Некоторые итоги
10. Некоторые итоги и возможные перспективы развития тепловых агрегатов для комплектования автомобилей ОАО «КамАЗ»
Подведем некоторые итоги и попытаемся сформулировать требования, которым должен удовлетворять агрегат, обеспечивающий предпусковую подготовку двигателя к запуску и принятию нагрузки согласно требований ОСТ 37.001.052.2000, а также длительное поддержание теплового состояния двигателя и кабины. Назовем его так же, как его называют во всем мире - жидкостный отопитель.
Для начала рассмотрим функцию предпусковой подготовки двигателя к запуску и принятию нагрузки, т.е. времени, за которое отопитель подготовит двигатель к принятию нагрузки.
Опыт эксплуатации жидкостных отопителей показывает, что время подготовки напрямую зависит от уровня тепловой мощности отопителя, и не зависит от конструкции отопителя.
Иная ситуация с обеспечением длительного поддержания теплового состояния двигателя и кабины.
Опыт эксплуатации показал, что оптимальную длительность поддержания теплового состояния двигателя и кабины в состоянии обеспечить только жидкостный отопитель с испарительной камерой сгорания.
Интересен и такой факт.
Опыт эксплуатации жидкостных отопителей Hydronic 10, ПЖД12Б и 14ТС-10 показал, что электроэкономичность, а следовательно и продолжительность работы отопителя, в основном зависит от правильности алгоритма управления агрегатом.
Так жидкостный отопитель 14ТС-10 потребляет энергии АБ меньше, чем ПЖД12Б. Но у 14ТС-10 - 3 ступени тепловой мощности, а у ПЖД 12Б две.
Введение режима «экономный-кабина», что возможно только в конструкции жидкостного отопителя с испарительной камерой сгорания, сделало отопитель ООО «Адверс» самым электроэкономным в мире.
Совершенно очевидно, что конструкция жидкостного отопителя с испарительной камерой сгорания для автомобиля класса КамАЗ более предпочтительна.
О чем говорит современный зарубежный опыт. Все грузовые автомобили класса КамАЗ комплектуются жидкостными отопителями с 3-4 ступенями тепловой мощности от 9,1 до 1,5 кВт. Следующая гамма жидкостных отопителей - это отопители с распылительной камерой сгорания и уровнем тепловой мощности 23 - 30 и 35 кВт. Применяются они на автомобилях большой мощности и автобусах, в режиме длительного поддержания, уже при совместной работе двигателя и жидкостного отопителя.
Производство жидкостного отопителя DBW 2015 (DBW 2010.90) с распылительной камерой сгорания тепловой мощностью 15 кВт (модернизированный вариант подогревателя DBW 2010) вероятно связано с попыткой завоевать Российский рынок.
Теперь рассмотрим, как обстоят дела в эксплуатации. Чтоб не быть голословным сошлемся на письма с автоцентров.
1. Письма хабаровского восточного регионального автоцентра КамАЗ №341 от 07.05.04 г. и №557 от 07.05.04 г.
Дефектность подогревателя ПЖД-12Б: топливный насос - 40%, блок управления - 35%. Особенно много доставляют хлопот топливный насос и форсунка подогревателя 15.8106 при предпродажной подготовке автомобилей в зимнее время, на автомобилях, которые собирались в теплое время.
Парафиновые отложения в форсунке и клапанах топливного насоса забивают прецизионные каналы и запустить подогреватель становиться невозможно.
Те же причины незапуска, когда топливо не соответствует температуре окружающего воздуха. Эксплуатационники давно предлагают установить автономный топливный бачок.
Отмечается, что подогреватель ПЖД-12Б в эксплуатации гораздо надежнее, чем 15.8106.
В климатических условиях Хабаровского , Приморского краёв и Амурской области , где зимние температуры достигают -35° , по отзывам покупателей автотехники КамАЗ теплопроизводительности ПЖД-12 Б и ПЖД 15.8106 достаточно для гарантированного запуска двигателя при условии исправного состояния элементов системы электроснабжения и соответствия вязкости масла.
2.Более категорично пишут специалисты Магаданского автоцентра, это специалисты, которым приходиться обслуживать самые холодны регионы России - Якутию, Туву (письмо №646/80 от 02.02.2004г.).
