Глава 3 Неавтономные подогреватели двигателя

Глава 3

Неавтономные подогреватели двигателя

Устройство и характеристики

Принципы работы

В основе работы неавтономных подогревателей лежат два хорошо известных физических явления: подогрев с помощью электрической энергии и теплообмен в жидкой среде, называемый конвекцией. Хотя оба явления известны, но использование конвекции в подогревателях имеет дополнительную особенность. Главное, что конвекция охлаждающей жидкости происходит в замкнутом объеме и тесном пространстве системы охлаждения двигателя с установленным в ней подогревательным элементом. Нагретая жидкость расширяется, ее плотность (и вес) становится меньше. В результате нагретая жидкость перемещается вверх относительно более холодной ее части. Конвекция приводит к выравниванию температуры жидкости, а при постоянном подводе теплоты от подогревателя в системе охлаждения возникают стационарные конвекционные потоки, или, иными словами, имеет место термосифонная циркуляция жидкости. Чтобы подогрев двигателя был эффективным, необходима интенсивная конвекция. При встраивании подогревателя в блок цилиндров двигателя управлять конвекцией при установке, естественно, невозможно. Для получения эффективного подогрева установщики и пользователи систем подогрева следуют рекомендациям их изготовителей, которые выбирают и опытным путем находят наиболее подходящие места установки подогревателей.

При использовании подогревателей, подключаемых к системе охлаждения с помощью шлангов, картина несколько иная. Эффективность конвекции и, следовательно, подогрева в большей степени зависит от длины и мест подсоединения шлангов, а также от конфигурации их прокладки. Т. е. степень конвекции зависит от технологии установки. Установка шланговых подогревателей не столь однозначна по сравнению со встраиваемыми в блок двигателей подогревателями. Более того, в российских условиях часто используют шланговые подогреватели, когда в наличии нет апробированного изготовителем типа подогревателя. Для этого случая инструкция по установке изготовителем не разработана и приходится использовать общие рекомендации фирм-изготовителей по установке систем подогрева со шланговыми подогревателями. И все же иногда выполнить полностью приведенные рекомендации не удается, что приводит к слабому подогреву двигателя. Каков же выход? На «выручку» приходит система подогрева, в которой используется принудительная конвекция жидкости, достигаемая ее прокачкой специальным электронасосом. Такие системы подогрева весьма эффективны, и, несмотря на дополнительные затраты, они начали широко применяться на практике.

В системах подогрева со шланговыми подогревателями иногда применяется гидравлический элемент, называемый обратным клапаном. По сути это мембрана (лепесток или шарик), которая под действием гидравлического напора (или разряжения) жидкости отодвигается и обеспечивает проход жидкости в нужном направлении. Такой клапан может встраиваться в канал подогревателя или врезаться прямо в шланг.

Как известно, входной и выходной шланги подогревателя прокладываются с подъемом вверх. При неправильном или неудачном расположении шлангов нагретая подогревателем жидкость может пойти в обратном направлении через входной подводящий шланг, а не через выходной, и нужной циркуляции жидкости не будет. Тогда из-за ее отсутствия подогрев двигателя осуществляться тоже не будет. На помощь в этой ситуации приходит обратный клапан, который устранит проход жидкости от входного патрубка подогревателя в обратном направлении, обеспечив циркуляцию жидкости в правильном направлении и подогрев двигателя.

Устройство

Главным элементом неавтономной системы подогрева является подогревательный элемент (подогреватель). Типовая конструкция представляет собой отрезок цилиндрической трубы, в которую впаян нагревательный элемент с одной стороны и электрический разъем – с другой (рис. 3.1). Такой подогреватель предназначен для установки в технологические отверстия блока цилиндров, закрытые заглушкой.

Рис. 3.1. Подогреватели трубчатой конструкции: а) компании Calix; б) компании DEFA; в) компании «Лидер» (фото изготовителей).

Более мощные конструкции относятся к шланговым подогревателям. Выполнены они как герметичные камеры. В них встроены патрубки для подвода и выхода охлаждающей жидкости и электрический разъем. На патрубки подогревателя надеваются шланги, которые соединяются с системой охлаждения двигателя.

В комплект системы входят соединительные кабели различной длины: один сетевой кабель с розеткой и внутренний кабель в металлическом рукаве для установки в моторном отсеке. В системах DEFA и Calix предусмотрены и опционные элементы: зарядное устройство, таймер и отопитель салона (подробнее смотри ниже).

Характеристики и эффективность

Подогреватели различаются по величине электрической мощности. Для легковых автомашин предназначены подогреватели с мощностью 500–300 Вт, подогреватели для грузовых автомашин имеют мощность от 1000 до 2000 Вт. Мощность используемого шлангового подогревателя определяется объемом системы охлаждения (табл. 3.1).

Таблица 3.1. Рекомендуемая мощность подогревателя

Заметим, что в таблице 3.1 приведены всего лишь рекомендуемые значения мощности. На практике же установщики часто руководствуются правилом «маслом кашу не испортишь», выбирая более мощные подогреватели. В итоге увеличивается степень подогрева двигателя и уменьшается необходимое ему время. В среднем для подогрева двигателя достаточно времени 2–3 часа, после чего температура двигателя больше не повышается. Такое большое время подогрева объясняется медленностью процесса конвекции.

Важной характеристикой системы подогрева является значение превышения температуры нагретого двигателя над температурой внешней среды. Оно составляет не более 50 °C. К сожалению, его величина не приводится изготовителем. Определяется превышение опытным путем (см. ниже). Зная его величину, можно будет оценить температуру двигателя для конкретных условий. Например, если превышение составляет 35 °C, то двигатель при наружной температуре -30 °C прогреется до +5 °C, что гарантирует легкий пуск. А при наружной температуре -10 °C двигатель будет нагрет уже до +25 °C. Значение превышения может сильно различаться для разных автомобилей и типов подогревателей.

Неавтономные системы подогрева обеспечивают быстрый и эффективный подогрев двигателя легковых и грузовых автомобилей при использовании электроэнергии стандартной бытовой электросети 220 В, 50 Гц. При соответствующей комплектации одновременно с подогревом двигателя возможен заряд аккумулятора автомобиля, подогрев воздуха салона автомобиля и автоматическое управление включением системы.