Владимир Найман - Все о предпусковых обогревателях и отопителях
Модель УОПД-0,8 принципиально отличается от младших моделей своей конструкцией. Ее ТА представляет пакет герметично заваренных капсул, наполненных плавящимся веществом (соли натрия). Этот пакет помещен в сосуд из нержавеющей стали с высокоэффективной вакуумно-порошковой термоизоляцией. ТА также включается в систему охлаждения автомобиля, и горячая охлаждающая жидкость омывает капсулы, передает им тепло, расплавляя вещество, и тем самым аккумулирует тепло. Благодаря термоизоляции тепло в ТА может храниться до 2 и более суток. Перед запуском холодного двигателя электронасос прокачивает через ТА жидкость, вещество капсул отдает жидкости накопленное тепло и само кристаллизуется. Поскольку переход вещества из жидкого состояния в твердое происходит при высокой и постоянной температуре в +64 °C, данный принцип аккумулирования тепла обладает высокой эффективностью и характеризуется большой теплоемкостью. Как следует из приведенного описания принципа, процесс аккумулирования тепла и его отдачи является несколько инерционным. Поэтому в устройстве увеличены время заряда и время разряда ТА.
Режимы работы
В устройстве можно выделить четыре режима работы:
• заряд ТА;
• режим хранения;
• разряд ТА – подогрев двигателя;
• обогрев салона.
Заряд ТА. Очевидно, что перед использованием устройства для подогрева двигателя его ТА должен быть заполнен горячей охлаждающей жидкостью, то есть заряжен. Первый заряд ТА происходит автоматически через 15 минут после запуска двигателя и его прогрева. Жидкость нагнетается в ТА электронасосом: в младших моделях в течение 1 минуты, в старшей (УОПД-0,8) – 6-15 минут. Вытесненная из ТА холодная жидкость поступает в систему охлаждения двигателя, несколько снижая его температуру. Блок управления в дальнейшем периодически повторяет заряд ТА каждые 15 минут. По необходимости, чтобы повторить заряд, нужно нажать кнопку пуска. Для повышения эффективности работы устройства желательно проводить заряд при максимально высокой температуре охлаждающей жидкости. Иногда может потребоваться 2–3 последовательных цикла заряда.
Хранение. Режим наступает с момента остановки двигателя. ТА заполнен горячей жидкостью, температура которой из-за утечек тепла снижается. Однако в любой момент времени тепловая энергия ТА может быть использована для подогрева двигателя или салона. Охлаждение жидкости происходит по экспоненте с постоянной времени: для моделей УОПД-0,2–2; УОПД-0,2–3 она примерно равна 20 часам; УОПД-0,8 – 68 часам. Напомним, что при интервале, равном постоянной времени, ТА сохранит всего 37 % первоначально накопленной тепловой энергии. А при интервале 60 часов для младших моделей и 200 часов для УОПД-0,8 температура жидкости в ТА сравняется с окружающей, т. е. он полностью остывает, и подогрев двигателя становится невозможен.
Разряд ТА, подогрев двигателя. Разряд ТА производится перед пуском двигателя с целью его подогрева. Нажатие кнопки пуска вызовет включение электронасоса. Горячая жидкость из ТА поступает в малый контур системы охлаждения двигателя. Для более эффективного подогрева отопитель салона надо выключить. Процесс подогрева в младших моделях отличается от старшей. В младших моделях время работы электронасоса ограничено 30–40 секундами. Этого интервала достаточно для перекачки горячей жидкости из ТА в двигатель. Причем процесс перекачки идет путем замещения холодной жидкости горячей без их перемешивания, что способствует более интенсивному подогреву двигателя. В модели УОПД-0,8 прокачка жидкости занимает 5–8 минут, для того чтобы капсулы с солями отдали все тепло. За это время происходит несколько полных циркуляций жидкости. Поступая в двигатель, горячая жидкость естественно охлаждается. Степень охлаждения зависит от массы двигателя, объема находящейся в нем жидкости и, конечно, от температуры окружающей среды. Значения температуры охлаждающей жидкости в двигателе могут служить показателем эффективности подогрева.
Обогрев салона. Данный режим позволяет использовать тепло жидкости в ТА для обогрева салона при неработающем двигателе. Предварительно надо открыть кран отопителя и включить вентилятор, затем нажать пусковую кнопку и держать ее 2–3 секунды. Электронасос включится на 15 минут и будет непрерывно прокачивать через отопитель теплую жидкость из ТА. Режим можно выключить вручную, повторно нажав пусковую кнопку.
