Подогрев впускного коллектора – Обогрев впускного коллектора — зачем он нужен и как он работает
Обогрев впускного коллектора — зачем он нужен и как он работает
Для того чтобы жидкое топливо, распыленное в потоке топливно-воздушной смеси, испарялось на пути от карбюратора до камеры сгорания, впускному коллектору необходимо тепло. Топливо, испаряясь, отбирает тепло у воздуха, в результате чего температура смеси снижается. В охлажденной смеси дальнейшее испарение топлива происходит медленней, чем в нагретой. Топливно-воздушная смесь, при необходимости, дополнительно подогревается. Дополнительный подогрев обеспечивает ровную работу холодного двигателя. Для обеспечения хорошей испаряемости топлива температура всасываемой смеси должна находиться в пределах от 38°С до 55°С. В современных двигателях, как правило, предусмотрен дополнительный подогрев впускного коллектора при низкой температуре воздуха, который осуществляется так называемой термостатной системой фильтрации воздуха. Всасываемый воздух нагревается теплом, отбираемым у выпускного коллектора, и направляется в воздухозаборник воздушного фильтра. Переключатель с биметаллическим термореле управляет
Рис. 12.13. Палец указывает на тонкостенный металлическим отражатель, прикрепленный к стороне впускного коллектора, обращенной к развалу блока цилиндров, в котором стоят толкатели клапанов. Он предназначен для защиты перехода выпускного коллектора от попадания на него масла. Этот экран защищает масло от нагревающегося до высокой температуры перехода, проложенного в корпусе впускного коллектора, по которому пропускаются отработавшие газы
Рис. 12.14. Цельная уплотнительная прокладка впускного коллектора, служащая одновременно маслозащитным экраном
Воспользуйтесь контактным клеем и противозадирным составом
Общей проблемой алюминиевых впускных коллекторов используемых в чугунных V-образных двигателях, является частое разрушение уплотнительной прокладки. У алюминия коэффициент теплового расширения вдвое выше, чем у чугуна (0,0012 дюйма на 100°Ф у алюминия против 0,0006 дюйма на 100°Ф у чугуна). В результате этого при нагреве двигателя впускной коллектор расширяется и его фланец начинает раздвигаться, ползя по контактной поверхности чугунной головки блока цилиндров. Для предотвращения преждевременного износа уплотнительной прокладки впускного коллектора наклейте ее на контактную поверхность чугунной головки блока цилиндров с помощью контактного клея. Это облегчит фиксацию прокладки при ее замене и не позволит ей двигаться по поверхности головки. Затем, перед монтажом алюминиевого впускного коллектора, покройте контактную поверхность уплотнительной прокладки и/или контактную поверхность впускного коллектора антизадир-ным составом. Это защитит прокладку от задиров, возникающих при тепловом расширении впускного коллектора.
Рис. 12.15. Типичная конструкция терморегулятора системы предварительного подогрева всасываемого воздуха карбюраторного двигателя. Если воздуховод предварительного подогрева неисправен или отсутствует, это вызывает серьезные нарушения в работе холодного двигателя. В большинстве двигателеи, оснащенных системой центрального впрыска топлива, также используется подогрев воздуха при разогреве двигателя {публикуется с любезного разрешения отделения Chevrolet Motor Division корпорации General Motors Corporation)
Рис. 12.16. Нагревательный переход выпускного коллектора, по которому пропускаются отработавшие газы для подогрева впускного коллектора. Если этот канал забивается нагаром, то это вызывает нарушение работы двигателя во время его разогрева и препятствует открыванию воздушной заслонки в карбюраторных двигателях (публикуется с любезного разрешения отделения Chevrolet Motor Division корпорации General Motors Corporation)
ПРИМЕЧАНИЕ
В двигателях, оснащенных системой впрыска топлива во впускные окна головки блока цилиндров, в нагревательном переходе выпускного коллектора нет необходимости, поскольку в воздухе, проходящем по воздуховоду впускного коллектора, топливо отсутствует.
