Жылулық аккумулятордың құрылымы және жұмыс қағидаты

ЖА – ол әр-түрлі автокөліктердің қозғалтқыштарына арналған жүйені жылдың салқын мезгілдерінде және басқа да уақытта іске қосу алдында қыздыруды (салқын іске қосу) жүзеге асыратын алдын-ала іске қосу қыздырғышы.

11 сурет. Жүйенің одан кейінгі қыздырылуы қозғалтқыш есебінен жүргізіледі.

Жылулық аккумулятор гидротартқышпен (ГТ) сөндірулі.

.

Бұл басқару жиынтығының (БЖ) көмегімен автоматты түрде жасалады. Енді, СС ыстық қорымен қозғалтқышты сөндіруге және аязда қалдыруға болады.

13 сурет. Суып болған жүйе.

Алдын-ала іске қосылу қыздырғышы шынымен де, қозғалтқыш оталдырылуын жеңілдетеді. Бірақ! Оны қолданудың тағы бір маңызды әрекет бар. Жағымсыз температура кезінде мотордың әр бір «салқын» старты, оның тозуын қалыпты температура кезіндегі бекітілген жұмыс режимімен салыстырғанда күшейтеді. Тозу температура төмендеген сайын күшейеді. Бұл кездегі жеңіл іске қосу және мотордың қалыпты жұмысы, оның жақсы техникалық жағдайы туралы айтады. Аяз кезіндегі жоғарланған айналымдар кезіндегі 2-3 минут бойы әрбір іске қосу және «қыздыру» қалыпты жылулық режимдегі 100-300 шақырым жорыққа тең! Ал бұндай «салқын» старттар күніне 2-3 рет болатыны анық. Әрбір аязды күн автокөлік спидометрдегі есептеуіш көрсететін жорық 200-600 шақырымға көп жүріп өтетінін көрсетеді. Қысқы мезгілде автокөлік көбінесе өз орнында тұрғанын есептегенде өз ресурстарын 20-60 мың шақырымға өңдеп шығарады!

Алдын-ала іске қосылу қыздырғышы моторды қыздыру уақытын күрт өзгертеді, бұл «салқын» стартты жеңілдетеді немесе тіпті болдырмайды. Қозғалтқыш аз тозады және отын шығыны азаяды.

Тосолдың салмағы 4 кг, меншікті жылусыйымдылығы (су үшін) 4200 Дж/(кг*С), тосол температурасы 90 градус жылулық  - Q = c*m*t = 4200*4*90 = 1 512 000 Дж.

Енді қозғалтқыш біркелкі емес болғандықтан, оның жылусыйымдылығы 500 Дж/(кг*С) деп, массасын 150 кг және температурасы – 35 градус. Оның жылулығы - Q = 500*150*(-35) = -2625000 Дж.

Өзіміздің есебімізде біз бұл жылусыйымдылығын, сізге қарағанда 900 Дж/(кг*С) едәуір көп. Ал қозғалтқыштың қыздырылып тұратын массасымен олай емес. Берілген 150 килограмнан стартерді, генераторды, шығаратын жинақтағыштың, иіндік біліктің, сермердің, майы бар табандықтың, май сорғысының, салқын СС, клапандары бар үйлестіру білігінің және газды үйлестірудің бүкіл механизмнің, саусақты бұлғақтың, піспек табандығының және т.б. салмағын есептеп алып тастау керек. Қуа айдау уақыты бойы қоғалтқыштың тек СС-мен шайылатын бөлігі ғана қыздырылады. Ал бұл көп емес: цилиндрдің жиынтық пен гильзаның (немесе жарларының) үстіңгі бөлігі (қаптама), жиынтық бастиегі. Оған қоса, ішке жіберу жинақтағыш және/немесе карбюратордың бөліктері, егер олардың СС қыздырылуы бар болса ғана. Соммасы бойынша бұл қозғалтқыштың жалпы салмағының 30% құрайды, яғни 45 кг аспайды. Енді қозғалтқыштың қыздырылатын бөлігіне жылуды -35-тен 0 градусқа дейінгі температураға көтеру үшін оның қажетті мөлшерін санаймыз: Q = 900*45*35 = 1 417 500 Дж. Бұл жылулық аккмулятормен берілген жылу мөлшерінен тым аз! Ал бұл тосолмен шайылатын қозғалтқыштың ішкі бөліктері бастапқы температурадан 35 градусқа дейін қызатынын білдіреді.

