Анализ зарубежных конструкций жидкостных подогревателей двигателя

4Анализ зарубежных конструкций жидкостных подогревателей двигателя.

Для обеспечения предпусковой подготовки двигателя применяются однорежимные подогреватели с распылительной камерой сгорания тепловой мощностью 23 (24) - 30-35 КВт: Hydronic 24, 30, 35 фирмы Ebcrspracher и Thermo 230, 300, 350 фирмы Webasto. Повышение тепловой мощности обязательно ведет к увеличению потребления электроэнергии АБ, поэтому продолжительность их работы ограничена 1-1,5 часами. В пределах этого времени подогреватель может работать и в автоматическом режиме поддерживания температуры ОЖ, пределы поддержания температуры ОЖ 5-7°С. Два режима нагрева ОЖ: нормальный до температуры ОЖ, например 70°С и экономный до 55°С.

За счет снижения температуры верхнего предела нагрева ОЖ подогреватель реже включается, что снижает потребление энергии. Такими подогревателями комплектуются грузовые автомобили большой грузоподъемности и автобусы, где кроме запуска двигателя требуется обогрев салона. В этом случае, подогреватель работает совместно с двигателем автобуса.

Для обеспечения предпускового прогрева двигателя, длительного поддержания температурного состояния двигателя и кабины или только одной кабины, что необходимо любому АТС, применяются подогреватели с испарительной камерой сгорания, обеспечивающие 3-4 ступени тепловой мощности Hydronic 10: 9,5-7,5-3,2-1,5 КВт, причем со снижением тепловой мощности снижается и потребляемая мощность соответственно: 115-73-45-33 Вт. Это и обеспечивает снижение потребления электроэнергии АБ и увеличение продолжительности работы подогревателя.

Обращает внимание возможность обогрева контура только кабины, то есть автоматически или вручную отключается контур двигателя, и подогреватель с минимальной тепловой мощностью работает только на радиатор отопителя кабины и даже при включенных вентиляторах отопителя кабины водителю в течение 10-12 часов будут обеспечены комфортные условия.

То есть функции предпусковой подготовки двигателя и длительного теплового поддержания двигателя и кабины, и только кабины - равнозначны. Что, к сожалению, не может обеспечить ни одна, кроме 14ТС, модель подогревателя, которыми комплектуются автомобили "КамАЗ".

Таким образом, все грузовые автомобили класса КамАЗ обязательно комплектуются подогревателями с испарительной камерой сгорания. Магистральные автомобили дополнительно комплектуются независимыми воздушными отопителями кабины. Наиболее распространенные подогреватели Hydronic 10 фирмы Ebcrspracher, максимальной тепловой мощностью 9,5 КВт и Thermo 90S фирмы Webasto с максимальной тепловой мощностью 9,1 КВт.

Конструкция подогревателя и систем его управления регламентируются определенными требованиями:

1. Подогреватель.

1.1. Все датчики аналоговые, обеспечивают контроль рабочего процесса в течение всего цикла работы подогревателя:

а)Датчик температуры ОЖ - омывается ОЖ, расположен на выходе из подогревателя.

б)Датчик перегрева - омывается ОЖ - расположен на входе в подогреватель и касается теплообменника, что резко сокращает время опознавания перегрева.

в)Датчик температуры воздуха (термостат) - расположен в кабине. При достижении определенной температуры воздуха дает команду на отключение электромоторов вентиляторов отопителей кабины.

г)Датчик пламени - размещается в зависимости от модели и имеют различную конструкцию:

-у подогревателей с испарительной камерой сгорания - терморезистор.

-у подогревателей с распылительной камерой сгорания, где процесс розжига происходит максимум в течение 10 сек. - фотодиод.

д) Датчик температуры форсунки - термостат (только для подогревателей с распылительной камерой сгорания). Автоматически включает подогреватель форсунки при температуре в зоне форсунки ниже0 С и отключается при температуре в зоне форсунки плюс 8°С.

1.2.Конструкция электродвигателей.

а)У электродвигателя нагнетателя воздуха контролируются обороты и при изменении их в пределах ±10% дается команда на аварийное отключение.

б)У электродвигателя циркуляционного насоса при снижении оборотов на 40% дается команда на аварийное отключение.

1.3.Свеча накаливания (для подогревателя с испарительной камерой сгорания) - штифтовая, закрытого типа, у ф. Webasto - керамическая. Нагревательный элемент - спираль, располагается внутри металлического или керамического корпуса. Потребление тока в пределах 5А. Размещается - в зависимости от конструкции горелки.

1.4.Конструкция горелки.

а)Фирма Webasto. Конструкция горелки - плоская, круглой формы. Материал испарителя - пористая керамика. Свеча накаливания, датчик пламени располагаются сзади испарителя, туда же подается и топливо.

Воздух на горение подается к центру горелки через специальные отверстия. На выходе из горелки установлен завихритель.

