Тепловой аккумулятор для автомобиля – Почему машины не запасают свое же тепло для облегчения холодного пуска двигателя?

  • 23.09.2018

Тепловой аккумулятор: грелка для мотора | Avtomasta.ru

Помните, что страшней всего для автомобиля зимой? Пуск двигателя. Наш климат балансирует между неопределенно «умеренным» и откровенно «холодным». И что такое «толкнуть движок», когда за бортом минус двадцать, многие из вас знают не понаслышке.

Наш народ огорчить трудно. «Хитрая на выдумки голь» знает множество способов согреть двигатель перед пуском. От умывания кипяточком до встраивания в картер ТЭНа, подключающегося к ближайшей розетке или все тому же едва живому аккумулятору. Если аккумулятор полностью умер, поможет зарядное устройство для автомобильного аккумулятора. Самых капризных «уговаривают» с паяльной лампой в руках. Суррогатное решение никогда не проходит безнаказанно. От такой подготовки автомобиль страдает еще больше, чем от неподготовленного пуска: быстро стареют краска, резина и пластиковая изоляция, гибнет из-за локального перегрева дорогое масло, разрушается от резких перепадов температуры и ржавеет металл.

И это при том, что сам двигатель в процессе работы выделяет огромное количество тепла просто в атмосферу. Многие пытались связать две эти вещи между собой, мало кто сумел продвинуться дальше идеи. Не так это просто — собрать лишнее тепло сегодня и вернуть его завтра или через пару суток.

Тем отрадней сообщить вам, что светлые головы, сумевшие решить эту задачку, нашлись в нашем Отечестве. Причем, решение оказалось простым как валенок. И по сути крепко смахивает на термобигуди.

Тепловые аккумуляторы — это не обычные аккумуляторы Varta. Названное «тепловым аккумулятором» устройство представляет собой пакет герметично заваренных капсул, наполненных особым кристаллическим веществом. Пакет помещен в своеобразный термос — металлический сосуд с вакуумно-порошковой теплоизоляцией — и включается в контур охлаждения двигателя параллельно отопителю салона. Контур заполняется незамерзающей охлаждающей жидкостью (ТОСОЛом или АНТИФРИЗОМ), для ее принудительной циркуляции имеется электропомпа. Во время работы двигателя жидкость проходит через аккумулятор, под действием ее тепла содержимое капсул плавится. Плавление, как известно, происходит с поглощением (аккумуляцией, т.к. это процесс обратимый) некоторого количества тепловой энергии. Здесь используется теплоемкость фазового перехода из твердого состояния в жидкое. У данного вещества она почти уникальна. На полную зарядку уходит минут десять, а сохраняется накопленная энергия несколько суток (двое при -40°).

Когда приходит пора «заводиться», включают помпу. Пробегая через пакет капсул, жидкость снимает с них аккумулированное тепло и возвращает туда, откуда принесла — в контур охлаждения двигателя. Материал в капсулах совершает обратный фазовый переход, эквивалентный по высвобождаемой энергии работе нагревателя с начальной тепловой мощ- ностью в три десятка киловатт. За считанные минуты температура двигателя поднимается на верных полсотни градусов. Бесшумно и практически без затрат энергии двигатель заводится.

Изобрели тепловой аккумулятор и разработали конструкцию в николаевской компании «МОТОРТЕХНИКА». Воплотили в материал весной девяносто четвертого. Год шли натурные испытания устройства на автомобиле ИЖ 21251-010. «ИЖ» набегал с ним восемьдесят тысяч. Никак не прочувствовал тридцатиградусные морозы — заводился без проблем.

Двигатель разогревался минуты за три, заводился легко и устойчиво работал на холостом ходу. Стартовать можно было через минуту-полторы. Причем, эта пауза нужна была не столько для выравнивания температуры и давления масла, сколько на просушивание ветрового стекла (отолитель тоже предварительно прогревается). Свечам такой режим пришелся по вкусу — обычные А-20ДВ «отбегали» эти два экватора без единой замены или прочистки.

Естественно, просчитывался и возможный рынок. Не сомневаясь, что товар найдет спрос в Украине, авторы присматривались и к рынку северного соседа. Еще бы, где ж найти другую такую страну, где на трех четвертях территории «девять месяцев зима». То есть, товар изначально становился «экспортно-ориентированным». Сразу по окончании испытаний прототипа устройство, получившее марку УОПД-0.8 (Устройство облегчения пуска двигателя с начальной теплоемкостью 0,8 кВт/час), было передано на теплотехнические испытания в лабораторию АО «ГАЗ».