Шынына келгенде мәселе одан да күрделі: қозғалтқышты жылу өткізгіштігінің әркелкі сипаттамасы бар болғандықтан, оның кейбір бөліктері 50-60 градусқа дейін (мысалы, жиынтықтың ішкі жарлары) жете алады, ал кейбір шеткі бөліктер (жиынтықтың төменгі бөлігі) мұздай болып қала береді. Себебі, температураның өзгеру жылдамдығында уақыт функциясы бар, ал қуа айдау циклі 1 минут ішінде өтіп шығады.

Кейін уақыт өте келе, бұл температуралар теңеледі де есептік мөлшерге келеді, одан кейін төмендейді. Бірақ бұл төмендеу есептелмейді, себебі қыздыру циклінен кейін қозғалтқыш оталдырылуы басталады. Аталған есептер кестеде көрсетілген.

2.2 кесте

Бастапқы деректер		Қортытынды
4200	Тосолдың жылу сыйымдылығы	91	ЖА температураның ауытқуы
80	ЖА-дағы температура	1 520 400	ЖА-дан берілген жылудың мөлшері
4	Тосол массасы
930	Қозғалтқыштың жылу сыймдылығы (орташа)	-35	ІЖҚ қыздырылатын бөлігіндегі температураның ауытқуы
-35	Қозғалтқыштың қыздыруға дейінгі температура	- 1 464 750	ІЖҚ қыздырылатын бөлігіне берілетін жылудың мөлшері
45	Қозғалтқыштың қыздыру массасы
0	Қыздырудан кейінгі температура	Айырым	55 650	-3,8%

Қозғалтқышты оталдырғаннан кейін, цилиндр ішіндегі температура 2000 градусқа жете алады. Бұл жылулық соққы аяныш халге әкелмейді. Оған қоса, бұл құрылғы қозғалтқыштың температурасын көп болса 40 градусқа дейін көтереді. Соған орай, -40˚С градусымен қозғалтқышты «оталдырғанда», оның температурасы 0 градустан аспайды. Бұл кезде жылдамдыққа қарамастан, салқын сұйықтықты ыстыққа ауыстырылуы бірқалыпты өтеді. Осыған металлдың улкен салмақтың жылу серпінің қосыңыз.

0,2-2/0,2-3 ЖА тек вакуумды жылулықты оқшаулауы (қос корпус) бар. Жылу тартушы – мотордың штаттық салқындату сұйықтығы.0,8 ЖА - вакуумды жылулықты оқшаулауы (қос корпус), оған қоса кристалдау кезінде көп мөлшерлі жылу беретін арнайы тұзды капсулалары бар. Массасы мен габариттері неғұрлым көп болса, соғұрлым тиімділігі жоғары болады. Үлкен жұмыс көлемді моторлары (2,3л-ден жоғары) бар автокөліктеріне орнатуға ұсынылған.

ЖА-0,8 стандартты жиыны жұмыс көлемі 4л дейінгі қозғалтқыштардың салқындату жүйесінің шағын шеңберге бір ізден және үнемі қосуға есептелген. Аталған термостың натрий тұзы бар капсулаларымен қосымша толтырғышы бар, бұның арқасында жиналған жылу сақталып, қуа айдау кезінен тұзды толтырғыштың кристалдау процессі аяқталғанға дейін термосқа келіп түскен салқын СС қыздыру жүзеге асырылады. Бұл кезде сұйықтықтың көп мөлшерін термоста сақтау және қосымша құралдардың көмегімен СС ағынын үйлестіру қажеттілігі жойылады. Бұндай қосылу кезінде гидроүйлестірушіні, 3 жүріс кранын және үштармақты қолдану қажеттілігі жойылады. Бұндай мотордағы алдын-ала іске қосу циклі 5-6 минутқа созылады және жүргізушінің қолымен басқарылады, сондықтан автоматты басқару жиынтығы жоқ.

