Владимир Найман - Все о предпусковых обогревателях и отопителях
** Выбросы для среднего российского автомобиля.
Таблица 1.3. Снижение годовых выбросов при предпусковом подогреве двигателя автомобиля с катализатором по нормам Евро I и IIВиды оборудования для подогрева двигателей и отопления салона
Главные устройства, которые рассматриваются в этом справочнике, относятся к системам предпускового подогрева двигателей и обогрева салона. Отдельную категорию устройств, которые мы также представили ниже, составляют воздушные отопители кабин, салона и грузовых отсеков. К комплексу средств, предназначенных для обеспечения надежной работы дизельных двигателей, относятся подогреватели дизельного топлива.
В системах предпускового подогрева и обогрева по своей распространенности выделяются жидкостные отопители-подогреватели, которые одновременно выполняют функции и подогрева двигателя, и обогрева салона. Они относятся к категории автономных (независимых) систем. Автономные системы для подогрева двигателя и салона используют тепловую энергию, образующуюся от сжигания топлива, на котором работает двигатель автомобиля. Соответственно они подразделяются на бензиновые и дизельные. В качестве теплоносителя в автономных системах используется жидкость автомобильной системы охлаждения двигателя. Поэтому часто автономные системы называют жидкостными отопителями. Подогрев двигателя в неавтономных системах производится с помощью электрических подогревателей, работающих от бытовой электросети. Теплоносителем большинства неавтономных систем также является охлаждающая жидкость. Менее распространены неавтономные системы, осуществляющие подогрев непосредственным контактом подогревателя с рубашкой или поддоном двигателя (см. главу 3).
В специальную группу систем подогрева мы включили автосигнализации с дистанционным запуском двигателя и тепловые аккумуляторы. Используя периодически дистанционный запуск двигателя, предусмотренный в автосигнализациях, удается поддерживать температуру двигателя таким образом, чтобы следующий его запуск был «легким» и безотказным (глава 4). В тепловых аккумуляторах, представляющих своеобразный термос, сохраняется нагретая охлаждающая жидкость, которая при очередном запуске двигателя циркулирует в его системе охлаждения. В результате ее циркуляции двигатель подогревается (глава 5).
Воздушные отопители представляют отдельный класс устройств, предназначенных для обогрева салона и отсеков легковых, грузовых автомобилей и микроавтобусов. Подогрев двигателя они не производят. Они также подразделяются на автономные и зависимые. В отопителях первого вида нагрев воздуха салона происходит за счет тепла, выделяемого в отопителе при сгорании топлива. Для этого питание воздушных отопителей производится от топливной системы автомобиля или от специального бака. В зависимых воздушных отопителях нагрев воздуха производится с помощью теплообменника (радиатора), через который проходит охлаждающая двигатель жидкость. Теплообменник продувается воздухом от встроенного вентилятора, запитанного от бортовой сети автомобиля.
Подогреватели сидений являются дополнительным оборудованием автомобиля и осуществляют подогрев сидений с помощью бортовой электросети автомобиля. В специальной комплектации с неавтономными системами подогрев сидений можно осуществить и от внешней электросети одновременно с подогревом двигателя (глава 8).
К последней группе устройств отнесены подогреватели топлива, сконструированные в виде подогреваемых топливозаборников или насадок на топливопроводы (см. главу 6).
Эти компактные устройства со встроенной автоматикой являются по сути «печкой», работающей на бензиновом или дизельном топливе. Потребительские качества этих систем, обеспечившие комфорт и безопасность в сочетании с экономичностью и экологичностью, получили мировое признание. Независимость автономных отопителей от источников внешней энергии способствовала в немалой степени их популярности. Несмотря на очевидность принципа их работы, автономные отопители являются совершенными и сложными техническими устройствами. Нужно отметить, что главные оригинальные решения в их конструкции были направлены в первую очередь на получение автоматической работы без участия водителя и обеспечение безопасности использования.
Мировыми лидерами по разработке и внедрению автономных предпусковых отопителей в автомобили являются компании Webasto и Eberspаcher. Во многом их продукция является эталоном качества и совершенства, оказавшим заметное влияние на весь российский рынок климатического оборудования.