Дословно:
«Скажем прямо, эти подогреватели не для наших условий, хотя у ПЖД-12Б отказов при запуске немного меньше, но в том исполнении и в той комплектации, в которой предлагает завод-изготовитель автомобилей, надежность запуска и эффективность работы подогревателей снижается еще на 50%»
Это обусловлено следующими причинами:
а)Подключением подогревателей к штатной топливной системе - необходимо установить автономный топливный бачок.
б)Отказ циркуляционного насоса - электродвигатель насоса выполнены в негерметичном исполнении, находиться в нижней части системы охлаждения В осенне-весенний период и при преодолении водяных преград, влага попадает в электродвигатель и выводит его из строя.
в)Что касается неисправностей характерных для определенного типа подогревателей, следует отметить, что рекорд по отказам - у подогревателей 15.8106 и 141.8106. У подогревателей 15.8106 около половины неисправностей приходится на электродвигатель нагнетателя воздуха:
- коробление крыльчатки и, как следствие сгорание электродвигателя. Как правило, это происходит при температуре окружающего воздуха ниже минус 15°С. Другое слабое место -форсунка.
г)Следует отметить более надежную работу подогревателя ПЖД-12Б. Но необходимо отметить существенную недоработку - слабое крепление крышки нагнетателя воздуха. Так же выходят из строя блоки управления, датчики температуры, датчики пламени.
Если подвести итоги, то в послегарантийный период функционирующие подогреватели можно пересчитать по пальцам. Ремонт стоит дорого, запчасти -тоже дорого, а эффект от затрат очень мал. Ассортимент доступных запчастей также оставляет желать лучшего.
Как говорится «комментарии излишни».
3.При личном контакте специалисты этого автоцентра более категоричны: подогреватель 15.8106 "отметают сразу", ПЖД-12Б более работоспособен, но электроника при низких температурах выходит из строя и подогреватель становиться неработоспособным.
Магаданцы поднимают другой вопрос: нужна такая система тепловой подготовки двигателя, которая бы обеспечила перед запуском подогрев АБ, масла в масляном картере, подогрев топлива сначала для запуска подогревателя, и затем двигателя. Как говорит директор автоцентра: «Зачем мне нужен Ваш самый хороший подогреватель, если масло в картере можно все равно «резать ножом» и чтобы его разогреть, без паяльной лампы не обойтись.
То есть для "Севера" необходим такой агрегат, который бы был в состоянии обеспечить тепловой энергией все эти системы. Наиболее подходящим для этих целей является подогреватель 14ТС-10.
Решение этого комплекса потребует внесения определенных изменений в конструкцию автомобиля. Но одна из основных задач решена - есть источник тепловой энергии.
4.При личных контактах и письмах от автоцентров поднимаются и такие вопросы:
4.1. Факс ООО "ЕвроТранс" от 15.04.2002г.
а)Необходимость упрощенного варианта управления подогревателем.
б)Неудачное расположение блока управления - мешает установке домкрата.
в)Неудачная конструкция жгута проводов, большое количество разъемов, попадание на них грязи и влаги приводит к их окислению, что является одной из причин отказов.
г)Необходимость унификации блоков управления подогревателями 15.8106 и ПЖД-12Б.
д)Разунификация систем управления подогревателями ПЖД-12Б разных годов выпуска.
4.2.Отчет специалистов ДРиВНР о командировке в г. Новый Уренгой на ОАО "Уренгой Газпром" 10-17.04.2004г.
По подогревателям ПЖД-12Б и 15.8106 основные отказы - блок управления, перегорание свечи и нехватка тепловой мощности подогревателей. Принятые меры - замена на подогреватель ПЖД-30.
4.3.Наиболее емкую характеристику дал директор ЗАО "Уренгой КамАЗ Сервис" - телефонограмма от 12.05.04г.
Дословно: «Wcbasto при температуре ниже минус 24°С отказывают, автомобили не прогревают, температуры не хватает даже на прогрев себя.
Самый лучший подогреватель ПЖД-30. Поставьте на него нормальный блок управления с таймером, сделайте отопление кабины и обогрев двигателя снизу выхлопными газами. Автоцентр сам устанавливает кожухи для отогрева двигателя снизу.
