Текст книги "Все о предпусковых обогревателях и отопителях"

Автор книги: Владимир Найман

сообщить о нарушении

Текущая страница: 8 (всего у книги 10 страниц)

Глава 6
Подогреватели элементов топливной системы

Cвойства дизельного топлива

Рассмотрим свойства дизельного топлива, затрудняющие запуск дизельных двигателей при отрицательных температурах. При постепенном охлаждении дизельного топлива оно вначале мутнеет из-за образования в нем отдельных парафиновых кристаллов и затем в конце концов загустевает. Температура начального формирования кристаллов называется точкой помутнения или начала кристаллизации. Температура полной потери подвижности носит название температуры застывания или точки текучести. Для летних сортов дизельного топлива температура помутнения должна быть не выше минус 5 °C, а для зимних не выше минус 25–30 °C. Если в топливе содержится вода, что отнюдь не редкость, то оно помутнеет уже при 0 °C. Это вызывает необходимость применения отстойников и систем обнаружения воды (акваконтроль). Именно после помутнения дизельного топлива возросшая концентрация кристаллов нефтяного парафина забивает и закупоривает топливный фильтр. Из-за чего запуск дизельного двигателя становится невозможным. В связи с тем что пусковые качества дизельного топлива сильно варьируются и сама температура окружающей среды преподносит сюрпризы, даже применяя качественные зимние сорта топлива, порой не удается избежать промерзания топливных фильтров и топливо-проводов. В этом случае запуск двигателя без предварительного подогрева топливных элементов будет невозможен даже при хорошо прогретом самом двигателе. Для облегчения запуска дизельного двигателя в холодное время года помимо подогревателя двигателя необходимо применять специальные устройства для подогрева топлива, фильтров и элементов трубопроводов. Эти подогреватели элементов топливной системы, к счастью для пользователей, намного проще подогревателей двигателей. Поскольку масса подогреваемых топливных элементов невелика, то для их подогрева затрачивается совсем немного энергии аккумуляторной батареи, расходуемой в течение короткого промежутка времени.

В нагревательных элементах наиболее современных подогревателей используется керамика с положительным температурным коэффициентом сопротивления (ПТК-керамика, позистор). Устройства с ПТК-керамикой обладают свойством саморегулирования выделяемого тепла, исключающим его перегрев и необходимость в сложных блоках управления и защиты. Также надо отметить и повышенный КПД, и высокую надежность устройств на ПТК-керамике. Ресурс непрерывной работы таких подогревателей превышает 40 000 часов. Наличие положительного температурного коэффициента сопротивления у электропроводящих материалов отнюдь не является редкостью. Им, например, обладают многие металлы. Но только позисторная керамика имеет резко выраженный нелинейный характер увеличения сопротивления при достижении определенной температуры (точки переключения). Сопротивление элемента после этой точки резко возрастает, что приводит к уменьшению тока и остыванию элемента. После остывания элемента его сопротивление вновь уменьшается, и он быстро разогревается. Начальный ток холодного подогревателя, называемый пусковым, в несколько раз превышает установившееся значение. Это характерная черта подогревателей на ПТК-керамике.

Рис. 6.1. Типовая зависимость сопротивления ПТК-керамики от температуры в подогревателях компании «Ивэль» (от компании «Ивэль»).

Виды подогревателей топливной системы

Подогреватели, применяемые в топливных системах, подразделяются на:

• подогреватели фильтра тонкой очистки;

• проточные подогреватели;

• подогреватели фильтра грубой очистки (отстойники);

• подогреваемые топливозаборники;

• подогреватели топливопроводов.

Фильтр тонкой очистки является самым уязвимым местом топливной магистрали, который становится непроходимым из-за скопления в нем парафиновых кристаллов. Подогреватели фильтра тонкой очистки выполняются в двух конструктивных формах: встраиваемой и накладной. Первый вид подогревателя приспособлен для непосредственного встраивания в конструкцию фильтра. Такие подогреватели выпускаются компанией «Ивэль». Накладная конструкция подогревателя предназначена для внешней установки на корпус фильтра тонкой очистки и выполнена в виде обоймы. Накладные подогреватели выпускаются компанией «Номакон». Более мощными из них являются подогреватели «Ивэль» с максимальной мощностью 150 Вт. Оба типа подогревателей являются предпусковыми, т. е. применяются перед запуском двигателя.

