Устройства, ускоряющие прогрев двигателя

Для облегчения пуска двигателя и ускорения его прогрева могут дополнительно устанавливаться специальные подогреватели. В качестве посторонних источников энергии могут применяться: 1. Электрическая энергия; 2.Энергия, выделившаяся при сгорании топлива; 3.Энергия, запасённая (сохранённая) в специальном термос-аккумуляторе.

Причем энергию можно подводить к маслу и к охлаждающей жидкости. Это обеспечивает хорший пуск, уменьшает износ двигателя, снижает расход топлива и выброс токсичных веществ за период прогрева.

Одной из важных проблем при пуске и работе дизельного двигателя в условиях пониженных температур является подогрев дизельного топлива в предпусковой период и поддержание его температуры при работающем двигателе. На рис. П8 приведена схема автоматизированной системы подогревателя топлива.

.

Рис. П 8. Автоматизированная система подогревателя топлива фирмы:

1 – двухцветный светодиод; 2 – предпусковой подогреватель; 3 – подача нагретого топлива при пуске; 4 – подача подогретого топлива при работающем двигателе; 5 – проточный подогреватель; 6 – холодное топливо; 7 – электронный блок управления;

8 - предохранитель.

Выпускаются для дизельных двигателей подогреватель топлива выполненный в виде бандажа, одеваемого на фильтр тонкой очистки. Время разогрева 3…5 минут в зависимости от температуры окружающей среды. Кроме того, выпускается обогреваемый топливозаборник, обеспечивающий предварительный электроподогрев фильтрующей сетки топливозаборника зе 2…3 минуты до запуска с целью очистки ее от нефтяных парафинов и подогрева топлива в приемном стакане.

Рис. П 9. Системы подключения подогрева топлива:

а - последовательно с радиатором отопителя; б - параллельно с радиатором отопителя; 1 - радиатор отопителя; 2 – система кранов управления подогревом; 3 – приемный стакан топливозаборника; 4 – насос охдаждающей жидкости.

После запуска двигателя и прогрева охлаждающей жидкости подогрев топлива осуществляется за счет ее циркуляции в кожухе топливозаборника при отключенном электроподогревателе.. Температура топлива на выходе из топливозаборника поддерживается в пределах от +24^оС при его расходе 64 л/ч до +12 при расходе 100 л/с

Один из вариантов предпускового подогрева двигателя это установка электрической спирали в рубашку охлаждения двигателя. При подаче на нее напряжения она нагревается и разогревает охлаждающую жидкость. Чем больше ток, тем скорее прогреется двигатель. Для равномерного прогрева двигателя в систему встраивается циркуляционный насос с электрическим приводом. Такая система подогрева позволяет полностью прогреть двигатель еще до запуска. Следовательно, комфорт и безопасность с первых минут движения, меньший расход топлива и износ деталей двигателя, а также сокращение выброса продуктов неполного сгорания СО, СН. Преимуществом данной системы является возможность прогрева двигателя в непроветриваемых помещениях, кроме того они практически бесшумны, имеют невысокую себестоимость.

Один из недостатков данной системы заключается в том, что здесь необходим внешний источник электрической энергии, вследствие чего система становится не автономной. Кроме того, необходимы достаточно значительные затраты электроэнергии, которые определяются временем прогрева и литражом (массой) двигателя. Например, для двигателя объемом 4.0 л потребляемая мощность составляет порядка 9.3 кВт.

Основные элементы данной системы это: спираль накаливания, которая одновременно играет роль предохранителя; бак (в который помещена спираль и через который циркулирует охлаждающая жидкость). Для двигателей с небольшим литражом бак не нужен, так как спираль помещается непосредственно в рубашку системы охлаждения; электрический циркуляционный насос; блок управления; силовой кабель, с мини розеткой, прокладывающийся в подкопотном пространстве; провод удлинитель, для подключения к внешнему источнику электроэнергии; подогреватель салона; зарядное устройство.

Данная система получила наиболее широкое распространение в Канаде, так как там распространено одноэтажное строительство и кроме того машинные места оснащены источниками электрической энергии.

Другой тип подогревателя это у стройства, использующие энергию, выделившуюся при сгорания топлива.

При использовании данной системы в рубашку охлаждения двигателя встраивается дополнительный узел- подогреватель. В корпусе подогревателя расположены следующие элементы: а) камера сгорания (отливка из нержавеющей стали), в которой происходит сгорание топлива; б) свеча накаливания, воспламеняющая впрыснутое топливо; в) теплообменник внутри которого циркулирует охлаждающая жидкость; г) вентилятор, продувающий горячие газы через теплообменник; д) дополнительный насос с электрическим приводом, обеспечивающий циркуляцию жидкости через двигатель; е) дозировочный топливный насос, ж) датчики, з) блок управления с диагностикой, глушитель, патрубок с воздушным фильтром, соединительные патрубки.

