Академический пр., д.31, ауд. 715

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ, ОБЛЕГЧАЮЩИХ ПУСК АВТОТРАКТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ В УСЛОВИЯХ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР ОКРУЖАЮЩЕГО ВОЗДУХА

1.1. Анализ способов облегчения пуска дизелей при низких температурах окружающего воздуха.

1.2. Анализ систем предпусковой тепловой подготовки двигателей мобильных машин с низкотемпературным тепловым аккумулятором фазового перехода.

1.3. Анализ систем предпусковой тепловой подготовки двигателей мобильных машин с высокотемпературным тепловым аккумулятором фазового перехода.

Цель и задачи исследования.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ АККУМУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОТЫ В ТЕПЛОВЫХ АККУМУЛЯТОРАХ ПУТЁМ ПРИМЕНЕНИЯ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ

2.1. Расчётно-теоретический анализ теплоаккумулирующих материалов

2.2. Разработка математической модели процесса зарядки теплового аккумулятора фазового перехода.

2.3. Разработка математической модели процесса хранения тепловой энергии в межсменный период

2.4. Разработка математической модели процесса разрядки теплового аккумулятора фазового перехода.

Выводы.

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И ПРИМЕНЯЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ. ПОГРЕШНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ.

3.1. Общая методика исследований.

3.2. Методика зарядки, хранения тепловой энергии и разрядки теплового аккумулятора фазового перехода.

3.3. Методика проведения лабораторных испытаний системы предпусковой тепловой подготовки тракторных дизелей

3.4. Методика проведения стендовых испытаний системы предпусковой тепловой подготовки тракторных дизелей

3.5. Методика проведения эксплуатационных испытаний системы предпусковой тепловой подготовки тракторного дизеля.

3.6. Экспериментальная установка и применяемое оборудование.Ill

3.7. Погрешность измерений.И^

Выводы.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ ПРЕДПУСКОВОЙ ТЕПЛОВОЙ ПОДГОТОВКИ ТРАКТОРНЫХ ДИЗЕЛЕЙ

4.1. Результаты лабораторных исследований системы предпусковой тепловой подготовки тракторного дизеля.

4.2. Результаты экспериментальных исследований системы предпусковой тепловой подготовки тракторного дизеля.

4.3. Эксплуатационные испытания системы предпусковой тепловой подготовки тракторного дизеля.

4.4. Экономическая эффективность внедрения системы предпусковой тепловой подготовки тракторного дизеля.

Развитие технологий энергосбережения - очень актуальная проблема на сегодняшний день. Одним из перспективных направлений в разработке этих технологий является тепловое аккумулирование энергии в различных отраслях промышленности. За последние 30 лет существенно увеличилось потребление энергии. Это привело к существенному росту парниковых газов, выброшенных в атмосферу и, как следствие, к климатическим изменения.

Последнее обстоятельство, также как, и постоянный рост цет на энергоносители, способствовало осознанию необходимости более эффективного использования энергии, во всех сферах человеческой* деятельности. Правительства многих стран стимулируют также развитие энергосберегающих технологий в традиционных отраслях экономики, и развитие технологии, основанной-на использовании негорючих возобновляемых источниках энергии. Тепловое хранение энергии играет важную роль в разработке указанных технологий. Хранения, является ключевым элементом для улучшения эффективности использования тепловой энергии в различных отраслях экономики. Масштабное использование солнечной энергии предполагает также расширения её хранения. Системы хранения тепловой энергии-характеризуются множеством уровней рабочих температур, мощностей и используемыми носителями теплопередачи, каждый, накопитель тепла отличается по определенным параметрам. Поэтому наряду с решением проблем, связанных с методами и способами хранения тепловой энергии, проектированием тепловых устройств, использованием тепла в производственных циклах, исследования'и разработки перспективных материалов," исследование и разработка тепловых аккумуляторов как накопителей тепловой энергии имеет первоочередное значение.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ, ОБЛЕГЧАЮЩИХ ПУСК АВТОТРАКТОРНЫХ ДИЗЕЛЕЙ В УСЛОВИЯХ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР ОКРУЖАЮЩЕГО ВОЗДУХА.

1.1. Анализ способов облегчения пуска дизелей при низких температурах окружающего воздуха

В общем виде пути облегчения пуска двигателя [37, 48] представлены на рис. 1.1. Из рисунка видно, что решение проблемы пуска дизеля' при низкой температуре окружающего воздуха ведется по двум направлениям:

- достижением необходимой пусковой частоты вращения коленчатого вала двигателя;

- облегчением воспламенения горючей смеси.

Эти направления реализуются различными способами и средствами [48, 50, 59]. Так, необходимая пусковая частота вращения коленчатого вала двигателя может достигаться за счет снижения сопротивления прокручиванию и увеличения мощности пусковой системы.

Сопротивление прокручиванию [68], в свою очередь, может снижаться как за счет применения декомпрессионных устройств, так и за счет снижения вязкости моторного масла или применения присадок к маслам, снижающих коэффициент трения.

В первом случае за счет специального устройства цилиндры двигателя сообщаются с атмосферой, производится раскрутка коленвала двигателя до г необходимой пусковой частоты вращения, после чего декомпрессор выключается. За счет сил инерции коленчатый вал двигателя будет продолжать вращаться, обеспечивая минимальную пусковую частоту вращения. Достаточно очевидно, что применение таких устройств целесообразно для двигателей, имеющих большой момент инерции. Кроме того, они обеспечивают работу двигателя в период выхода на режим устойчивой самостоятельной работы в ограниченном диапазоне температур.

Рис. 1.1. Пути облегчения пуска двигателя при низких температурах окружающего воздуха

Снижение вязкости моторного масла может достигаться путем разбавления его керосином или бензином, которые испаряются в процессе работы двигателя.

Однако такой способ не является эффективным. Так, в работе [10] автор показывает, что для достижения необходимой вязкости масла при-температуре -30 °С необходимо 2,1 л керосина. В то же время на разогрев данного количества масла необходимо использовать всего лишь 0,04 л топлива. Кроме того, в процессе разбавления масла довольно трудно учитывать колебания температуры окружающей среды. Поэтому данный способ может быть рекомендован лишь в исключительных случаях. В настоящее время всякое разбавление моторного масла чем-либо запрещено [20].

Гораздо более эффективным является применение загущенных всесе-зонных масел отечественного и импортного производства. Кроме того, в последнее время получили распространение различные присадки к маслам, снижающие коэффициент трения.

Мощность пусковой системы может быть повышена за счет поддержания ее номинальных параметров с помощью подогрева аккумуляторных батарей различными способами [48] или за счет использования дополнительных источников энергии для привода стартера (дополнительная аккумуляторная батарея, молекулярный накопитель) или применения пусковых устройств повышенной мощности [120] различных конструкций (пневмо -, гидро и инерционные пусковые устройства и т.п.). Их применение требует существенных изменений в конструкции двигателя, хотя в ряде случаев и I является перспективным.

Облегчение воспламенения горючей смеси возможно за счет использования различных средств и способов ее подготавливающих, либо за счет внесения конструктивных мер. Для подготовки горючей смеси к воспламенению широкое применение находят устройства для подогрева воздушного заряда [37]; присадки к топливу, облегчающие его воспламенение [61]; легковоспламеняющиеся жидкости типа «быстрый старт» [80]. Кроме того, возможно облегчение воспламенения за счет улучшения качества распыли-вания и смесеобразования, оптимизации качественного состава смеси.

Для подогрева воздуха на впуске у современных дизелей используют свечи накаливания и электрофакельные подогреватели [48].

Свечи накаливания, как правило, применяют для дизелей с небольшим рабочим объемом и при температурах окружающего воздуха до -15 °С. Они устанавливаются в камеру сгорания.

Свечи накаливания» выпускаются с открытыми и закрытыми нагревательными элементами (так называемые штифтовые свечи). Последние более долговечны, но их почти не применяют для двигателей с неразделенными, камерами сгорания; так как выступающая часть свечи в камере значительно ухудшает экономические показатели двигателя. Наибольшее распространение получили свечи накаливания фирм Bosch и Lucas-CAV [32, 131].

Температурный предел пуска значительно расширяется при применении пусковых жидкостей. Наибольшее распространение получили жидкости на основе этилового эфира с добавлением масла с противоизносными и противокоррозионными присадками. Для ввода пусковой жидкости в цилиндры используются, различные приспособления [137]. Отечественной промышленностью выпускается, например, пусковая жидкость «Холод - Д40» и приспособление для ее ввода типа ПП. За рубежом наибольшее распространение получили жидкости «Спрей» (США), «Кальтекс» (Англия), «Старт-пилот» (Франция).

Применение пусковых жидкостей позволяет осуществлять пуск холодного двигателя при температуре окружающей* среды до -48 °С, однако они при широком применении' требуют необходимости соблюдения мер безопасности при их хранении и применении.

Кроме разработки традиционных мероприятий, для улучшения условий пуска дизелей автотракторного типа, совершенствования их пусковых устройств, существует возможность осуществления ряда конструктивных ^ мер, предназначенных для облегчения пуска дизелей при низких температуpax. К таким техническим решениям можно отнести [29, 78, 103, 112, 121, 139]:

- воздействие на перетекание рабочего тела;

- приближение рабочих процессов цикла к адиабатным;

- разработку новых циклов и усовершенствование существующих;

- изменение величины степени сжатия на работающем двигателе и другие мероприятия.

Улучшение пусковых качеств двигателей путем внесения конструктивных изменений является возможным и перспективным направлением, но вместе с тем существующие решения требуют доработки, и их внедрение возможно лишь на стадии проектирования двигателя.