б)Фирма Ebcrspracher. Форма испарителя цилиндрическая, пористый материал размещается по торцу и внутренней поверхности цилиндра. Воздух через завихритель подается в центр горелки. На выходе из горелки специальные прорези обеспечивают дополнительную турбулентность топливно-воздушной смеси, что улучшает процесс горения. Свеча расположена рядом с испарителем в зоне подвода топлива.

1.5.Топливный насос.

а)У подогревателей с испарительной камерой сгорания - импульсный, плунжерного типа.

б)У подогревателей с распылительной камерой сгорания - шестеренчатый.

1.6.Коммутация внутреннего жгута проводов - двухпроводная, то есть на каждый исполнительный механизм подогревателя от блока управления идет 2 провода, что позволяет обеспечить контроль и защиту каждой цепи (см. Рис. 3).

1.7. Блок управления микропроцессорный. Комплектующие SMD, изготовление по технологии поверхностного монтажа.

1.7.1. Силовые цепи управляются интеллектуальными ключами (см. Рис. 4).

1.7.2.Обеспечивается контроль на обрыв и защита всех электрических цепей, в том числе и слаботочных: от короткого замыкания, импульсных электрических напряжений в бортовой сети автомобиля и переполюсовок.

1.7.3.Диагностирование всех неисправностей и аварийных ситуаций. Внутренняя память и блокировка включения в случае накопления ряда неисправностей более установленного предела. Снятие блокировок модульным таймером или специальным диагностическим прибором (обязательно в специализированной мастерской).

1.7.4.Кодирование неисправностей и отклонений от нормального алгоритма работы:

-Фирма Ebcrspracher. Количество кодов неисправностей: 35-36.

-Фирма Webasto. Количество кодов неисправностей: 11-12.

1.7.5.Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) режимов работы электромоторов нагнетателя, т.е. программное изменение и стабилизация оборотов независимо от изменения напряжения бортовой сети автомобиля. Обеспечивает:

а)Поддержание постоянства регламентированных уровнем тепловой мощности, оборотов электромотора нагнетателя, что гарантирует стабильность горения.

б)Снижение напряжения, подаваемого на свечу накаливания, до 12 В.

в)Плавное изменение оборотов электромотора нагнетателя при запуске и переходе с режима на режим, что обеспечивает оптимальное условие для образования пламени и поддержания стабильного горения на переходных режимах.

г)Экономию энергии АБ при переходе на более низкую ступень тепловой мощности.

1.8. Особенности алгоритма режимов состояния и контроля рабочего и аварийного состояний (для подогревателей с испарительной камерой сгорания).

1.8.1.Первоначально диагностируются все электрические цепи, после чего включается свеча накаливания, вентилятор - для продувки камеры. Затем включается топливный насос на повышенной производительности для смачивания испарителя. Обороты нагнетателя и цикличность работы топливного насоса снижаются до расчетного минимума и плавно повышаются, обеспечивая при этом первоначальное образование факела и его развитие до стабильного горения. И только при образовании устойчивого пламени по сигналу датчика пламени начинается режим стабилизации - продолжительностью 200-300с, после чего подогреватель переходит в автоматический режим работы.

1.8.2.Обеспечение стабильности горения на различных ступенях тепловой мощности обеспечивается постоянством оборотов нагнетателя за счет ШИМ.

1.8.3.Предупреждение "перегрева" подогревателя - самого опасного дефекта, который в лучшем случае приводит к разрушению подогревателя, в худшем - к созданию пожароопасной ситуации. Поэтому на предотвращение и предупреждение "перегрева" обращается очень большое внимание и как следствие многоступенность предупреждения перегрева подогревателя.

а)Отключение подогревателя датчиком перегрева при повышении температуры на входе выше допустимой. Вспомните, этот датчик расположен на входе в подогреватель и практически своей рабочей частью примыкает к теплообменнику. Появление "воздушной пробки" говорит о нарушении в системе охлаждения и мгновенно регистрируется датчиком.

б)Контроль разницы температур между входом и выходом ОЖ из подогревателя. Превышение его обязательно связано с отклонениями в циркуляционной системе.

г)Повышенная температура выхлопных газов является следствием отклонений в работе подогревателя, что может вызвать перегрев.

д)Отклонение выше допустимого от заданных оборотов электромотора нагнетателя приводит к изменению режима горения, что вызовет перегрев подогревателя.

с) Снижение больше допустимого оборотов циркуляционного насоса или отсутствие ОЖ в системе, вызовет перегрев подогревателя (у подогревателей тепловой мощностью выше 20 КВт).

ж) Блокировка включения при повторяющемся более 3-х раз дефекте "перегрев" или нескольких неудачных попыток включения.

2. Устройства управления.

2.1.Выключатель жидкостного подогревателя двигателя.

2.2.Минитаймер жидкостного подогревателя двигателя. Функции:

-индикация текущего времени;

-одно или три программируемых включения в течение 24 часов и 7 суток.

