- по виду применяемого топлива (бензиновые или дизельные);
- по виду используемого теплоносителя (жидкостные, пароводяные, воздушные, воздушно-жидкостные).
Каждый из приведенных типов подогревателей может отличаться по конструкции следующих приборов и систем: теплообменника (разборный, неразборный или со съемной горелкой); системы питания (с подачей топлива самотеком из бачка или под давлением насосом); системы зажигания (со свечой накаливания или электроискровой свечой).
Подогреватели различаются также по другим признакам: по назначению и развиваемой теплопроизводительности; по типу циркуляции теплоносителя (термосифонная или принудительная); по напряжению применяемого электрооборудования (на 12 или 24 В).
Краткие технические характеристики подогревателей приведены в табл. 2.
Подогреватель (рис. 34), работающий на бензине, состоит из теплообменника, электрического вентилятора, системы питания, системы зажигания и арматуры для заливки воды в теплообменник и подсоединения к рубашке охлаждения блока цилиндров двигателя. Для улучшения циркуляции жидкости во время разогрева двигателя применяется насос.
Рис. 34. Схема предпускового бензинового подогревателя: 1 - топливный бак; 2 - кран; 3 - фильтр-отстойник; 4 - топливопровод; 5 - электромагнитный клапан; 6 - электрический вентилятор; 7 - теплообменник; 8 - воздухопровод; 9 - дополнительный резистор; 10 - выключатель свечи зажигания; 11 - переключатель; А - нагретая жидкость к двигателю; Б - отработавшие газы к масляному поддону картера двигателя; В - жидкость от двигателя
Топливо самотеком из бака 1 поступает в регулятор подачи топлива, состоящий из электромагнитного клапана 5 и поплавковой камеры с регулировочной иглой для нормального процесса горения (без дыма и копоти). Уровень топлива в топливной камере регулируется игольчатым клапаном. Топливо, поступившее из поплавковой камеры в камеру сгорания, воспламеняется при помощи свечи накаливания, к которой подводится напряжение 3...5 В вместо 12 В в результате включения в цепь дополнительного резистора 9. Наличие дополнительного резистора 9 позволяет сделать спираль свечи накаливания короткой и жесткой, повысить срок ее службы. По накалу спирали дополнительного резистора 9 можно судить о работе свечи. Свеча накаливания выключается после того, как горение в камере сгорания станет устойчивым.
При сгорании топлива в подогревателе тепло передается жидкости, находящейся в двух соединенных между собой рубашках теплообменника 7, вследствие чего возникает термосифонная циркуляция между теплообменником подогревателя и рубашкой охлаждения блока цилиндров двигателя, что обеспечивает его разогрев. Горячие газы, выходящие из теплообменника, при помощи лотка направляются под поддон картера двигателя, разогревая масло. Конструкция подогревателя рассчитана как на применение антифриза, так и на применение воды.
. Подогреватели, работающие на дизельном топливе (рис. 35), отличаются от жидкостных подогревателей, работающих на бензине с различными физико-химическими свойствами дизельного топлива и бензина. Дизельное топливо имеет худшую испаряемость, оно более вязкое при низких температурах, поэтому необходим подогрев и распиливание дизельного топлива."В отличие от бензинового подогревателя дизельный имеет форсунку 15 (рис. 35, а) центробежного типа с фильтром и насосный, агрегат, состоящий из электродвигателя 9, вентилятора 10, жидкостного 12 и топливного 8 насосов. Камера сгорания 17 подогревателя с тангенциальной подачей воздуха состоит из наружного и внутреннего цилиндров. Между крышкой камеры сгорания и внутренним цилиндром установлен завихритель воздуха, а во внутреннем цилиндре предусмотрен ряд отверстий для подачи воздуха в камеру сгорания.