Предпусковая тепловая подготовка двигателя [117, 52] решает задачу его пуска комплексно, так как обеспечивает не только облегчение воспламенения рабочей смеси, но и достижение пусковой частоты» вращения коленчатого вала. Достигается это поддержанием определенного температурного режима элементов двигателя и рабочих сред, при котором обеспечиваются наименьшие отрицательные воздействия низкой температуры окружающей среды как на пусковые качества двигателя, так и на другие эксплуатационные факторы.

Тепловая подготовка может осуществляться двумя основными способами в зависимости от времени ее проведения [79, 82, 91]:

- межсменный подогрев;

- предпусковой разогрев.

При межсменном подогреве температурный режим двигателя поддерживается постоянным в период всего времени хранения машины.

Энергия, затрачиваемая для этих целей, идет на компенсацию тепловых потерь в окружающую среду. Достоинством данного способа является более равномерный прогрев, меньшая теплонапряженность деталей, отсутствие дополнительных трудозатрат и времени на подготовку машины к выходу на линию.

При разогреве происходит нагрев деталей двигателя и рабочих сред в течение некоторого короткого промежутка времени непосредственно перед пуском.

Сравнительный анализ данных способов тепловой подготовки позволяет сделать следующие выводы [15, 35, 51, 80, 87]:

- энергетическая эффективность предпускового разогрева или межсменного подогрева- определяется временем хранения, конструктивными особенностями двигателя (поверхность теплообмена, теплоемкость, масса), коэффициентом теплопередачи; зависящим от формы тела, вида.теплоноси-теля, параметров окружающей среды и других факторов;

- в условиях неопределенности времени хранения при любых условиях предпочтительным является режим разогрева;

- устройства обеспечения температурного режима- двигателя* целесообразно выполнять таким образом, чтобы они могли работать как в режиме подогрева, так № в режиме разогрева;

- для .сокращения времени на подготовку машины к выходу на линию, трудозатрат, обеспечения требований комфортабельности требуется применение для режима разогрева систем автоматического управления подогревателем;

- при эксплуатации машин в условиях отдаленности от баз снабжения система поддержания температурного режима двигателя-должна быть автономной, т.е. все ее элементы, включая« источник энергии; должны располагаться непосредственно на машине.

Наибольшее распространение среди таких устройств нашли различные котлы-подогреватели, которые подробно рассмотрены в работах [78, 112, 118, 132]. С целью выявления положительных неотрицательных качеств существующих систем предпусковой тепловой, подготовки с котлами-подогревателями проведем подробных их анализ.

В нашей стране и за рубежом выпускаются индивидуальные подогреватели различных конструкций. В работе [38, 42, 81] авторы^ приводят nolo дробную классификацию индивидуальных подогревателей (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Классификация индивидуальных подогревателей.

В нашей стране наибольшее распространение получили жидкостные подогреватели типов ПЖД, ПЖБ и 158106. Их устройство, принцип работы и технические характеристики изложены в работах [78, 79, 84, 112, 119 и др.].

Рассмотрим жидкостные подогреватели, как элемент системы предпусковой и тепловой подготовки, с точки зрения их эксплуатационных качеств.

Прежде всего, многие исследователи отмечают низкую надежность жидкостных подогревателей. Красноярским филиалом ВНИИ «Стройдор-маш» [119] было обследовано 130 машин (экскаваторов и кранов), на которых установлены подогреватели типа ПЖБ. Из всего количества обследованных подогревателей 33% были неисправны или демонтированы с машин, 50,8% подогревателей находились в работоспособном состоянии, но не использовались из-за отсутствия антифриза^ низкой эффективности подогрева силовой установки, неисправности аккумуляторных: батарей- и по другим причинам, и только« 16,2% подогревателей использовались при температуре окружающего воздуха до -40 °С. При работе подогревателей в эксплуатации возникали следующие неисправности:

- подогреватель не запускался из-за засорения отверстий? электромагнитного клапана, малой емкости аккумуляторных батарей, отсутствия смачивания топливом свечи накаливания;

- подогреватель затухал в процессе работы из-за;засорения топливных отверстий электромагнитного клапана;

- попадала вода из рубашек теплообменника подогревателя в газоход вследствие появления трещин по сварным швам.

Отмечено несколько случаев возникновения пожаров из-за большого расхода топлива, замыкания электропроводки или выхода из: строя электродвигателя вентилятора.

При этом более 90% отказов связано с засорением топливных отверстий электромагнитного клапана и трудностью регулирования подачи топлива; около 70% из них возникали при температуре ниже-30 °С.

Исследованиями [127] также были определены ориентировочные значения средней наработки между отказами основных узлов подогревателей типа ПЖБ (табл. 1.1).

Таблица 1.1.

Экспериментальные данные по надежности жидкостных подогревателей типа ПЖБ

Наименование исследуемого узла Ориентировочное значение средней наработки на отказ, час

Система подачи топлива с электромагнитным клапаном 2

Вентилятор с электродвигателем 240

Свеча накаливания 100

Детали щитка приборов* 80^

Трубопроводы и крепежная арматура 100

Теплообменник 500-1000

Горелка 500-1000

Так, например, средняя наработка на отказ подогревателей ПЖБ-200 и ПЖБ-300 составила с учетом отказов электромагнитного клапана 2 ч, а без , учета отказов электромагнитного клапана — 25 ч. [127].

Жидкостные подогреватели [29] типа ПЖД, как показали проводимые-исследования, более надёжны в эксплуатации, однако на отечественных , строительных и дорожных машинах они нашли ограниченное применение вследствие их высокой энергоемкости при» запуске и работе, и недостаточной мощности установленных на машинах аккумуляторных батарей.

Многие эксплуатационники отмечают [139, 135] также, что жидкостные подогреватели имеют нерациональный выбор места крепления, приводящий к неудобству его обслуживания из-за трудности- доступа. Низкое расположение подогревателя способствует попаданию грязи и выходу из строя отдельных узлов, а большая длина трубопроводов - к излишним, потерям. [132]. Так, например, на трелевочном тракторе ТБ-1М дизель- СМД-18БН оборудован жидкостным подогревателем ПЖБ-200В, который закреплен на левом лонжероне рамы [133]. Такое расположение подогревателя часто приводит к выходу его из строя из-за попадания на него грязи и порубочных остатков.

Кроме того, многие авторы [63, 65 и др.] отмечают еще один суще

13

I £ ственный недостаток жидкостных подогревателей - их высокую пожаро-опасность. Связано это с тем, что моторное масло, находящееся в поддоне двигателя, разогревается отработавшими газами подогревателя, которые направляются на поддон. Если при нормальной работе подогревателя температура газов равна 560-640 °С и считается допустимой для разогрева масла, то на практике часто из-за нарушений регулировки подачи топлива температура отработавших газов значительно повышается и на выходе из котла появляется пламя, вследствие чего может произойти пожар и коксование масла на стенках поддона.

Исследователи [50] установили также часто встречающуюся несогласованность функционирования элементов системы предпусковой тепловой подготовки с жидкостными подогревателями. Эта несогласованность выражается в том, что установленный на машине подогреватель не развивает расчетной теплопроизводительности или его расчетная теплопроизводи-тельность мала, чтобы разогреть двигатель при данной отрицательной температуре. Кроме того, если ГОСТ 20000-88, ГОСТ 19677-87 регламентируют время подготовки машины под нагрузку, при температуре окружающего воздуха до —40 °С оно должно быть не более 30 мин, то на практике часто оказывается, что большинство подогревателей не обеспечивают пуск двигателей и выход их на режимы нагрузок за нормативное время. В итоге время, затрачиваемое на прогрев и пуск после стоянки, составляет 1,0 - 1,5 ч, а в сильные морозы — до трех и более часов [37, 51, 80].

В работах [12, 36, 48] авторы отмечают, что эффективность работы системы предпусковой тепловой подготовки с индивидуальным жидкостным подогревателем зависит от места установки подогревателя, а также от мест подсоединения его к двигателю.

Ученые Красноярского филиала ВНРШстройдормаша исследовали эффективность систем разогрева двигателей отечественных экскаваторов с точки зрения способа подвода теплоты от подогревателей к дизелю [12, 35, .36].

Так, например, для предпускового разогрева дизеля Д-48 ЛС экскаватора Э-302БС [35] используется подогреватель ПЖБ-ЗООБ. Водопроводя-щий патрубок котла подогревателя соединен с радиатором, водоотводящий коллектор — с системой охлаждения пускового двигателя и дизеля, газоот-водящий патрубок — с ложным поддоном (рис. 1.3).

Рис; 1.3. Система разогрева двигателя Д-48 Л С экскаватора Э-302БС: 1— ложный?поддон; 2 - котел подогревателя ПЖБ-ЗООБ; 3 — вентилятор; 4 — соединительная труба; 5 - заливная труба; б-электромагнитный клапан; 7- выхлопная труба; дренажная труба.

Работает система' разогрева следующим образом. Вода в водяном котле пoдoгpeвaтeлЯj нагретая за счет теплоты, выделяемой при сгорании бензина, поступает через водяную рубашку пускового двигателя в систему охлаждения дизеля Д-48 ЛС. Одновременно холодная вода из радиатора самотеком поступает в котел. За счет разности плотностей нагретой и холодной воды возникает термосифонная циркуляция по замкнутому контуру: водяная рубашка котла-подогревателя - водяная рубашка пускового двигателя - водяная рубашка дизеля - полость водяного радиатора - водяная рубашка котла-подогревателя. Для обеспечения полного сгорания бензина в камере сгорания подогревателя в нее вентилятором нагнетается воздух. Количество топлива регулируется электромагнитным клапаном. Продукты сгорания из подогревателя поступают в ложный поддон, нагревают масло в системе смазки и удаляются через выхлопную трубу в атмосферу.