Проточные подогреватели являются дополнительными элементами топливной системы и устанавливаются в разрез топливной магистрали. Подогреватели ПП6-1, ПП6-2 (рис. 6.3) обеспечивают подогрев топлива автомобиля во время движения. К классу проточных относятся и уникальные фильтры Separ («Сепар»), одновременно осуществляющие фильтрацию топлива, его подогрев и отделение воды. Фильтры Separ используются и как предпусковые подогреватели топлива.

Подогреваемые топливозаборники являются важным элементом подогреваемой топливной системы автомобиля. Как правило, в основе их лежит штатный топливозаборник, в котором фильтрующая сетка совмещена с подогревателем.

Подогреватели топливопроводов представляют собой специальный отрезок подогреваемой топливной магистрали, устанавливаемый в разрез штатного топливопровода. Перед запуском двигателя подогреватель включается на 3–5 минут и подогревает находящееся в нем топливо.

Можно спросить, как влияют эти устройства на граничную температуру устойчивого запуска двигателя? Что применять? Ответ мы нашли в заключении НАМИ по испытаниям подогревателей компании «Ивэль», по данным которого составлена таблица 6.1. Можно считать, что применение каждого типа подогревателя увеличивает граничную температуру запуска на 10 °C.

Таблица 6.1. Граничная температура успешного запуска, обеспечиваемая подогревателями «Ивэль»

Совместно применяя подогреватели, установленные в фильтре тонкой очистки, топливозаборнике и топлипроводе можно обеспечить устойчивый запуск двигателя при наружной температуре свыше -30 °C.

Подогреватели топлива компании «Номакон»

Накладная конструкция подогревателя предназначена для внешней установки на корпус фильтра тонкой очистки и выполнена в виде обоймы. Размеры бандажа позволяют установить подогреватель на фильтры с наружным диаметром от 75 до 105 мм. Большая площадь контакта теплопроводящей поверхности подогревателя с фильтром обусловливает быстрый нагрев, минимальную нагрузку на аккумуляторную батарею и обеспечивает защиту фильтра от обдува холодным воздухом.

Рис. 6.2. Накладной подогреватель для фильтра тонкой очистки компании «Номакон» (от компании «Номакон»).

Таблица 6.2. Характеристики подогревателей компании «Номакон»

Подогреватели фильтра тонкой очистки чаще всего используются как предпусковые, т. е. напряжение для подогрева на них подается перед запуском двигателя. Хотя их можно использовать и постоянно. Предпусковой подогреватель компании «Номакон» может быть использован с блоком управления, который обеспечит автоматическое выключение питания через 10 минут подогрева, если работает двигатель. Для прогрева фильтра достаточно 3–8 мин., за которые температура топлива в фильтре повысится на 20–25 °C, благодаря чему будут растворены нефтяные парафины в фильтре. Для гарантированного обеспечения проходимости топлива и во время движения автомобиля целесообразно данные подогреватели применять совместно с проточными подогревателями (см. ниже).

Проточные подогреватели

Проточные подогреватели предназначены для подогрева топлива в топливной магистрали во время движения автомобиля. Они устанавливаются в разрез топливной магистрали перед фильтром тонкой очистки и являются универсальными подогревателями, которые могут быть установлены на любой автомобиль. Режим работы постоянный при работающем двигателе. Проточные подогреватели выпускаются многими фирмами: подогреватели ПП6-1, ПП6-2 компании «Номакон», Inlien компании Lucas («Лукас»). При расходе топлива в магистрали от 10 до 25 л/ч температура топлива повышается соответственно у ПП6-1 на 25–10 °C и ПП6-2 на 30–15 °C.

Рис. 6.3. Проточные подогреватели топлива: а) ПП6-1; б); в) ПП6-2 (от компании «Номакон»).

Подогреватели ПП6-1, ПП6-2 выполнены на основе саморегулирующейся ПТК-керамики. Подогреватель ПП6-2 дополнительно имеет электронную систему управления, автоматически включающую подогреватель при снижении температуры топлива ниже +5 °C и выключающую его при превышении этой температуры.

