Подогрев двигателей с помощью газовых горелок инфракрасного излучения

В начале статьи хотелось бы пояснить, что представляет собой инфракрасный излучатель. Это, как правило, установка, использующая для работы природный или сжиженный газ, которую можно использовать в зимних условиях при температуре ниже -10 градусов по Цельсию.

Принцип работы такого нагревателя таков, что тепловая энергия передаётся от его источника к тому объекту, который необходимо нагреть, используя инфракрасные лучи. В случае с подогревом двигателя здесь применяют специальную газовую горелку с отсутствием пламени, например, «Звёздочку», в которой при сгорании газа образуется очень мало окиси углерода. Принцип её работы таков, что газовая смесь, содержащаяся в баллоне или ином источнике, поступает через штуцер и форсунку (её сопло) в камеру, где эта смесь всасывается. Увлекая за собой воздух, газ оказывается в смесительной камере, там он полностью смешивается с воздухом. Готовая смесь, идущая по многочисленным каналам, сделанным в сетке из металла или керамики, горит и сгорает на её поверхности, причём видимое пламя отсутствует. Воспламенение смеси производится при помощи посторонних источников, например, зажигалки и прочего. В результате горения такая сетка приобретает температуру около 850–900 градусов по Цельсию и начинает испускать инфракрасные лучи, которые передают примерно от 40 до 50% энергии тепла. Такой метод нагревания довольно совершенен, абсолютно безвреден и экономичен.

Классификация установок по типу подключения

Данные установки классифицируются на два типа: стационарная и передвижная. В первом типе подключение газовой горелки осуществляется с использованием стационарного источника газа, такая установка использует для работы природный или сжиженный газ. Если вдруг возникла необходимость поменять тип газа, производится замена форсунки. Замену должен провести слесарь, у которого есть разрешение, чтобы проводить работы данного типа.

Во втором типе газовая горелка получает газ от баллона. Для этого может быть использован баллон автомобиля, который в качестве топлива использует газ. Последний вариант наиболее предпочтителен, так как можно установить столько горелок, сколько нужно и в нужных местах, например под коробкой передач, под картером двигателя или под мостами. Из всех установок подобного типа наиболее подходящей является ПГУ–1, которая включает в себя два баллона, в каждом из которых помещается по 50 литров сжиженного газа, преимущественно пропана. Установка способна работать около 50 часов, не применяя перезарядки баллонов.

Время для прогрева бывает разным, но, например, при температуре -25 градусов по Цельсию при помощи спаренных горелок двигатель будет подогреваться около 25-30 минут.

Для предприятий, использующих в своей деятельности автотранспорт, рекомендуется применять стационарную установку, причём перед разогревом не нужно сливать охлаждающую жидкость, или так называемый межсменный подогрев. Если в системе есть антифриз, то при морозах от 15 до градусов по Цельсию можно сэкономить некоторое количество газа, включив установку за два–три часа до того, как начнётся рабочая смена.

Установка горелок

Установка горелок осуществляется следующим образом: они монтируются снаружи под переднюю часть машины, соблюдая угол в 45 градусов и расстояние 50 миллиметров от двигателя. Причём так поверхность горелки, от которой будет идти излучение, должна быть направлена на блок цилиндров, поддон катетера и на нижний патрубок радиатора. Чтобы при этом детали из резины не деформировались под действием инфракрасного излучения, нужно ремни вентиляции и радиаторный шланг закрыть, используя металлический экран.

При подобной схеме монтажа происходит не только нагрев масла в катетере, но и разогрев блока цилиндров. При тестировании двух установок (одна – спаренные горелки ГИИВ – 1 и ГИИВ – 2, каждая из которых имеет производительность 8000 ккал/ч) расход газа составил примерно 1 куб. м/ч.

Газовые горелки можно применить в ещё одном способе, в котором их установка производится под днище теплообменника, который подключен к нижней точке системы охлаждения двигателя, располагаясь между водяным насосом и патрубком радиатора.

Чтобы прогреть двигатель (например, ЯМЗ – 204) при 20 градусах по Цельсию и держать температуру на уровне 40 градусов выше нуля, необходимо от 2000 до 2500 ккал/ч, что вполне может дать установка «Звёздочка», рассчитанная на малую производительность. Можно применить ко всему прочему дополнительную газовую горелку, которая подключается к стояку, и она может быть использована поочерёдно для нескольких машин. Если осуществляется межсменный подогрев масла в поддоне катетера, то необходимо поставить вторую газовую горелку, рассчитанную на малую производительность.