При данной схеме циркуляции жидкости скорость нагрева воды в блоке пускового двигателя и головке блока дизеля значительно выше, чем в блоке дизеля.

На экскаваторе Э-652БС для предпускового разогрева дизеля Д-108-1 установлен подогреватель ПЖБ-300В [119]. Он смонтирован со стороны, противоположной трансмиссии (рис. 1.4), и соединительные трубы, ведущие к рубашке пускового двигателя и к водяному насосу, проложены под дизелем, что при термосифонной циркуляции не рекомендуется. При данной схеме подключения подогревателя к дизелю интенсивно нагревается лишь пусковой двигатель и частично головка блока дизеля, а блок дизеля, масло в картере и коренные подшипники коленчатого вала дизеля нагреваются медленно. Малая средняя скорость нагревания масла в картере объясняется тем, что установленная с одной стороны картера небольшая по емкости газовая камера практически не обеспечивает разогрева масла. Таким образом, разогрев силовой установки в данном случае производится крайне неравномерно, а средние скорости разогрева наиболее важных узлов и сред могут быть недостаточны для обеспечения запуска двигателя Д-108-1 в течение времени, установленного ГОСТ 20000-88, ГОСТ 19677-87.

В связи с этим В.А.Карепов предложил более рациональную схему установки подогревателя ПЖБ-300Б на дизеле Д-108-1 экскаватора Э

652БС, обеспечивающую эффективный подвод теплоты к двигателю [35]. Новая схема изображена на рис. 1.5.

Рис. 1.4. Система разогрева двигателя Д-108-1 экскаватора Э-652ВС: 1 — труба слива жидкости из полости водяного насоса; 2 - труба подачи жидкости в рубашку пускового двигателя; 3 — заливная труба; 4 — газовая камера; 5 - водоотводящая труба; 6 - подогреватель ПЖБ-300В в сборе; 7 газоподводящая труба к компрессору

По новой схеме подвод горячей жидкости в нижнюю часть водяной рубашки четвертого цилиндра двигателя и отвод ее из полости водяного насоса обеспечивает равномерный разогрев всего блока двигателя, а за счет установки фалыпподдона, охватывающего картер по всей его длине, увеличивается интенсивность нагревания масла в картере двигателя.

Время разогрева двигателя Д-108-1 подогревателем ПЖБ-300Б при установке его по схеме, изображенной на рис. 1.5, при температурах воздуха -30 °С и -45 °С сокращается по сравнению со схемой на рис. 1.4 в среднем на 30 мин.

Рис. 1.5. Новая рациональная схема установки подогревателя ПЖБ-300Б для разогрева двигателя Д-108-1 экскаватора Э-652БС: 1 — подогреватель ПЖБ-300Б в сборе; 2 — водоподводящий трубопровод; 3 -сливной трубопровод; 4 - фалыдподдон двигателя; 5 - газоподводящая труба компрессора; б — фалынподцон компрессора

Сравнительные данные продолжительности разогрева двигателей экскаваторов по старой и новой схемам установки подогревателя приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2.

Сравнительные данные продолжительности разогрева двигателя Д-108-1 подогревателем ПЖБ-300Б (В)

Наименование разогреваемого узла Средние скорости ля в град/мин при разогрева двигате-эазличных схемах по схеме рис. 1.4 по схеме рис. 1.5

Пусковой двигатель 1,37 2,45

Головка блока дизеля 1,20, 2,80

Блок дизеля 0,32 2,88

Масло в картере 0,22 0,90

Коренные подшипники коленчатого вала 0,07 0,45

Эти данные убедительно свидетельствуют о правильности сделанных выше выводов.

При исследовании систем предпусковой тепловой подготовки ДВС с принудительной^ циркуляцией охлаждающей жидкости* от насосных агрегатов подогревателей типа ПЖД было установлено [87], что схемы размещения подогревателей этого типа относительно дизеля меньше влияют на процесс разогрева узлов и сред дизеля, чем, у подогревателей с термосифонной' циркуляцией жидкости типа ПЖБ. Однако и для подогревателей типа ПЖД тоже существуют наиболее рациональные схемы их установки относительно дизеля, обеспечивающие лучший подогрев подшипников его коленчатого вала. Так экспериментально было установлено, что схемы подвода жидкого теплоносителя от подогревателей типа ПЖД к дизелям с однорядным расположением * цилиндров-не оказывают существенного влияния на интенсивность разогрева основных узлов и сред дизелей, т.к. движение теплоносителя осуществляется принудительно. Совершенно другая картина наблюдалась у дизелей с У-образным расположением цилиндров. Если, подвод горячей жидкости одновременно в оба ряда обеспечивал равномерный разогрев узлов и сред дизеля, то подвод горячего теплоносителя только в один ряд блока цилиндров приводил к тому, что скорость разогрева другого ряда блока цилиндров резко отставала от первого. Таким образом, исследования [12, 35], проведенные в Красноярском филиале ВНИИстройдормаша, позволили сделать следующие выводы:

1. У двигателей с однорядным расположением цилиндров котел подогревателя должен устанавливаться со стороны пускового двигателя; При термосифонной; циркуляции жидкости обязательно, а при принудительной? желательно котел подогревателя устанавливать ниже водяной рубашки блока двигателя. При этом водоподводящий трубопровод следует подсоединить в нижнюю часть последнего (например, для дизелей Д-108, Д-160 - четвертого) цилиндра; а отводящий-трубопровод соединить с полостью водяного насоса, куда следует подключить трубопровод рубашки охлаждения пускового двигателя.

2. У двигателей с V-образным расположением цилиндров котел подогревателя устанавливается в передней части двигателя, ввод теплоносителя у шестицилиндрового дизеля осуществляется в нижнюю часть третьего и шестого цилиндров каждого ряда блока (соответственно четвертого и восьмого у восьмицилиндрового двигателя), а отвод охлажденной жидкости - из полости водяного насоса или нижней части первого и четвертого цилиндров (первого и пятого у восьмицилиндрового):

3. Трубопроводы для циркуляции жидкого теплоносителя не должны иметь отрицательных углов наклона во избежание образования паровоздушных пробок и создания больших сопротивлений движению теплоносителя:

4. При термосифонной циркуляции теплоносителя диаметры трубопроводов подвода и отвода и отверстия^двигателя, должны быть не менее 2830 мм.

5. Подогреватель во всех случаях должен быть установлен в непосредственной близости от двигателя и иметь минимально короткие трубопроводы подвода и отвода жидкого теплоносителя.

Авторы [64], изучая эффективность индивидуальных систем разогрева дизелей отечественных тракторов, оборудованных подогревателями типов ПЖБ или ПЖД, пришли к несколько другим выводам. Экспериментально они установили, что у дизелей с однорядным расположением цилиндров, как при термосифонной, так и при принудительной циркуляции жидкости горячую жидкость следует подводить в нижнюю часть рубашки блока двигателя со стороны маховика и отводить также из нижней части рубашки блока, но с противоположной его стороны. При У-образном расположении цилиндров горячую жидкость следует подводить, в нижнюю часть рубашки другого ряда блоков.

Однако на отечественных тракторах встречаются различные схемы подвода и отвода теплоносителя. Так, например, у тракторов Т-74, ДТ-75, ТДТ-55, Т-100 [148], имеющих дизель с однорядным расположением цилиндров, охлажденная жидкость отводится из рубашки блока со стороны подвода горячей жидкости, а у тракторов МТЗ-50Л, имеющих дизель такого же типа - с противоположной стороны [83, 92].

Очевидно, расположение в выводах исследователей [65, 83] можно объяснить различием конструкций исследуемых ими дизелей, а именно различным распределением гидравлических сопротивлений зарубашечного пространства, по которому движется теплоноситель.

Авторы работ [32, 76 и др.] исследовали индивидуальные системы предпусковой тепловой подготовки ДВС зарубежных строительных и дорожных машин, имеющих подогреватели. Наибольшее распространение получили подогреватели фирм Вебасто, Эбершпехер, Стеворт, Уорнер, Смит, Авиалекс, Микуни и др. В целом зарубежные системы предпусковой тепловой подготовки двигателей с использованием подогревателей не имеют принципиальных отличий от отечественных систем, однако они имеют свои особенности, связанные с конструкциями подогревателей.

Прежде всего, зарубежные фирмы наряду с жидкостными подогревателями широко применяют на своих машинах воздушные подогреватели.

Например, на кранах фирмы «Тадано» применяется воздушный подогреватель «Микуни» 50НК-30. Принцип работы воздушных подогревателей заключается в том, что теплоноситель — горячий воздух — подается во внутри картерное пространство дизеля, а продукты сгорания топлива подогревателя/ - под поддон дизеля. Однако из теории* теплообмена известно, что интенсивность теплообмена между жидкостью И' твердым телом намного« выше, чем> при теплообмене между газом и твердым телом. Так, например, ориентировочные значения коэффициента теплоотдачи при теплообмене между воздухом и поверхностью твердого тела находятся, в пределах 1-60 Вт/(м К), а при теплообмене между водой и поверхностью твердого тела может быть. Л в пределах 230-11500 Вт/(м К), т.е. в сотни раз больше [62]. Поэтому разогрев1 двигателя-от воздушного подогревателя, осуществляется значительно медленнее, чем от жидкостного. Для улучшения пусковых свойств ДВС в этом случае дополнительно применяется» подогрев' воздуха различными электронагревателями.

Существуют и отечественные воздушные подогреватели, которые применяются, как правило, для разогрева, двигателей с воздушным, охлаждением.

Кроме того, зарубежные системы предпускового разогрева ДВС с жидкостными подогревателями* используют дополнительно, наряду с последними, свечи накаливания. Это позволяет применять на зарубежных машинах подогреватели меньшей теплопроизводительности.

