Что такое предварительный нагрев воздуха на грузовике
Подогрев воздуха во впускном трубопроводе
Подогрев впускного воздуха улучшает условия пуска дизелей с неразделенной камерой сгорания. Примером устройства, обеспечивающего повышение температуры конца сжатия за счет подогрева впускного воздуха, служит свеча подогрева СН-150. Свеча мощностью 400 Вт устанавливается на впускном трубопроводе тракторных дизелей с рабочей объемом до 4-5 л. Учитывая ее малую мощность, для роста температуры всасываемого воздуха устанавливаются две и более свечи. Но при использовании более одной свечи повышается расход электроэнергии и увеличивается аэродинамическое сопротивление впускного трубопровода.
Спираль свечи изготовляется из проволоки высокого омического сопротивления с диаметром 2 мм. Свеча устанавливается в специальном гнезде на впускном трубопроводе и закрепляется накидной гайкой. Место установки свечи выбирается экспериментально, исходя из максимально возможного приближения ее к впускным окнам, с учетом количества и схемы расположения цилиндров двигателя. Номинальное напряжение свечи 8,5 В, номинальная сила тока 45-47 А, время нагрева до рабочей температуры (900-1000 С) составляет 40-60 с. Последовательно со свечой включены в электроцепь дополнительный резистор, который закорачивается во время пуска, контрольный элемент, спираль, заключенная в кожух или контрольная лампочка. Время, необходимое для нагрева спирали свечи, контролируется по степени нагрева спирали контрольного элемента или по накалу лампочки.
При использовании свечей подогрева впускного воздуха в сочетании с маловязкими маслами и увеличенной цикловой подачей топлива предельная температура надежного пуска холодного дизеля снижается примерно на 5 С.
Рис. Свеча подогрева впускного воздуха СН-150: 1 — спираль накаливания; 2 — стержень; 3 — корпус; 4 — контактная гайка
Рис. Фланцевая свеча: 1— корпус; 2 — спираль; 3 — контакты
Для повышения эффективности и снижения температуры пуска применяются фланцевые свечи. У фланцевых свечей за счет удлинения спирали увеличивается поверхность теплоотдачи, ее мощность при этом не меняется. Кроме того, уменьшаются потери теплоты в результате их установки непосредственно около впускных окон. Однако такие свечи не получили широкого распространения из-за невозможности унификации их конструкций для применения на различных типах дизелей.
Одним из достоинств электрофакельных подогревателей является возможность их работы как на дизельном топливе, так и на бензине. Это позволяет их использовать для облегчения пуска, кроме дизелей, и на многотопливных двигателях. По сравнению со свечами электрофакельные подогреватели потребляют меньшее количество электроэнергии. Кроме того, наряду с эффективным подогревом воздуха они газифицируют часть несгоревшего топлива, что улучшает внешнее смесеобразование. Несгоревшие частицы топлива в виде паров или газов попадают в цилиндры двигателя и, являясь там очагами воспламенения, способствуют более быстрому сгоранию топлива. Данное свойство используется для облегчения пуска бензинового двигателя. Для этого снижается температура поверхности нагревательного элемента электрофакела, что позволяет получить во впускном трубопроводе пары бензина, которые, попав в цилиндры, способствуют надежному пуску и прогреву бензинового двигателя. Работа подогревателя после пуека дизеля в режиме сопровождения ускоряет прогрев двигателя, уменьшает дымность и снижает токсичность отработавших газов.
На продолжительность пуска двигателя влияют расположение электрофакела во впускном трубопроводе по отношению к впускным окнам, а также величина выступания его нагревательного элемента в коллекторе. При проектировании двигателей, на которых планируется установка подогревателей, необходимо предусматривать во впускном трубопроводе специальные выступы, снижающие скорость всасываемого воздуха и способствующие устойчивому горению факела при самостоятельной работе двигателя. При наличии у двигателя двух впускных трубопроводов подогреватели располагают в каждом из них.
Эффективность пуска дизеля с электрокафельным подогревателем повышается при правильно выбранном начальном угле опережения впрыскивания Уоп топлива. Величина Уоп для каждого типа дизеля опредедяется экспериментально. На рисунке в качестве примера отечественной конструкции предлагается электрофакельный подогреватель ЭФП-8101500, устанавливаемый на тракторные дизели Минского моторного завода и Харьковского завода тракторных двигателей. Нагревательным элементом такого подогревателя является спираль из нихромовой проволоки. Для поддержания пламени при самостоятельной работе дизеля спираль имеет двойную навивку, с тем чтобы ее внешняя часть предохраняла от переохлаждения внутреннюю. Спираль заключена в колпачок с отверстиями, который создает оптимальные условия для воспламенения топливовоздушной смеси и предотвращает от попадания в цилиндры двигателя частиц сгоревшей спирали в случае ее перегорания. Спираль соединяется параллельно обмотке электромагнитного клапана, обеспечивающего подачу топлива на спираль подогревателя.
