Как работает система предпускового подогрева дизеля

Из-за особенностей сгорания дизельного топлива при холодном запуске двигателя к состоянию ЦПГ, стартеру и АКБ выдвигаются высокие требования. Система предпускового подогрева призвана компенсировать теплообмен сжимаемого воздуха с холодными стенками цилиндров и камерой сгорания, облегчив тем самым пуск мотора в мороз. Давайте рассмотрим устройство свечей накаливаний и общий принцип работы системы.

Предназначение

Дизельное топливо самовоспламеняется при температуре около 300°С. Чтобы достичь таких значений в камере сгорания, необходимо с достаточно силой сжать поступивший в цилиндры воздух,. Когда двигатель холодный, на такте сжатия часть тепла расходуется на нагрев стенок камеры сгорания, цилиндров и поршней. Запуск в таких условиях будет очень трудным, а в большие морозы и вовсе невозможным. Свеча накаливая, раскаляясь докрасна, компенсирует термические потери и облегчает запуск в условиях низких температур.

Первоначальная функция получила свое развитие в режиме послепускового подогрева. После запуска свечи накаливания продолжают еще некоторое время работать, уменьшая вредные выбросы в атмосферу, снижая шумность и вибрации при работе холодного двигателя, а также ускоряя его прогрев.

Виды свечей накаливания

• Металлические свечи штифтового типа. От оболочки из стойкого сплава железа нагревательную спираль отделяет теплопроводный порошок.

• Керамические свечи накаливания. Свое название нагреватель получили из-за оболочки и нагревательного штифта из керамического материала. Нагреватель керамической свечи раскаляется до 1350° С, а оболочка имеет отличную теплопроводность. Благодаря этому с момента включения свечи до ее нагрева проходит всего 2 с.

Виды металлических свечей по типу нагревательного элемента:

• моноспиральные. В качестве нагревательного элемента использована одна спираль, которая совмещает функции накаливания и саморегулирования для препятствования перегреву и перегоранию;
• двухспиральные. Две нити подключены последовательно. Одна из низ служит для быстрого разогрева кончика жала свечи, а вторая при нагреве изменяет свое сопротивление, не давая первой нити перегрееться свыше 1000° С.

По типу подключения свечи могут быть однополюсные или двухполюсные. В первом варианте один из выводов нагревательного элемента подключен на массу через корпус самой свечи. Второй тип предполагает наличие в фишке как плюсового, так и минусового вывода.

Еще одно немаловажное разделение – по степени быстродействия. Старым штифтовым свечам для достижения максимальной температуры требовалось от 10-30 сек. Современным быстродействующим свечам накала для этого нужно до 10 сек, а новейшие саморегулирующиеся модели выходят на пиковую температуру за 2-5 с.

Свеча с дифференциальным датчиком давления

Некоторые модели дизельных двигателей начали оснащаться нагревателями с пьезорезистивным датчиком давления. Чувствительный элемент датчика связан с подвижным штоком нагревательного элемента. На тактах сжатия и рабочего хода давление цилиндра воздействует на шток, заставляя его деформировать мембрану измерительного элемента. Степень деформации мембраны преобразовывается в электрический сигнал. Полученные значения интерпретируются в ЭБУ двигателя для коррекции момента и времени продолжительности впрыска, работы дроссельной заслонки, системы EGR.

Как вы уже могли догадаться, все эти ухищрения по контролю за происходящими в цилиндре процессами необходимы для снижения выбросов вредных веществ, а уже потом лишь для уменьшения шумности, расхода и повышения мощности. И польза от обратной связи действительно есть, но одобрит ли ее владелец авто, узнав, что стоимость такой свечи накала в 10 раз превышает цену обычной (порядка 100-150 $). К тому же, добавление в конструкцию подвижных элементов, датчика и процессорной части заметно снизит ресурс нагревателя.

Системы управления

Подробно о способах подключениях и управлении свечами накаливания мы рассказывали в статье «Как проверить свечи накала», поэтому ограничимся лишь кратким перечислением типов систем и их отличительных особенностей.

• Ручное включение свечей накала с помощью кнопки в салоне. Ток коммутируется через силовое реле.
• Автоматическое включение свечей при помощи реле с небольшой электронной схемой.
• Автоматическое включение свечей ЭБУ двигателя через силовое реле или отдельный блок управления свечами накала.

Регулирование степени накала

На современных системах, пока температура ОЖ не превысит заложенные конструкторами значения (обычно около + 35°С) свечи накаливания включаются каждый раз после запуска двигателя. На автомобилях Skoda, VW, Audi, Seat период дополнительного накала длится не более 3 минут и автоматически отключается при оборотах двигателя свыше 2500 или 4000 (зависит от типа системы), а также при падении напряжения в бортовой сети.

Управление питанием осуществляется от блока управления свечами накаливания с помощью сигнала с широтно-импульсной модуляцией. Благодаря ШИМ-сигналу напряжения на саморегулирующихся и керамических свечах может изменятся от 11,5 В до 4,5 В. Максимальное напряжение подается в момент предпускового подогрева, но не более чем на 2 с, иначе нагреватель оплавится. В режимах послепускового подогрева максимальная температура накала больше не нужна, поэтому блок управления регулирует напряжение на свечах накаливания в соответствии с температурой ОЖ и режимом работы двигателя.

На автомобилях VAG-группы в режиме послепускового подогрева для разгрузки генератора используется сдвинутый по фазе сигнал. Задний фронт сигнала для одной из свечей запускает импульс для нагрева следующей свечи.