В некоторых типах двигателей, оснащенных системой снижения токсичности выхлопных газов, тепловая заслонка приводится в действие вакуумным мембранным приводом, управляемым термочувствительным клапаном. Эта система называется
После того как двигатель полностью прогреется, тепловая заслонка отсекает отработавшие газы от впускного коллектора и нагревательного перехода выпускного коллектора, направляя их напрямую через систему выпуска отработавших газов.
В некоторых конструкциях двигателей подогрев топливно-воздушной смеси осуществляется с помощью охлаждающей жидкости. Теплая охлаждающая жидкость направляется через канал, проходящий под воздуховодами впускного коллектора. Но сама охлаждающая жидкость не нагреется до тех пор, пока двигатель не начнет нагреваться. Нагрев впускного коллектора с помощью охлаждающей жидкости применяется во всех рядных двигателях, в которых впускной и выпускной коллекторы стоят по разные стороны головки блока цилиндров. В коллекторах V-образных двигателей часто предусмотрен канал охлаждающей жидкости, соединяющийся с каналами охлаждения головок цилиндров. Этот канал служит общим стоком, по которому нагретая охлаждающая жидкость собирается и направляется в термостат.
Рис. 12.17. Типичная система опережающего испарения топлива (early fuel evaporation — EFE). Разрежение, возникающее во впускном коллекторе, через термо-вакумный клапан, размещенный в канале системы охлаждения рядом с термостатом, воздействует на привод тепловой заслонки. Когда клапан закрыт, отработавшие газы направляются через головку блока цилиндров, под впускным коллектором, через выпускной канал стоящей напротив головки блока цилиндров, и отводятся через выпускной коллектор противоположного ряда цилиндров
Самодельный подогрев впускного коллектора своими руками
Самодельный подогрев впускного коллектора автомобиля.
При температуре на улице -30 градусов, приходилось постоянно греть двигатель кипятком или паяльной лампой, так как при таких температурах двигатель с ключа отказывался заводится.
Долго думал и экспериментировал, после чего, пришёл к выводу, что не заводится двигатель не потому, что масло густое или мала частота вращения коленвала, нет, всё гораздо проще — топливо плохо испаряется и просто стекает в камеры сгорания, от чего его сложно поджечь.
Поэтому решил сделать самодельный подогрев впускного коллектора. Различные варианты найденные в интернете, меня не устраивали, будь то вулканизатор приклеенный под коллектором или свечи накала или нихромовая проволока, по разным причинам, то это ненадёжно, то энергоёмко, а кой что даже не безопасно.
Поэтому я пошёл по пути современных нагревательных элементов, которые стоят в автомобильных тепловентиляторах, там керамические нагревательные элементы, посмотрев их разновидности я решил ставить себе B59060-A0160A010.
Далее подготовил впускной коллектор снизу и попытался их припаять- убил два позистора и понял- паять к алюминию не вариант, поэтому сделал вот что:
На фото: коллектор с нижней стороны.
Просверлил 6 отверстий с фаской под винт с конической головкой и нарезал резьбу М8. Два винта по центру рассекателя и по одному на каждое ответвление. Винты сделал чуть длиннее, чем толщина стенки, но торец конический. Потом пролудил винты, вкрутил с нагревом, дал остыть и зашлифовал шляпки в ровень с коллектором, проверил на герметичность и залудил шляпки… паять к металлу проще чем к алюминию.
Далее припаял, разогревая газом, коллектор и подогревая сам позистор паяльником (позистор газом паять нельзя — он взорвётся). ну и пока всё тёплое сразу припаял проводки.
Теперь нужно положить термоизоляцию и электроизоляцию на сами позисторы, заодно разогнать и проложить провода изготовил такой вот сендвич:
На фото: справа на лево — асбокартон, текстолит, два листа стеклотекстолита и жестяная крышка с отбортовкой.
Всё это укладываем пропуская через них провода и получаем вот такую красоту.
Крышку пока не поставил, чтоб видно было как проложил провода.