Следует также отметить, что зарубежные системы разогрева ДВС с подогревателями более сложны, значительно1 дороже отечественных и рассчитаны для работы при температурах не ниже -40 °С [117].

Все рассмотренные выше индивидуальные системы предпусковой-тепловой подготовки ДВС работают только в режиме разогрева. В настоящее время широко стали применяться автоматические индивидуальные системы с подогревателями, работающие как в режиме разогрева, так и в режиме подогрева.

Так ЦНИИМЭ разработана система предпусковой тепловой подготовки двигателей лесозаготовительных машин на базе автоматического жидкостного подогревателя [82]. Данная система включает в себя жидкостной подогреватель 148106, циркуляционный насос, электронный таймер и ото-питель кабины. Жидкостной подогреватель работает на зимнем дизельном; топливе (расход 2,5 кг/ч), в качестве теплоносителя используется; охлаждающая жидкос ть.

Данная система функционирует по следующей схеме (рис. 1.6). Циркуляционный насос 8 подает жидкость через котел подогревателя 16 к впускному патрубку 13 жидкостного насоса 12 двигателя-4. Во впускном патрубке жидкость разделяется- и проходит по трем контурам циркуляции: через жидкостной; насос и блок двигателя; через радиатор 14 системы: охлаждения; через радиатор отопителя кабины 2. При этом два последних пото-кач объединяются в выпускном1 патрубке 11 и вливаются в блок двигателя; Из блока двигателя вся жидкость, поступает во всасывающую магистраль циркуляционного насоса. Для отключения? отопителя; кабины; предусмотрен-: кран 3, а для компенсации изменения объема жидкости (в процесс ее нагревания или охлаждения) расширительный: бачок 6. • / /13 / 75 9 Ю П )2 74- 16

Рис. 1.6. Схема системы подогрева для лесозаготовительных машин: 7 - топливный бак двигателя; 2 - радиатор отопителя; кабины; 3'■- кран отопителя - двигатель; 5 - кран автоматической заправки топлива; 6 - расширительный бачок; 7 -а'ккумуляторнаяшиша; 8 - циркуляционный жидкостный насос, подогреваетля; 9 - закрытый направляющий кожух; 10 - топливный насос высокого давления; 11 - выпускной патрубок; 12 — жидкостный насос; 75 - впускной патрубок; 14 - радиатор; 15- газонагреватель; 16 - подогреватель; 17фильтр тонкой очистки; 18 — топливный бак подогревателя; 19 — малая емкость топливного бака; 20 - топливный кран;

Топливная группа состоит из топливного бака 18 подогревателя, фильтра тонкой очистки 17, газонагревателя 15 и соединительных трубопроводов. Топливный бак имеет внутри малую емкость 19, которая предназначена для быстрого разогрева части топлива в начальный период работы подогревателя, что обеспечивает снижение вязкости топлива и, как следствие, надежность работы подогревателя при отрицательных температурах. Малая емкость бака сообщается с основной емкостью посредством прорезей, сделанных в ее нижней части. Топливо из малой емкости через кран 20 и фильтр тонкой очистки поступает в подогреватель. Часть топлива сгорает, а излишки его сливаются через редукционный клапан топливного насоса подогревателя и поступают в газонагреватель. Горячее топливо отводится из газонагревателя в малую емкость, подогревая содержимое малой и основной емкостей.

В системе предусмотрена как ручная заправка топливного бака подогревателя через горловину бака, снабженную герметичной крышкой- так и автоматическая - при работе двигателя. Если двигатель зимой работает на летнем топливе, бак подогревателя заправляется отдельно зимними сортами топлива или керосином, кран 5 при этом закрыт. Если же двигатель работает на зимнем или арктическом топливе, применяется автоматическая заправка. Для этого открывается кран 5 и топливо поступает из дренажного выхода топливного насоса высокого давления 10 в бак 18.

Газоотводящий тракт системы позволяет использовать теплоту отработавших газов подогревателя для нагрева топлива, масла в картере двигателя и аккумуляторных батарей. С этой целью на выхлопной трубе смонтирован газонагреватель топлива 15, а поддон масляного картера двигателя снабжен закрытым направляющим кожухом 9. Уходящие газы при работе подогревателя, проходя через кожух 9, омывают стенки поддона и подогревают в нем масло. Выходной конец выхлопной трубы проходит через аккумуляторную нишу 7, что обеспечивает подогрев находящихся в ней батарей.

Для автоматизации работы системы подогрева предусмотрена схема электрооборудования, работающая от двух аккумуляторных батарей. В эту схему входит электронный таймер. Электрическая схема системы может работать в трех режимах: автоматическом с таймером, автоматическом без таймера и в режиме ручного управления.

При работе с таймером машинист устанавливает на его панели текущее время и заданное время- включения подогревателя; затем; переводит таймер в режим отсчета текущего времени; В момент совпадения текущего? времени с заданным; временем происходит автоматическое включение: подогревателя;.В этомхлучаесистемафаботает в режиме разогрева.

При работе без таймера подогреватель начинает работать в. режиме поддержания«двигателя?в теплом,состоянии; т.е. в режиме подогрева. В этом случае котел подогревателя* будет включаться? автоматически; когда температура охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя понизится до 65 °С, а автоматическое его отключение произойдет при повышении температуры до 78-80 °С.

Режим ручного управления применяется в аварийных случаях, а также с целью проверки работоспособности подогревателя.

Продолжительность разогрева двигателя А-01М без участия? машиниста или в режиме ручного управления; до температуры жидкости 78-80-°G при температуре окружающего воздуха от -38 до -40 °С составляет 40-45 мин [87] .

Индивидуальные системы« предпусковой; тепловой подготовки ДВС с автоматическими жидкостными подогревателями требуют достаточно-' квалифицированного технического персонала для; обслуживания-.

Следует также отметить, что все подогреватели за зимний период эксплуатации .расходуют значительное количество топлива. Так в северных зонах территории страны продолжительность зимнего периода составляет 300 дней [34]. Тогда, например, бульдозер ДЗ-110А на базе гусеничного трактора Т-13 ОМ, дизель которого оборудован жидкостным подогревателем ПЖБ-400 с расходом топлива при номинальной теплопроизводительности 6,4 кг/ч за 300 дней эксплуатации (выходные дни не учитываем) и с учетом ежедневной работы подогревателя в количестве 0,5 ч потребляет дополнительно 960 кг бензина за год [49]. В современных условиях хозяйствования это несет немалые дополнительные потери.

Однако наиболее существенным недостатком всех этих систем является то, что для получения тепловой энергии осуществляется процесс сгорания топлива, при этом в автоматическом режиме он производится без контроля со стороны машиниста, что является нежелательным с точки зрения пожаробезопасности и надежности [65, 66]. Особенно существенен этот фактор для строительных машин и сельскохозяйственных тракторов, работающих в условиях значительного отдаления от основных баз и в которых предусматриваются специальные спальные места для отдыха. Для таких машин помимо решения проблемы предпусковой подготовки двигателя необходимо и решение проблемы обеспечения температурного режима кабины.

Обеспечение требований безопасности при эксплуатации систем разогрева и подогрева можно достигнуть, используя в качестве источника энергии устройства, накапливающие теплоту в течение рабочей смены. При этом, с точки зрения экономичности, наибольший интерес вызывают устройства, утилизирующие и аккумулирующие бросовую теплоту, выделя- . емую двигателем в процессе работы. Такие устройства получили название «тепловые аккумуляторы».

Проведенные патентные исследования позволяют выделить в качестве прототипов, отвечающих вышеизложенным требованиям, системы, описанные в работах [14, 60, 90, 91, 92, 95, 96, 97]. С целью выявления положительных и отрицательных качеств существующих систем проведем их подробный анализ.

В устройстве (авторское свидетельство № 769039, Кл.01 Р 3/20) предлагается для повышения теплоаккумулирующих свойств системы охлаждения использовать термоизолированный бак с внутренним резервуаром, заполненным теплоаккумулирующим веществом (например, ЬШ, А1203 и т.д.) и снабженный змеевиком. Во внутреннем резервуаре располагается электрический нагреватель. Трубопроводы подвода и отвода охлаждающей жидкости дополнительно подсоединены к змеевику и в зазоры между стенками бака и внутренним резервуаром установлен подогреватель масла, подключенный к системе смазки. С целью предупреждения перегрева охлаждающей жидкости и масла внутренний резервуар покрывается термоизоляцией, если г температура плавления теплоаккумулирующих веществ выше температуры кипения жидкости. Связь трубопроводов подвода и отвода охлаждающей жидкости с системой-жидкостного охлаждения осуществляется посредством трехходовых кранов (рис. 1.7).

Система работает следующим образом. После остановки двигателя внутреннего сгорания жидкость из системы охлаждения и масло из системы перекачивается насосами соответственно в термоизолированный бак 2 и подогреватель масла 11, где они длительное время могут находиться в горячем« состоянии. Перед пуском двигателя горячая жидкость и нагертое масло возвращаются в двигатель, обеспечивая его прогрев.

Рис. 1.7. Устройство теплового аккумулятора:

2 ~ термоизолированный бак; 3 - внутренний резервуар, 4 - змеевик; 5 - трехходовой кран; трубопровод отвода жидкости; / - опора; <5 - трубопровод подвода жидкости; Р - трубопровод отвода масла; 10 - теплоаккумулирующее вещество; 11- подогреватель масла; 12 -трубопровод подвода масла

При этом для повышения эффективности разогрева жидкость пропускается через змеевик 4. Теплоаккумулирующее вещество поддерживается в расплавленном состоянии элекрическим нагревателем 1.

Достаточно очевидно, что данная система требует достаточно мощного внешнего источника энергии для привода насосов и нагрева теплоакку-мулирующего материала. Кроме того, в данном техническом решении не отражены вопросы, связанные с элементами отдачи теплоты непосредственно к двигателю.