Срабатывание электромагнитного клапана осуществляется после предварительного нагрева спирали одновременно с включением стартера. Нагрев спирали до рабочей температуры (900 С») обеспечивается за 15-20 с. Спираль к источнику тока подключается через добавочный резистор СЭБ-50В (закорачиваемый при пуске), контрольный элемент ПД-50В и выключатель типа ВК-316Б. При включенном электромагнитном клапане топливо попадает на раскаленную спираль электрофакельного подогревателя, на которой оно, воспламеняясь, образует факел пламени, с помощью которого поступающий в цилиндры воздух нагревается. Электрофакельный подогреватель выключают из электросети после выхода дизеля на устойчивый режим работы.
Рис. Электрофакельный подогреватель ЭФП-8101500:
1 — спираль накаливания; 2 — защитный колпачок; 3 — катушка электромагнита; 4 — фильтр; 5 — топливный клапан
Более совершенной конструкцией электрофакельного подогревателя является конструкция, устанавливаемая на дизели автомобилей КамАЗ, ЗИЛ, ГАЗ. и некоторые другие типы дизелей ЯМЗ. В его комплект входит одна (две) факельная одноштифтовая свеча, электромагнитный топливный клапан, добавочный резистор с электротермическим реле, а также кнопочный выключатель, реле блокировки и отключения обмотки возбуждения генератора, контрольная лампа готовности к пуску и топливопроводы. У подогревателя имеются топливная и электрическая схемы, подключаемые к соответствующим системам автомобиля. Основным устройством, обеспечивающим получение факела для нагрева поступающего в цилиндры воздуха, является факельная штифтовая свеча. Их количество и место расположения зависят от конструкции впускного трубопровода и рабочего объема двигателя. В связи с тем, что отечественной промышленностью не выпускаются двухштифтовые свечи для дизеля ЯМЗ-240 с рабочим объемом 22 л, требуется установка четырех одноштифтовых свечей. Свечи на впускном трубопроводе размещают таким образом, чтобы обеспечить равномерное распределение нагретого воздуха по цилиндрам. Конструкция свечи допускает их установку в вертикальном, горизонтальном и промежуточном положениях.
Рис. Комплект электрофакельного устройства подогрева впускного воздуха автомобиля КамАЗ: 1 — факельная штифтовая свеча; 2 — реле блокировки н отключения обмотки возбуждения генератора; 3 — добавочный резистор с электротермическим реле; 4 — электромагнитный топливный клапан
Факельная штифтовая свеча имеет корпус, внутри которого расположен нагревательный элемент, выполненный в виде однопроводной свечи закрытого типа, рассчитанной на напряжение 19 или 8,5 В при силе тока соответственно 11 и 22 А. Спираль свечи помещена в тонкий металлический кожух, заполненный периклазом, и поверхность ее нагревается до 1000-1100 С. На корпусе расположен штуцер для подсоединения свечи к топливопроводу, а в нижней части имеется резьба для крепления ее на впускном трубопроводе. В нужном положении свеча фиксируется контргайкой. В топливном штуцере располагается фильтр, изготовленный из высокопористой бронзы, и жиклер, обеспечивающий дозирование топлива. Поступающее под низким давлением топливо попадает во внутреннее пространство свечи, смачивает испарительную сетку, расположенную между кольцевой вставкой и штифтом нагревательного элемента. Наличие испарительной сетки способствует более равномерному распределению топлива вокруг штиф, та и препятствует быстрому его вытеканию.