Оборудованную им серийную «Газель» испытали в климатической камере при температурах от -20 до -40 °С с выдержкой в 16 и 36 часов. После шестнадцати часов «зимы» аккумулятор поднимал температуру двигателя на 55 градусов (с -20 до +35 °С или с -40 до +15 °С). После полутора суток ему хватало сил на рывок в 45-50 градусов. На прогрев уходило 5-6 минут, двигатель заводился легко. Пусковой ток стартера снижался на 60-80 ампер, а экономия топлива составила четверть литра на каждом пуске. Нетрудно посчитать, что устройство окупится за один-пять месяцев эксплуатации (в зависимости от ее интенсивности и климатических условий), так что смысл купить авто аккумулятор определенно есть.

Сегодня УОПД-0.8 уже производится серийно. Модель применима к любым ДВС обьемом до 4000 «кубиков» с жидкостной системой охлаждения — карбюраторным, дизельным и работающим на газе. Внешне это цилиндр диаметром в двадцать сантиметров и длиной в сорок, сухим весом в 16,5 килограммов. Монтируется рядом с двигателем или в салоне за перчаточным ящиком. В сравнении с западным аналогом, весьма редким, кстати, по цене (примерно USD400) выигрывает вдвое и во много крат — по надежности. Имеет гарантию на 24 месяца и ресурс эксплуатации в 10 лет. Готовится выпуск линейки ТА под разные обьемы двигателей и автомобили разных типов.

Несомненную пользу от новинки могут извлечь установщики. Монтаж занимает пару часов и оценивается в 10% стоимости ТА. Уверен, что автовладельцы охотно уступят установку и обслуживание специалистам.

Не менее интересно это может быть и производственникам. Прежде всего — оборонщикам. Даже без армейского заказа конверсионные предприятия могут наладить изготовление и сбыт ТА внутри страны и соседям. Первыми заказчиками могут стать группы быстрого реагирования — милиция, спецназ, скорая помощь. Лицензию на производство разработчики предоставят.

Тепловой аккумулятор для авто

Летняя жара, которая постоянно требует прохладного душа для тела, плавит асфальт и перегревает двигатели наших автомобилей не будет длиться вечно. На смену ей придет прохладная осень, а затем и морозная зима. Задуматься об этом заставил меня один из экспонатов выставки «Автотехсервис», проходившей на Нижегородской ярмарке.

Рис. 1
Параметры Теплового Аккумулятора (ТА)
Тепловая емкость, кВт*час 0.65
Продолжительность зарядки, мин. 10-15
Продолжительность разрядки, мин. 5-7
Масса, кг. 16.5
Диаметр, мм. 212
Длина, мм. 400
Эффективное время хранения тепла, час 36
Рис. 2

Что же навело меня на мысли о холодной зиме? Это неброский с виду металлический предмет, лежавший на выставочном стенде украинской фирмы «Мотортехника», напоминающий своими формами и размерами пятилитровый бочонок пива «Балтика», который можно увидеть сегодня в витринах многих коммерческих киосков. Но о холодах, безусловно, напомнил не он сам, а его название — «устройство облегчения пуска двигателя», о котором я и собираюсь Вам рассказать.

Ни для кого не секрет, что любой из двигателей внутреннего сгорания собственно на полезную работу использует только часть вырабатываемой им энергиии, опрделяемую его КПД. Большая же часть этой энергии, получаемой при сгорании топлива, расходуется на нагрев окружающей среды, как посредством отработавших газов, так и через радиатор системы охлаждения двигателя. Тепло это, выбрасываемое во время работы двигателя в прямом смысле на ветер, является остро необходимым при пуске этого же мотора, особенно на зимнем морозе. Но как сохранить тепло тогда, когда оно расходуется напрасно, и использовать его когда в нем возникает нужда? Эта непростая инженерная задача и нашла свое решение в виде описываемого устройства. При этом технически возможны различные спосбы накопления тепловой энергии, но выбранный здесь и использующий в качестве носителя тепла охлаждающую жидкость штатной системы охлаждения представляется наиболее рациональным.

КАК ЭТО РАБОТАЕТ
Устройство облегчения пуска двигателя, схема подключения которого показана на рис.2, включает в себя несколько узлов: собственно тепловой аккумулятор (ТА), его вид приведен на рис.1, электронасос (ЭН), датчики зарядки и разрядки (Д) теплового аккумулятора, блок управления и соединительную арматуру. Основным узлом системы является тепловой аккумулятор, внутри которого находится вещество, способное накапливать тепло. Этот узел устанавливается в подкапотное пространство автомобиля с помощью кронштейнов и врезается посредством шлангов в штатную систему охлаждения двигателя. Врезка при этом удобна параллельно с отопителем, но возможны и другие варианты. При прохождении через (ТА) охлаждающей жидкости, имеющей температуру около 90 градусов, он принимает тепло и «заряжается». Благодаря высокоэффективной вакуумно-порошковой изоляции аккумулятор сохраняет тепло длительное время, подобно термосу.