У всех подогревателей отказывают блоки управление. Главная проблема у разных подогревателей разные блоки управления, нет одного, который бы подходил ко всем. В АТХ приходят 3 автомобиля и на всех разные подогреватели с разными блоками управления. К примеру, фирма ЗАО "АСС" создала единый блок для Шадринского и Ржевского подогревателей, но на подогреватель ПЖД-30 подходит или нет, не знаю».
Историю внедрения жидкостных отопителей на автомобилях КамАЗ можно разделить на 3 этапа.
Первый до 2000 г., т.е. до необходимости 100% комплектования автомобилей жидкостными подогревателями двигателя. Мы не оговорились именно жидкостными подогревателями двигателя - ибо так трактовалась идеология наших «законодателей» - предпусковая подготовка двигателя. Представителя заказчика удовлетворял подогреватель ПЖД30, подогреватель 15.8106, который появился в начале 90 годов широкого распространения не получил. Потребитель хорошо обходился паяльной лампой.
Второй этап 2000-2003 г. Началось массовое внедрение жидкостных подогревателей на автомобилях КамАЗ. Как это происходило мы уже говорили. «Заказчики», оказались в «плену» конструкции и идеологии подогревателя 15.8106. Характерно, что когда специалисты ШААЗ предложили КамАЗу алгоритм, аналогичный Hydronic 10, провели испытания на подогревателе D7W по обогреву только одной кабины и получила хорошие результаты, им было сказано: «такой подогреватель КамАЗу не нужен» - «Обеспечивайте тот алгоритм, который вам задан.». В результате эффективность конструкции агрегата с испарительной камерой сгорания оказалась невостребованной.
Стало очевидно, что тепловой мощности 12 кВт явно недостаточно не только для северных регионов, но и для средней полосы России. Да и качество оказалось далеко не на высоте. Не хочется приводить цифры, но поверьте они очень высокие.
Третий этап. 2004 г. Это переломный этап в оснащении автомобилей отопительными агрегатами. Появился и занял свою нишу отопитель 14 ТС 10. Многофункциональный жидкостный отопитель 14 ТС-10, обеспечивающий подготовку двигателя к запуску и принятию нагрузки в объемы определенные ОСТ 37.001.0052 - 2000, два режима длительного автоматического поддержания теплового состояния двигателя и кабины - нормальный и экономный, удельное потребление тока в этом режиме составляет 1,5 - 2,0 А. Специалисты - электрики говорят что при нормальной зарядке АБ - 75% можно израсходовать 28 А.ч, то не сложно посчитать продолжительность длительного поддержания двигателя, и даже кабины с включенными электродвигателями вентиляторов отопителя кабины.
Более того, этот отопитель имеет резерв тепловой мощности, которую можно направить на подогрев масла в масляном картере, топлива в топливозаборнике и фильтрах грубой и тонкой очистки топлива и аккумуляторной батареи. Это в перспективе. Сейчас идет отработка конструкции для подогрева масла в масляном картере. Это наиболее актуальная задача в настоящее время для северных регионов.
Революционность конструкции жидкостного отопителя 14ТС 10 заключается еще в том, что наконец-то с их помощью удалось решить проблему приближения блока управления к подогревателю, внедрения герметичных разъемов и упрощенной схемы управления жидкостным отопителем. Предложенная ими конструкция пучка проводов может стать основой унифицированного пучка проводов для всех моделей жидкостных отопителей.
2004 г. знаменателен еще и тем, что, наконец то, специалисты Элтра-Термо серьезно занялись модернизацией своего жидкостного подогревателя 15.8106. Дело не только в том что повышена тепловая мощность, и система управления будет соответствовать современным требованиям и с начала 2005 г. блок управления будет располагаться непосредственно на агрегате. Главное то, что в алгоритм управления введен «экономный» режим. Это кардинально расширит потребительские свойства агрегата. Остается решить самый главный вопрос - вопрос качества изготовления.
То что касается жидкостного отопителя ПЖД12Б серьезных подвижек, как например на ОАО «Элтра-Термо» не говоря уже об ООО «Адверс» пока не ощущаем, но имеем информацию, что специалисты ШААЗ разработали и ведут испытания нового подогревателя повышенной мощности. Пока испытания не закончены специалисты ШААЗ не хотят давать информацию об особенностях его конструкции и алгоритма. Мы знаем что будут изменены конструкции свечи накаливания и датчика пламени. Очень надеемся что все критические замечания, которые мы высказали в их адрес, в этой новой конструкции будут учтены.
