Подогреватели двигателей, работающие на бензине

Эти подогреватели предназначаются для установки на автомобили с карбюраторными двигателями.

Современные автомобили с карбюраторными двигателями имеют 12-вольтовое электрооборудование и одну аккумуляторную батарею, поэтому для таких автомобилей, имеющих ограниченную электрическую энергоемкость, особенно важно, чтобы расход электроэнергии предпусковым подогревателем был сведен до минимума. Достигается это тем, что подача бензина на сгорание осуществляется самотеком, а циркуляция теплоносителя в системе охлаждения двигателя в период прогрева термосифонная. Таким образом, не требуется специальных устройств для обеспечения подачи топлива и . циркуляции теплоносителя и соответственно затрат электроэнергии на привод этих устройств.

Устройство. Подогреватель, работающий на бензине (бензиновый подогреватель), включает в себя следующие основные узлы (рис. 2): котел подогревателя с горелкой, вентилятор с электрическим приводом, электромагнитный топливный клапан, топливный бачок, пульт

управления, воздуховод и топливопровод. На некоторых автомобилях в топливопровод предпускового подогревателя устанавливается фильтр-отстойник.

Котел 7 подогревателя состоит из горелки и теплообменника. Горелка может выполняться как одно целое с теплообменником — неразборный вариант котла подогревателя (подогреватель П-100 и П-16 — рис. 3) и отдельно — разборный вариант котла (подогреватель ПЖБ-12 — рис. 4).

Горелка является одной из основных частей подогревателя, так как в ней обеспечивается распыливание топлива, его испарение и смешивание с воздухом, воспламенение и сгорание смеси.

Для высокой полноты сгорания и соответственно высокой теплопроизводительности необходимо интенсифицировать процес сгорания топлива. Наиболее простейшим, но в достаточной мере эффективным способом интенсификации процесса сгорания в малогабаритных горелках является турбулизация потока воздуха и введение в этот поток бензина в виде струи самотеком.

 

Турбулизация потока воздуха в бензиновых предпусковых подогревателях обеспечивается принудительной подачей воздуха вентилятором с последующей закруткой

потока неподвижным многолопаточным центробежным завихрителем. Однако повышение скорости воздуха в горелке подогревателя неизбежно вызывает увеличение гидравлического сопротивления и потери расхода воздуха вентилятором. Поэтому горелки бензиновых подогревателей, обеспечивая хорошую турбулизацию для смесеобразования, должны иметь при этом невысокое аэродинамическое сопротивление. Как правило, горелки бензиновых подогревателей делают прямоточными, так как они по сравнению с другими конструкциями имеют минимальное аэродинамическое сопротивление.

Бензин в виде струйки, попадая в поток интенсивно движущегося воздуха, дробится на мелкие частицы, испаряется и смешивается с воздухом. Для обеспечения хороших условий испарения бензина в горелках подогревателей предусматривается испарительная камера, включающая в себя асбестовую футеровку и металлическую решетку. Интенсивное испарение бензина дает возможность получать однородную бензовоздушную смесь по всему объему горелки и соответственно более полное ее сгорание.

Рис. 4. Устройство котла подогревателя типа ГЩБ-12:
1— наружная жидкостная рубашка; 2 — внутренняя жидкостная рубашка; 3 — патрубок выхода нагретой жидкости; 4 — горелка; 5 — дренажная трубка: 6 — выпускной патрубок;
А — нагретая жидкость к двигателю; Б — отработавшие газы к иасляиоиу картеру (поддону) двигателя; В — жидкость от двигателя

На выходе из горелки устанавливается сужающее сопло, обеспечивающее некоторое повышение скорости

потока газов в теплообменнике, что способствует интен-ciiBHQMy теплообмену между газами и теплоносителем.