Правила безопасного пользования газовыми горелками для подогрева двигателя

Чтобы использование установки было безопасным, она должна быть оборудована сигнализацией, а также устройством, которое в случае опасной ситуации или угасания горелок автоматически прекратит подачу газа в них. Знания, накопленные при использовании подобных установок в период с 1969 по 1970 годы на предприятиях автотранспорта в Москве, Ленинграде, Минске, Казани, Рязани, Киеве и других показали, что они могут успешно осуществлять межсменный подогрев и прогрев двигателя перед пуском, но не помешала бы и доработка отдельных частей и узлов установки, чтобы повысить эффективность и надёжность при их функционировании.

Недостатки инфракрасных излучателей

Как и любая другая вещь, инфракрасный излучатель имеет свои достоинства и недостатки. Самый главный из них – керамическая объёмная решётка, которая требует с собой осторожного обращения. Кроме того, если она интенсивно обдувается холодным воздухом, то увеличится расход топлива и существенно понизится количество выделяемого тепла и её эффективность.

Касательно времени, в течение которого установка будет непрерывно работать на разогрев, например, вышеуказанного автомобильного двигателя ЯАЗ – 204, то этот период составит около десяти часов при межсменном времени и использовании горелки типа ГИИВ – 2 (при условии, что используется одна горелка), которая устанавливается под автомобиль. Это в том случае, если внешняя температура составляет – 30 градусов по Цельсию. Расход газа при этом составит 8 кубометров, а если использовать теплообменник с горелкой типа «Звёздочка» — то 3 кубометра.

Чем и как можно подогреть масло в двигателе зимой: технологии теплообеспечения

Будем откровенны: производителя не волнует максимальный ресурс мотора. Задача – обеспечить безупречность первые три года, а там хоть в утиль. Посудите хотя бы по официальным рекомендациям: менять смазку каждые 15 000 км и трогаться сразу после запуска силовой установки. А выбор комплектации: строчка да салонная примочка, ни слова о технических аспектах. Между тем, за окном – зима, а нашему двигателю не сладко.

Надо ли подогреть масло в картере двигателя зимой перед пуском

Побудительные факторы

Понятно, что интерес к тому, как подогреть масло в двигателе перед запуском, вызван не пустыми разговорами. Как иначе воспринять лекцию уважаемого профессора, который сравнивает 5 секунд прокрутки в -20°C с трехзначными цифрами пробега. Средний эквивалент ни много ни мало – 200 км. Сухая теория не оговаривает конкретно, по городу иль трассе, но суть ясна – маслосистема на стадии запуска не в ритме.

Физика проста: масло – жидкость, на морозе она густеет. По-научному – с понижением температуры повышается низкотемпературная вязкость. Насколько – не ясно: тематические диаграммы фирмы-изготовители автомобильной смазки держат в секрете. Проще преподавать информацию по классификации SAE: чем меньше подробностей, тем удобнее маркетологам.

Ясность вносят советские тесты минералок. Возьмем самое жидкое минеральное масло М8. Градиент температур – от комнатной до -5°C. Результат – десятикратное ухудшение вязкостных характеристик. Современная синтетика, конечно, не так интенсивно густеет, но намек воспринят.

Для кого теория аргумент пустой, приводим факты. Густой маслосостав препятствует быстрому раскручиванию коленвала и плохо прокачивается насосом, отчего:

1. Сокращается ресурс стартера.
2. Растет нагрузка на аккумуляторную батарею.
3. Возникает масляное голодание в первые минуты работы.

Общие рекомендации

Универсальный совет – штудировать раздел о технических жидкостях, имеющийся в эксплуатационном руководстве на конкретный автомобиль. Таблица, увязывающая вязкость масел с предельными температурами их функционирования, натолкнет на мысль о том, что на зиму неплохо бы залить что-то типа 0W-40, 0W-30.

Доля стартового износа уменьшится, но до летних величин далеко. Да и зеленый свет использованию супержидкого сорта дают не все автопроизводители, а нарушать предписания не стоит – наступит жор смазки и потекут сальники. Отсюда вопрос – как можно подогреть масло в двигателе зимой в предпусковом режиме.