Подогреватель устанавливается либо за подкрылком, на лонжероне около переднего колеса, либо перед радиатором на усилители бампера, либо в любом другом доступном для установки месте подкопотного пространства.

Работа подогревателя регулируется автоматически электронным блоком управления, в зависимости от температуры охлаждающей жидкости в контуре переключающим его в режим полной (работает с максимальной мощностью), частичной (с половинной мощностью) нагрузки или регулировочной паузы (временное отключение).

Момент запуска, режим и продолжительность работы устанавливаются пользователем с помощью таймера и/ или систем дистанционного управления. Установка подогревателей значительно упрощена благодаря их компактности, широкому диапазону установочных положений, минимальному числу подключаемых коммуникаций и водостойким штекерным разъёмам, позволяющим устанавливать их и в "проблемных" местах.

Устройства, использующие энергию, выделившуюся при сгорания топлива, имеют ряд преимуществ. Например, они автономны, т. е. не привязаны к внешним источникам электрической энергии. Они имеют меньшие габариты по сравнению с устройствами, использующими электрическую энергию и термос-аккумуляторами, они обеспечивают довольно быстрый прогрев двигателя (время прогрева от -35 до +5 составляет 25 мин., а у устройств, использующих электрическую энергию – более 40 мин.).

Однако есть и весьма существенные недостатки: системы не могут применяться в плохо вентилируемых помещениях и в местах, где возможно образование горючих паров или пыли, вблизи от воспламеняющихся материалов и т.д. Объясняется это наличием пламени внутри системы и повышенным расходом топлива при максимальной нагрузке, что приводит к загазованности закрытого помещения. Для двигателя рабочим объемом около 4 литров пиковый расход составляет 1.2 л.

Еще одно достаточно интересное решение это система, основанная на принципе "теплового аккумулятора". Принцип их действия уникален и прост. Специальный термос-аккумулятор во время работы мотора заряжается горячей охлаждающей жидкостью и хранит ее в течение 36-48 часов. Перед пуском двигателя эта жидкость при помощи специального электрического насоса прогоняется через двигатель. Существующие типоразмеры теплового аккумулятора позволяют устанавливать УОПД на бензиновые и дизельные двигатели с рабочим объемом от 1 до 9 литров.

Основной элемент данной системы это тепловой аккумулятор. Он встраивается в контур системы охлаждения, в котором расположена печка отопителя на выходе из головки блока цилиндров. Перед пуском запас горячей жидкости есть только в Тепловом Аккумуляторе (ТА). Человек садится в холодную машину и нажимает на пульте кнопку "Пуск". Электромагнитный клапан (гидрораспределитель) сообщает тепловой аккумулятор с рубашкой охлаждения. В течение 1 минуты электронасос перекачивает горячую охлаждающую жидкость (ОЖ) из теплового аккумулятора в рубашку охлаждения двигателя и в печку. В результате чего происходит прогрев до температуры безопасного пуска. Двигатель прогрет и его можно безбоязненно запустить. Кроме того, горячая охлаждающая жидкость появилась и в отопителе салона (и это еще до запуска двигателя). Дальнейший прогрев системы происходит за счет двигателя. Тепловой аккумулятор отключен гидрораспределителем (ГР).

При полном прогреве системы каждые 20 минут включается электронасос, запасая в ТА жидкость максимальной температуры. Это делается автоматически, с помощью Блока Управления (БУ). Теперь, с запасом горячей ОЖ, можно быть готовым к выключению двигателя и стоянке на морозе. Термос-аккумулятор во время работы мотора заряжается горячей охлаждающей жидкостью и хранит ее в течение 36-48 часов. После охлаждения двигателя запас горячей жидкости есть только в тепловом аккумуляторе, благодаря которому очередной прогрев двигателя после холодной стоянки произойдет без участия двигателя и всего за 1 минуту.

Согласно экспериментальным исследованиям при температуре окружающего воздуха -20 ^оС и стоянке в течение 10-12 часов после цикла прогрева температура жидкости в головке блока цилиндров составляет +12 ^оС. Время прогрева до +40 ^оС уже работающего мотора сокращается в 4 раза, а до рабочей температуры (+80 ^оС) - в 2 раза. Расход топлива в режиме прогрева уменьшается на 40-50% и приблизился к летним показателям.

Еще одно из преимуществ разработанной системы в том, что ее стоимость в 4-6 раз ниже цены топливных подогревателей. Тепловой аккумулятор значительно проще по конструкции, не потребляет топливо, не нагружает аккумулятор и пожаробезопасен. Он не требует подключения к сети электропитания, как электрические подогреватели, и может использоваться где и когда угодно.