Рис. 35. Подогреватель, работающий на дизельном топливе: а - устройство: 1 - фильтр тонкой очистки топлива; 2, 20 - рубашки блока цилиндров; 3 - насос системы охлаждения; 4 - пробка заправочной горловины; 5 - топливный бачок подогревателя; 6 - кран топливного бачка подогревателя; 7 - редукционный клапан; 8 - топливный насос; 9 - электродвигатель; 10 - вентилятор; 11 - сливной кран; 12 - жидкостный насос; 13 - поддон картера двигателя; 14 - свеча зажигания; 15 - форсунка; 16 - электромагнитный клапан с электронагревателем; 17 - камера сгорания; 18 - теплообменник; 19 - воронка для заливки охлаждающей жидкости; 21 - топливный насос высокого давления; б - схема системы управления подогревателем: 1 - переключатель; 2 - реле включения нагревателя топлива; 3 - реле включения электродвигателя; 4 - электродвигатель; 5 - электромагнитный клапан; 6 - электронагреватель топлива; 7 - транзисторный высоковольтный коммутатор; 8 - свеча зажигания; 9 - предохранитель
Подогрев топлива осуществляется электронагревателем 6 (рис. 35, б) в течение 20 с при температуре окружающей среды минус 20°C, в течение 30 с при температуре минус 30°C и до 90 с при температуре минус 50°C, а воспламенение топлива в период пуска до устойчивой работы подогревателя — при помощи свечи 8 зажигания.
Индивидуальный подогреватель обеспечивает разогрев и пуск двигателя до температур наружного воздуха минус 60°C за время около 30 мин. Из рис. 36 видно, что при разогреве двигателя КамАЗ-740 индивидуальным подогревателем через 20 мин температура стенок цилиндров повышается от минус 50°C до плюс 70...85°C, масла в поддоне картера двигателя — До 0°C, а коренных подшипников коленчатого вала — лишь до минус 20°C. Для разогрева внутрикартерного пространства и подшипников коленчатого вала целесообразно применять воздушно-жидкостный подогреватель с подводом нагретого воздуха во внутрикартерное пространство. Однако конструкция теплообменника и подвод теплоносителей к двигателю получается достаточно сложным.
Рис. 36. Зависимость температуры двигателя tдв КамАЗ-7401 от времени разогрева Tраз его индивидуальным подогревателем: 1 - стенки средних цилиндров правого ряда; 2 - стенки средних цилиндров левого ряда; 3 - масло в поддоне картера двигателя; 4 - коренные подшипники коленчатого вала
Воздушный подогреватель-отопитель может применяться как для разогрева двигателя, так и для отопления кабины водителя или салона автомобиля или автобуса. Подогреватели-отопители различаются по видам применяемого топлива на бензиновые и дизельные. Бензиновые воздушные подогреватели отличаются от жидкостных подогревателей конструкцией теплообменника, а дизельные — еще и конструкцией системы питания.
Воздушный подогреватель (рис. 37), работающий на дизельном топливе, состоит из теплообменника 1, топливного насоса 7, вентилятора 11, распылителя 5 и электродвигателя 10. В передней части теплообменника располагается камера сгорания в виде цилиндра с асбестовой футеровкой, где происходит смешение топлива с воздухом, воспламенение горючей смеси и частичное ее сгорание. Догорание смеси происходит в жаровой трубе и газоходе.
Рис. 37. Воздушный подогреватель, работающий на дизельном топливе: 1 - теплообменник; 2 - температурный датчик; 3 - передняя камера сгорания; 4 - задняя камера сгорания; 5 - распылитель: 6 - вентилятор; 7 - топливный насос; 8 - фрикцион; 9 - рукоятка; 10 - электродвигатель; 11 - вентилятор; 12 - патрубок для подвода воздуха; 13 - выпускная труба; 14 - патрубок для подвода воздуха в камеру сгорания
При включении подогревателя включается свеча накаливания и приводится в действие электродвигатель, приводящий в действие вентилятор и форсунку, открывается электромагнитный клапан, через который топливо подводится к топливному насосу, а затем по трубопроводу к распылителю. Распылитель представляет собой одноконтурную открытую чашечную форсунку ротационного типа с принудительным вращением от электродвигателя. Благодаря подаче топлива под давлением, высокой частоте вращения форсунки и завихрению потока воздуха происходит мелкое распыливание топлива и хорошее смешение его с воздухом. Воспламенение топлива осуществляется от свечи накаливания, находящейся в зоне распылителя. После приведения подогревателя в действие свеча накаливания выключается, дальнейшее воспламенение топлива осуществляется за счет имеющегося факела и высокой температуры в камере сгорания.
Опыт эксплуатации подогревателей показал, что они требуют еще существенной доработки для упрощения конструкции и повышения надежности их в работе, увеличения срока службы, особенно теплообменника (чтобы подогреватель работал до списания автомобиля), устранения пожарной опасности и уменьшения расхода электрической энергии. Необходимо в первую очередь устранить коррозию теплообменника, замерзание электромагнитного клапана, приводящее к прекращению подачи топлива, и обеспечить надежное воспламенение рабочей смеси при пуске подогревателя в условиях низких температур. Необходимо также свести до минимума расход электрической энергии. Например, при использовании пульсирующего подогревателя электрическая энергия расходуется только во время его пуска.