Рис. Факельная штифтовая свеча (слева): 1 — корпус; 2 — спираль нагревательного элемента; 3 — топливный жиклер; 4 — фильтр; 5 — кольцевая вставка; 6 — испарительная сетка; 7 — защитный кожух
Рис. Схема топливной системы ЭФУ автомобиля КамАЗ (справа): 1 — сливная магистраль; 2 — топливная форсунка; 3 — перепускной клапан; 4 — топливный насос высокого давления; 5 — клапан — жиклер; б — факельные свечи; 7 — электромагнитный топливный клапан; 8 — фильтр тонкой очистки топлива; 9 — топливоподкачиваюший насос; 10 — фильтр грубой очистки топлива; 11 — топливный бак
Факел пламени образуется в результате смешивания испарившейся части топлива с поступающим во впускной трубопровод воздухом в нижней части свечи. От переохлаждения нагревательный элемент защищен кожухом с отверстиями. Это обеспечивает поддержание устойчивого горения при работе двигателя на режиме самостоятельной работы после его пуска (режим сопровождения), что необходимо для быстрого прогревания цилиндров.
Топливо из системы питания двигателя поступает к свече через электромагнитный клапан. Его нормальная работа обеспечивается при условии, что магистраль низкого давления от фильтра тонкой очистки до топливного насоса высокого давления (ТНВД) будет заполнена топливом и топливоподкачивающий насос будет обеспечивать давление 20-40 кПа. На автомобиле КамАЗ этой цели служат перепускной клапан ТНВД и клапан-жиклер, установленные в крышке фильтра тонкой очистки.
Давление клапана-жиклера находится в пределах 25-45 кПа, а перепускного 60-80 кПа. Отклонение от данных величин приводит или к задержке появления факела, или к его затуханию. Электромагнитный клапан открывается после предварительного нагрева свечи. Управление клапаном и нагревом свечи осуществляется с помощью электротермического реле, размещенного в одном корпусе с добавочным резистором. Добавочный резистор служит для исключения падения напряжения в момент предварительного нагрева факельной штифтовой свечи и закорачивается в момент включения стартера.
Продолжительность предварительного нагрева факельной штифтовой свечи зависит главным образом от температуры окружающей среды (при вертикальном положении электротермического реле составляет 70-110 с). Оно определяется временем нагрева биметаллической пластины, по которой протекает ток свечей. Вследствие нагрева биметаллической пластины контакты реле замыкаются, в результате чего одновременно включаются топливный электромагнитный клапан и контрольная лампочка, сигнализирующая о необходимости включения стартера.
В электрической схеме электрофакельного подогревателя предусматривается реле блокировки, отключающее электроцепь факельной штифтовой свечи от обмотки возбуждения генератора при работающем двигателе. Это предотвращает перегорание свечей из-за высокого напряжения электрической цепи автомобиля после пуска, когда добавочный резистор устройства закорочен. Кроме того, в электроцепи должен быть амперметр, по показанию которого судят от работоспособности электрофакельного подогревателя.
Рис. Термостат CAV-367 фирмы Лукас: 1 — корпус клапана; 2 — корпус термостата; 3 — защитный кожух; 4 — спираль; 5 — стержень; 6 — запорный шарик; 7 — штекер
Другой разновидностью конструктивного решения электрофакельного подогревателя является термостат CAV-357 английской фирмы Лукас. Термостат имеет корпус с размещенным в нем топливным клапаном, внутри которого существует канал определенного диаметра, перекрываемый шариком под воздействием стержня, находящегося в холодном состоянии. Один конец спирали соединен с массой через защитный кожух, завальцованный ь корпус, другой в виде шггекера выведен наружу термостата и изолирован от массы. Форма навивки спирали и расположение отверстий на защитном кожухе выбраны таким образом, чтобы обеспечить устойчивое горение факела при работающем двигателе. Крепить термостат рекомендуется горизонтально или под углом 30″. Однако, как показали эксперименты, его можно устанавливать и вертикально. Питание туитивом обеспечивается от отдельного бачка вместимостью 25 см3, что гарантирует бесперебойную подачу топлива при малой частоте вращения коленчатого вала и способствует его широкому использованию на дизелях с различными схемами топливоподачи. Бачок располагают на высоте не менее 100 мм над уровнем топливного клапана. Это в некоторых случаях вызывает затруднения при компоновке термостата на автомобиле.
Термостат включают за 15-20 с перед пуском двигателя. Нагреваясь, спираль тянет стержень, в результате чего шарик перестает прижиматься к седлу клапана, и топливо самотеком по стержню попадает внутрь спирали. Нагреваясь, топливо испаряется и, смешиваясь в нижней части термостата с поступающим воздухом, воспламеняется.
Необходимо отметить, что основным недостатком электрофакельных подогревателей является отсутствие у водителя информации о наличии факела в процессе пуска двигателя. Для устранения этого в настоящее время ведутся исследования. В частности, предусматривается установка фотодиодного датчика.