В системе, предлагаемой в авторском свидетельстве № 739250, Кл.02

5/02, тепловой аккумулятор представляет массивную чу1унную отливку с газовыми и водяными каналами и имеющими наружную тепловую изоляцию (рис.1.8).

Рис. 1.8. Тепловой аккумулятор: 1 - ДВС; 2 - тепловой аккумулятор; 3 ~ газовый трубопровод; 4 - заслонки; 5 - выпускная труба; 6 - нагреватель масла; 7 - компенсационный бак; 8 -откачивающий насос; 9 - трубопровод; 10 - отводящий водосборник; 11 -обратный клапан; 15 - трубопровод; 16 - электромагнитный клапан; 17 -трубопровод; 18- водосборник; 19 - трубопровод; 20 - электромагнитный клапан; 21- обратный клапан; 22 - спускной кран; 23 - термовключатель.

Кроме того, система включает теплоизолированный газовый трубопровод 3 с заслонками 4, выпускную трубу 5, нагреватель масла гидросистемы 6, компенсационный бак 7, откачивающий насос 8, который нагнетающим патрубком соединен трубопроводом 9 с нижней частью компенсационного бака. Верхний отводящий водосборник 10 соединен трубопроводом 12 с нижним подводящим патрубком нагревателя 6 масла в гидробаке и трубопроводом 13 с верхней частью компенсационного бака. В трубопроводе 11 между отводами трубопроводов 12 и 13 установлен обратный клапан 14. Верхний отводящий патрубок нагревателя 6 масла в маслобаке гидросистемы соединен трубопроводом 15 через электромагнитный клапан 16 с нижней частью компенсационного бака, а трубопроводом 17 с подводящим водосборником 18, соединенным в свою очередь трубопроводом 19 через запорный электромагнитный клапан 20 с отводящим патрубком рубашки охлаждения двигателя и через обратный клапан 21 с всасывающим патрубком электронасоса 8. На подводящем водосборнике также установлен спускной кран 22. В водораспределительной трубе двигателя смонтирован термовключатель 23.

Система работает следующим образом. Перед пуском двигателя 1 после межсменной стоянки машины из водяных каналов теплового аккумулятора 2 и из отводящего водосборника 10 перекачивается охлаждающая жидкость с помощью насоса 8 в компенсационный бак 7, емкость которого превосходит емкость водяных каналов 26 теплового аккумулятора. При этом электромагнитные клапаны 16 и 20 должны быть закрыты. Разряжения в этих областях не образуются, так как они соединены трубопроводом 13 через компенсационный бак 7 с атмосферой.

Жидкость, находящаяся в системе охлаждения дизеля, удерживается обратным 14 и электромагнитным 20 клапанами.

Когда из теплового аккумулятора 2 и подводящего водосборника 18 будет откачана вся жидкость, обратный клапан 21 закрывается, препятствуя поступлению жидкости при неработающем насосе обратно в аккумулятор 2.

В случае отказа в работе электронасоса 8 жидкость из аккумулятора 2 может быть слита в какую-либо емкость через спускной кран 22.

После начала работы дизеля 1 для разогрева теплового аккумулятора 2 необходимо открыть теплоизолированную крышку и с помощью заслонки 4 направить отработавшие газы по теплоизолированному газовому трубопроводу 3 в аккумулятор 2. Тепловоспринимающая поверхность газовых каналов теплового аккумулятора имеет 4 канала с продольным оребрением с общей поверхностью 2,9 м2, в результате чего за 5 часов работы дизеля металл аккумулятора 2 нагревается с учетом теплопотерь до 200-250 °С.

В период хранения при понижении температуры охлаждающей жидкости до определенного значения термовключатель 23 автоматически подает напряжение на электромагнитные клапаны 16 и 20 и открывает их. Жидкость из компенсационного бака 7 поступает по трубопроводам по 15 и 17 в подводящий водосборник 18 и далее в водяные каналы теплового аккумулятора 2. Нагретая в аккумуляторе жидкость термосифоном подается через отводящий водосборник 10 и обратный клапан 14 по трубопроводу 11 в рубашку охлаждения двигателя, а по трубопроводу 12 - в нагреватель 6 в баке гидросистемы.

Отдав часть теплоты двигателю и маслу, жидкость через открытый электромагнитный клапан 20 и трубопроводы 19 и 17 вновь возвращается в тепловой аккумулятор 2, где снова нагревается и, таким образом, поддерживается постоянная циркуляция ее по системе подогрева.

Основными недостатками описанной схемы являются:

- значительные габариты теплового аккумулятора;

- работа системы только в режиме подогрева;

- низкая надежность из-за большого количества запорной арматуры;

- возможность кипения и парообразования рабочей жидкости, так как ее расход не регулируется, а температуры в теплоаккумуляторе может достигать 250-300 °С;

- для обеспечения функционирования системы тепловой аккумулятор должен располагаться ниже гидравлического уровня двигателя, что не всегда возможно из условий компоновки.

Кроме того, в период заполнения системы жидкостью в трубопроводах будут образовываться воздушные пробки, удаление которых в системе предусмотрено не на всех участках.

Вместе с тем можно отметить такие положительные качества системы, как использование теплоты отработавших газов, использование принципа термосифонной циркуляции жидкости в системе, не требующего энергии на привод насоса.

Большой интерес представляют разработки шведского инженера О.Шатца. Предлагаемая им-система (рис. 1.9) включает двигатель 1, тепло-аккумулятор электронасос 3, электромагнитные клапаны 4, 5, 6, штатный жидкостный обогреватель салона 7. Тепловой аккумулятор- конструктивно устроен следующим^ образом. Рабочее тело (гидроокись бария) заключено в-герметично запаянные капсулы. Материал капсулы — тонкий' медный лист — обеспечивает хорошую теплопроводность. Пакет таких капсул собран в единую матрицу. Между капсулами имеются щелевые зазоры, в зазорах помещены турбулизаторы (завихрители), способствующие лучшему теплообмену с циркулирующей между капсулами охлаждающей жидкостью. Рабочее вещество должно иметь очень низкий температурный коэффициент расширения, чтобы при нагреве и расширении-не разрушались, стенки капсулы. Матрица из капсул с рабочим телом помещена во внутренний корпус. Между внутренним и наружным корпусами выполнена вакуумная изоляция.

Система работает следующим, образом. При работе двигателя-автомобиля за счет водяного насоса происходит циркуляция жидкости-через, теп-лоаккумулятор, клапаны 4 и 6 при этом открыты, клапан 5 закрыт. Когда температура жидкости становится больше температуры плавления теплоак-кумулирующего вещества, происходит его плавление, тем самым запасается энергия фазового перехода.

Рис. 1.9. Принципиальная схема предпусковой тепловой подготовки низкотемпературным тепловым аккумулятором: 1 — двигатель; 2 — теплоаккуму-лятор; 3 - электронасос; 4, 5, 6- клапаны; 7 - обогреватель салона

Массы 12-килограммового аккумулятора достаточно для накопления 0,65 кВт/ч энергии. После хранения эта энергия может использоваться различным образом по желанию водителя. Для быстрого прогрева двигателя открываются клапаны 4, 6, но закрывают краны «печки» 7 и клапан 5. Если прогревается салон, клапан 4 и 6 закрывают и открывают клапан 5 и краны «печки» 7. Циркуляцию охлаждающей жидкости обеспечивает электронасос. Начальная теплоотдача составляет 35 кВт, а средняя 7 кВт. Данная система, бесспорно, обладает такими достоинствами, как малый вес и габариты, простота и надежность конструкции. Недостаток - ограниченный температурный уровень запасаемой теплоты (80 °С), снижающий эффективность системы.

Предлагаемые в патентах № 4311424 (ФРГ) и № 4105199 (ФРГ) технические решения системы принципиально не отличаются от вышеизложенного.

В авторском свидетельстве № 1008481 (Б 02 N 17/04. СССР) предлагается система, содержащая тепловой аккумулятор с твердым теплоносителем, соединенный при помощи подводящей трубы с выпускной магистралью двигателя, при помощи отводящих труб - с системами двигателя. Подводящие и отводящие трубы выполнены в виде тепловых труб, снабженных тепловыми клапанами. Отводящих труб — три. Первая соединена с системой топливоподачи двигателя, вторая - с системой труб охлаждения, третья - с системой смазки. Применение тепловых труб позволяет повысить эффективность отдачи теплоты от теплового аккумулятора к двигателю, но требует создания дополнительных поверхностей теплообмена.

Авторами авторского свидетельства № 1002654 (Т 02 N 17/04. СССР) предлагается устройство (рис. 1.10), содержащее тепловой аккумулятор 1, каналы для нагреваемого воздуха 2, каналы для отработавших газов 3, во до-воздушный теплообменник 4, вентилятор 5, блок автоматического регулирования 6, водяной циркуляционный насос 7, масляный теплообменник 8, картер силовой установки 9, водяную систему охлаждения силовой установки 10, привод 11, запорные вентили 12 и 13, вентиль 14, заслонку 15, поворотную заслонку 16, трубопровод выпуска отработавших газов 17.