Для наглядности легко представить себе такую жизненную ситуацию. Вы поставили вечером машину на стоянку. Утром — мороз двадцать, тридцать, а то и все сорок градусов. Ваши соседи возятся с паяльными лампами или уже готовят буксирные троса чтобы насиловать двигатели безжалостной буксировкой своих автомобилей за тракторами. Знакомая картина. Не правда ли ? Вы же, подойдя к машине, нажимаете кнопку, которая включает небольшой насос, прокачивающий тосол по системе охлаждения, и через три минуты двигатель Вашего автомобиля уже теплый. Вы спокойно заводите его и едете по своим делам, не теряя ни минуты ценного времени и не тратя нервных клеток.
Через пятнадцать минут после прогрева двигателя до рабочей температуры тепловой аккумулятор опять готов к работе, то есть Вы опять можете глушить двигатель и оставлять автомобиль на морозе, а потом также спокойно его завести.

МАЛЕНЬКАЯ ПОДРОБНОСТЬ
Электронасос, о котором упоминалось выше, имеет мощность 40 Вт, работает от бортовой сети автомобиля и потребляет ток в 3.5 ампера. Всем известно, что на морозе перед пуском двигателя рекомендуется включить дальний свет фар, чтобы прогреть акккумулятор. Здесь же, используя устройство облегчения пуска двигателя, Вы убиваете двух зайцев — включив электронасос Вы прогреваете двигатель и одновременно готовите к работе аккумулятор.

ИСПЫТАНИЯ
Устройство прошло испытания на Горьковском автозаводе. Климатические испытания в течения двух недель и дорожные испытания в течение полугода. Как заявляют разработчики, использование его эффективно не только в мороз, но и просто в холодную погоду.

СРОК СЛУЖБЫ
Срок службы устройства, по словам разработчиков, практически не ограничен. Десять лет? Без проблем. Достаточно просто механически его не повредить. Корпус теплового аккумулятора изготовлен из хорошей нержавеющей стали и проверен на коррозионную стойкость.

ЦЕНЫ
Напоследок о комплектации и ценах. В составе устройства возможно использование различных средств автоматизации. От полного ее отсутствия и наличия только выключателя, до оснащения разнообразными датчиками, дистанционным запуском и таймером. В зависимости от этого колеблется и цена от 450 до 570 долларов.
В заключение остается добавить, что налажено серийное производство устройств для автомобилей различных марок, среди котрых ВАЗ, Москвич, ГАЗ, УАЗ, микроавтобусы и другие автомобили с двигателями с различным рабочим объемом (до 4 литров).

ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ

СТРАНА-ПРОИЗВОДИТЕЛЬ: Россия.

ТИП ОБОРУДОВАНИЯ: тепловой аккумулятор.

НАЗНАЧЕНИЕ: предпусковой подогрев двигателя для облегчения холодного старта.

КОМПЛЕКТАЦИЯ: инструкция, тепловой аккумулятор, блок управления, электронасос, хомуты, гидрораспределитель, тройник, соединительные провода.

ХАРАКТЕРИСТИКИ: время подогрева — от 1 до 5 минут, температура эксплуатации — до —35 градусов Цельсия, рабочее напряжение — 12 В (при потребляемом токе 4 А), время эффективного хранения тепла (при температуре —30 градусах Цельсия) — от 36/36/42 ч, тепловая емкость — 0,18/0,23/0,65 кВт/ч, наружный диаметр теплового аккумулятора — 150/150/222 мм, длина — 465/375/405 мм, объем охлаждающей жидкости в тепловом аккумуляторе — 5,1/3,7/3,5 л, масса сухая — 8,2/7,4/19 кг.

ПОТРЕБИТЕЛЬСКИЙ АНАЛИЗ

ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ: по сути, тепловой аккумулятор — это большой термос, а его конструкция довольно проста и, скорее всего, известна каждому (вспомните школьные туристические походы). Неоспоримое достоинство данного оборудования – универсальность, так как устанавливать его можно практически на любые автомобили с двигателями объемом от одного до девяти литров.

УПРАВЛЕНИЕ: функции управления системой «поручены» электронному таймеру, в задачу которого входит периодическая (с интервалом 15—20 минут) «перезарядка» теплового аккумулятора прогретой жидкостью. Водителю перед запуском двигателя требуется только нажать кнопку «Пуск» — все остальное сделает автоматика.