2.3.Модульный таймер жидкостного подогревателя. Функции:

-индикация текущего времени и дня недели;

-три программируемых включения в течение 24 часов и 7 дней;

-программируемая продолжительность включения;

-автоматическое включение/выключение отопителя кабины;

-индикация неисправностей и снятие блокировки;

2.4.Модульный таймер-терморегулятор (для воздушного отопителя). Дополнительно:

-регулирование температуры в кабине;

-индикация температуры в кабине;

2.5.Дистанционный пульт управления с действием на расстоянии до 1000м.

Обращаю внимание на конструкцию таймеров этих двух фирм. Они одинаковы по габаритам, присоединительным размерам, управляющим кнопкам. Разница лишь в эмблемах и временных (незначительно) параметрах алгоритма управления и электрических разъемах.

2.6.Диагностика неисправностей и объем ее индицирования.

При отсутствии модульного таймера, диагностирование и снятие блокировок осуществляется специальным диагностическим прибором или с помощью персонального компьютера.

Здесь существуют два полярных мнения:

а)первое - индикация должна быть максимальной, т.е. каждое отклонение в режиме работы или неисправность любого из элементов исполнительных механизмов подогревателя и системы его управления имеет свой код.

У подогревателей фирмы Eberspracher индицируется 35-36 кодов неисправностей, т.е. индицируются дифференцированно все неисправности и отклонения от нормального алгоритма работы: обрыв цепи и короткое замыкание каждого их исполнительных элементов подогревателя, погасание пламени на одной из 4х ступеней тепловой мощности и т.д.

б)Второе - количество индикаций должно быть минимальным, т.е. индицироваться должна неисправность исполнительного механизма. Так у подогревателей фирмы Webasto индицируется 11-12 неисправностей исполнительных механизмов и отклонений от нормального режима работы.

Для примера: подогреватель Thermo 230. Неисправность циркуляционного насоса индицируется одним кодом F09. У аналогичного подогревателя Hydronic 24 - эта индикация имеет три кода неисправности:

-Снижение оборотов циркуляционного насоса или отсутствие ОЖ;

-Обрыв цепи электромотора циркуляционного насоса;

-Короткое замыкание или токовый перегруз в цепи электромотора циркуляционного насоса.

Уменьшение кодов неисправностей не означает, что эти блоки управления контролируют не все электрические цепи, просто здесь предусмотрена более объемная кодировка.

Для зарубежного потребителя это вопрос не принципиален, т.к. при любой неисправности водитель обязательно обратится в сервисный специализированный центр.

В инструкциях всех подогревателей записано: "снимать блокировку имеет право только авторизованная сервисная станция".

Теперь еще об одной функции, которую обеспечивают подогреватели с испарительной камерой сгорания. Этот обогрев только одной кабины, т.е. автоматически или вручную отключается контур двигателя, и обогрев ведется только по контуру подогреватель - отопитель кабины. Но для этого должна быть соответствующая тепловая мощность подогревателя, чтоб не было перегрева. По опыту зарубежных фирм это 1,5-1,8 КВт и должен быть комплекс дополнительных ограничений и блокировок. Так, у подогревателя Hydronic 10 продолжительность работы подогревателя на полном режиме принудительно ограничивается 10 минутами - только прогрев системы. Особенно четко этот режим осуществлен в подогревателе Thermo 90S, где для обогрева каждого из контуров программно заданы температурные режимы.

Вот основные конструкторские параметры зарубежных подогревателей, которые обеспечивают надежность, долговечность и качество изделий.

3. Подогреватели с испарительной камерой сгорания: Hydronic 10 и Thermo 90S.

Принципиально эти конструкции идентичны. Технические характеристики (см. Таблица 2).

Таблица 2. Подогреватели с испарительной камерой сгорания

Теперь конкретно о каждой модели более подробно:

А. Подогреватель Thermo 90S.

4. Конструкция горелки.

Фирма Webasto. Круглый плоский испаритель. Топливо подается сзади, там же расположен штифт накаливания, т.е. в этом случае происходит точечный нагрев топлива и быстрое его воспламенение, и только затем стабильный процесс розжига.

Штифт накаливания - керамический, в теле стержня заделана спираль.

Индикатор пламени - чувствительный терморезистор, так же керамический. Поток воздуха создаваемый нагнетателем омывает горелку и через отверстия по периферии горелки подается в зону горения. Далее расположен завихритель. К сожалению, такая система не обеспечивает оптимальность подготовки топливо-воздушной смеси и полноты сгорания.

Рис. 6 Горелка подогревателя Thermo 90S.

Алгоритм запуска и работы отопителя Termo 90.

1Включение; 2Опрос компонентов (диагностика);3Предварительное накаливание 40 сек.;4Дозирующий насос. Подача топлива 5-7 сек. - ПН (1);5Дозирующий насос - ЧН(1/4); 6Включение датчика пламени; 7Время стабилизации; 8Полная отгрузка; 9Включение вентилятора автомобиля; 10Диапазон регулирования; 11Регулировочная пауза (режим продувки); 12Датчик пламени «холодный» (0); 13Выбег закончен (продувка закончена); 14Предварительное накаливание 15-20 сек. - ПН (1); 15Дозирующий насос подача 5-7 сек.; 16Дозирующий насос частичная нагрузка (1/4); 17 Включение датчика пламени; 18 Время стабилизации; 19Температура охлаждающей жидкости снизилась; 20Полная нагрузка; 21Выключение (режим продувки); 22Датчик пламени «холодный» (0); 23Выбег закончен (продувка закончена);А штифт накаливания; В дозирующий насос; С нагнетатель воздуха на горение; D датчик пламени; Е лампочка индикатора работы; F циркуляционный насос; G вентилятор автомобиля.

