Запуск и опробование поршневых двигателей.
Для запуска поршневого двигателя требуется три условия: прокрутка коленчатого вала, подача в цилиндры двигателя хорошо подготовленной топливовоздушной смеси и обеспечение надежного ее зажигания.
Прокрутка коленчатого вала необходима для создания условий, при которых в цилиндрах происходит воспламенение топливовоздушной смеси. Для запуска исправного двигателя обычно требуется сделать не более 2—3 оборотов коленчатого вала с частотой вращения, соответствующей 30...60 мин.-1 При этом появляются отдельные вспышки, мощность которых достаточна для сообщения коленчатому валу необходимого ускорения и вывода его на режим, при котором вступают в работу основные системы питания топливом и зажигания. Начав самостоятельную работу, поршневой двигатель легко (в течение 1...2 с) выходит на режим малого газа, что объясняется большим избытком располагаемой мощности над потребной для преодоления момента сопротивления вращению.
Для прокрутки коленчатого вала обычно применяются различные типы электростартеров.
Пусковой крутящий момент для запуска поршневых двигателей значительно больше, чем у ТРД, но продолжительность прокрутки невелика.
Пусковой, момент
где Мтр и Мин — моменты сил трения и инерции; Mсж; — момент, потребный для сжатия смеси.
Момент сил инерции зависит от массы кривошипно-шатунного механизма и остальных подвижных деталей двигателя. Значение его определяют обычными методами динамического расчета.
Момент сил трения учитывает трение поршней о стенки цилиндра, трение в подшипниках и всех трущихся парах, а также потери в насосах. Таким образом, значение этого момента в значительной мере определяется конструктивными параметрами данного двигателя (тип и число подшипников, число и размер цилиндров, величина зазоров ит. п.). На значение момента трения большое влияние оказывает вязкость масла, которая в свою очередь зависит от температуры и сорта масла.
На пусковой момент влияет и момент от сил трения. Он является наибольшим по величине, и оказываемое им действие распространяется на весь процесс запуска.
Момент, потребный для сжатия смеси, в основном определяется конструктивными параметрами двигателя (числом и объемом цилиндров, степенью сжатия, компрессией в цилиндрах). Максимального значения момент сжатия достигает лишь при вращении коленчатого вала в пределах первых 100...180°. После этого наряду с процессами сжатия в некоторых цилиндрах происходят процессы расширения сжатой, но еще не подожженной смеси. Это уменьшает потребную мощность стартера.
Перед запуском двигателя подготовка топливовоздушной смеси в цилиндрах производится путем подачи топлива через форсунки, которые обеспечивают его механический распыл.
Важную роль в подготовке топливовоздушной смеси в цилиндрах играет интенсивность испарения топлива. Последняя в значительной мере зависит от температуры в цилиндрах и сорта пускового топлива.
Качество подготовки смеси имеет важное значение для запуска двигателей. Она загорается и эффективно сгорает лишь при условиях, когда коэффициент избытка воздуха топливовоздушной смеси находится в пределах горючести и обеспечено высокое качество распыла. Чем лучше перемешаны частицы топлива с воздухом, тем скорее сгорает смесь и тем больше энергия одной вспышки.
Для улучшения процесса смесеобразования рекомендуется подогревать цилиндры при низких температурах окружающего воздуха, применять более легкие сорта пускового топлива. Испарение топлива также улучшается за счет вращения вала двигателя, так как при этом происходит механическое перемешивание смеси и подогрев ее по мере приближения поршня к верхней мертвой точке (за счет повышения давления).
При запуске топливовоздушная смесь поджигается преимущественно индукционными катушками, обеспечивающими напряжение 12000... 14000 В на электродах свечей. На загорание подготовленной в цилиндрах смеси оказывает влияние количество тепла, выделяемое в разрядном промежутке свечей, которое зависит от мощности и длительности действия искр. В холодном двигателе воспламенение смеси значительно затрудняется вследствие большого отвода тепла от электродов свечей.
Для лучшего воспламенения топливовоздушной смеси искрообразование начинается при приближении поршня к верхней мертвой точке, когда температура смеси наиболее высокая.
Переход двигателя на самостоятельную работу определяется вступлением в работу карбюратора (агрегата непосредственного впрыска) и магнето. Последнее начинает работать при достижении частоты вращения 100...150 мин-1. Для этого достаточно, чтобы при запуске в 3...5 цилиндрах по порядку их работы появились вспышки.