Еще один вариант – не дать остыть масляному составу к моменту очередного запуска. Очевидно, что после вынужденной остановки на 15-30 минут или после сработавшей системы «Start-Stop» условия пуска эквивалентны летним. Автоматически заводить и глушить мотор в состоянии практически все современные сигнализации. Функция именуется как автозапуск по температуре двигателя.

Внештатный обогрев или как подогреть масло в картере двигателя перед запуском в мороз

Повышенный расход топлива от частых прогревов с успехом забывается при погружении бренного тела в теплый салон. Беспокойство вызывает другое – безнадзорная работа двигателя, мало ли чего может случиться. Да и соседи на первом этаже не в восторге от выхлопных газов, а так и до конфликта недалеко.

Дедовские методы

Проверенный способ разогреть масло – нагреть картер открытым огнем. Раздобыть огнище поможет паяльная лампа или пучок щепок, аккуратно сложенных под объектом нагрева. Плюс – отсутствие необходимости в переоборудовании какой-либо системы машины.

• Направить ту же паяльную лампу на требуемую локацию трудно, а иногда и вовсе невозможно по причине небольшого клиренса или смонтированной защиты.
• Открытый огонь сопряжен с высокой опасностью возникновения пожара, поскольку концентрируется вблизи резиновых и пластиковых деталей.

Современные способы

Безопасные рецепты подогрева масла в картере двигателя перед запуском основаны на получении тепла из электрического тока. Откуда его брать, зависит от места хранения автомобиля: на уличной парковке предпочтителен автономный режим питания от АКБ, в гараже можно запитаться от бытовой сети.

Электрический нагреватель отличен от того, что применяется в системе подогрева антифриза от глушителя , но подобен свече накаливания, являющейся неотъемлемой частью проточного подогревателя ОЖ. Вообще говоря, схем электроподогрева масла несколько:

• Внешняя «грелка»: на наружную сторону нижней крышки двигателя устанавливается нагревательная пластина (220 В).
• Электрощуп: через отверстие для масляного щупа в картер временно интегрируется гибкий элемент, который нагревается при пропускании через него электрического тока от штатной батареи (12 В).
• Модифицированная сливная пробка: взамен штатной заглушки монтируется деталь с встроенным нагревателем (12 В).
• ТЭН: внутрь картера интегрируется трубчатый нагревательный элемент (220В).

Скорость нагрева и вид запитки – основные ориентиры при выборе идеи. Лучшие качества в числе автономных устройств показывает электрический щуп. ТЭН на 220 В греет быстрее всех, но его инсталляция сопряжена с трудностями.

Коротко о главном

Электрощуп, обогреваемая сливная пробка, ТЭН и нагревательная пластина – этими простыми средствами можно безопасно подогреть масло внутри двигателя зимой перед стартом. По сути ничего изобретать не нужно – каждый из четырех вариантов доступен к покупке на многих торговых площадках.

По части обеспечения электроснабжения – никаких сложностей: провод да вилка или простейшая электрическая цепь на основе реле и тумблера. Другой вопрос – надо ли. Ответ короток и носит рекомендательный характер: нужно, особенно на морозе крепче -10°C.

Подогрев двигателей с помощью газовых горелок инфракрасного излучения

Инфракрасные излучатели (горелки), работающие на природном или сжиженном газе целесообразно применять в районах со средней температурой января ниже минус 10° С.

В них использован принцип передачи тепловой энергии от источника к нагреваемому объекту с помощью инфракрасных лучей. Для подогрева двигателей, используется специально приспособленная для работы беспламенная газовая горелка инфракрасного излучения «Звездочка», которая обеспечивает малое содержание окиси углерода в продуктах сгорания газа. Газ из сети или баллона поступает через штуцер 5 и далее через сопло форсунки во всасывающую камеру. Увлекая по пути воздух, необходимый для сгорания, газ направляется в смесительную камеру, где происходит окончательное смешение его с воздухом. Подготовленная газовоздушная смесь, выходя через многочисленные каналы в керамической или металлической объемной сетке, сгорает на ее поверхности без видимого пламени. Зажигается газовоздушная смесь с помощью постороннего источника. При сгорании смеси объемная сетка нагревается до температуры 850—900° С и становится источником излучения инфракрасных лучей, с помощью которых на нагрев передается около 40—50% тепловой энергии. Метод беспламенного сжигания является наиболее совершенным, безвредным и экономичным.