При движении транспортного средства тепловой аккумулятор 1 накапливают энергию от отработавших газов, проходящих по каналам 3. Расход газов регулируется с помощью заслонки 16 таким образом, что он достигает максимума при работе силовой установки на форсированных режимах. с А~ 3 4 ✓

Рис. 1.10. Устройство для прогрева силовой установки транспортного средства: 1 - тепловой аккумулятор; 2 - каналы для нагреваемого воздуха; 3 -канал для отработавших газов; 4 - водо-воздушный теплообменник; 5 - вентилятор; 6 - вентилятор; 7 - водяной циркуляционный насос; 8 - масляный теплообменник; 9 - картер силовой установки; 10 - система охлаждения; 11 - привод; 12, 13 - запорные вентили; 14 - вентиль; 15 - заслонка; 16 - поворотная заслонка; 17 — выпускной трубопровод

При стоянке транспортного средства выключается и включается вспомогательный электрический привод 11, обеспечивающий с помощью промежуточного контура перенос тепловой энергии, накопленной в аккумуляторе 1, к маслу в картере силовой установки через масляный теплообменник и к водяной системе охлаждения 10 силовой установки. Для поддержания постоянной температуры в водяной системе охлаждения силовой установки 10 производительность вентилятора 5 и водяного циркуляционного насоса 7 изменяется с помощью блока автоматического регулирования 6, сблокированного с заслонкой 15 и вентилем 14, расположенные в промежуточном контуре циркуляции воздуха и в водяной системе для прогрева силовой установки, соответственно. Запорные вентили 12 и 13 служат для включения и отключения теплообменников 4, 8. Для обеспечения автономности работы устройства привод водяного насоса может быть выполнен в виде вспомогательного двигателя внутреннего сгорания, контур охлаждения которого подключен к системе циркуляции охлаждающей жидкости силовой установки, а трубопровод выпуска отработавших газов — к системе выпуска силовой установки на входе в тепловой аккумулятор.

Использование воздуха в качестве промежуточного теплоносителя между тепловым аккумулятором и системами двигателя позволяет решить проблему кипения охлаждающей жидкости в схемах, где предусмотрена ее циркуляция через высокотемпературный тепловой аккумулятор, а также проблему ее удаления из теплового аккумулятора в период разрядки последнего. Вместе с тем требуется дополнительный источник для циркуляции воздуха и дополнительные теплообменные поверхности, что является существенным недостатком.

Проведенные патентные исследования существующих автономных систем предпусковой тепловой подготовки позволяют сделать вывод, что наиболее перспективным направлением в разработке таких систем являются устройства, использующие в качестве источника энергии тепловые аккумуляторы, утилизирующие вторичные энергоресурсы (теплоту отработавших газов, теплоту охлаждающей жидкости).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. При предпусковой тепловой подготовке тракторных дизелей в условиях отрицательной температуры окружающей среды оптимальным является использование теплоты, аккумулированной посредством фазовых переходов первого рода. Теоретически обоснован выбор бинарных солевых систем в качестве теплоаккумулирующих материалов. Расчётно-теоретический анализ показал, что при холодном пуске дизелей тракторов сельскохозяйственного назначения в качестве теплоаккумулирующего материала возможно использование октагидрата гидрооксида бария; Ва(0Н)2-8Н20 с температурой плавления 78°С.

2. Разработаны математические модели процессов зарядки теплового аккумулятора фазового перехода, хранения теплоты в межсменный период и его разрядки при пуске тракторного дизеля в условиях отрицательных температур.

3. Разработан тепловой аккумулятор фазового перехода применительно к тракторным дизелям с жидкостной системой охлаждения. Выполнены расчёты и экспериментальная- проверка объёмных, линейных, массовых параметров теплового аккумулятора, фазового перехода, герметичности и надёжности конструкции в целом.

4. Создан опытный образец системы предпусковой тепловой подготовки тракторного дизеля Д-245Т с непосредственным впрыском топлива и тур-бонаддувом для- проведения экспериментальных исследований. Создан опытный образец системы предпусковой тепловой подготовки тракторного дизеля ЛДВ-1603 с разделённым впрыском топлива без тербонаддува для проведения эксплуатационных испытаний трактора «Беларус-320».

5. Разработана программа и методика экспериментальных исследований системы предпусковой тепловой подготовки тракторных дизелей.

6. На основании проведённых экспериментальных исследований в условиях стендовых испытаний можно рекомендовать осуществлять пуск дизеля при температуре ОЖ, предварительно прогретой до 40 . 55 °С, но делать это допусимо при температурах окружающей среды не ниже минус 25 °С. При этом выход на пусковые обороты и продолжительность пуска суммарно будут составлять 6 . 10 сек. Время тепловой подготовки дизеля к принятию нагрузки будет составлять 8 . 12 мин.

Экспериментальными исследованиями установлено, что тепловые условия для самовоспламенения топлива в тракторном дизеле с разделённой

143 камерой сгорания создаются быстрее на 3 . 6 мин. Условия для самовоспламенения топлива в тракторном дизеле с непосредственным впрыском создаются на 3 . 6 мин дольше. Этот вывод относится к тракторным дизелям, имеющим одинаковый объём охлаждающей жидкости в системе охлаждения. Опыт проведения экспериментальньшисследованиЙ! показал, что время предпусковой тепловой подготовки дизелей с турбонаддувом увеличивается на З;. 5 мин при прочих равных условиях из-за наличия турбины.

8. Эксплуатационные испытания тракторного дизеля с разделённой камерой сгорания в условиях безгаражного хранения показали, что продолжительность периода повышения температуры ОЖ в системе охлаждения с помощью ТАФП зависит от начального теплового состояния ДВС и температуры окружающей среды.

Процесс хранения теплоты в заряженном ТАФП продолжался в течение 14 ч при температуре окружающей среды минус 17. 19 °С.

В ходе проведения эксплуатационных испытаний при температуре окружающей среды - 24 °С было установлено, что после предварительной тепловой подготовки; тракторного дизеля с помощью»ТАФП в течение 20 минут до температуры ОЖ в системе охлаждения, равной 47 °С, время выхода на пусковые обороты и продолжительность пуска дизеля составили >6 . 8 с. Время подготовки дизеля к принятию нагрузки составило 10 . 12 мин:

9. Экономический эффект от внедрения разработки складывается из сокращения времени? предпусковой тепловой подготовки тракторного дизеля в условиях безгаражного хранеия при отрицательных температурах окружающей среды, из экономии топлива при холодных пусках, из снижения пусковых износов дизеля в период прогрева и составляет в среднем 15085 руб. в год на 1 трактор.

1. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий Гекст./Ю.П.Адлер, Е.В.Маркова, Ю.В. Грановский. М.: Наука, 1976.-280 с.

2. Автомобильный справочник Текст.// Б.С. Васильев, М.С. Высоцкий, К.Л. Гаврилов и др. Под общ. ред. В.М. Приходько. М.: «Машиностроение», 2004; -7041с.

3. Амбарцумян B:Bi, HöcoBiBiB., Тагасов В.И. и др. Экологическая безопасность автомобильного транспорта: учеб. Пособие для вузов / Под ред. ВШ^Луканина; — М»: Издательство «Научтехлитиздат»; 1999. 208 с.

4. Абэ Е. 'Геплоаккумулирующие материалы с высокотемпературным скрытым теплом Текст. // Когё дзайрё. 1984. - Т.32, № 5. - С. 62-69.

5. Богословский В.Н;, Лихтенштейн Э.Л., Манасыпов Р:Р: Расчет аккумуляторов- тепла с фазовым; переходом в элементах канонической формы Текст. // Известия высших учебных заведений! Строительством архитектура. 1985: -№ 12. - С. 78-83.

6. Бакуревич Ю.Л., Толкачёв С .С., Шевелёв Ф.Н. Эксплуатация автомобилей на Севере. Текст. / Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Транспорт, 1973. — 180 с.

7. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. Текст. / Изд. 2-е, доп. и перераб. М.: Наука, 1972. - 720 с.

8. Вашуркин И.О. Обоснование параметров и методика конструирования системы утилизации тепла в приводе мобильной землеройной машины: Автореф. . канд. техн. наук / СПбИСИ. СПб., 1993. - 27 с.

9. Гулин С.Д., Шульгин В.В., Яковлев С.А. Математическая модель процесса сохранения накопленной-теплоты двигателя внутреннего сгорания в тепловом аккумуляторе Текст. // Известия высших учебных заведений. Строительство, 1999; - № 1. - С. 123-126.

10. Гулин С.Д., Шульгин В.В., Яковлев С.А. Система разогрева двигателя с помощью теплового аккумулятора Текст. // Лесная промышленность. -1996. №3. - С.20-21.

11. Гулин С.Д., Шульгин В.В., Яковлев С.А. Аккумулирование теплоты отработавших газов Текст. // Автомобильная промышленность. — 1994. -№3. -= С. 18-20.

12. ГОСТ 20000-88 «Дизели тракторные и комбайновые. Общие технические условия». -М.: ИПК «Издательство стандартов», 1997. 14 с.

13. ГОСТ 19677-87 «Тракторы сельскохозяйственные. Общие технические условия». -М.: ИПК «Издательство стандартов», 1997. 6 с.

14. ГОСТ Р 54120-2010 «Двигатели автомобильные. Пусковые качества. Технические требования». М.: ИПК «Издательство стандартов», 2010. — 8 с.

15. Гу Чжань. Применение метода обобщённого преобразования Лапласа к задачам фазовых переходов. Текст. // Современное машиностроение. Серия А. 1990. - № 10. С.114-116.

16. Горючие, смазочные материалы: Энциклопедический толковый словарь-справочник. Текст. // под ред. В.М1 Школьникова. — ООО «Издательский центр «Техинформ», 2007 736 с.

17. Данилин В.Н. Физическая химия тепловых аккумуляторов. Учебное пособие. Краснодар: изд. КПИ, 1981. - 91с.

18. Дихтиевский О.В., Конюхов Г.В., Мартыненко О.Г., Юревич И.Ф. Численное моделирование оптимального теплового аккумулятора на фазовом переходе. Текст. / Инженерно-физический журнал. 1991.-Т. 61. -№ 5. - С.7-17.