Подогреватели топлива компании «Ивэль»

Включают в себя подогреватель дизельного топлива в фильтре тонкой очистки, подогреватель топлива в баке, установленный на конец топливозаборной трубки, и соединительный жгут с кнопками в кабине водителя. Указанные устройства могут быть доукомплектованы подогревателями в фильтрах грубой очистки и подогревателем топливопровода.

В основу всех подогревателей положены нагревательные элементы с ПТК-керамикой, обеспечившие им свойства саморегулирования потребляемой мощности. Благодаря саморегулированию мощности выпускаемые компанией подогреватели обладают:

• малым энергопотреблением;

• пожаробезопасностью;

• простой конструкцией, обеспечивающий быстрый монтаж и отсутствие специальной системы управления и регулирования;

• высокой надежностью с наработкой не менее 20 000 часов.

Все подогреватели компании «Ивэль» являются законченными изделиями и пригодны для самостоятельной установки. Подогреватели прошли все виды испытаний как в климатических камерах АМО ЗИЛ, так и в реальных условиях. Подогреватели успешно эксплуатируются во многих регионах России с экстремальными климатическими условиями.

Подогреватель для фильтра тонкой очистки. Предназначен для применения в любых транспортных средствах, работающих на дизельном топливе: грузовых автомобилях (например, МАЗ, Кам-АЗ, ЗИЛ, «Урал»), автобусах, тракторах, бульдозерах и т. д.

В разработанной конструкции подогревателя для фильтра тонкой очистки применен самый эффективный способ разогрева топлива прямо в полости фильтра. Конструктивно эти подогреватели выполнены в виде цилиндрических вставок (рис. 6.4) между крышкой и корпусом фильтра. На рис. 6.4 а один из двух корпусов фильтра удален, а вставка с подогревателем развернута. Второй фильтр (справа) показан в сборе со вставкой подогревателя. Крепеж встраиваемого подогревателя производится удлиненным болтом, который прилагается к комплекту и заменяет штатный болт. В зависимости от конструкции корпуса фильтра тонкой очистки выпускаются соответствующие модификации подогревателя.

Рис. 6.4. Подогреватель фильтра тонкой очистки компании «Ивэль»: а) вставка и фильтр в сборе; б) подогреватель выполнен в виде вставки в корпус фильтра (от компании «Ивэль»).

Максимальная мощность подогревателя составляет 150 Вт, которая снижается по мере подогрева топлива, и через 7-10 минут работы достигает 50 Вт. За такое короткое время предпускового разогрева разряд нормально заряженной аккумуляторной батареи гарантированно исключен. Стоимость самого подогревателя в 6-10 раз ниже зарубежных аналогов, а его монтаж не требует специальных условий и осуществляется в течение 1 часа.

Подогреваемый топливозаборник. В подогревателе топливозаборника на ПТК керамике используется электрический подогрев топлива от сети автомобиля с напряжением 12 или 24 В. Подогреватель устанавливается взамен штатной фильтрующей сетки, одновременно выполняя функции фильтра и осуществляя подогрев топлива. Для подачи напряжения на подогреватель надо рядом с фланцем в баке просверлить отверстие, в которое установить изолирующую втулку со шпилькой токоввода. Максимальная (начальная) мощность подогревателя составляет 150 Вт.

Рис. 6.5. Топливозаборник с подогревателем компании «Ивэль» (от компании «Ивэль).

Водоотделитель и топливный фильтр SEPAR

Уникальные топливные фильтры SEPAR-2000 обеспечивают превосходную защиту двигателя от преждевременного износа, совмещая одновременно в себе три функции: фильтрации топлива, очистку топлива от воды и его подогрев. По сути, фильтры являются высокоэффективной системой очистки дизельного топлива от воды и грязи. При применении модификации фильтра с подогревом в автомобиле нет необходимости в дополнительных подогревателей топлива. Полностью исключаются наиболее распространенные отказы системы питания из-за наличия в топливе воды, отказы насоса высокого давления, выход из строя распылителей форсунок и ряд других.