Диагностика и индикация при аварийныхотключениях.

Вид неисправности сигнализируется при работе подогревателя с выключателем миганием лампочки индикатора работы. При оборудовании подогревателя стандартным таймером после появления неисправности производится выдача кода неисправности на дисплей таймера:

F01 - пуск отсутствует (после двух попыток);

F02 - срыв пламени (повторяется более 5 раз);

F03 - падение напряжения ниже допустимого или повышение напряжение выше допустимого;

F04 - преждевременное срабатывание датчика пламени;

F05 - обрыв цепи или короткое замыкание датчика пламени;

F06 - обрыв цепи или короткое замыкание датчика температуры;

F07 - обрыв цепи или короткое замыкание дозирующего насоса;

F08 - обрыв цепи или короткое замыкание или неправильное число оборотов мотора нагнетателя воздуха;

F09 - обрыв цепи или короткое замыкание штифта накаливания;

F10 - перегрев;

Fl 1 - обрыв цепи или короткое замыкание циркуляционного насоса;

F12 - аварийная блокировка вследствие повторяющихся неисправности или обрыва пламени.

Обязательное условие "снимать блокировки имеет право только авторизированная сервисная станция".

Оригинальной для этой конструкции подогревателя является функция обогрева ОЖ по трем контурам (см. Таблица 3):

-только кабина;

-только двигатель;

-кабина и двигатель.

Таблица 3. Характеристики конструкций.

Программно для каждого обогреваемого контура свои пределы регулирования температуры ОЖ.

Причем эта система выполнена таким образом, что при прогреве контура только кабины, не требуется устройства дополнительного расширительного бачка, т.к. отключение происходит только на входе и роль компенсатора играет сам двигатель.

Все остальные параметры соответствуют классическим требованиям, предъявляемым к подогревателям.

Б. Hydronic 10.

Что касается камеры сгорания подогревателя Hydronic 10 то здесь камера сгорания цилиндрическая. Пористый материал расположен в торце и периферии цилиндра. Штифт расположен в предкамере, которая примыкает к торцу испарителя.

Рис. 7 Подогреватель Hydronic 10.

Топливо подается в предкамеру, где свеча примыкает к малому внутреннему цилиндру. Туда же подается топливо, что обеспечивает быстрое образование пламени и розжиг горелки. Воздух от нагнетателя через завихритель подается в центральную часть горелки трубчатой формы, и затем подастся к испарителю. Далее пламя огибает спиральный диск, который дополнительно создает условия к перемешиванию несгоревшей топливо - воздушной смеси. Эта система обеспечивает лучшую подготовку топливо- воздушной смеси и более полное ее сгорание, но как показали эксперименты, этого оказалось недостаточно для обеспечения абсолютной полноты сгорания.

Датчик пламени вынесен из зоны горения в более "холодную" зону, что обеспечивает возможность контролировать температуру в более широких пределах и обеспечить его долговечность.

Рис. 8 Диаграмма режимов работы подогревателя Hydronic 10.

До прогрева ОЖ до 72°С подогреватель работает на сильной ступени тепловой мощности (9,5 КВт), максимальная продолжительность работы на этой ступени 2 часа. При достижении температуры ОЖ 72°С подогреватель переходит на полную ступень тепловой мощности, при достижении температуры 78°С переход на среднюю ступень, при температуре 79°С на малую и достижении 85°С - в режим охлаждения. Когда температура ОЖ опускается до 68°С подогреватель запускается на средней ступени тепловой мощности.

Регулировочные температуры: (параметры рабочего процесса)

Процесс запуска и работы подогревателя Hydronic 10 более сложен, чем Thermo 90. Его можно разделить на несколько фаз, не считая времени общей диагностики подогревателя.

1.Фаза подготовки подогревателя к запуску.

Нагнетатель в течение нескольких секунд на оборотах средней ступени тепловой мощности продувает камеру, топливный насос кратковременно включается на повышенной производительности, чтобы обеспечить заполнение топливом испарителя. Включается свеча накаливания.

2.Фаза образования пламени. Топливный насос и нагнетатель воздуха начинают работать на уровне режимов малой ступени тепловой мощности, в определенный момент (точка начала горения), обороты снижаются до минимума и затем плавно, чтобы не сбить пламя повышаются до образования стабильного пламени. Датчик пламени его зафиксирует. По истечении определенного времени, свеча отключается.

В процессе эксплуатации выяснилось, что такая диаграмма не оптимальна. Так как не исключена возможность отключения подогревателя по причине перегрева из-за наличия в ОЖ замерзших частиц воды. Необходимо было ввести режим, позволяющий предварительно прогреть ОЖ. Была введена фаза стабилизации.