ПРИНЦИП РАБОТЫ: активизация системы происходит после нажатия водителем кнопки «Пуск». Включившийся вслед за этим электронасос прокачивает горячий антифриз, сохраненный тепловым аккумулятором, по малому контуру системы охлаждения. «Перезарядка» аккумулятора полностью автоматизирована.

Подогрев двигателя за одну–две минуты — такой скоростью не может похвастаться ни один даже самый «навороченный» предпусковой подогреватель. Однако поднять температуру охлаждающей жидкости до 60–80°С (именно тогда начнет действовать штатная система подогрева впускного коллектора) тепловому аккумулятору не под силу. Но тем не менее холодный старт будет практически исключен, рабочей температуры двигатель достигнет в 3—4 раза быстрее, да и в салоне станет теплее гораздо раньше.

УСТАНОВКА: смонтировать данный комплект под силу каждому владельцу, имеющему навык самостоятельного обслуживания автомобиля, надо только изучить инструкцию и запастись терпением. По словам специалистов, процедура займет примерно 4—5 часов. Но самое главное то, что даже при самостоятельной установке сохраняются все гарантийные обязательства производителя оборудования.

БЕЗОПАСНОСТЬ: время от времени владельцу необходимо проверять герметичность системы. Вышедшее из строя оборудование никоим образом не скажется на нормальной работе двигателя.

ГАРАНТИЯ: один год.

РЕЗЮМЕ

Данные тепловые аккумуляторы пользуются популярностью у владельцев отечественных авто и иномарок «среднего» класса. Для людей, ежедневно эксплуатирующих автомобиль зимой, такой вариант предпускового подогрева очень и очень актуален. Доступная цена, надежность, неприхотливость – все это может стать решающим при выборе между жидкостным подогревателем и тепловым аккумулятором.

Хотите купить или продать? Воспользуйтесь нашим интернет АУКЦИОНОМ !
Автоаксессуары и дополнительное оборудование, парковочные раддары и видеорегистраторы из первых рук!

Отзывы пользователей

Свой отзыв оставил:
Свой отзыв оставил:
Свой отзыв оставил:
Свой отзыв оставил:
Свой отзыв оставил:
Свой отзыв оставил:
Свой отзыв оставил:
Свой отзыв оставил:
Свой отзыв оставил:
Свой отзыв оставил:

Proxy
А мне кажется, какая бы не была температура от -10 до -50, или даже -60, УОПД хоть на не много, но все же прогревает двигатель.
Вот часть текста с сайта http:\volt.tomsk.ru/st/?page=1&num=12&rd=1
В АО «ГАЗ» проведены теплотехнические испытания устройства предпускового подогре-ва автомобильного двигателя на основе аккумулятора теплоты УОПД-0.8, разработанного Украин-ским предприятием «МОТОРТЕХНИКА». Испытания проводились на серийном автомобиле ГАЗ 3302 «Газель» в климатической камере при температуре от минус 20 до минус 40С с выдержкой заряженного ТА 16 и 36 часов. Испытания показали высокую эффективность устройства. Так, подъем температуры двигателя после 16 часов выдержки составил 55С (т.е. с минус 20С темпе-ратура поднялось до плюс 35С, а с минус 40С — до плюс 15С), а после 36 часов подъем составил 45. 50С. И это за 5. 6 мин. работы ТА. Устройство развивало начальную тепловую мощность 27 кВт, среднюю — 10 кВт.

Запуск двигателя после прогрева не вызывал затруднений. Испытания дали следующие результаты:
— легкий пуск двигателя при всех перечисленных условиях;
— снижение расхода топлива на прогрев до 250 г на каждом пуске;
— уменьшение пускового тока стартера на 60. 80 а;
— увеличение пусковых оборотов двигателя.

Принцип действия теплового аккумулятора, предназначенного для использования в автомобиле, основан на принципе термоса. Собственно, такой аккумулятор и является термосом, накапливающим разогретую охлаждающую жидкость в небольшом объеме. Горячая жидкость, находясь в подобном «термосе», почти не меняет свою температуру в течение суток. А когда начинает раскручиваться стартер, содержимое термоса перекачивается в малый контур системы охлаждения. Казалось бы, это мало что меняет, но таким способом удается нагреть тосол на 15-20 градусов.

Выше рассмотрен принцип действия обогревателя, предназначенного для бензиновых моторов. Ну а бюджетный подогреватель, используемый совместно с дизельным двигателем, устроен по-другому. Если говорить о «дизелях», то известно, что нужно греть не весь двигатель, а расплавлять парафины, образующиеся в топливе при низких температурах. Поэтому обогреватель может быть выполнен в виде ленты, которой оборачивают участок топливной магистрали. Или же, может использоваться «проточный» подогреватель, монтируемый в разрыв магистрали.