Автокөліктердің кейбір модельдеріндегі кері клапан алдын-ала іске қосу қыздыру режимінде оталдырылмаған мотор кезінде ыстық салқындатқыш сұйықтығын кіші шеңбердің қайтарылатын келтеқұбыры бойынша цилиндр жиынтығынан жанынан «қайта қосу» әсерін болдырмау үшін қажетті. Оны орнату қажеттілігі нақты мотордың салқындату жүйесінің конфигурациясымен анықталады.

2.6.3 Жазғы мезгілде ЖА қолдану

Қысқы мезгілде автокөлікті қолдану жағдайында ЖА (және басқа да алдын-ала іске қосу қыздырғыштарды) қолдану пайдасы бар екені анық және оны түсіндіру қажет емес. Бірақ жылдың жылы мезгілдерінде ӨСА ЖА бар автокөліктерді қолдану кезінде кейбір «егжей-тегжейлеріне» көз жеткізіп көрейік. Былайша қарағанда, жазда алдын-ала іске қосу қыздырғыштарын және ЖА қосудың қажеттілігі жоқ және құрылғыны сөндіріп тастауға болады.

Қозғалтқыштың тұрақты жұмысы үшін байытылған «қалыптысына» қарағанда жану қоспасын қолдануға мәжбүр болғанға дейін «салқын іске қосу» жағдайлары сақталады. Біріншіден, ол салқын ауамен және қозғалтқыштың тек қоспа өтетін бөліктерінің беттерімен байланысу салдарынан (отын конденсатының қозғалтқышқа және оның ресурстарына тиетін кері әсері) отын буларының кейбір бөлігінің сұйықталуының есесін қайтару үшін қажеті. Жоғарыда айтылған сұйықталудан, қоспа бірігіп, оның жануы қиындатылады немесе тіпті жанбайды (қоспа тек отын мен ауа буының жануынан болады). Сондықтан басқару жүйесі нақты алгоритм бойынша қозғалтқыш немесе қоршаған ортаның температурасы кезінде отын қалыпты жағдайда булану кезіне дейін жану камерасына келіп түскен қоспаны қосымша байытады.

Отынның қалыпты жағдайда булануы +35-40˚С температурасы кезінде басталады. Сондықтан, кейбір автокөлік түрлеріндегі ішке жіберу жинақтағышының электрқыздыру жүйесі салқындатқыш сұйықтығының температурасы +37˚С жеткен кезде ғана сөнеді. Осыған орай, қозғалтқыштың + 35˚С температурасына жеткен әрбір іске қосылуын «салқын» деп айтуға болады. Осыдан, ЖА мүлдем сөндіруге болмайды деген шешімге келеміз: жыл бойы жасап тұрсын, оның қолданылуы отын мен электрқуатының қосымша шығынымен байланыспайды. Бірақ бұл жалпы сипаттамасы. Әр-түрлі а/к ЖА көп жылдар бойы қолдану кезінде тағы бір пайдалы, бірақ бұл құралдың толығырақ айта кететін «айқынды емес» қасиеті бар.

Ішкі жану қозғалтқышының пайдалы жұмыс коэффиценті жоғары болған сайын, оның жұмыс температурасы да жоғарлай түседі. Бірақ ІЖҚ құрылымдық ерекшеліктерінен, пайдаланылған материалдардан және сұйықтардан, соның ішінде салқындатқыш сұйықтықтан (СС) құрылымдаушылар әзірлеу, өндіру және пайдалану кезінде жіңішке шеңберді ұстануға мәжбүр.