Рис 10 Диаграмма запуска подогревателя D9W

3. Фаза стабилизации. Ее продолжительность около 200с. В момент образования пламени подогреватель работает на ступени малой тепловой мощности, затем, на средней и большой ступенях мощности, и переходит на сильную ступень.

В системе управления отсутствует датчик температуры воздуха в кабине. Он заменен термостатом, т.е. при определенной температуре ОЖ (и разрешающей команде о включении электромотора вентилятора отопителя кабины) включается вентилятор и при достижении определенной температуры, отключается.

Диагностика и индикация неисправностей

Здесь другая идеология индикации - индицируются все возможные неисправности каждого исполнительного элемента, то ли это обрыв цепи или короткое замыкание. Всего их 35-36.

Таблица 4 Коды неисправностей.

Все остальные параметры соответствуют классическим требованиям, предъявляемым к подогревателям.

В. Эволюционное развитие подогревателей с испарительной камерой сгорания.

Это хорошо прослеживается в течении порядка 8-10 лет в динамике модернизации подогревателя D7W (начало 90х годов) в современный подогреватель Hydronic 10. Этапы: 1996г. - модернизация D7W, 1996г. - создание подогревателя D9W, 1999г. - модернизация подогревателя D9W, 2000г. - создание подогревателя Hydronic 10.

Таблица 5 Характеристики подогревателей.

Примечание: На основании полученной, пусть даже неполной информации можно проследить эволюцию конструкции подогревателей фирмы Эберспехер до 1993 года. Датчики - дискретные, две ступени тепловой мощности, изменение оборотов электромотора нагнетателя с помощью резистора. Свеча накаливания - открытая спираль, рабочее напряжение 12 В снижение напряжения за счет резистора. Датчик пламени - фотодиод, принцип работы - появилось пламя, датчик дает команду для продолжения цикла. Корректировка подачи топлива в зону горения, при изменении оборотов электромотора или колебания напряжения в бортовой сети автомобиля, отсутствует. Двухъярусное размещение нагнетателя воздуха и горелки и теплообменника. Свеча накаливания расположена в предкамере, но за ее габариты не выходит. Система предварительного завихрения двигателя, перфорация на внутреннем цилиндре и конусный завихритель на выходе из горелки обеспечивают смешивание воздуха и паров топлива и повышают эффективность процесса горения.

Микропроцессорная система управления, осуществляет контроль и защиту некоторых электронных цепей, что обеспечило диагностирование 13 неисправностей.

1993 г. - 1996 г. Датчик температуры ОЖ аналоговый, датчик пламени аналоговый терморезистор размещенный в зоне горения. Управление свечей импульсное с помощью реле, рабочее напряжение возможно 12 В. См Рис. 11

Рис. 11 Подогреватель D7W выпуска 1996 г.

1.Мотор горелки;2.Индикатор пламени;2а. Индикатор пламени в конструкции до 1996 г.; 3.Камера сгоранияотопления автомобиля; 4.Свеча накаливания;5.Датчик температуры;6.Резистор для работы с частичной нагрузкой;7.Датчик перегрева;8.Теплообменник;9.Водяной насос; 10.Глушитель (подогревателя 12 В);11.Глушитель воздуха на горение;12.Глушитель (для отработанных газов);13.Жгут проводов; 14. Дозировочный насос; 15. Регулятор тока свечи накаливания; 16. Реле включения вентилятора системы; 17. Блок управления;18. Предохранители; 19. Минитаймер; 20. Таймер; WE. Вход жидкости; WA. Выход жидкости; V. Воздух для сгорания; В. Топливо; А. Отработанные газы

1996 г. Переход на более совершенную, принципиально новую конструкцию подогревателя тепловой мощностью 9,5 КВт. Четыре ступени тепловой мощности, все датчики аналоговые, линейное расположение нагнетателя воздуха, горелки и теплообменника. Свеча, вернее закрытый штифт накаливания, размещен в горелке в непосредственной близости к месту подачи топлива на испаритель горелки, предкамера исключена. Датчик пламени расположен в более «холодной» зоне на выходе выхлопного тракта подогревателя. Конструкция горелки, за исключением места подачи топлива и размещения свечи накаливания изменений не претерпела, также система турбули-зации потока воздуха, образования топливовоздушной смеси и горения. См Рис. 12

Принципиальные изменения претерпела система управления.

Применение интеллектуальных ключей, более современного микропроцессора обеспечило контроль и защиту всех электрических цепей, включая слаботочных, исполнительных механизмов и элементов подогревателя. Это позволило индицировать 36 кодов неисправностей. ШИМ обеспечил:

1.независимо от колебаний напряжения бортовой сети автомобиля, постоянство напряжения подаваемого на электромотор нагнетателя (18 В), что гарантирует постоянство коэффициента избытка воздуха и соответственно стабильность режима горения на всех ступенях тепловой мощности.