В перспективе нас ожидает четвертый этап внедрения жидкостных отопителей, может быть более сложный, чем три предыдущих.
Речь идет о кардинальном решении проблемы разогрева машинного масла, дизельного топлива и аккумуляторной батареи перед запуском двигателя.
Страна приступила к освоению северных территорий, где температура минус 45°С еще не самая холодная. Времена, когда «Поисковик» газовых и нефтяных месторождений, мог себе позволить в сентябре включить двигатель, а в мае его следующего года выключить уходят. «Промысловик» такой роскоши себе позволить не может.
Есть еще и другой аспект. О котором рассказали специалисты Самотлоравтортранса, обслуживающие добычу газа и нефти. В качестве партнера пришли зарубежные специалисты со своими требованиями по культуре добычи и, главное, пожарной безопасности, т.е. все автомобили и спецтехника должна быть оборудована искрогасителями или, что особенно важно для нас - полное запрещение открытого огня при запуске автомобиля и другой техники, имеющей дизельные двигатели. А мы без «паяльной лампы» дизельные двигатели в северных условиях запускать пока не умеем. Пока газовики и нефтяники видимо это требование не выполняли, но не исключено, что оно станет обязательным и мы опять окажемся в положении «догоняющих». Так может быть сегодня сработать на опережение?
Кардинального технического решения по разогреву масла в масляном картере перед запуском нет. Обогрев картера выхлопными газами, мы уже об этом говорили, не приемлем. Способ, который предлагают специалисты ООО «Адверс» может решить эту проблему. Что касается проблемы подогрева топлива в топливозаборнике и фильтрах грубой и тонкой очистки топлива, то кроме применения позисторных нагревателей, другого технического решения пока нет. Но для их использования нужна энергия АБ, а чтобы она сама не теряла емкость при охлаждении электролита, ее нужно подогреть. Замкнутый круг.
Подогреватель 14 ТС 10 такой резерв тепловой энергии имеет, и у специалистов ООО «Адверс» есть предложения как ее использовать.
Еще один вопрос, который требует своего разрешения. Это размещение этого агрегата. Во первых, это самое грязе и влаго незащищенное место на автомобиле. Его размещение, наверное, увеличивает сопротивление воздуха, идущего на ОНВ и радиатор и создает дополнительные трудности с размещение пучков проводов.
Самое оптимальное место для его размещения - это сзади кабины, в отдельном отсеке. Это упростило бы решение проблемы по автономному топливному баку, герметичных разъемов, долговечности самого отопителя и систем его управления, подогрева дизельного топлива в баке и фильтрах грубой и тонкой очистки топлива. Мы понимаем, что это не простое решение, но рано или поздно его придется принимать. И чем раньше это будет сделано, чем лучше для двигателя и водителя.
Теперь давайте попытаемся по прогнозировать развитие отечественных конструкций жидкостных отопителей.
1.Жидкостные отопители ООО «Адверс». Пока это самые лучшие отопители. Почему пока? Функциональные возможности этих агрегата не вызывают сомнений. Главный вопрос - это вопрос долговечности. Остаются вопросы качества изготовления и долговечность конструкции.
Что касается качества изготовления то результаты очень хорошие: на выходном контроле за год работы не забраковано ни одного подогревателя.
При предпродажной подготовке снято единицы подогревателей, рекламаций 5. все дефекты единичные (на 30% автомобилей в 2004 году установлен подогреватель 14ТС-10). Для сравнения вышеуказанные показатели на подогреватели 15.8106 и ПЖД12Б исчисляются десятками и даже сотнями штук.
Что касается долговечности то показатели за 2004 г. обнадеживают. Нужна более длительная проверка. Но надеемся, что результаты будут положительными.
2.Жидкостный отопитель ПЖД 12 Б. это наиболее перспективная конструкция после 14ТС 10. дело не только в том, что это агрегат с испарительной камерой сгорания. Решения по двух-контурной системе нагрева ОЖ и применение оригинальной конструкции завихрителя позволило создать самый малогабаритный агрегат соответствующей тепловой мощности. Технические данные этого агрегата, несмотря на то что его тепловая мощность меньше чем у 14ТС 10, очень близки. Но у этого агрегата имеются две «беды».