Бұл кезде олар көбінесе моторды максималды ықтимал қуаттылықты және отын минималды шығынының және қоршаған ортаның аз ластануы кезінде айналу моментін алу үшін оның құрылымы үшін шекті температурада қалыпты жұмыс жасалуын «мәжбүрлейді». Сондықтан қазіргі (және қазіргі емес) ІЖҚ көбісінің салқындату жүйесі СС жалпы көлемі аз мөлшермен 105-110˚С температурасына дейін үнемі жұмыс жасалуына есептелген. Және барлық автоматика жүйелері минималды ықтимал тербелістермен бұндай температуралық режимді сақтауға дәлденген. Тиісті құрылымдық материалдарды, сұйықтықтарды қолдану, қолдану тәртібін және регламенттік жұмыс мерзімдерін қатаң сақтау кезінде моторға қауіпті ешбір жағдайлар орын алмау қажет.

Антифризді және кәдімгі сападағы қосымша бөлшектерді амалсыздан немесе зерделі қолдану, біліксіз қызмет көрсету және жөндеу жұмыстары, көбінесе ешбір құтыла алмайтын экстремалды жол жағдайлары салдарынан автокөлікті бұзылудан бұзылуға дейін қолдану. Антифриздің (бұл қазіргі СС тобының жалпы атауы, бұған «Тосол» да жатады) қайнау температурасы 105-108˚С төмен болмау керек, ал кеңейту шанашының түзу қақпағы жүйеде 0,2-0,3 бар атмосфера) жоғары қысымды қамтамасыз ету қажет, бұл СС қайнау температурасын 115-120˚С дейін көтеру керек. Бұл мотордың салқындату қаптамасында СС қайнауын болдырмау үшін қажет. СС қайнау немен қауіпті? Бу ІЖҚ қыздырылған бөлшектеріне жылуды айыруға қабілетті емес, ал асып қыздыру, локалды (жергілікті) болса да мотор үшін авариялық салдарына, яғни ішкі құрылымдардың шалыстығына, шытынауына, бұзылуына және бұл бөлшектер материалдарының төзімділігінің төмендеуіне және қымбат жөндеу жұмыстарына әкеліп соғады. Әдеттегідей, Сіз, «дұрыс» антифриз сатып алғаныңызға, кеңейту шанашының қақпағы дұрыс жұмыс істеуіне, ал термостат және помпа басқа «күдікті» біреудің қолымен жасалмағанына сенімдісіз бе?..

Ақаулықсыз қозғалтқыш та кейде «дұрыс» жасамайды. Суретке қараңыз. Бұнда мәжбүрлі айналыммен ІЖҚ СС сұйық салқындату жүйесінің оңайлатылған кестесі келтірілген.

14 сурет Қозғалтқыштың салқындату жүйесі

Бұл кезде температура бергіші «қызып кетуін» көрсетпейді – оның одан да жоғары емес нақтылығы сұйықтықтың сұйықталуы болмағанда тіпті «ешкандай» болады. СС қайнап кетуі шынымен орын алғанына танымал құралдардың көмегімен (ең қарапайымы – құрғақ таяқ арқылы, оның бір шетін құлаққа, екінші шетін ЦЖБ тіреп) көз жеткізуге болады. Сіз, ІЖҚ салқындату қаптамасында бу қабыршақтарына көрсететін тынық соққы мен буырқасынуды естей аласыз. Бұл қозғалқышты лезде істен шығуына келтірмейді (бірақ бұндай жағдайлар орын алған). Алайда, осындай жағдай жиі қайталанса, мотор ресурсы едәуір төмендейді. ЦЖБ және оның төсемдері, клапандар, білтелер, піспек және сақина табандықтары зардап шегеді, металл эрозиясының процессін көп есе жылдамдаттырады. Бұл жерде қайсысы бірінші істен шығатыны белгісіз. Автокөліктердің келесі ақаулықтарда жағдай шиеленісе түседі:

- тұтану моменті дұрыс бекітілмеген;

- қоспатүзгіші дұрыс реттелмеген;

- тиісті жылулық сипаты жоқ білтелер қолданылады;

- байланысуларда тығыыздық жоқ және ауаның «сорапы» бар;

- жану камерасында, піспектер мен клапандарда дақтың болуы;

- салқындату жүйесі ласталған;

- сапасыз (немесе «көнерген») антифриз қолданылады;

- кеңейту шанашының қақпағы дұрыс жасамайды немесе саңлауы бар;

- термостаттың ақаулығы бар (оның нормадан тыс біршама ауытқулары оның жұмысында білінбеуі мүмкін);

- термобергіштер нормаға сәйкес келмейді немесе ақаулы;

16 сурет. Қозғалтқыштың салқындату жүйесіне ЖА орнату

17 сурет. ЖА қосылудың электрикалық кестесі

1. Негізгі радиатордың электржелдеткіші жұмыс жасамай тұрғанда (ІЖҚ шекті температураға жетпей тұрып) электрсорғы тек ЖА басқару жиынтығының пәрменімен немесе «Пуск» басқышымен (қол басқаруы кезінде) кезендікпен қосылады – ажыратылуы реленің қалыпты жабық ұштастырылулар (30-88) арқылы ЖА басқару кестесумен «штатты түрде» байланысқан (қосымша реленің орамы токтан ажыратылған).

2. ІЖҚ температурасы шектіге дейін көтерілсе, қозғалтқышты басқару жүйесі (немесе тиісті бергіш) электржелдеткішті қосып, реле орамына кернеу жіберіледі. Реле қосылып, аккумулятордан немесе сақтандырғыш жиынтығынан «тікелей» 30-87 ұштастырылулары арқылы электрсорғыға кернеу жібереді. Бұл сәттен бастап, электрсорғы температураның төменделуі мен электржелдеткіштің сөндірілуіне дейін СС үзбестен айналымын қамтамасыз етеді.

Оған қоса, бұндай кесте кезінде ЖА БЖ немесе жүргізушінің «Пуск» басқышынан пәрмен келіп түсуіне қарамастан максималды ыстық СС толтырылуына кепіл бере аламыз. Әлбетте, қазіргі автокөліктердің көбісіндегі бар электржелдеткішті қосудың бар кестесі оның жұмысын сөндірулі тұтану кезінде де қамтамасыз етуі қажет. Кімде механикалық желдеткіш тұрса, оны электрлі желдеткішке ауыстырылуын ойлаған жөн (үнемдеу әр қашан тура және айқын бола бермейді). Алайда, механикалық желдеткіш бар кезде электрсорғыны асып қызып кету кезінде жұмыс жасатуға болады: ол үшін температураның штаттық бергішінен қандай болмасын буферлі сатылама арқылы реленің 85-86 ұштастырылуларына белгі беру қажет, бірақ бұл материалда осындай нұсқаны мен қарастырмаймын, ал ынтагерлер өз еркімен өзінің тәсілін ойластыра алады.