Фильтры SEPAR-2000 производятся немецкой компанией «Willibrord Lхsing-Filtertechnik» и являются единственными на сегодня фильтрующими устройствами со 100 %-ной степенью защиты топлива от воды и грязи. Ими непосредственно на конвейере оборудуются автомобили крупнейших автопроизводителей MAN, DAF, МАЗ-MAN, Cursor 10 (Iveco), Ikarus. Они идеально подходят для установки на дизельные внедорожники и микроавтобусы. А для применения на дорожной, строительной, карьерной и другой специальной технике это самый подходящий и единственный вариант.

Техническая основа устройства заключена в изобретении способа водоотделителя (сепарации) со 100 %-ной эффективностью. Оно решило, можно прямо сказать, вековую проблему защиты топливной аппаратуры от конденсата, образующегося в топливном баке вследствие перепада температур и наличия обратной магистрали слива топлива («обратки»). Как известно, конденсация воды оказывает разрушительное воздействие коррозии на дорогостоящие прецизионные детали двигателя. В название всей серии фильтров SEPAR используется слово «сепарация», означающее селекцию и отделение.

Изготовителем предусмотрен широкий ряд фильтров Separ с пропускной способностью до 260 л/мин, которые могут быть установлены на двигатели с мощностью до 10 000 кВт, в том числе на суда и АЗС. Выпускается модификации с подогревом топлива (рис. 6.6). Фильтры могут быть оборудованы дополнительным датчиком контроля уровня воды в отстойнике, что позволяет водителю иметь дистанционный контроль. Расположенный внутри отстойника нагревательный элемент эффективно подогревает поток топлива, растапливая выделяющийся парафин. Тем самым удается избежать забивания им фильтра. Управление подогревом осуществляется автоматически термостатом, включающим подогрев при температуре ниже +5 °C и выключающем его при температуре около +10 °C. В фильтре предусмотрена аварийная термозащита, тепловой предохранитель которой отключает подогрев при превышении температуры более +80 °C.

Рис. 6.6. Фильтр «Сепар-2000»: а) установленный на автомашине; б) внешний вид (от компании «Cоюзавто»).

Таблица 6.3. Характеристики фильтров Separ-2000

Два варианта исполнения фильтров с подогревом

Фильтры с подогревом поставляются в 2-х вариантах исполнения:

• Фильтры SWK 2000/5/50/Н и SWK 2000/10/Н обеспечивают подогрев топлива только при работающем двигателе/генераторе (полуавтоматический нагреватель фильтра). Система подогрева включается поворотным тумблером с контрольной лампочкой. При остановке двигателя система подогрева автоматически отключается. Включение полуавтоматического нагревателя фильтра осуществляется водителем (при наружной температуре около 0 °C) поворотом кнопки включателя вниз. Нагреватель выключается автоматически при достижении температуры топлива в фильтре +15 °C (контрольная лампочка гаснет) и затем сам включается автоматически при +5 °C (контрольная лампочка зажигается).

• Фильтры SWK 2000/5/50HZ и SWK 2000/10/HZ обладают возможностью осуществлять подогрев как при работающем двигателе, так и перед его стартом, что особенно важно для успешного пуска в зимних условиях. При включении зажигания активируется подогрев, выключаемый через 3 минуты встроенным в фильаймером. Тем самым двигатель запускается с уже предварительно подогретым топливом. После старта управление подогревом осуществляется автоматически в границах вышеуказанных температур.

Технология очистки топлива

Запатентованная изготовителем технология очистки заключена в последовательном сочетании процессов сепарации и фильтрации и имеет пять ступеней. Сепарация способствует отделению от топлива крупных частиц воды и грязи. На заключительном этапе очистки применяется фильтрация топлива фильтрующим элементом из специального материала, поставляемого с различными величинами фильтрующих ячеек. Уникальность конструкции фильтра заключена в отсутствии вращающихся деталей, свойственных обычно процессу сепарации. А как же тогда происходит сепарация? Для ее осуществления применен своеобразный циклон со шнеком, несколько схожим с используемым в бытовой мясорубке. Отличие в меньшей длине и неподвижности шнека. Топливо, проходя винтовую нарезку шнека, завихряется и закручивается, в результате в нем образуются центробежные силы. Именно эти силы и используются в сепарации воды и других частиц. Рассмотрим кратко ступени очистки топлива (рис. 6.7).

Рис. 6.7. Устройство фильтра Separ-2000 (от компании «Союзавто»).