Зачем это нужно?

Контур, содержащий тепловой аккумулятор, является частью системы охлаждения двигателя Toyota Prius (в модификации для США). Наверное, этот автомобиль можно было оборудовать электрическим предпусковым подогревателем, который получает энергию от тяговой батареи. Но двигатель внутреннего сгорания в «гибридах» установлен затем, чтобы осталась возможность стартовать с разряженным тяговым аккумулятором. Так что, применение электрического нагрева в данном случае исключается.

Теперь – немного цифр. Конструкция гибридного автомобиля Prius содержит две системы охлаждения, но мы говорим о контуре, используемом для охлаждения ДВС. Частью этого контура является расширительный бачок, объем которого составляет 5,5 л. А объем термического бачка равен 2 л. Легко оценить, чему станет равна температура охлаждающей жидкости при смешивании тосола из обоих бачков. Если температура «за бортом» равна -20 C, а в «термосе» был тосол, нагретый до 90 C, то результирующая температура будет равна 9 C.

Практика использования

Не нужно пытаться дооборудовать свой автомобиль «термосом», если использование теплового аккумулятора не предусмотрено изготовителем транспортного средства. К потере гарантии приводит установка любого дополнительного оборудования, применение которого не предусматривается производителем авто. Пожалуй, самым «безобидным» вариантом можно считать использование так называемых «кипятильников», то есть маломощных электрических подогревателей двигателя. Правда, чтобы ими пользоваться, необходимо наличие розетки. Делайте выбор.

Почему машины не запасают свое же тепло для облегчения холодного пуска двигателя?

Тепло – про запас!

Пришли холода, а с ним  автомобилистов вновь стали посещать типично-сезонные мысли о разнообразных конструкциях предпускового подогрева двигателя, дабы повысить собственный комфорт, увеличить ресурс двигателя и не жечь впустую горючее. Собственно, множество моделей таких систем от самых разных производителей легко разделить на две основные группы – это автономные подогреватели, основанные на сжигании топлива, и стационарные подогреватели, работающие от электросети 220 вольт. Бесконечно всплывающая на автофорумах год от года мечта многих энтузиастов, не очень подкованных технически, греть машину энергией своего же аккумулятора, едва ли когда-то будет реализована. Во всяком случае, в сегменте традиционных бензиновых и дизельных двигателей – точно. А вот согреть наутро двигатель его же теплом, запасенным с вечера, – это, как ни странно, вполне работоспособная идея!

В 80-90-е годы ХХ века автомобильным инженерам многих стран пришла в голову лежащая, в общем-то, на поверхности, мысль. Двигатель внутреннего сгорания, даже с самым высоким КПД, выделяет избыточно много бесполезного тепла, которое без толку рассеивается в атмосферу через радиатор. Почему бы в таком случае не запасать часть этой тепловой энергии в неком хранилище и не пускать ее на предварительный обогрев мотора перед следующим запуском в морозные периоды? Да и не в морозные, в общем-то, тоже – быстрее выходящий на рабочий температурный режим мотор тратит меньше топлива и более экологичен! В итоге некоторое количество конструкций автомобильных устройств, работающих по принципу накопления тепла, было разработано и даже выпускалось, как коммерческие изделия. 

Как это устроено…

Концепция таких систем была приблизительно одинакова у разных разработчиков и за рубежом, и в СССР. Если сильно упростить, то ее схема выглядела так: под капотом (или в багажнике!) предлагалось установить баллон-теплоаккумулятор – емкость со стенками как у термоса. Через два дополнительных патрубка-тройника теплоаккумулятор входным и выходным шлангами врезался в штатную систему охлаждения двигателя через электрический клапан и небольшой электрический насос. Разумеется, объем антифриза в системе охлаждения увеличивался на объем баллона и соединительных шлангов. 

Тепловой системой управлял собственный электронный контроллер с весьма простым алгоритмом. Ориентируясь на датчик температуры, контроллер дожидался прогрева двигателя до максимальной рабочей температуры 90-100 градусов, после чего открывал клапан, подключая, таким образом, контур теплоаккумулятора к штатной системе охлаждения двигателя, запускал электронасос и наполнял баллон горячим антифризом, выгоняя из него холодный. Напомним: если в радиатор горячего мотора внезапно ливануть несколько литров холодной воды или антифриза, может деформироваться головка блока. Впрочем, это ни для кого не секрет. Поэтому смена объема жидкости в теплоаккумуляторе происходила не скачком, а постепенно – в течение, скажем, минут десяти, через небольшое отверстие в частично открытом клапане. После наполнения баллона клапан закрывался, система накопления тепла отключалась и переходила в режим ожидания. Автомобиль же продолжал совершать поездки, использовался в обычном повседневном режиме, а вечером ставился на парковку.