Крепление крышки произвёл шпильками которые вкрутил в отверстия с резьбой куда с обратной стороны установлены шпильки крепления карбюратора, сами шпильки посажены на резьбовый фиксатор а гайки расчеканены керном чтоб ничего не раскрутилось в процессе эксплуатации.
Теперь нужно его проверить, я проверял при температуре -9 за 4 минуты он нагрелся примерно до 50-60 градусов, маловато подумал я и решил полностью термоизолировать коллектор, дабы исключить потери в окружающую среду.
Для термоизоляции, взял асбошнур (так как его можно плотно и тонким слоем намотать), а также стеклоткань.
Намотал стеклоткань и зафиксировал медной проволокой (не стал городить хомуты, это громоздко).
Два года назад, коллектор был установлен и подключен на тумблер в салон под торпеду, силовой плюс подключен прям на клему АКБ, а управляющая масса взята с лапки крепления реле блокировки снял промер тока потребления одним позистором.
На видео посмотрите, как прогревается и как заводится двигатель.
Продолжение:
В итоге, получаем 1,6 А х 6 шт = 9,6 А (округляем до 10 А).
Итого час работы этого подогревателя съедает с АКБ 10 А.ч.
По мощности получаем 10А х 12,8 В = 128 Вт.
Максимальная температура нагрева 160 градусов, после нагрева до номинальной температуры ток потребления падает до нуля.
В итоге я доволен как стадо слонов, даже не ожидал что получится всё так удачно и потребление будет таким маленьким.
Данным подогревателем пользуюсь две зимы, ни одной осечки. АКБ живой- с машины всю зиму не снимаю и не подзаряжаю (стандартное обслуживание два раза в год) запуск двигателя в морозы до -46 градусов, после 12 минут прогрева (это максимальное время на которое я включал этот подогреватель). В летнее время никаких негативных симптомов нет.
Автор самоделки: Николай Никоненко.
sam-stroitel.com
Подогрев воздуха во впускном трубопроводе
Подогрев впускного воздуха улучшает условия пуска дизелей с неразделенной камерой сгорания. Примером устройства, обеспечивающего повышение температуры конца сжатия за счет подогрева впускного воздуха, служит свеча подогрева СН-150. Свеча мощностью 400 Вт устанавливается на впускном трубопроводе тракторных дизелей с рабочей объемом до 4-5 л. Учитывая ее малую мощность, для роста температуры всасываемого воздуха устанавливаются две и более свечи. Но при использовании более одной свечи повышается расход электроэнергии и увеличивается аэродинамическое сопротивление впускного трубопровода.
Спираль свечи изготовляется из проволоки высокого омического сопротивления с диаметром 2 мм. Свеча устанавливается в специальном гнезде на впускном трубопроводе и закрепляется накидной гайкой. Место установки свечи выбирается экспериментально, исходя из максимально возможного приближения ее к впускным окнам, с учетом количества и схемы расположения цилиндров двигателя. Номинальное напряжение свечи 8,5 В, номинальная сила тока 45-47 А, время нагрева до рабочей температуры (900-1000 С) составляет 40-60 с. Последовательно со свечой включены в электроцепь дополнительный резистор, который закорачивается во время пуска, контрольный элемент, спираль, заключенная в кожух или контрольная лампочка. Время, необходимое для нагрева спирали свечи, контролируется по степени нагрева спирали контрольного элемента или по накалу лампочки.
При использовании свечей подогрева впускного воздуха в сочетании с маловязкими маслами и увеличенной цикловой подачей топлива предельная температура надежного пуска холодного дизеля снижается примерно на 5 С.
Рис. Свеча подогрева впускного воздуха СН-150: 1 — спираль накаливания; 2 — стержень; 3 — корпус; 4 — контактная гайка
Рис. Фланцевая свеча: 1— корпус; 2 — спираль; 3 — контакты
Для повышения эффективности и снижения температуры пуска применяются фланцевые свечи. У фланцевых свечей за счет удлинения спирали увеличивается поверхность теплоотдачи, ее мощность при этом не меняется. Кроме того, уменьшаются потери теплоты в результате их установки непосредственно около впускных окон. Однако такие свечи не получили широкого распространения из-за невозможности унификации их конструкций для применения на различных типах дизелей.