Ступень 1. Поступающий в фильтр входной поток топлива проходит внутренний шнек, где интенсивно закручивается. Под действием центробежных сил из топлива выделяются более тяжелые элементы: вода и грязь.

Ступень 2. Вращаясь, топливо достигает секции отстойника, где капли воды и тяжелые твердые частицы сначала отбрасываются на стенки отстойника, затем собираются и осаждаются на дне.

Ступень 3. Поток направляется вверх, где снова происходит его закрутка уже на внешнем шнеке циклона. Благодаря различной длине шнеков и двойному полному изменению направления движения, происходит отделение маленьких капель воды и мельчайших твердых частиц. Эти выделения, собираясь в более крупные, опускаются на дно отстойника. Таким образом, уже на этой стадии из топлива удаляется подавляющая часть воды и грязи.

Ступень 4. Непосредственно под фильтрующим элементом живое сечение потока топлива значительно увеличивается, вследствие чего наступает относительное успокоение потока. Это также способствует дальнейшему выпадению мельчайших составляющих воды и твердых частиц.

Процесс предварительной очистки осаждает подавляющую часть воды и твердых частиц грязи в отстойнике и тем самым значительно увеличивает срок службы фильтрующего элемента.

Ступень 5. Окончательная фильтрация остающихся в топливе твердых частиц и воды производится фильтрующим элементом, изготовленным из специального материала. Очищенное топливо покидает фильтр через выходное отверстие С или D.

Установка фильтра Separ

Установка фильтра Separ-200 может быть произведена водителем самостоятельно, настолько она проста. Принципиальным является установка Separ-2000 только во всасывающую магистраль топливопровода, т. е. между баком и подкачивающим насосом. Обратите внимание на возможность подсоединения впускного и выпускного трубопроводов с любой стороны фильтра к патрубкам А, B, C и D. Неиспользованные патрубки закрываются заглушками.

Фильтр может быть расположен выше или ниже топливного бака. Наиболее желательный вариант – уровень впускных отверстий фильтра совпадает с уровнем верхнего канта бака, а сам фильтр устанавливается вертикально. При расположении фильтра выше или ниже бака необходима встройка запорного вентиля (крана) (с пропускным сечением не менее сечения трубопровода), т. к. иначе при снятии крышки фильтра может вытечь топливо.

Сама установка состоит из выбора удобного места всасывающей магистрали, где делается разрез и устанавливается фильтр. Имеющиеся в этой магистрали штатные фильтры должны быть удалены. (Штатные фильтры в нагнетательной магистрали остаются.) После установки фильтра его крышка снимается и фильтр заполняется топливом, тем самым удаляется воздух из системы питания, что исключает длительную холостую работу подкачивающего насоса.

Руководствуйтесь следующими рекомендациями:

• при подсоединении к трубопроводу избегайте прямых углов или используйте прямоугольные штуцера;

• применяйте оригинальные монтажные штуцера с монтажными кольцами, поставляемые официальными дистрибьюторами. Учтите, что пустотелые болты с медными уплотнителями трудно герметизируются, что может привести к потери давления;

• не разрешается уменьшать диаметр топливопровода;

• при монтаже обращайте внимание на требуемое расстояние 30 мм (или 60 мм) над крышкой фильтра, необходимое для замены фильтрующего элемента.

Обслуживание фильтра

Оно заключается в очистке отстойника и замене фильтрующего элемента. При сливе воды и загрязнений из отстойника происходит эффективное самоочищение фильтрующего элемента. Как правило, фильтр может использоваться без замены в течение 10–15 сливов. Перед очисткой фильтра заглушите двигатель. Выверните болт разгерметизации на крышке фильтра. Откройте спускной кран. Чистое топливо, находящееся над фильтрующим элементом в верхней части фильтра, опустится обратно вниз и промоет элемент от капель воды и частичек грязи. Необходимо производить слив из фильтра до полного вымывания грязи из фильтра. После этого закройте кран и, в случае необходимости, сняв крышку, наполните фильтр топливом для удаления воздуха из топливной системы. Заверните болт разгерметизации и пустите двигатель. Если ощущается потеря мощности, замените фильтрующий элемент. В любом случае фильтрующий элемент требуется менять не реже 1 раза в год.