Наутро перед запуском двигателя либо автоматически по таймеру, либо посредством дистанционного управления, либо вообще вручную непосредственно из салона открывался электроклапан в магистрали теплоаккумулятора, включалась электропомпа, и горячий антифриз из баллона прокачивался по рубашке двигателя, вытесняя обратно в баллон аналогичный объем холодной жидкости. Процесс был достаточно быстрым, занимая не более двух-трех минут, после чего мотор запускался, будучи уже в некоторой степени подогретым.  

На первый взгляд, плюсы такой системы налицо. Простота конструкции – это, в первую очередь, дешевизна. Нулевые затраты топлива и практически нулевые – электричества. Риск остаться с разряженным аккумулятором отсутствовал. И, вдобавок, обеспечивалась полнейшая пожаробезопасность, поскольку в отличие от автономных и сетевых подогревателей в этой системе не было электрического ТЭНа или горящего бензина!

…и почему так и не стало популярным?

 Однако возникает вопрос: почему же такие системы не стали распространенными как, скажем, дорогущие бензиновые и дизельные «автономки» и недорогие электроподогревы антифриза, работающие от сети 220 вольт? Уверен, что большинство автовладельцев, задай им такой вопрос, с недоумением ответят, что впервые слышат про системы предпускового подогрева с помощью теплоаккумулятора.

Существенной проблемой стало недопонимание потенциальными покупателями смысла таких систем из-за их уж шибко компромиссных свойств. Теплоемкость горячего антифриза ввиду ограниченного объема бака-термоса весьма невысока. Соответственно, чем ниже температура окружающей среды, тем менее эффективным оказывался теплоаккумулятор. В 10-15 градусов мороза на улице он мог прогреть двигатель приблизительно до нулевой температуры. В 20-25 градусов мороза мотор прогревался до, скажем, минус пятнадцати. Ну и далее по шкале температур. Масло в картере фактически не прогревается – то есть, износ двигателя от холодного пуска не уменьшается. Салон теплым не становится. И работает это все лишь при строго ежедневной езде. Достаточно пропустить день, оставшись дома и не заведя машину, и антифриз в теплоаккумуляторе остывал, делая его работу бессмысленной. В глазах потенциального покупателя выглядело все это как-то неубедительно, согласитесь.

Хотя реальные плюсы имелись и были они не маркетинговыми, а вполне объяснимыми технически. Жаль только, что плюсы эти были слишком растянуты во времени и по этой причине опять же малопривлекательны. Да, масло не прогревалось, и по этой причине пусковой ток стартера практически не снижался при использовании теплоаккумулятора. Но прогрев головки блока и улучшение испаряемости топлива все же давали гораздо более устойчивый и быстрый запуск и сокращение времени работы стартера. Все это изрядно продлевало жизнь и стартерному аккумулятору, и самому стартеру. Время прогрева двигателя перед началом движения в мороз тоже сокращалось приблизительно на четверть, что в конечном итоге при существенном пробеге давало приличную экономию топлива и денег. Вот только продвигать теплоаккумуляторы под таким соусом можно было лишь в годы интереса к ним со стороны разработчиков – те самые 80-90-е. Позже у рядовых автовладельцев возникло куда более утилитарное отношение к автомобилям с потерей интереса вложений денег и времени в продление их ресурса, ибо через три-пять лет машина просто меняется на новую. Да и ассортимент средств предпускового подогрева в продаже (приобретаемых уже в основном ради комфорта, а не увеличение ресурса мотора и аккумулятора) существенно расширился, включив в себя, в том числе, и доступные сигнализации с автозапуском. 

Эволюция и тупик

Имелся ли у систем с теплоаккумуляторами какой-то потенциал для дальнейшего развития и, соответственно, рост интереса к ним со стороны автовладельцев или даже автозаводов? Имелся, и по этому пути шли, но в конечном итоге все уткнулось в типичный для технической сферы тупик противоречий между эффективностью и стоимостью. Простые и дешевые варианты имели весьма ограниченные достоинства, а варианты сложные сводили на нет ценовую доступность, сохраняя при этом большую часть недостатков простых.

Во-первых, в современном легковом автомобиле трудно найти место для размещения теплоаккумулятора приличного литража под капотом, а размещение его в багажнике резко усложняет и удорожает монтаж. Поэтому объем теплоаккумуляторов в предлагавшихся системах обычно не превышал 8 литров, а чаще балансировал где-то между 4 и 8. При этом теплоемкость пяти-шести литров горячего антифриза была весьма невысока. Развиваться в направлении увеличения емкости теплоаккумулятора оказалось нереально – необходимо было хотя бы добиться эффективного использования того, что уже имелось! Иными словами, достичь максимально длительного сохранения температуры антифриза в накопителе без потерь драгоценных градусов.