В зависимости от способа подключения горелки к газовой сети различают стационарные и передвижные установки.

В стационарной установке газовая горелка подключается к стояку стационарного газопровода и может работать на природном или сжиженном газе. При переходе с природного газа на сжиженный и наоборот необходимо заменить форсунку. Смена форсунки выполняется слесарем, допущенным к ремонту газового оборудования.

В передвижной установке, применяющейся при работе автомобиля в отрыве от автотранспортного предприятия, газовые горелки подключается к баллону с сжиженным газом. Баллон с сжиженным газом может быть установлен непосредственно на автомобиле.

Преимущество горелок заключается в том, что любое количество горелок может быть установлено в любом месте автомобиля (под картерами двигателя, коробки передач, задним мостом и др.). Передвижная установка со спаренными горелками типа ПГУ-1 и двумя баллонами по 50 л с сжиженным газом (пропан) показана на рисунке. Установка действует до 50 ч без перезарядки баллонов.

Рис. Передвижная установка с горелками инфракрасного излучения

При температуре окружающего воздуха минус 25° С на подогрев двигателя автомобиля двумя спаренными горелками при его пуске затрачивается 25—30 мин.

В условиях автотранспортных предприятий целесообразно применять межсменный подогрев двигателей без слива охлаждающей жидкости из системы охлаждения, используя стационарную установку. При наличии антифриза в системе охлаждения и при сравнительно небольших морозах (до минус 15—20° С) для уменьшения расхода газа (т. е. для повышения экономичности метода) целесообразно включать газовые горелки за 2—3 ч (в зависимости от их теплотворной производительности) до начала рабочей смены.

Газовые горелки устанавливаются снаружи под передней частью автомобиля (под углом 45°) на расстоянии до 500 мм от двигателя. При этом излучающая поверхность горелки оказывается направленной на блок цилиндров двигателя, поддон картера и нижний патрубок радиатора. Для предохранения резиновых деталей от разрушительного действия инфракрасных лучей подводящий шланг радиатора и вентиляторные ремни закрываются металлическим экраном.

При этом способе установки горелок вместе с блоком цилиндров двигателя разогревается масло в картере. Так, при температурах наружного воздуха около минус 20° С температура блока цилиндров двигателя ЯМЗ-204 и масла в картере поддерживалась на уровне 40° С при использовании двух спаренных горелок ГИИВ-1 общей производительностью около 8000 ккал>ч или одной гсфелки ГИИВ-2 с той же производительностью (расход газа составлял около 1 м3/ч).

Существует еще способ применения газовых горелок, когда они устанавливаются непосредственно под днищем теплообменника, включенного в нижнюю точку системы охлаждения двигателя между нижним патрубком радиатора и водяным насосом.

При температуре наружного воздуха около минус 20° С для поддержания температуры блока цилиндров двигателя ЯМЗ-204 на уровне +40° С достаточно 2000—2500 ккал\ч, что обеспечивается газовой горелкой с малой производительностью типа «Звездочка».

Применяется также дополнительная газовая горелка, подключенная к стояку, с поочередным использованием ее для нескольких автомобилей. При межсменном подогреве масла в поддоне картера необходима вторая газовая горелка с малой тепловой производительностью.

Для обеспечения безопасной работы установки с газовыми горелками инфракрасного излучения в ее конструкции должна быть предусмотрена система сигнализации и автоматического отключения подачи газа в случае погасания горелок. Опыт эксплуатации газовых горелок инфракрасного излучения в 1969—70 гг. в автотранспортных предприятиях Москвы и некоторых других городов (Ленинграда, Минска, Казани, Рязани, Киева и др.) показал, что они могут успешно применяться для межсменного подогрева и предпускового разогрева двигателей, но требуется доработка отдельных узлов газовых установок с целью повышения эффективности и надежности их работы.

Недостатком инфракрасных излучателей является наличие керамической объемной решетки, требующей осторожного обращения. При интенсивном обдуве холодным воздухом керамической поверхности горелки открытого типа резко понижается эффективность разогрева двигателя и увеличивается расход тепла.

На обогрев одного двигателя ЯАЗ-204 в течение 10 ч межсменного времени одной горелкой ГИИВ-2, установленной под автомобилем при температуре наружного воздуха минус 30° С, расходуется 8 м3 природного газа, а при подогреве теплообменником с горелкой «Звездочка» — 3 м3.