а.Это алгоритм работы. Режим прогрева ОЖ 48-70°С. Две ступени тепловой мощности 12 и 5 кВт, усеченный ШИМ. Все это на нет сводят преимущества испарительной камеры сгорания.
б.Вторая беда, более страшная - это общий уровень качества, особенно электроники, конкретнее уровень блока управления. Семьдесят % всех дефектов составляет дефектность изделий электроники. И эта тенденция сохраняется уже 3 года, как мы отслеживаем эту статистику (2002-2003-2004гг.).
3.Жидкостный отопитель 15.8106. Здесь перспектива более проблематична.
Во-первых, его потенциальные возможности, даже с установкой «Экономного режима», ниже чем у отопителя с испарительной камерой сгорания.
Во-вторых, дефект форсунки можно считать врожденным дефектом, не только по причине возможного низкого качества самой форсунки, но и по причине низкого качества нашего Российского дизельного топлива.
И в-третьих, этот агрегат более сложен, а следовательно, более дорогой, и в нем больше вероятности возникновения неисправностей.
Но несмотря на такой пессимистический прогноз все эти три конструкции имеют право на «жизнь».
ОАО «Адверс» все потребности ОАО КамАЗ не обеспечит, да и по политическим, экономическим и другим соображениям иметь одного поставщика такого сложного агрегата просто опасно. Наверное их нужно минимум 2, кто будет вторым, вероятно тот, у кого агрегат будет лучше и дешевле. Но кроме КамАЗа есть и МАЗ, УРАЛАЗ и необъятный вторичный рынок. По некоторым данным только КамАЗов в эксплуатации более 600 тысяч, из них около 100 тысяч штук укомплектованы жидкостными подогревателями, остальные 500 тысяч штук, плюс МАЗы и УралАЗы, рано или поздно будут комплектоваться подогревателями. И как будет организовано завоевание этого рынка будет зависеть будущее предприятия изготовителя.
Что касается воздушных отопителей, то надежда пока опять на ООО «Адверс».
Завершая анализ конструкции, необходимо еще раз вернуться к первопричине такого бедственного положения - к отсутствию нормативной базы и заострить вопрос о ее необходимости. То ли на Российском уровне, изданием соответствующих ГОСТов, или на отраслевом, выпуском ОСТов, а может просто подготовить и утвердить стандарт предприятия по этому комплексу вопросов. Сколько можно «догонять».? Вчера мы «догоняли» по подогревателям, сегодня по «электронным тахометрам», а завтра возможно по воздушным отопителям кабины. Почему не сработать на опережение тем более, что вопрос комплексной подготовки всего автомобиля к эксплуатации и его эксплуатация в условиях севера очень актуален.
Давайте попытаемся обозначить тот круг вопросов, которые должны отразится в этом пакете «нормативных» актов.
Область применения вышеописанных отопительных агрегатов.
Мы уже отмечали, что имеется два государственных стандарта, определяющих требования к системам запуска двигателя, отопления и безопасности АТС при воздействии низких температур внешней среды.
Это ГОСТ Р50990-96 и ГОСТ Р50993-96, но к сожалению все требования к отоплению кабины регламентируются при работающем двигателе.
Так как внести какие либо дополнения, касающиеся требований обогрева кабины при неработающем двигателе, в эти два государственных стандарта практически невозможно, авторы предлагают это сделать на заводском уровне.
1.Все АТС климатического исполнения У, УХЛ и ХЛ должны комплектоваться жидкостными отопителями обеспечивающими при неработающем двигателе:
а.Подготовку двигателя к запуску и принятию нагрузки в сроки согласно требований ОСТ 37.001.052-2000
б.Длительное автоматическое поддержание теплового состояния.
-двигателя продолжительностью минимум 12 часов
-двигателя и кабины продолжительностью минимум 10 ч
-двигателя и кабины с включенными электромоторами вентиляторов штатного отопителя кабины продолжительностью минимум 8 часов.
в.Минимальная продолжительность режимов поддержания теплового состояния жидкостными отопителями тепловой мощности более 24 кВт, на режиме максимальной тепловой мощности - 60 мин.