19. Дихтиевский О.В., Юревич И.Ф., Мартыненко O.P. Тепловые аккумуляторы. Препринт № 27. Текст. / Ин-т тепло и массообмена им. А.В.Лыкова. - Минск, 1989. - 55 с.

20. Данилин В.Н. Физическая химия тепловых аккумуляторов. Учеб. пособие. Текст. // Краснодар, политех, ин-т. Краснодар, 1981. - 91 с:,

21. Данилин В.П., Доценко С.П. Физическая химия. Растворы и фазовые превращения. Часть 2. Учеб. пособие. Текст. // Кубан. Foc. Технолог. Ун-т. -Краснодар, 2000. 91 с.

22. Д! Лусшц. Д! Бежаш Термодинамика процесса аккумулирования < энергии? при плавлении! в режиме теплопроводности или естественной; конвекциш Текст.(//Современное машиностроение: Серия А. 1990. - №11. - С. 111-117. .

23. Esen M. Therman performance of a solar-aided latent heat store used for spase heating by heat pump // Solar Energy. 2004. - V.69:-N 1. - Pr 15-25.

24. Исследование теплофизических основ кристаллогидратов применительно к задачам; теплоаккумулирования. Текст. // Б.Н.Егоров, M.I I. Ревякин,147

25. H.H. Трохинин, C.H. Трушевский, Т.М. Фёдорова // Гелиотехника. — 1979. -№3.-С.61-64.

26. Кацельман А.Я., Стольников Е.А., Минин В.А. Зарубежные подогреватели и отопители для строительных и дорожных машин. Текст. //Строительные и дорожные машины. 1986. - № 1. - С. 37-43.

27. Крамаренко Г.В., Николаев В.А., Шаталов А.И. Безгаражное хранение автомобилей при низких температурах. М.: Транспорт, 1984. - 136 с.

28. Крамаренко Г.В., Николаев В.А. Безгаражное хранение автомобилей.: Учебн. Пособие. Текст.// Моск. автомоб.- дор. ин-т. М., 1980. - 81 с.

29. Карепов В.А., Хорош А.И. Системы подготовки двигателей экскаваторов и кранов к запуску при низких температурах. Обзор. М.: ЦНИИТЭст-роймаш. - Вып.1, 1981. - 52с.

30. Карепов В.А. Новая схема установки подогревателя на экскаваторах в северном исполнении. Текст. // Строительные и дорожные машины. -1974.-№2.-с. 12-13

31. Кривов В.Г., Гулин С. Д., Глухенко Н.В. и др. Проблема запуска двигателей строительных и дорожных машин в условиях низких температур и перспективы её решения. Текст. // Двигателестроение. 1991. - № 4. -С. 12-13.

32. Куликов А. Термос под капотом. Текст. // Наука и жизнь. 1993. - № 3. - С.62-64

33. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: Справочное пособие. — М.: Энергоатомиздат, 1990. 367 с.

34. Котенко Э.В. Разработка математической модели и методики расчёта аккумуляторов теплоты на фазовом переходе. Автореф. . канд. техн. наук / Курск. Гос. Техн. ун-т. Воронеж, 1996. - 15 с.

35. Кузнецов Д.М., Смирнов А.Н., Сыроешкин A.B. Акустическая эмиссия при фазовых превращениях. Текст. // Рос. хим. журнал., 2008. — T.LII, №1. — с. 114 . 121.

36. Куколев М.И. Оценка эффективности использования массы теплового аккумулятора: Текст. // Труды лесоинженерного факультета ПетрГУ. Вып. 1/ Петрозаводск, гос. ун-т. Петрозаводск, 1996. - С.40-42.

37. Куколев? М-И. Основы«; проектирования*; тепловых накопителей энергии:. Монография; Текст. / Петрозаводск, гос. ун-т. — Петрозаводск, 2001. — 240 с.

38. Котов С.Дц Щегольков*Е.Е. Перспективные для теплонасосных схем- аккумулирующие материалы с фазовым переходом., Текст. // Известия высших учебных заведений. Энергетика. 1989. - №1. - С. 90-93.

39. Корнеев A.A., Тапинская? О.В., Тронин ВН. Континуальная» модель плавления и: разрушения« кристаллов: Текст. // Моск. инж.-физ. ин-т. MI, 1990.-24 с.

40. Косенков И.А. Предпусковая- подготовка ДВС при технической эксплуатации машин. Текст. // П.В. Дружинин; И.А. Косенков, A.A., Коричев,149

41. Е.Ю. ЮрчикУ/Технико-технологические проблемы сервиса СПб, 2009., №4-С.6-12.

42. Косенков И.А Математическая модель процесса хранения теплоты в тепловом аккумуляторе. Текст. // П.В.Дружинин, A.A. Коричев, И.А. Косен-ков // Технико-технологические проблемы сервиса СПб, 2010., № 2 -С.63 - 65.

43. Косенков И:А., Дружинин П.В. Система предпусковой подготовки ДВС мобильных машин. Текст. // Сб. науч. трудов ВИТУ СПб, 2010: - с. 30 .47.

44. Lancement et mise en action du moteur disel. «Revue techn*. diesel», 1986, № 141, p. 17-22, 24-28; № 142, p. 11-12, 14, 17-19, 22-26

45. Лышко Т.П. Топливо и смазочные материалы. M.: Агропромиздат, 1985. -336 с.

46. Лыков A.B. Теория теплопроводности: Учеб. пособие для. вузов. М.: Высшая школа, 1967. - 599 с.

47. Ложкин В.Н. Теория и практика безразборной диагностики и каталитической нейтрализации отработавших газов дизелей: Дисс. . докт. техн. наук / СПб гос. техн. ун-т. СПб, 1994. - 444 с.

48. ИТ. ун-т. СПб, 2000. - С.75-78.

49. Лосавио Г.С. Пуск автомобильного двигателя без разогрева. — М.: Транспорт, 1965.-103 с.

50. Левенберг В.Д. Энергетические установки без топлива. — Л.: Судостроение, 1987. 104 с.

51. Линкин А.И. Сдвиговая модель плавления и вязкости: Текст. / Ин-т общей физики АН СССР. М.: 1989. - 33 с.

52. Latent heat storage modules for preheating internal combustion engines: application to a bus petrol engine/ L.L.Vasiliev, V.S. Burak, A.G. Kulakov, D.A. Mishkines, P.V. Bohan // Applied Thermal Engineering. 2000. - V.20. -P.913-923.

53. Лихтенштейн Э.Л., Манасыпов P.P. Математическое и физическое моделирование процессов теплообмена в аккумуляторе фазового перехода. Текст. // Известия высших учебных заведений. Строительство и архитектура. 1988. - №1. - С. 88-92.

54. Лунардини. Процесс фазового перехода вокруг цилиндра круглого сечения. Текст. // Теплопередача. 1981. — Том 103, № 3. - С. 233-235.

55. Марков В.Ф. Термодинамика расплавленных солевых смесей. Киев: изд. Наукова думка, 1974. — 60 с.

56. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1973.- 320 с.

57. Mathcad 6.0 PLUS. Финансовые, инженерные и научные расчёты в среде Windows 97. Текст. / Перевод с англ. — М.: Информационно-издательский дом «Филинь», 1996. 712 с.

58. Манасыпов P.P. Математическая модель тепловых процессов в ограждении, аккумулирующем скрытую теплоту. Текст. // Гелиотехника; 1991.- №1. — С.68-70.

59. Минкин MJL, Моисейчик А.Н. Жидкостные подогреватели? для автотракторных двигателей: Обзор. Текст. // Сер. «Автотракторное электрооборудование». М.: НИИавтосельхозмаш, 1965. - 40 с.

60. Макарычев Э.В. Водообогрсв автобусов. |Текст. // Автомобильный транспорт. 1989. - №7. - С. 26-27.

61. Макулин Ю.В., Карницкий В.В., Энглин Б.А. Пуск холодных двигателей при низкой температуре. -М.: Машиностроение, 1971. 216 с.

62. Николаев JI.A., Сташкевич А.П:, Захаров: HiAv Системы подогрева факторных двигателей при пуске. М.: Машиносфоение, 1977! - 191 с.

63. Николаев JI.A., Титов A.B., Маруев Л.Г1. Система подо!рева для лесозаготовительных машин. Текст. // Лесная промьшленность.- 987. -№11.- С.19 20

64. Николаев Bi В; Определение количества тепла, необходимого для подогрева двигателя зимой: Текст.// Автомобильный транспорт. 1970. - № 7.-С. 29-30.80.0беремок В.З., Юрковский И.М. Пуск автомобильных двигателей; Mi: Транспорт, 1979. - 120 с.

65. Пснкаля Т. Очерки кристаллохимии. Польша, 1972. Пер. с польского под ред. проф. Франк-Каменецкого В.А. - Л:: Химия, 1974. - 496 с.

66. Промышленно-транспортная экология: Учебн; для вузов. М.: Высш. шк., 2003.-273 с.

67. Посечников Н.С., Болгов И:В. Эксплуатация тракторов в зимнее время. -М.: Россельхозиздат, 1972. 144 с.

68. Проблема зимней эксплуатации городских автобусов разрешима. Текст./ / В.В.Шулыгин, С.Д. Гулин, С.А.Яковлев; ЕЛЖ Богачёв; 0:А. Барков, Л.П.Шумилов // Автомобильная промышленность-1988.-№1 .-С.21-23;

69. Патент РФ № 2187049 С1 МКИ 7F 24Н 7/00г.Тепловой аккумулятор)фазо-: вого перехода / В.В.Шульгин, С.Д Гулин; Г.И:Никифоров; ЮгГ.Канев; О.В: Крапивко; Г.МЗолотарёв (РФ) № 20001624Т. Заявлено 26:12:2000= Опубл. 10.08. 2002 - Бюл. № 22

70. Патент РФ № 2075626 С1 МКИ 6 F 02 N 17/04; Система предпускового разогрева двигателя« внутреннего* сгорания / С.Д. Гулин, В.ВЛПульгин, С.А.Яковлев (РФ). № 93041553/06; заявлено 10.0801993, опубл. 20.03.1997, Бюл.№8.