2.Плавное изменение оборотов электромотора нагнетателя и соответственно подачу необходимого количества воздуха на горение в процессе розжига или перехода с ступени на ступень тепловой мощности.

3.Постоянство напряжения подаваемого на свечу накаливания.(12 В)

4.Ступенчатый режим розжига заменен на плавный. После образования стабильного пламени, (соответствующего малой ступени тепловой мощности) подогреватель плавно в течении 10-15 секунд переходит в режим максимальной теплопроизводительности.

После 1996 г. производство подогревателя D7W прекращено. Претерпел изменение режим розжига, т.е. после образования стабильного пламени - режим стабилизации, когда переходу, на максимальную ступень тепловой мощности предшествует работа подогревателя на промежуточных ступенях тепловой мощности.

1999 г. Производство подогревателя 97В прекращено и начато производство подогревателя Гидроник 10. Изменилась конструкция внутреннего цилиндра. Он стал почти в два раза короче, перфорация заменена прорезями. См Рис. 13

Рис. 13 Горелка

Мы не комментируем изменения, которые провела фирма в процессе модернизации своего подогревателя, но думаем что это сделано по результатам серьезных исследований. Сравнительный анализ режимов горения современных подогревателей Тепло 90S (Webasto) и Hydronic 10 (Eberspracher) показывает, что у фирмы Eberspracher этот процесс более совершенен, но не до конца.

У подогревателей, начиная с Д9В, электромоторы нагнетателя снабжены датчиком Холла, что позволяет контролировать его скорость.

Оригинальная конструкция циркуляционного насоса - электромагнитная муфта привода клетчатки циркуляционного насоса, исключающая попадание ОЖ в электромотор.

Внимание! Отечественным пользователям подогревателей Hydronic 10.

1)Обыкновенно из условий экономии закупается ручной выключатель подогревателя, который не имеет функции - снятие блокировки накопленных неисправностей, которые имеют все конструкции зарубежных производителей. Для снятия блокировки в дорожных условиях необходимо на контакт №7 14 клеммовой колодки подать плюсовой импульс не менее 15 раз, а лучше всего закупить подогреватель с модульным таймером.

2)Если в электромагнитную муфту привода крыльчатки циркуляционного насоса попала металлическая стружка, насос перестаёт работать. После переборки работоспособность восстанавливается. В случае необходимости, электронасос можно заменить на аналогичный отечественный, лучше конечно изготовления ОАО "Элара".

3)Все зарубежные подогреватели имеют возможность дополнительно обогревать только кабину. При закупке подогревателя обратите внимание на эту дополнительную функцию. И закупка этой комплектации обеспечит комфортные условия при длительных стоянках при неработающем двигателе.

4)По информации специалистов, которые связаны с эксплуатацией подогревателей Hydronic 10 прогрев ОЖ до температуры 40°С, при температуре окружающей среды до минус 20°С, составляет около 40 минут, а до 70°С соответственно 1,5-2 раза дольше.

5)Еще одну особенность отмечают эти специалисты - это экономичность режима длительного поддержания теплового состояния двигателя или двигателя и кабины:

На максимальной мощности подогреватель работает только для прогрева двигателя до 72°С, все остальное время подогреватель работает попеременно на полной и средней ступенях тепловой мощности. Причем продолжительность работы на среднем режиме больше чем на полном. Это процентное соотношение меняется в зависимости от температур окружающей среды.

Чем ниже уровень тепловой мощности, тем меньше потребление энергии аккумуляторной батареи. Отсюда электроэкономичность подогревателя.

6)Кстати этот подогреватель успешно эксплуатируется в условиях Карелии.

4. Подогреватели с распылительной камерой сгорания

Наиболее распространенные подогреватели фирмы Webasto Thermo 230, 300 и 350 и фирмы Eberspracher Hydronic 24-30, 35, их тепловые мощности соответствуют 23 (24) - 30 и 35 КВт. Принцип работы и конструкция их идентичны.

Принцип работы(особенности рабочего процесса):

-контроль цепей исполнительных механизмов;

-включается нагнетатель и циркуляционный насос;

-при температуре в зоне сгорания ниже 0 , автоматически включается нагреватель форсунки. Через 12с включается подогреватель. Подогреватель форсунки и подогреватель работают параллельно при достижение температуры в зоне форсунки +8 °С нагреватель отключается;

-через 12 сек. Включается высоковольтный источник и через 1 сек. открывается электромагнитный клапан и в зону горения подается топливо;

-высоковольтный источник работает в течение 10 сек;

-образовался факел, т.е. датчик пламени опознал факел и дал команду на продолжение цикла. Если факел не образовался - цикл повторяется;

-температура ОЖ достигла верхнего предельного значения. Электромагнитный клапан прекращает подачу топлива и горение прекращается. Нагнетатель осуществляет продувку камеры в течение 90-120 мин. и отключается. Циркуляционный насос работает непрерывно. После снижения температуры ОЖ до уровня нижнего предельного значения производится автоматический запуск подогревателя.

При включенном экономном режиме устанавливаются более низкие параметры температуры, но тепловая мощность не изменяется.