Эффективность применения свечей подогрева снижается с понижением температуры. Поэтому их применяют для облегчения пуска дизелей с неразделенной камерой сгорания до температур не ниже -15 С», а при температурах ниже -15 С» подогрев всасываемого воздуха осуществляют электрофакельными подогревателями.
Одним из достоинств электрофакельных подогревателей является возможность их работы как на дизельном топливе, так и на бензине. Это позволяет их использовать для облегчения пуска, кроме дизелей, и на многотопливных двигателях. По сравнению со свечами электрофакельные подогреватели потребляют меньшее количество электроэнергии. Кроме того, наряду с эффективным подогревом воздуха они газифицируют часть несгоревшего топлива, что улучшает внешнее смесеобразование. Несгоревшие частицы топлива в виде паров или газов попадают в цилиндры двигателя и, являясь там очагами воспламенения, способствуют более быстрому сгоранию топлива. Данное свойство используется для облегчения пуска бензинового двигателя. Для этого снижается температура поверхности нагревательного элемента электрофакела, что позволяет получить во впускном трубопроводе пары бензина, которые, попав в цилиндры, способствуют надежному пуску и прогреву бензинового двигателя. Работа подогревателя после пуека дизеля в режиме сопровождения ускоряет прогрев двигателя, уменьшает дымность и снижает токсичность отработавших газов.
На продолжительность пуска двигателя влияют расположение электрофакела во впускном трубопроводе по отношению к впускным окнам, а также величина выступания его нагревательного элемента в коллекторе. При проектировании двигателей, на которых планируется установка подогревателей, необходимо предусматривать во впускном трубопроводе специальные выступы, снижающие скорость всасываемого воздуха и способствующие устойчивому горению факела при самостоятельной работе двигателя. При наличии у двигателя двух впускных трубопроводов подогреватели располагают в каждом из них.
Эффективность пуска дизеля с электрокафельным подогревателем повышается при правильно выбранном начальном угле опережения впрыскивания Уоп топлива. Величина Уоп для каждого типа дизеля опредедяется экспериментально. На рисунке в качестве примера отечественной конструкции предлагается электрофакельный подогреватель ЭФП-8101500, устанавливаемый на тракторные дизели Минского моторного завода и Харьковского завода тракторных двигателей. Нагревательным элементом такого подогревателя является спираль из нихромовой проволоки. Для поддержания пламени при самостоятельной работе дизеля спираль имеет двойную навивку, с тем чтобы ее внешняя часть предохраняла от переохлаждения внутреннюю. Спираль заключена в колпачок с отверстиями, который создает оптимальные условия для воспламенения топливовоздушной смеси и предотвращает от попадания в цилиндры двигателя частиц сгоревшей спирали в случае ее перегорания. Спираль соединяется параллельно обмотке электромагнитного клапана, обеспечивающего подачу топлива на спираль подогревателя.
Срабатывание электромагнитного клапана осуществляется после предварительного нагрева спирали одновременно с включением стартера. Нагрев спирали до рабочей температуры (900 С») обеспечивается за 15-20 с. Спираль к источнику тока подключается через добавочный резистор СЭБ-50В (закорачиваемый при пуске), контрольный элемент ПД-50В и выключатель типа ВК-316Б. При включенном электромагнитном клапане топливо попадает на раскаленную спираль электрофакельного подогревателя, на которой оно, воспламеняясь, образует факел пламени, с помощью которого поступающий в цилиндры воздух нагревается. Электрофакельный подогреватель выключают из электросети после выхода дизеля на устойчивый режим работы.