Все про автономные отопители салона
В холодную погоду первое желание при посадке в машину — согреться. При этом дискомфорт испытывает не только наше тело, но и механизмы самого авто.
В частности, при минусовой температуре могут возникнуть проблемы с пуском силового узла и его прогревом. И в первой, и во второй ситуации может выручить автономный отопитель салона.
В чем же особенности данного устройства? Какие бывают виды отопителей? Как они работают? Ниже разберемся с каждым из вопросов подробно.
Что такое автономный отопитель салона?
Автономный отопитель салона — устройство для обогрева внутреннего пространства автомобиля. Данный «помощник» пользуется наибольшим спросом у профессиональных водителей, дальнобойщиков и строительных бригад.
Все обогреватели для автомобилей делятся на следующие виды:
Устройства, предназначенные для прогрева внутреннего пространства машины (грузовой кабины, салона автомобиля, багажного отсека и так далее).
Данные изделия работают по принципу фена. Воздух пропускается через отопитель, нагревается и подается обратно.
Благодаря наличию регулировки у водителя есть возможность экономно затрачивать заряд АКБ и топливные ресурсы.
Наиболее популярные производители — Планар, Webasto, Belief и прочие.
На фото отопитель салона Планар.
Более функциональные устройства, которые обогревают сначала двигатель, а уже после — салон автомобиля. Данная особенность упрощает пуск транспортного средства в холодную погоду, когда температура воздуха ниже 0 градусов Цельсия.
Такие отопители могут получать управление с дистанционного пункта или программироваться заблаговременно на конкретное время. Популярные производители таких устройств — Бинар, Webasto, Eberspacher.
Стоит отметить, что автономные отопители салона могут работать от четырех разных источников питания:
Возможны и комбинированные варианты, когда устройству необходимо питание (12/24 Вольта) и один из видов топлива (бензин/дизель).
В каких случаях, и на каких автомобилях применяются отопители?
Задача автономных отопителей салона — поддержание оптимальной температуры в салоне или багажном отделении.
Особенность — работа без пуска силового узла. Принцип действия построен на захватывании воздуха, его прогреве и направлении обратно в салон.
Устройства могут работать в нескольких режимах — с подсосом воздуха извне или в режиме стандартной вентиляции.
Пуск отопителя обеспечивает внешний термостат или встроенный таймер (программируется автолюбителем).
Автономные отопители салона обеспечивают комфортную температуру для работы разных категорий автолюбителей — операторов специальной техники, водителей грузовых автомобилей, дальнобойщиков и так далее.
Любая из этих профессий требует максимального внимания и отличается повышенным уровнем сложности. Полноценный подогрев позволяет качественно выполнять поставленные задачи.
В странах СНГ холодный сезон длится на протяжении 4-5 месяцев, поэтому применение специальных отопителей весьма актуально.
Данные устройства устанавливаются в машинах «скорой», кабинах грузовых авто, фургонах с грузами, чувствительными к холодной погоде и так далее.
Обогреватель будет полезен в салоне микроавтобуса, отсеках дальнобойщиков, в кабинах строительной и дорожной спецтехники.
Качественный и своевременный прогрев устраняет проблему с замерзанием водителя, исключает обледенение стекол и панели управления.
Частый прогрев машины на холостом ходу имеет низкую эффективность и приводит к чрезмерным расходам топлива. Вот почему отопительные приборы, отличающиеся своей автономностью, пользуются столь большой популярностью у автолюбителей.
Характеристики автономных отопителей салона:
Электрические отопители салона на 12 и 24 В
Еще недавно почти все электрические отопители салона имели спиральное исполнение.
Сегодня же большая часть устройств выполнена с применением керамики.
Преимущество данного изделия — кислородосберегающие свойства, что позволяет сохранять качество воздуха в салоне и не «сушить» воздух.
Керамический тепловой вентилятор может питаться от 12 или 24 Вольт, он быстро прогревается и нагревает помещение.
Главные преимущества — экономичность, защита от перегрева и падений, компактность и отсутствие помех при вождении.
Электрические отопители салона имеют небольшой вес (до 500-800 грамм), что позволяет транспортировать изделие в любое необходимое место (к гаражу, на стоянку и так далее).
Единственный недостаток для многих из них — высокая стоимость, но при желании можно подобрать устройство по собственному карману. Здесь многое зависит от производителя и мощности.
Автономные отопители для данного типа машин представлены целой группой качественных моделей.
Вот некоторые из них:
На рынке автономных отопителей для грузовиков весьма востребована продукция компании Airtronic.