В случае, какой либо неисправности, произошедшей в процессе работы, электромагнитный клапан прекращает подачу топлива и производится продувка подогревателя в течение 120 сек - одновременно работают нагнетатель воздуха и циркуляционный насос.

Конструктивно эти подогреватели похожи.

Тоже линейное размещение нагнетателя воздуха и топливного насоса, датчик пламени - фотодиод, то есть он реагирует не на изменение температуры, а на появление пламени и должен быть очень быстродействующим. Есть разница в подходе замера температуры ОЖ. У подогревателей фирмы Ebcrspracher, это два аналоговых датчика и обеспечение всех функций, как у подогревателя Hydronic 10. У подогревателей фирмы Webasto датчик перегрева дискретный - биметаллическая пластина, и даже у ряда конструкций вообще один датчик перегрева. Видимо они считают, что два датчика - это излишество, так как и упрощенный режим розжига у подогревателей Thermo 90.

Кроме того, у подогревателей фирмы Ebcrspracher, напряжение, подаваемое на электромотор нагнетателя стабилизировано - 12В.

Рис. 14 Подогреватели Thermo 230/300/350.

Рис. 15 Подогреватель фирмы Eberspracher.

1. Подогреватель;2. Водяной насос; 3. Тройник;4. Переключающий клапан; 5. Электромотор переключающего клапана;6. Топливный фильтр; 7. Нагреватель форсунки;8. Модульный таймер; 9. Минитаймер;10. Универсальный выключатель

Технические параметры подогревателей фирм Webasto и Eberspracher сведены в Таблица 6.

Таблица 6. Технические параметры подогревателей.

Эволюция развития конструкций подогревателей с распылительной камерой сгорания хорошо прослеживается на примере модернизации подогревателей фирмы Вебасто, т.е. от подогревателей серии DBW до подогревателей серии Thermo.

В середине 90 годов фирма провела коренную модернизацию своих подогревателей. На смену подогревателям серии DBW пришли подогреватели серии Thermo. Подогреватель DBW 2010 модернизации не подвергался и по некоторым данным был снят с производства.

Изменения коснулись как систем управления, так и самого подогревателя.

Конструктивные отличия подогревателей серии тепловой мощности 350 кВт DBW и Thermo сведены в Таблица 7 и Таблица 8

Таблица 7.

Проведем небольшой анализ.

Принципиальные различия систем управления транзисторной типа 1553 и микропроцессорных типа 1563 и 1572SG.

В первом случае это дискретные датчики, одноуровневая система и отсутствие контроля и защиты от КЗ, импульсных электрических напряжений. Естественно никакой диагностики.

Во втором случае вместо транзистора - микропроцессор, с большими возможностями, обеспечивающими контроль на проходимость и защиту некоторых электрических цепей от КЗ, импульсных электрических напряжений. Силовые исполнительные механизны управляются через реле.

Диагностика пока отсутствуют.

Система управления типа 1572SG оснащена современным микропроцессором, обеспечивающим контроль всех электрических цепей, в т.ч. и слаботочных, на проходимость и защиту от КЗ, импульсных электрических напряжений, в т.ч. и персполюсовок. Силовые исполнительные механизмы управляются интеллектуальными ключами. Диагностика в полном объеме.

Рис. 17. Типовая элсктросхема подогревателя серии DBW с транзисторной системой управления типа 1553 и управлением силовыми исполнительными механизмами с помощью реле.

1. Отопитель;2. Блок управления; 3. ВИН;4. Датчик температуры ОЖ; 5. Термостат отопителя кабины;6. Датчик перегрева; F1. Температурный предохранитель;F2. Предохранитель 8А; F3. Предохранитель 8А;F4. Предохранитель автомобильный; F5. Предохранитель автомобильный;H1. Лампа зеленая индикация работы; Н2. Лампа индикации работы циркуляционного насоса; К1. Реле циркуляционного насоса;К2. Реле электромотора нагнетателя; КЗ. Реле индикация режимов работы;К4. Реле ВИН; К5. Реле электромагнитного клапана и датчика пламени; К7. Реле отопителя кабины;M1. Мотор циркуляционного насоса; М2. Мотор нагнетателя;МЗ. Мотор отопителя кабины; R. Датчик пламени

Рис. 18 Типовая электрическая схема подогревателя серии DBW с микропроцессорной системой управления типа 1563 и управлением силовыми и исполнительными механизмами с помощью реле.