Глава 2
Автономные предпусковые отопители и подогреватели
Устройство автономных отопителей
Предпусковой автономный отопитель представляет собой компактный прибор, который устанавливается в моторном отсеке. Теплообменник отопителя подсоединяется к охлаждающему контуру двигателя, электроника – к бортовой сети, а система подачи топлива – к топливному баку автомобиля.
Рассмотрим устройство типового автономного отопителя на примере системы Hydronic компании Eberspаcher (рис. 2.1). Патрубки отопителя, расположенные на его торцевой стороне, подсоединяются к жидкостной системе охлаждения автомобиля. А находящийся там же топливный патрубок – к топливной системе. Для подключения к бортовой сети автомобиля внизу отопителя находится кабель со штекером. Центральное место в отопителе занимает теплообменник с расположенной внутри камерой сгорания, в которой происходит горение топлива. В результате циркулирующая с помощью встроенного насоса жидкость в рубашке теплообменника нагревается и закачивается в двигатель, постепенно его нагревая.
Рис. 2.1. Устройство подогревателя-отопителя Hydronic: 1 – вентилятор; 2 – свеча накаливания; 3 – датчик пламени; 4 – блок управления с диагностикой; 5 – соединительный кабель со штекером; 6 – дозировочный топливный насос; 7 – вход воздуха сгорания; 8 – датчик перегрева; 9 – датчик температуры; 10 – выход отработавших газов; 11 – водяной насос; 12 – выход горячей охл. жидк.; 13 – вход холодной охл. жидк.; 14 – подача топлива; 15 – теплообменник; 16 – камера сгорания (изготовлена из нержавеющей стали); 17 – глушитель отработавших газов (от компании Otem).
Сразу после включения происходит продувка камеры сгорания с помощью электровентилятора отопителя для удаления остатков продуктов горения. Под действием поданного напряжения свеча накаливания разогревается и воспламеняет топливовоздушную смесь. Топливо подается в камеру сгорания дозировочным насосом, туда же с помощью электровентилятора поступает нужный для горения воздух. Воздух в горелке разгоняется подобно известному примусу, достигая скорости примерно 50 м/с. При работе отопителя слышен своеобразный гул. После прогрева камеры сгорания топливо самовоспламеняется от ее горячих стенок, а свеча накаливания выключается. Наличие горения контролирует датчик пламени. Также датчиками температуры и перегрева контролируется и автоматически регулируется состояние жидкости, циркулирующей в отопителях. Если температура жидкости превышает пороговую, то сокращается подача топлива, и мощность отопителя автоматически уменьшается, и он переходит в режим частичной нагрузки или выключается. При снижении температуры ниже пороговой отопитель включается вновь. Система диагностики, встроенной в блок управления, непрерывно контролирует работу и производит в необходимых случаях его аварийное отключение.
Хотя предпусковой подогрев двигателя – основная цель работы жидкостной печки, но она же поможет прогреть салон, используя его штатный отопитель, что не вполне соответствует назначению прибора. Чтобы салон обогревался, отопитель и его вентилятор должны быть включены. Недостаток такого обогрева салона – сравнительно высокое потребление электроэнергии. Сама печка имеет небольшой расход, но, когда требуется обогреть салон, параллельно с ней работает еще и салонный вентилятор, т. е. потребление энергии возрастает почти вдвое. В результате, греясь несколько часов при выключенном моторе за счет «автономки», водитель просто рискует сильно посадить аккумулятор. В некоторых устройствах включение вентилятора отопителя производится с определенной задержкой через реле, управляемое электроникой подогревателя. Задержка включения вентилятора позволяет вначале быстрее подогреть двигатель и лишь потом обогреть салон.
В автономных отопителях предусмотрено несколько способов их включения. Простейший – включение кнопкой. Дистанционное включение – с помощью пульта с расстояния до 1000 м или командой по телефону в пределах зоны действия сотовой связи. Наличие таймера в системе позволяет запрограммировать несколько значений времени автоматического включения отопителя (разновидности управления указаны у конкретных моделей).