г.Система управления жидкостными отопителями должна обеспечить:
-после работы на указанных режимах запуск двигателя без дозаправки топливом и подзарядки АБ
д.Через штатную систему отопления кабины обеспечить температуру и регулируемый нагрев воздуха в кабине, до температуры 18°С
е.Жидкостный отопитель должен работать автономно и совместно с воздушным отопителем автомобиля.
2.Магистральные автомобили исполнения У, УХЛ и ХЛ и АТС климатического исполнения УХЛ должны комплектоваться автономным воздушным отопителем кабины обеспечивающим:
а.Температура в кабине при длительном поддержании теплового состояния кабины при температуре окружающей среды до минус 50°С, должна быть 18°С в зоне спального места (при его наличии) или в зоне поясницы водителя.
б.Кабина должна быть оборудована системой распределения нагретого воздуха по кабине. Разница температуры в районе ног водителя и головы должна составлять - 3°С
в.Минимальная продолжительность длительного поддержания теплового состояния кабины воздушным отопителем 24 часа
г.Система управления воздушным отопителем должна обеспечить регулируемый нагрев воздуха в кабине.
д.Температура воздуха, выходящего из распределительной системы должна быть не выше 80°С
3.Исключить из оборота термин «жидкостный подогреватель двигателя» и ввести термин «жидкостный отопитель», как это принято зарубежом.
4.Функции жидкостного отопителя.
а.Предпусковая подготовка двигателя к запуску и принятию нагрузки в соответствии с ОСТ 37.001.052
б.Длительное автоматическое поддержание теплового состояния двигателя, двигателя и кабины. При неработающем двигателе.
5.Ввести обязательность комплектования АТС жидкостными отопителями, допустить как вариант по согласию с заказчиком его неустановку
6.Ввести обязательность управления жидкостными отопителями микропроцессорными системами. Все электронные системы должны соответствовать требованиям ГОСТ Р50905-96.
7.Уточнить минимальную температуру ОЖ при которой должен начинаться запуск двигателя - например 40°С
8.Обязательность обеспечения автомобилей климатического исполнения УХЛ системами подогрева масла, топлива и АБС, для климатического исполнения У - по согласованию сторон
II.Конструкция жидкостного отопителя
1.Ввести понятия жидкостного отопителя с испарительной и распылительной камерами сгорания
2.Минимальное количество ступеней тепловой мощности подогревателя с испарительной камерой сгорания - 3
3.Ввести обязательность «экономного» режима. Его необязательность, как вариант, по согласованию сторон
4.Установить временные параметры при неработающем двигателе длительного автоматического поддержания теплового состояния двигателя, двигателя и кабины, двигателя и кабины при включенных электромоторах вентиляторов отопителя кабины.
Например: соответственно 12, 10, 8 часов.
5.Потребление энергии АБ жидкостным отопителем при длительном автоматическим поддержании теплового состояния должно обеспечить положительный баланс АБ
6.Питание топливом жидкостного отопителя должно быть от автономного бака емкостью, обеспечивающую заявленную продолжительность работы и обязательно с автономной заливной горловиной.
III.Что касается воздушного отопителя, то имеющийся отраслевой ОСТ 37.001.254-84, мы уже говорили, не потерял своей актуальности, может быть нужно будет внести в него ряд уточнений.
1.Конструкция воздушного отопителя должна обеспечить его работоспособность при непрерывной работе в течении 250 часов
2.Температура наружного кожуха воздушного отопителя и воздуха на выходе из воздушного отопителя должна быть не выше 80°С
3.Воздушный отопитель должен обеспечить регулируемый нагрев воздуха в кабине
4.Регулировка уровней тепловой мощности может быть ступенчатая или плавная
5.Минимальный и максимальный уровень тепловой мощности по согласованию с заказчиками
6.Система управления воздушным отопителем должна быть микропроцессорная и соответствовать ГОСТ Р50905-96
Главное, что нужно - это необходим нормативный документ, определяющий область его применения, в частности:
1.обязательность его установки на все автомобили в климатическом исполнении УХЛ.
2.Обязательность его установки на магистральные автомобили
3.На остальные автомобили по согласованию с заказчиком.