Здесь можно выделить модели D2-D5, которые отличаются уникальной мощностью и предназначены для обогрева разных машин, начиная с коммерческой техники и заканчивая яхтами.
Устройства питаются от напряжения 12/24 Вольта, отличаются доступной ценой и высокой эффективностью.
Такие отопители показывают высокую эффективность даже при частом открывании дверей (к примеру, в маршрутном транспорте).
Газовые обогреватели
Газовые отопители салона отличаются от рассмотренных выше «конкурентов» источником питания. В данном случае устройства работают на сжиженном газе.
Главные плюсы конструкций — простота исполнения, безопасность в применении, полная автономность от чего-либо. С таким отопителем можно не переживать за разрядку аккумулятора.
Кроме этого, продукты горения газа не отравляют пассажиров, а выводятся на улицу, что гарантирует безопасность даже длительного применения.
Принцип действия аппарата состоит в циркуляции потоков воздуха в автомобиле. Отдача тепла происходит за счет природной конвекции воздуха в машине.
Для более активного смешивания в кабине может монтироваться дополнительный вентилятор, имеющий небольшую мощность.
Газовые автономные отопители не вызывают проблем в процессе эксплуатации, у них нет вращающихся элементов, что обеспечивает максимальную надежность и безопасность.
Конструктивно прибор — система коаксиальных труб, когда каждая из последующих труб расположена внутри другой. По одной трубе идет чистый воздух из улицы, а по второй — выводятся отработанные газы.
Как следствие, воздух в кабине не используется и не выжигается. Все, что остается — тепло.
Устройство не зависит от работоспособности авто, поэтому даже при поломке двигателя или разрядке АКБ зимой (даже в чистом поле) можно включать аппарат наслаждаться теплом.
Средний срок применения таких устройств — около 14 лет.
Преимущества газовых автономных отопителей:
Основные правила эксплуатации:
Мощность — около 2 кВт, отапливаемая площадь — до 20 кв. метров. Благодаря такой мощности его можно использовать не только для обогрева кабины, но и для прогрева пространства внутри кузова.
Применяются газовые автономные отопители везде, где необходимо автономное тепло — в автомобилях (грузовых и легковых), в гараже, при работе на спецтехнике и так далее.
Бензиновые автономные отопители салона
Webasto — популярный бренд, который предлагает широкий выбор качественных отопителей. Один из них — Air Top.
В комплекте с устройством идет элемент управления и комплект для монтажа.
Устройство способно быстро прогревать спальные места и кабины даже в больших грузовых автомобилях (в том числе и работающих в условиях сурового климата).
Применение керамической технологии позволяет свести к минимум нагрузку на аккумулятор.
Конструктивно устройство состоит из:
Конструкция и функциональность может меняться в зависимости от модели.
Неизменным остается только основное топливо для работы — бензин.
Преимущество бензинового автономного отопителя:
Характеристики одной из наиболее популярных моделей Air Top 200 ST:
Бензиновые отопители применяются:
Дизельные автономные отопители салона
Дизельные отопители для автомобилей имеют такой же принцип действия, как и их бензиновые «собратья».
Разница лишь в используемом топливе и основных характеристиках. Из наиболее популярных моделей можно выделить:
Дизельный автономный отопитель, имеющий мощность до 5 кВт и рабочее напряжение 12 Вольт.
Применяется для обогрева небольших автобусов, средних яхт, отсеков грузовых авто и спасательной техники.
Затраты топлива — от 190 до 600 грамм в час. Объем нагреваемого воздуха в час — 200 куб. м. (на максимальном режиме).
Главные преимущества — удобство эксплуатации, функциональность, наличие электронного блока управления, долговечность и безопасность эксплуатации.
В комплекте с устройством поставляется монтажный набор и регулятор. Страна-производитель — Гонконг. Гарантия – год.
Еще одно популярное устройство, работающее на дизельном топливе. Мощность отопителя — от полутора до пяти киловатт. Напряжение питания — 12 или 24 Вольта.
Общие затраты топлива (в час) — от 180 до 600 грамм. Объем продуваемого воздуха — около 200 «кубов». Масса — 5,9 кг.
Итоги
Автономные отопители салона — надежные помощники, способные быстро и с минимальными затратами обеспечить тепло в автомобиле (грузовом или легковом), на яхте, в гараже или любом другом помещение.
Главное при выборе — уделять внимание параметрам устройства, принципам его работы и применяемому виду топлива.