Отличительной особенностью съемной горелки подогревателя ПЖБ-12 (см. рис. 4) является установка дополнительного многолопаточного завихрителя на выходе из горелки. Наличие такого завихрителя обеспечивает дополнительную закрутку потока газов и направление его тангенциально к поверхности теплообмена между газами и теплоносителем. Это способствует более полному догоранию смеси и улучшает условия теплообмена. Однако наличие высокой температуры в сочетании с большой скоростью потока газов выдвигает повышенные требования к теплостойкости материала завихрителя и необходимость применения более жаростойкой листовой стали, что несколько удорожает конструкцию подогревателя.

В качестве материала горелки подогревателей возможно применять листовую углеродистую сталь.

Однако, учитывая наличие высокой температуры в зоне сгорания (1400—1600° С), для обеспечения требуемой долговечности обычно используют, хромоникелевую сталь типа XI8H10T, а для горелок подогревателей типа ПЖБ, где значения температур выше, — жаропрочную листовую сталь типа Х25Н16Г7АР (ЭИ-835).

Воспламенение бензовоздушной смеси в период приведения подогревателя в действие осуществляется свечой накаливания, получающей электрическое питание от аккумуляторной батареи автомобиля. Свеча устанавливается на горелке подогревателя. К месту установки свечи подводится бензин. Свеча отключается после появления устойчивого горения, а дальнейшее воспламенение бензовоздушной смеси обеспечивается за счет непрерывности потока пламени и нагрева внутренних поверхностей горелки.

Теплообменник котла подогревателя предназначен для сообщения тепла теплоносителю (охлаждающей жидкости или воздуху системы охлаждения двигателя) за счет отвода его от продуктов сгорания топлива. По принципу действия теплообменники предпусковых подогревателей рекуперативные (передача тепла от продуктов сгорания к теплоносителю осуществляется через разделяющую их твердую стенку). По форме теплообменники автомобильных предпусковых подогревателей —цилиндрические, двухзаходные и состоят из двух полостей: наружной и внутренней рубашек.

Наибольшее распространение получили два вида конструкций теплообменников подогревателей: свертной и штампованной.

В свертном теплообменнике (см. рис. 4) наружная / и внутренняя 2 рубашки образуются четырьмя цилиндрами, свернутыми из листовой стали. Соединяются рубашки в вертикальной плоскости сверху и снизу патрубками, а в передней части кольцевой полостью. Внутренняя рубашка образует прямой газоход, являющийся продолжением горелки. Пространство, образованное между наружной и внутренней рубашками, является обратным газоходом. Поток газов в задней части теплообменника переходит из прямого газохода в обратный с поворотом на 180°. Такая конструкция теплообменника при достаточной технологичности дает возможность получать развитую теплообменную поверхность при относительно небольших габаритных размерах котла подогревателя. Кроме того, цилиндрическая форма газоходов характе-ривуется невысокими значениями аэродинамического сопротивления и позволяет сохранить вращательное движение потока газов, получаемое в горелке, обеспечивая оптимальное условие теплообмена.

В качестве материала описанной конструкции теплообменника используется листовая хромоникелевая сталь XI8H10T. При изготовлении свертных теплообменников применяются автоматические способы сварки. Свертные теплообменники используются на всех бензиновых подогревателях, кроме подогревателя П-100.

Штампованные теплообменники подогревателей типа П-100 изготовляются из углеродистой стали типа 08КП. Они также имеют две жидкостные рубашки — внутреннюю и наружную, соединенные между собой в вертикальной плоскости щелями, проходящими по всей длине теплообменника. Наличие щелей хотя и несколько улучшает условия термосифонной циркуляции, но приводит к тому, что вращающий поток газов, полученный с помощью лопаточного завихрителя в горелке подогревателя, при переходе из прямого газохода в обратный спрямляется, что приводит к увеличению величины гидравлического сопротивления газоходов подогревателя и снижает его теплотехнические показатели. К недостаткам

штампованного теплообменника следует также отнести низкую усталостную прочность стенок теплообменника по границе сварных швов (испытания на гидравлическом стенде ЗИЛа серии теплообменников типа П-100 показали, что их долговечность по сравнению со свертными теплообменниками в 5—10 раз меньше). К тому же теплообменники, изготовленные из углеродистой стали, имеют значительно более короткий срок службы вследствие воздействия электролитической коррозии. Таким образом, штампованные теплообменники, изготовляемые из углеродистой стали, не отвечают требованиям по надежности и долговечности по сравнению с теплообменниками свертного типа, изготовленными из хромоникелевой или другой нержавеющей стали.