18 сурет. Электрлік сорғыны қосу

Жұмыс істеп тұрған ІЖҚ желдеткішінің жұмыс уақыты 20-30% (қозғалыстың ең ауыр режимдерін қоса есептегенде), ал тоқтатылған мотор кезінде «қалыптысына» қарағанда 50 % қысқартылғанын көре аламыз. Бұл эффект «бүрікті» қозғалтқыштарында жақсы көрінеді, себебі бұл жерде СС температурасы туралы ақпарат (желдеткіштің іске қосылуына әкелетін ЭСУД түседі) карбюраторлы а/к радиаторлардан емес, ЦЖБ орналастырылған бергішінен алынады. Осы жерден электрсорғының көмегімен келетін қосымша айналым ІЖҚ қызған бөлшектерінен жылуды тиімді және тез айыратынына көз жеткізе аламыз. Салқындату қаптамасына терможұппен арнайы енгізілген өлшем, жану камерасының жанындағы (қызыл «тіс» «қызып кету» кестесінде) ЦЖБ-на 110-120˚С жоғары СС температурасының «лақтырындылары» мүлдем тоқтатылғанын, ал тындау – қызып кеткен СС-дағы бу шығарылумен байланысқан гидродинамикалық соққылардың жоқтығын көрсетеді. Өкінішке орай, аталған «жетілдендіру» қозғалтқыштың жалпы ресурстарына қандай әсер беретінің әзірше анықтай алмаймыз – ол үшін қөп уақытқа созылатын салыстыру сынақтары қажет. Алайда, қызып кетумен байланысты бірталай «ағымдағы» жайсыздықтардан құтылуға болады деген әңгіме жүргізуге болады. Электрсорғы жұмысы кезінде ЖА түскен СС қосымша мөлшері салқындату жүйесінің жалпы мөлшеріне қосылып, мотордың жылулық режиміне әсерлі ықпал тигізеді. Осыған байланысты ІЖҚ-ғы температура СС массасының жылулық екпінінің ұлғаюынан болған қауіпті тербелістерге аз тәуелді болады, яғни қызып кетудің максималды шегінде температуралық режимнің тұрақтануы пайда болады. Осыған қоса, ЖА ыстық және салқын СС бірдей сақтайды және оны қызып кету қаупі орын алғанда, моторды «авариялық» салқындату үшін қолдануға болады.

Жазда ЖА сөндірудің қажеті жоқ. Біріншіден, қыста жақсы айқындалатын «суық» старт жағдайлары жылы мезгілде де болады. Бірақ, мысалға, түн ішінде мотор сонда да суып кетеді де қыздыру артық болмайды.

Екіншіден, жүйедегі салқындатқыш сұйықтықтың қосымша көлемінің болуы, қозғалтқыштың жылулық балансына жақсы әсер береді. Себебі, қазірде моторға бұрынғыдай сұйықтың көп мөлшерін шекті температураға дейін жылулық өнідірісін қыздыру керек болады. Сондықтан, «қайнап кету» мүмкіндігі төмендеп, мотор жұмыс температурасын тұрақты «сақтайды».

Егер қозғалтқыш бір себептер бойынша үнемі қызып кетуге жақын болса, онда ЖА оны авариялық түрде суытуға мүмкіндік береді. Себебі, ЖА термосы ыстық сияқты, салқын сұйықтықты да бірдей артық сақтай алады. Осының салдарынан, сұйықтықты мотор арқылы (іске қосу кезінде) қуа айдаудың бірінші циклынан кейін, циклдық қуа айдаудың автоматикасын мәжбүрлі түрде сөндірсе, онда 18˚С жоғары температурадағы сұйықтықтың бірнеше литрі, «қайнап кеткен» моторды нағыз сол өзін құтқаратын градустарға жеңіл әрі оңай салқындата алады. Бұл цилиндр жиынтығының бастиектері мен төсемін құтқарып, Сізді қымбат әрі көпкөлемді жөндеуден аман алып қалуы мүмкін.

Қыздырғыш контурына ЖА қосу ұсынымы, іске қосудан кейін автокөлік салонын қыздырылуын бастау мүмкіндігімен байланысты. Егер Сізге, бұндай мүмкіндік қажет болмаса, онда ЖА қыздырғышты жанынан өтіп, салқындату жүйесінің кіші шеңберінде жеңіл қосылады. Бұл қыздырғыш жұмысын арттырады. Қыздырғыш режимдерін «тек мотор – мотор + қыздырғыш» сызбасы бойынша ауыстыратын арнайы кранды қолдануға болады.

Қалыпты термос қоршаған ортанының -30˚ С температурасы кезінде сұйықтық температурасын 36 сағат бойы төмендетпей сақтайды.