Рис. Электрофакельный подогреватель ЭФП-8101500:
1 — спираль накаливания; 2 — защитный колпачок; 3 — катушка электромагнита; 4 — фильтр; 5 — топливный клапан
Более совершенной конструкцией электрофакельного подогревателя является конструкция, устанавливаемая на дизели автомобилей КамАЗ, ЗИЛ, ГАЗ. и некоторые другие типы дизелей ЯМЗ. В его комплект входит одна (две) факельная одноштифтовая свеча, электромагнитный топливный клапан, добавочный резистор с электротермическим реле, а также кнопочный выключатель, реле блокировки и отключения обмотки возбуждения генератора, контрольная лампа готовности к пуску и топливопроводы. У подогревателя имеются топливная и электрическая схемы, подключаемые к соответствующим системам автомобиля. Основным устройством, обеспечивающим получение факела для нагрева поступающего в цилиндры воздуха, является факельная штифтовая свеча. Их количество и место расположения зависят от конструкции впускного трубопровода и рабочего объема двигателя. В связи с тем, что отечественной промышленностью не выпускаются двухштифтовые свечи для дизеля ЯМЗ-240 с рабочим объемом 22 л, требуется установка четырех одноштифтовых свечей. Свечи на впускном трубопроводе размещают таким образом, чтобы обеспечить равномерное распределение нагретого воздуха по цилиндрам. Конструкция свечи допускает их установку в вертикальном, горизонтальном и промежуточном положениях.
Рис. Комплект электрофакельного устройства подогрева впускного воздуха автомобиля КамАЗ: 1 — факельная штифтовая свеча; 2 — реле блокировки н отключения обмотки возбуждения генератора; 3 — добавочный резистор с электротермическим реле; 4 — электромагнитный топливный клапан
Факельная штифтовая свеча имеет корпус, внутри которого расположен нагревательный элемент, выполненный в виде однопроводной свечи закрытого типа, рассчитанной на напряжение 19 или 8,5 В при силе тока соответственно 11 и 22 А. Спираль свечи помещена в тонкий металлический кожух, заполненный периклазом, и поверхность ее нагревается до 1000-1100 С. На корпусе расположен штуцер для подсоединения свечи к топливопроводу, а в нижней части имеется резьба для крепления ее на впускном трубопроводе. В нужном положении свеча фиксируется контргайкой. В топливном штуцере располагается фильтр, изготовленный из высокопористой бронзы, и жиклер, обеспечивающий дозирование топлива. Поступающее под низким давлением топливо попадает во внутреннее пространство свечи, смачивает испарительную сетку, расположенную между кольцевой вставкой и штифтом нагревательного элемента. Наличие испарительной сетки способствует более равномерному распределению топлива вокруг штиф, та и препятствует быстрому его вытеканию.
Рис. Факельная штифтовая свеча (слева): 1 — корпус; 2 — спираль нагревательного элемента; 3 — топливный жиклер; 4 — фильтр; 5 — кольцевая вставка; 6 — испарительная сетка; 7 — защитный кожух
Рис. Схема топливной системы ЭФУ автомобиля КамАЗ (справа): 1 — сливная магистраль; 2 — топливная форсунка; 3 — перепускной клапан; 4 — топливный насос высокого давления; 5 — клапан — жиклер; б — факельные свечи; 7 — электромагнитный топливный клапан; 8 — фильтр тонкой очистки топлива; 9 — топливоподкачиваюший насос; 10 — фильтр грубой очистки топлива; 11 — топливный бак
Факел пламени образуется в результате смешивания испарившейся части топлива с поступающим во впускной трубопровод воздухом в нижней части свечи. От переохлаждения нагревательный элемент защищен кожухом с отверстиями. Это обеспечивает поддержание устойчивого горения при работе двигателя на режиме самостоятельной работы после его пуска (режим сопровождения), что необходимо для быстрого прогревания цилиндров.
Топливо из системы питания двигателя поступает к свече через электромагнитный клапан. Его нормальная работа обеспечивается при условии, что магистраль низкого давления от фильтра тонкой очистки до топливного насоса высокого давления (ТНВД) будет заполнена топливом и топливоподкачивающий насос будет обеспечивать давление 20-40 кПа. На автомобиле КамАЗ этой цели служат перепускной клапан ТНВД и клапан-жиклер, установленные в крышке фильтра тонкой очистки.