Вентилятор (рис. 5) предназначен для принудительной подачи воздуха в горелку подогревателя с целью интенсификации процесса сгорания. Приводится в действие вентилятор от электродвигателя 5 постоянного тока.

Корпус 6 вентилятора крепится с одной стороны к приводному электродвигателю 5 через буфер 4, а с другой винтами 3 соединяется с крышкой 2, имеющей отверстие для забора воздуха.

Рис. 5. Вентилятор бензинового подогревателя

Корпус 6 и ротор 1 изготовляются из низкоуглеродистой листовой стали штамповкой, с последующим антикоррозионным покрытием. В настоящее врёмя в качестве материала ротора вентилятора стали использовать пластмассу (полиэтилен или полипропилен). Ротор крепится на валу электродвигателя стопорным винтом. Устанавливается вентилятор на автомобиле с помощью кронштейна, конструкция которого и расположение определяются общей компоновкой подогревателя на автомобиле.

Топливный бачок предназначен для обеспечения питания топливом подогревателя. Емкость бачка выбирается из расчета на 1—2 ч работы подогревателя. Бачок устанавливается в отсеке двигателя с превышением над уровнем подогревателя, обеспечивающим подачу топлива на сгорание самотеком. Бачок выполняется небольшой высоты с целью предотвращения резкого изменения расхода топлива с изменением его количества. На бачке устанавливается запорный краник. Заполнение бачка ручное.

Электромагнитный топливный клапан (рис. 6) предназначен для дистанционного управления работой подогревателя путем включения или отключения топлива.

В сердечник 5 клапана завальцовано запорное устройство в виде бензомаслостойкой резиновой пластины. При подаче электрического питания на катушку 2 сердечник втягивается внутрь катушки, открывая проход

топливу. При отключении электрического питания пружина 4 запирает клапан. Электромагнитный клапан бензиновых подогревателей объединен с регулировочной иглой 12 расхода топлива, подаваемого на сгорание. Регулирование ручное.

В конструкции электромагнитных клапанов подогревателей П-16 автомобилей ЗИЛ предусмотрен электрический подогрев корпуса клапана, осуществляемый ни-хромовой спиралью, включенной в цепь свечи накаливания подогревателя. Такой подогрев исключает отказы электромагнитного клапана в результате возможного примерзания запорного устройства (резиновой пластины) к седлу клапана при наличии конденсата или влаги в бензине.

 

На подогревателе типа П-100 применяется регулятор, обеспечивающий постоянство расхода топлива независимо от его количества в расходном бачке. Регулятор работает по аналогии с поплавковой камерой карбюратора. Конструкция регулятора не оправдала себя в эксплуатации из-за недостаточной надежности, поэтом-у на подогревателях последних моделей их заменяют на электромагнитные клапаны.

Пульт управления подогревателем с помощью установленной на нем коммутационной аппаратуры обеспечивает ручное дистанционное управление работой подогревателя.

Схема пульта управления для большинства бензиновых автомобильных подогревателей такая же, как у подогревателя П-16 (см. рис. 2), но с небольшими изменениями.
Переключатель 11 имеет три положения: 0 — все выключено; I —включен электродвигатель вентилятора;
II — включен электродвигатель вентилятора и электромагнитный топливный клапан.

Выключатель 10 свечи и контрольная спираль 9 выполнены автономно и включены последовательно в цепь свечи накаливания. В этой же цепи подогревателя П-16 включен подогрев электромагнитного топливного клапана.