Существенным недостатком выпускаемых в стране подогревателей является то, что они не унифицированы. Например, теплообменники подогревателей, работающих на бензине типов П-100 и ПЖБ, имеют различные конструкции. Это относится и к конструкции систем питания жидкостных и воздушных подогревателей, работающих на дизельном топливе.
Проводятся работы по созданию автоматических систем подогрева двигателей автомобилей нового поколения, которые могут быть использованы для отопления кабин. В основе конструкций этих систем заложен принцип поддержания теплового режима двигателя автоматическим включением подогревателя в зависимости от температуры двигателя. Это позволяет уменьшить тепловую производительность подогревателя.
Автоматические системы подогрева двигателей должны включать: жидкостный подогреватель с термодатчиками и блоком автоматического управления; систему питания топливом; газовый тракт для подогрева масла в поддоне картера двигателя; насосы с электродвигателем для подвода воздуха в камеру сгорания подогревателя и циркуляции жидкости в системе охлаждения; электронный регулятор температуры в кабине и пульт управления.
Автоматические системы подогрева двигателей значительно сложнее по конструкции в результате введения автоматической системы управления режимов подогрева двигателей. Это усложняет техническую эксплуатацию автомобилей, так как требует высокой квалификации ремонтно-обслуживающего персонала и создания дополнительной производственно-технической базы для технического обслуживания и ремонта автоматических систем подогрева.
Условия работы автоматических систем подогрева двигателей требуют высокой их надежности и пожарной безопасности. Имеющийся опыт эксплуатации автоматических систем подогрева показал, что надежность их работы остается еще на недостаточно высоком уровне (особенно системы пуска, питания и автоматического управления). Все это пока затрудняет широкое применение автоматических систем управления на автомобильном транспорте.
При работе подвижного состава в отрыве от автотранспортного предприятия, когда отсутствуют стоянки, оборудованные какими-либо средствами подготовки автомобилей к работе в межсменное время, используется подогрев двигателей их периодическим пуском и прогревом на частоте вращения холостого хода. В этом случае применяются автоматы, устанавливаемые на автомобилях для пуска и прогрева двигателей при межсменной стоянке в условиях низких температур. Автоматы различаются в зависимости от вида энергии, приводящей их в действие: на автоматы, работающие от электрической энергии, и на автоматы, работающие от энергии сжатого воздуха, и др.
[Оригинал опубликован на сайте MercedesMan]
Конструкция автомата первой разновидности представляет собой релейную схему, включенную в систему электрооборудования автомобиля. Автомат состоит из биметаллического датчика температуры, размещенного в отводящем патрубке радиатора и исполнительного аппарата, установленного под капотом двигателя. При снижении температуры охлаждающей жидкости до заданного предела автомат включает зажигание, закрывает воздушную заслонку и включает стартер. После пуска двигателя воздушная заслонка открывается. По достижении в системе охлаждения заданного верхнего предела температуры двигатель выключается. Цикл повторяется, пока автомат остается включенным. При затрудненном пуске двигателя автомат может сделать пять попыток пуска, отсчитываемых счетчиком, продолжительностью каждый 7...10 с с перерывами в 1...1.5 мин между пусками.
После пуска двигателя от любой из пяти попыток счетчик возвращается в исходное положение. Если двигатель не заработал после пяти попыток из-за технической неисправности, то попытки пуска прекращаются и включается звуковая и световая сигнализация, работающая прерывисто. Если при достижении заданной температуры двигатель не пускается из-за неисправности самого автомата, сигнализация включается аварийной цепью при снижении температуры охлаждающей жидкости до 5°C.
Второй разновидностью автомата для пуска и прогрева двигателя является автомат, работающий от энергии сжатого воздуха в тормозной системе автомобиля. Автомат состоит из следующих узлов; коробчатого каркаса с крышкой, в котором размещен механизм с температурным датчиком, воздушной камеры с диафрагмой для включения стартера; прибора для впрыска бензина в смесительную камеру карбюратора; крана с камерой для выпуска воды из системы охлаждения двигателя; соединительной арматуры. Автомат устанавливают на головке блоки двигателя. Порядок работы автомата и системы сигнализации аналогичен рассмотренному выше.
Для эффективного применения автоматов необходимо хорошее утепление двигателей. Недостатком применения автоматов является увеличенный расход автомобильного топлива и дополнительный износ двигателя.