Внешняя теплоизоляция разными утепляющими материалами, применяемыми в строительстве, – это начало пути самодельщиков. Да-да, системы с теплоаккумуляторами для автомобиля некоторые граждане изучают и строят в качестве хобби даже в наши дни! Но вариант это совершенно бесперспективный, хотя и простой. Более сложные коммерческие системы использовали схему полноценного термоса с двойными стенками и вакуумом. Высший же пилотаж заключался в системах косвенного теплонакопления, с которыми экспериментировали некоторые скандинавские компании. В теплоаккумуляторе хранился не антифриз (что позволяло не увеличивать общий его объем в системе), а особые, сложные по составу гранулы, расположенные в хитрой пространственной решетке медных теплообменников, которые были вдобавок заключены в вакуумный термосный кожух. Начинка теплоаккумулятора накапливала тепло от прогоняемого через нее антифриза, а затем отдавала тепло ему же при прокачке холодной жидкости. У таких систем была отмечена радикально возросшая эффективность (более высокие температуры прогрева двигателя, хранение тепла не в течение ночи, а до двух-трех суток), но стоимость этих разработок не позволила сделать их сколько-нибудь массовыми и выигрывающими у «вебаст», «эбершпехеров» и прочих подобных устройств.

…и снова здравствуйте!

Как ни странно, интерес к теплоаккумуляторам в автомобиле до сих пор полностью не исчерпан! И по сей день с ними, повторимся, экспериментируют отдельные самодельщики, в чем можно убедиться, порывшись на наших и иностранных форумах технической направленности. А некоторые немногочисленные коммерческие компании даже производят такие системы и их компоненты для самостоятельного монтажа на машины. Хотя ажиотажного спроса на них, разумеется, нет. Однако термин «теплоаккумулятор» еще имеет шансы застолбить место в лексиконе автомехаников и автолюбителей – и поможет ему надвигающаяся эра электромобилей! 

В электрической машине, как и в автомобиле с двигателем внутреннего сгорания, в процессе работы вырабатывается попутное тепло. Греется двигатель, батарея, мощные электронные модули коммутации. Это тепло не только бесполезно рассеивается в атмосферу, но еще и вредит, в теплое время года частично попадая в салон и заставляя тратить больше энергии на кондиционирование. Поэтому его перспективно накапливать и использовать для обогрева в холодный период. Разработкой эффективных аккумуляторов тепла и систем отбора тепла у нагревающихся узлов для его дальнейшей передачи в накопитель занимаются многие автомобильные и околоавтомобильные инжиниринговые компании, уже сегодня думающие о будущих этапах эволюции электротранспорта, когда продвинутые современные Теслы будут вспоминать как допотопные и примитивные машины. К примеру, Audi в этих исследованиях сотрудничает с немецким аэрокосмическим центром в Мюнхене и Институтом физики космических материалов в Кельне. 

Современный теплоаккумулятор автомобиля

Не беда, если ваш автомобиль находился на стоянке длительное время а ехать нужно незамедлительно, современные топливные и смазочные системы автомобилей позволяют начинать движение практически без глубокого прогрева двигателя. И все-таки большинство водителей в холодную или морозную погоду предпочитают выезжать на дорогу после прогрева двигателя, устранения запотевания лобовых стекол и выравнивания температуры в салоне автомобиля до уровня более-менее комфортной.

Различные специалисты дают самые разные рекомендации в таких случаях. Одни предлагают начинать движение практически сразу после запуска двигателя, иные настаивают на обстоятельном прогреве мотора перед выездом. Оба совета по- своему справедливы, но вот терять время и топливо на прогрев не хочется.

Разработчики средств обеспечения легкового автотранспорта в Скандинавских странах давно нашли достаточно очевидное и недорогое решение. Для обеспечения разогрева салона и двигателя автомобиля используется система накопления избыточного тепла, которого с лихвой хватает в системе охлаждения мотора. В сильные морозы запустить автомобиль, простоявший при -20 градусах более трех часов, задача не из легких.

Для разогрева топливных магистралей и масляной системы смазки вполне хватает около 2000 Дж тепла, накопленного в 12 килограммах специальных гранул. Учитывая, что разогрев идет очень интенсивно, потери тепловой энергии даже в сильный мороз незначительны. Примерно через 3 минуты температура двигателя поднимается до 35-40 градусов Цельсия, что позволяет запустить мотор без малейших проблем, даже если в качестве топлива используется спиртсодержащие смеси или пропан-бутан.