А1. Отопитель;А2. Блок управления; В1. Детектор пламени;В2. Температурный датчик; ВЗ. Термостат вентилятора;F1. Предохранитель 8А (для всех типов); F2. Предохранитель 8А (все типы 24 вольт + DBW 2010/12 вольт); F3. Предохранитель;F4. Предохранитель; F5. Температурный предохранитель;G. Аккумулятор; H1. Лампа зеленая;Н2. Лампа для циркуляционного насоса (желтая); НЗ. Лампочки;Н4. Лампочка зеленая; К1. Реле (в поз А2);К2. Реле (в поз А2); КЗ. Реле (в поз А2);К4. Реле (в поз А2); К5. Реле;Кб. Реле; К7. Реле для вентилятора автомобиля;M1. Мотор; М2. Мотор;МЗ. Мотор; Р. Таймер

Рис. 19 Типовая электросхема подогревателя подогревателясерии Thermo с микропроцессорной системой управления типа SG 1572 и управлением силовыми и исполнительными механизмами с помощью интеллектуальных ключей

А1. отопитель;А2. Блок управления; В1. Датчик пламени;В2. Датчик температуры ОЖ; ВЗ. Ограничитель нагрева (датчик перегрева);В4. Термостат нагревателя форсунки; В5. Термостат;Е1. Отопительный патрон; F1. Предохранитель 5 A;F2. Предохранитель 25 А; F6. Предохранитель 25 А; H1, Н2, Н4 - Лампы индикации работы подогревателя; M1. Мотор нагнетателя;М2. Мотор циркуляционного насоса; Р. Таймер стандартный 1531;U1. ВИН; U2. Электроды зажигания;Y1. магнитный клапан

Теперь что касается конструкции самого подогревателя. Габариты подогревателя серии Termo по длине, независимо от его тепловой мощности, остаются неизменными и отличаются от подогревателей DBW 230 и DBW 300 на 70 мм и DBW 350 на 115 мм. За счет:

Исключения шестеренчатого привода и установка насоса на валу электромотора нагнетателя, что дополнительно привело к уменьшению габаритов топливного насоса.

Изменения камеры сгорания и форсунки (возможно увеличен угол распыла факела)

Применения одноступенчатой конструкции нагнетателя воздуха на подогревателе Termo 350 (на подогревателе DBW 350 двухступенчатая система)

Повышение тепловой мощности обеспечивается увеличением оборотов электромотора нагнетателя, что естественно приводит к увеличению подачи топлива и воздуха на горение. Давление топлива обеспечивается в пределах 10,0 - 10,5 бар.

Потребление тока у подогревателей серии Termo по сравнению с подогревателями серии DBW снижено на 20 %

Таблица 8 Основные конструктивные различия подогревателей серии DBW и Termo.

Рис. 20 Подогреватель DBW 350

1. Блок управления;2. Мотор; 3. Датчик искры зажигания;4. Муфта; 5. Нагнетатель воздуха для горения;6. Магнитный клапан; 7. Штекер свечи зажигания;8. Водяной патрубок; 10. Электроды зажигания;11. Распылительное сопло; 12. Температурный предохранитель;14. Ограничитель нагрева; 15. Теплообменник;16. Камера сгорания; 17. Завихритель;18. Выход отработавших газов; 19. Детектор пламени;20. топливный насос; 21. Топливопроводы;22. Регулируемый вход воздуха для горения

Рис. 21 Подогреватель Thermo 230/300/350.

1. Вентилятор;2. Мотор;3. БУП; 4. ВИН;5. Электромотор;6. Патрубки; 7. Форсунки;8. Датчик температуры;9. Датчик перегрева; 10. Теплообменник;11. Шаровая труба;12. Завихритель; 13. Выхлопная труба;14. Диффузор;15. Индикатор пламени; 16. Топливный насос с электромагнитным ключом;17. Шайба; 18. Топливопровод;19. Муфта;20. Кожух

Источником информации по данному разделу были различные инструкции на вышеуказанные жидкостные отопители и рекламные буклеты издания до 2000 г. Поэтому заранее просим извинения за возможные неточности, в данной информации.

Некоторые выводы

1.Фирмы постоянно ведут работы по совершенствованию конструкций жидкостных отопителей и систем его управления, особенно это характерно для фирмы Eberspracher (см Эволюции отопителя от D7W 1до Hydronic 10)

2.Большое внимание уделяются мероприятиям по подготовке топливовоздушной смеси, как до поступления воздуха в зону горения, так и в самой горелке, (см Эволюции отопителя от D7Wbro Hydronic 10)

Нам приходилось наблюдать как «горит» горелка у жидкостных отопителей Termo 90S, Hydronic 10, 14ТС.

Termo 90S - красное пламя с выбросами несгоревшего топлива

Hydronic 10 - синее пламя, выброса топлива нет.

14ТС - синее пламя, то есть полное сгорание.

Если вы сравните горелки этих отопителей, то убедитесь, что фирма Eberspracher эту проблему решила более оптимально.

Но самое кардинальное решение у подогревателя 14ТС - синее пламя как у хорошо отрегулированного газового резака.

Мы показываем слушателям эти 3 фотографии. В черно-белом исполнении они ненаглядны, поэтому мы их не включили в пособие. Так что поверьте нам на слово.

3.Есть еще одна закономерность: Грузовые автомобили класса КамАЗ оснащаются жидкостными отопителями с испарительной камерой сгорания, которые обеспечивают и предпусковую подготовку и длительное поддержание теплового состояния двигателя и кабины. Видимо по этой причине производство жидкостных отопителей DBW 2010 было прекращено.