Давление клапана-жиклера находится в пределах 25-45 кПа, а перепускного 60-80 кПа. Отклонение от данных величин приводит или к задержке появления факела, или к его затуханию. Электромагнитный клапан открывается после предварительного нагрева свечи. Управление клапаном и нагревом свечи осуществляется с помощью электротермического реле, размещенного в одном корпусе с добавочным резистором. Добавочный резистор служит для исключения падения напряжения в момент предварительного нагрева факельной штифтовой свечи и закорачивается в момент включения стартера.
Продолжительность предварительного нагрева факельной штифтовой свечи зависит главным образом от температуры окружающей среды (при вертикальном положении электротермического реле составляет 70-110 с). Оно определяется временем нагрева биметаллической пластины, по которой протекает ток свечей. Вследствие нагрева биметаллической пластины контакты реле замыкаются, в результате чего одновременно включаются топливный электромагнитный клапан и контрольная лампочка, сигнализирующая о необходимости включения стартера.
В электрической схеме электрофакельного подогревателя предусматривается реле блокировки, отключающее электроцепь факельной штифтовой свечи от обмотки возбуждения генератора при работающем двигателе. Это предотвращает перегорание свечей из-за высокого напряжения электрической цепи автомобиля после пуска, когда добавочный резистор устройства закорочен. Кроме того, в электроцепи должен быть амперметр, по показанию которого судят от работоспособности электрофакельного подогревателя.
Рис. Термостат CAV-367 фирмы Лукас: 1 — корпус клапана; 2 — корпус термостата; 3 — защитный кожух; 4 — спираль; 5 — стержень; 6 — запорный шарик; 7 — штекер
Другой разновидностью конструктивного решения электрофакельного подогревателя является термостат CAV-357 английской фирмы Лукас. Термостат имеет корпус с размещенным в нем топливным клапаном, внутри которого существует канал определенного диаметра, перекрываемый шариком под воздействием стержня, находящегося в холодном состоянии. Один конец спирали соединен с массой через защитный кожух, завальцованный ь корпус, другой в виде шггекера выведен наружу термостата и изолирован от массы. Форма навивки спирали и расположение отверстий на защитном кожухе выбраны таким образом, чтобы обеспечить устойчивое горение факела при работающем двигателе. Крепить термостат рекомендуется горизонтально или под углом 30″. Однако, как показали эксперименты, его можно устанавливать и вертикально. Питание туитивом обеспечивается от отдельного бачка вместимостью 25 см3, что гарантирует бесперебойную подачу топлива при малой частоте вращения коленчатого вала и способствует его широкому использованию на дизелях с различными схемами топливоподачи. Бачок располагают на высоте не менее 100 мм над уровнем топливного клапана. Это в некоторых случаях вызывает затруднения при компоновке термостата на автомобиле.
Термостат включают за 15-20 с перед пуском двигателя. Нагреваясь, спираль тянет стержень, в результате чего шарик перестает прижиматься к седлу клапана, и топливо самотеком по стержню попадает внутрь спирали. Нагреваясь, топливо испаряется и, смешиваясь в нижней части термостата с поступающим воздухом, воспламеняется.
Зависимость проходного сечения клапана от температуры приводит к затуханию пламени при температурах пуска ниже -15 С» и не обеспечивает горение в процессе самостоятельной работы двигателя при низких температурах окружающей среды. Имеющаяся модификация термостата с отдельным топливным клапаном позволяет повысить эффективность его использования при температурах ниже -15 С».
Необходимо отметить, что основным недостатком электрофакельных подогревателей является отсутствие у водителя информации о наличии факела в процессе пуска двигателя. Для устранения этого в настоящее время ведутся исследования. В частности, предусматривается установка фотодиодного датчика.
Применение электрофакельных подогревателей обеспечивает пуск различных типов дизелей на малорязких маслах при температурах -20, -25 С» при n равной 70-80 мин.
ustroistvo-avtomobilya.ru