71. Патент РФ № 2170851 С 1: МКИ 7F 02 N 17/00. Система подогрева двигателя внутреннего; сгорания / В.В.Шульгин, С.Д. Гулин, А.Г. Меленьев, Г.И. Никифоров, A.M. Золотарёв (РФ). -.№ 99123072/06; заявлено 03.11,1999, опубл. 20.07.2001, Был. № 20.

72. Патент РФ № 2204027 С1 МКИ 7F 01 N 3/00. Каталитический нейтрализатор / В.Н.Ложкин, В.В.Шульгин, С.Г. 1'улин, Г.М.Золотарёв (РФ). № 2001129630/06; заявлено 01.11.2001; опубл. 10.05.2003, Бюл. №13,

73. Патент РФ № 2150603 С1 МКИ 7F 02N 17/00. Тепловой; аккумулятор фазового перехода / В.В.Шульгин, С.Д. Гулин, С.А.Яковлев (РФ). №98121746/06; заявлено 01.12.1998; опубл. 10.06.2000, Бюл. № 16.

74. Патент РФ № 2150020 С1 МКИ 7Е 02 N 17/00. Способ предпускового разогрева двигателя внутреннего сгорания / С.Д. Гулин, В.С. Гулин, В.В.Шульгин, А.Н.Агафонов (РФ). № 98122807/06; Заявлено 15.12.1998; опубл. 27.05.2000; Бюл. №15.

75. Предварительные результаты испытаний1 на совместимость конструкционных и теплоаккумулирующих материалов. Текст.: // С.Н. Трущевский, П.К Сидоров, Н. Н: Трохинин, Л;Н. Шалимова, С.Н. Шмакова // Гелиотехника. 1983. - № 5. - С.38.42.

76. Положение о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта. Текст. // Мин. авто, транс. — М., Транспорт, 2004. 78 с.

77. Пелецкий В.Э. Фазопереходное тепловое аккумулирование в системахпреобразования солнечной энергии и^требования. к рабочим?телам; Текст.;

78. Тяжёлое машиностроение. 1996. - № 21- С. 12':. 15.

79. Пехович А.Щ Жидких В;М: Расчёты теплового режима твёрдых тел; Л;: Энергия, 1996.-352 с.

80. Петриченко Р.М. Система жидкостного охлаждения быстроходных двигателей внутреннего сгорания. Л.: Машиностроение. — 1985. — 224 с.

81. Подогреватель жидкостный 15 8106 и его модификации: руководство по эксплуатации. — Ржев: ОАО «Элтра-Термо». — 2007. 40 с.

82. Прикладная специальная гидроаэродинамика. Текст. / П.П. Кульман, В.К.Аверьянов, К.М.Штейнберг. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1998. 672 с.

83. Розен Б., Хупер С., Барбарис К. энергетический анализ замкнутых теп-лоаккумулирующих систем. Текст. // Современное машиностроение. Серия А. 1998. -№ 7. - С. 123 . 131.

84. Рогалёв В.А., Денисов В.Н. Приоритетные направления экологизации автотранспортного комплекса в России. Текст. // Сб. науч. трудов-П Всероссийского науч.-практ. семинара «Экологизация автомобильного транспорта» / МАНЭБ. СПб. - 2004. - С. 11 . .16.

85. Резник Л.Г. Научные основы приспособленности автомобилей к условиям ¡эксплуатации: Автореф. . докт. техн. наук Текст. // МАДИ. — М., 19891.-33 с.

86. Суранов Г.И. Предпусковая подготовка двигателя зимой. Текст., // Автомобильный транспорт. 1987. - № 3. - С. 28 -31.

87. Семёнов Н.В. Эксплуатация автомобилей, в условиях низких температур. М.: Транспорт. 1993. - 190 с.

88. Скрипов В.П., Коверда В.П. Спонтанная кристаллизация переохлаждённых жидкостей. — М.: Наука. — 1984. — 232 с.

89. Скрипов В.П., Байдаков В.Г. Переохлаждённая жидкость отсутствие спинодали. Текст. // Теплофизика высоких температур. - М.: -1973. — Т. 10, № 6. — С. 1226 . 1232.

90. Срывалин И.Т. К термодинамике металлических и солевых расплавов: Автореф. . докт. техн. наук. Текст. / Урал, политех, ин-т. — Свердловск, 1965.-22 с.

91. Саватеев А.И. Модификации систем выпуска отработавших газов пожарных автомобилей разогреваемыми каталитическими конверторами: Автореф. . канд. техн. наук / Ун-т МВД^России, СПб. 2002. - 25 с.

92. С. Спэрроу. Замкнутое аналитическое решение задачи о затвердевании вблизи плоской стенки, охлаждаемой вынужденной конвенцией. Текст. // Теплопередача. Том 103, № 3. -М., 1981. - С. 231 . 233. .

93. Суранов Г.И. Уменьшение износа автотракторных дизелей при пуске.-М.: Колос, 1982. 144с.

94. Справочник по плавкости систем г из безводных неорганических солей. Том 1. Под общей редакцией Н.К. Воскресенской. М.- Jit: АН СССР, 1964.-845 с.

95. Справочник химика. Том 1. Гл. редактор Б.П: Никольский. 3-е изд., исправленное. - Л.: Химия, 1971. - 1072 с.

96. Справочник химика. Том 2. Гл. редактор Б.П. Никольский. 3-е изд., исправленное. - Л.: Химия, 1971. - 1168 с.

97. Sari A., Kaygusuz К. Thermal energy storage system using stearic acig as a phase change material // Solar Energy. 2001. - V. 71. - N 6. - P. 365 . 376.

98. Тайц В.Г., Новиков В.И., Беркут И.А. Опыт эксплуатации пусковых подогревателей на БАМе. Текст. // Строительные и дорожные машины. -1979.-№ 6.-С .25-27.

99. Трактор ТБ-1М. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Петрозаводск: ПО «Онежский тракторный завод», 1987. - 197 с.

100. Тепловой расчёт аккумуляторов теплоты на фазовом переходе. Текст. / Ю.М.Лукашов, Б.З.Токарь, Э.В. Котенко, М.Е. Шйленков. Тез. докл. науч.-техн. конф./Курск, политехи, ин-т. - Курск. 1994. - с. 148 -152.

101. Тракторные дизели: Справочник / Б.А.Взоров, А.В:Адамович, А.Г.Арабян и др.: под общ: Ред. Б.А.Взорова. М.: Машиностроение, 1981.-535 с.

102. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение: Справочник. Текст. / И.Г.Анисимов, K.M. Батыштова, С.А. Бнатов и др.: Под ред. В.М. Школьникова. Изд. 3-е перераб. и доб. М.: «Техинформ», 1999. - 596 с.

103. Теплофизические свойства жидкостей в метастабильном состоянии: Справочник. Текст. / В.П:Скрипов, E.H. Синицын, П.А. Павлов и др. -М.: Атомиздат, 1980. 208, с.

104. Устройство» облегчения пуска автомобильного двигателя: Паспорт, инструкция по эксплуатации. МТ1А.381.ТА1.040.000И1. Николаев, 2007. -18 с.

105. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М:: Наука, 1987. - 502 с.129: Химмотология горюче-смазочных материалов / Сафонов A.C., Ушаков А.И., Гришин В.В. СПб.: НПИКЦ, 2007. - 488 с.

106. Хоблер Т. Теплопередача и теплообменники. Пер. с польского A.B. Плисса, под ред. П:Г. Романова. - Л.: ГНТИХЛ, 1961. - 821 с.

107. Численное моделирование оптимального теплового аккумулятора на фазовом переходе. Текст. / О.В. Дихтиевский, Г.В. Конюхов, О.Г. Мар-тыненко, И.Ф. Юрьевич // Инженерно-физический журнал. 199Г. - Том. 61, №5.-С. 749 . 755.

108. Чукаев А.Г., Куке A.M. Влияние ориентации теплообменного устройства на теплообмен при плавлении в аккумуляторах тепловой энергии. Текст. / Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 1984, -№1. - С. 67 . 71.

109. Чукаев А.Г., Куке A.M. Влияние механизмов переноса теплоты на теплообмен при плавлении в аккумуляторах тепловой энергии. Текст. / Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 1984, - № 3. - С. 59 . 67.

110. Шульгин- В.В. Теория и практика применения в автотранспортных средствах тепловых аккумуляторов фазового перехода: Автореф. . докт. техн. наук / СПбГПУ. СПб., 2004. - 35 с.

111. Шульгин В.В. Тепловые аккумуляторы автотранспортных средств. -СПб. «Изд-во Политехнического университета» 2005. - 268 с.

112. Эксплуатация автомобилей в особых условиях: Учебн. Пособие. Текст. / В.Н. Карнаухов, Л.Г. Резник, Г.С. Ромалис, В.Г. Холявко. Тюмень: ТюмИИ, 1991. - 68 с.

113. Экспериментальное исследование процессов плавления затвердевания теплоаккумулирующих веществ Текст. / В.Д. Гешеля, И.Л. Мостин-ский, Ю.В. Полежаев, И.П. Раскатов, О.Г. Стоник. - М.: Физика высоких температур, 2008. - т.46, № 5. - С. 700 - 708.

114. Ibrahim Dinceer, Marc A. Rosen. Thermal energy storage: systems and applications. / University of Ontario. Canada. 2011. - 2nd ed.p. cm.