Одной из таких разработок является система сохранения тепла шведской компании “BEHR”, тесно сотрудничающей с ведущими специалистами известной «СААБ».

Эффективность предложенного шведами решения подтверждается многими месяцами интенсивной эксплуатации.

В отличие от многочисленных китайских и отечественных производителей скандинавы использовали для накопления и хранения тепловой энергии двойной принцип, согласно которому тепло накапливается и хранится гранулами оксида бария, пальметиновой или стеариновой кислоты, твердых парафинов. в специальных кассетах, стенки которых изготовлены из меди, что обеспечивает высочайшую теплопередачу. Способность накапливать тепло таких теплоносителей на порядок эффективнее обычной воды или тосола. Кассеты с тепловым аккумулятором собраны в специальную конструкцию из плоских пластин. Такое решение дает большую площадь соприкосновения охлаждающей жидкости с поверхностью кассет. Вся сборка помещена в в цилиндрическую емкость с вакуумной теплоизоляцией, что обеспечивает надежное хранение тепла примерно в течении двух суток, даже в мороз до 10 градусов Цельсия. Емкость оснащена двумя электромагнитными клапанами и дополнительным электронасосом позволяющими достаточно эффективно направлять нагретый тосол или в рубашку охлаждения двигателя напрямую или в печку обогрева салона автомобиля. Тепловая мощность достигает 35 кВт.

Перезарядка аккумулирующих ячеек теплом осуществляется при движении, как правило, в течение 10 минут. Малое время зарядки позволяет полноценно использовать теплоаккумулятор даже в случае, если автомобиль преимущественно нужен только для на езды на небольшие расстояния.

Известные китайские варианты теплового аккумулятора обычно предусматривают упрощенный вариант, когда для накопления и хранения тепла используется дополнительное количество тосола, закачанное под давлением в емкость. Теплоизоляция такого аккумулятора обеспечивается толстым слоем базальтового волокна.

12.09.2015

Тепловой аккумулятор – одна из разновидностей подогревателя двигателя

Принцип действия теплового аккумулятора, предназначенного для использования в автомобиле, основан на принципе термоса. Собственно, такой аккумулятор и является термосом, накапливающим разогретую охлаждающую жидкость в небольшом объеме. Горячая жидкость, находясь в подобном «термосе», почти не меняет свою температуру в течение суток. А когда начинает раскручиваться стартер, содержимое термоса перекачивается в малый контур системы охлаждения. Казалось бы, это мало что меняет, но таким способом удается нагреть тосол на 15-20 градусов.

Выше рассмотрен принцип действия обогревателя, предназначенного для бензиновых моторов. Ну а бюджетный подогреватель, используемый совместно с дизельным двигателем, устроен по-другому. Если говорить о «дизелях», то известно, что нужно греть не весь двигатель, а расплавлять парафины, образующиеся в топливе при низких температурах. Поэтому обогреватель может быть выполнен в виде ленты, которой оборачивают участок топливной магистрали. Или же, может использоваться «проточный» подогреватель, монтируемый в разрыв магистрали.

Зачем это нужно?

Контур, содержащий тепловой аккумулятор, является частью системы охлаждения двигателя Toyota Prius (в модификации для США). Наверное, этот автомобиль можно было оборудовать электрическим предпусковым подогревателем, который получает энергию от тяговой батареи. Но двигатель внутреннего сгорания в «гибридах» установлен затем, чтобы осталась возможность стартовать с разряженным тяговым аккумулятором. Так что, применение электрического нагрева в данном случае исключается.

Теперь – немного цифр. Конструкция гибридного автомобиля Prius содержит две системы охлаждения, но мы говорим о контуре, используемом для охлаждения ДВС. Частью этого контура является расширительный бачок, объем которого составляет 5,5 л. А объем термического бачка равен 2 л. Легко оценить, чему станет равна температура охлаждающей жидкости при смешивании тосола из обоих бачков. Если температура «за бортом» равна -20 C, а в «термосе» был тосол, нагретый до 90 C, то результирующая температура будет равна 9 C.

Практика использования

Не нужно пытаться дооборудовать свой автомобиль «термосом», если использование теплового аккумулятора не предусмотрено изготовителем транспортного средства. К потере гарантии приводит установка любого дополнительного оборудования, применение которого не предусматривается производителем авто. Пожалуй, самым «безобидным» вариантом можно считать использование так называемых «кипятильников», то есть маломощных электрических подогревателей двигателя. Правда, чтобы ими пользоваться, необходимо наличие розетки. Делайте выбор.

alexxlab

E-mail : alexxlab@gmail.com

Submit A Comment

Must be fill required * marked fields.

:*
:*