Испытания и эффективность подогрева
Насколько поможет рассматриваемое устройство при запуске двигателя зимой? Ответ не столь прост, как казалось бы, и вот почему. Его эффект зависит от наружной температуры, времени хранения и массы двигателя, а также от модели самого устройства. Написав эту фразу, мы хотели подчеркнуть лишь то, что нужно изначально знать для определения самого эффекта. Ну а сам эффект в чем выразить? Двигатель запустился или нет в таких-то условиях? Уменьшился ток стартера? Сократился расход бензина на запуск? Ускорился прогрев двигателя? Время прокрутки стартера сократилось? Да, утверждаем мы вместе с изготовителем «АвтоПлюсМади», что все эти положительные явления, безусловно, имеют место. Но, представив себя в роли сомневающегося потребителя, мы попытались ниже количественно оценить его эффективность в более общих параметрах. Заметим, что эффективность подогрева зависит от качества установки и монтажа, характеризуемых общей длиной шлангов, и потому даже на одинаковых автомобилях результаты могут отличаться.
Эффективность хранения тепла в ТА – одна из главных характеристик. Ее оцениваем по конечной температуре жидкости в ТА после хранения. Конечная температура жидкости в ТА, в зависимости от времени хранения приблизительно изменяется по экспоненте с постоянной времени, равной 20 часам для младших моделей и 68 часамв для старшей. Скорость остывания, естественно, еще зависит и от температуры окружающей среды. Испытания УОПД-0,2 на АвтоВАЗе на автомобиле ВАЗ 21053 показали, что после 24-часового хранения при наружной температуре -30 °C температура охлаждающей жидкости в ТА снизилась всего до 60 °C. Это превосходный результат. Прогрев двигателя этой жидкостью повысил температуру в районе карбюратора до +20 °C, а головки блока – до 0 °C. К сожалению, в других проведенных проверках на различных автомашинах наблюдались не столь отличные результаты, видимо, из-за разброса параметров хранения. Так, в другом эксперименте с устройством УОПД-0,2–2 на «девятке» ВАЗ при окружающей температуре -20 °C после хранения в течение 12 часов температура охлаждающей жидкости на выходе ТА составила около +35 °C, что все же достаточно для уверенного запуска двигателя. Другой положительный эффект состоял в том, что время прогрева до 40 °C уже работающего мотора сократилось в 4 раза.
Приведем еще один результат проверки УОПД-0,2, установленного на новом автомобиле ВАЗ-21103 (пробег 3000 км). Двигатель без УОПД не удалось запустить при температуре -3 °C°. При подогреве двигателя с помощью УОПД двигатель запустился при температуре -30 °C после времени хранения 24 часа. Но более показательно другое, если на запуск холодного двигателя без УОПД при -25 °C потребовалось время пуска в 13,3 с, то с УОПД было достаточно всего 4,5–5,7 с. Такое сокращение времени пуска приведет к значительно меньшему пусковому износу двигателя. Наиболее простым методом, хотя и менее точным, является измерение температуры головки блока двигателя. Однако, ее значение не полностью характеризует степень нагрева «внутренностей» цилиндропоршневой группы. Для получения исчерпывающих характеристик эффективности УОПД проводились испытания в термокамере с записью показаний нескольких датчиков. Именно из-за большой трудоемкости их проведено не много. По этой же причине, несмотря на большое число установленных и успешно используемых УОПД, объективные показатели эффективности разрозненны и часто приводятся не в полном объеме.
Проведенный эксперимент показал, что при установке УОПД-0,2–2 на автомобиль ВАЗ 21093i после пребывания автомобиля в течение 12 часов на температуре -20 °C головка блока цилиндров была нагрета до +12 °C. На эффективность хранения тепла влияет расположение ТА, оптимальна вертикальная установка патрубками вниз.
Устройство УОПД-0,8 хранит тепло до той же температуры уже 40 часов, что вполне удовлетворит любого автовладельца. Эффективность подогрева двигателя, как нам представляется, также лучше всего оценивать по параметру температуры охлаждающей жидкости, выходящей из двигателя в конце разряда ТА. Ее значение можно замерить в подводящем шланге ТА. Для модели УОПД-0,2–2, при указанных выше значениях, жидкость в «рубашке» двигателя была около +8 °C, а в самой мощной модели, установленной на «Газели», через 40 часов температура была +22 °C!
А как сам изготовитель аттестует УОПД? В паспорте УОПД-0,8 указано, что время хранения тепла в устройстве при температуре окружающего воздуха -40 °C составляет не менее 40 часов. Для критично настроенного читателя этих неполных данных может быть также недостаточно, так как отсутствует температура жидкости после хранения и температура прогрева самого двигателя. Поэтому дополним их результатами всесторонних испытаний устройства УОПД-0,8 на Горьковском автозаводе. Испытания проводились на автомобиле ГАЗ 3302 «Газель» c двигателем ЗМЗ-410 в термокамере с полностью заряженной и охлажденной до наружной температуры АКБ 6СТ55.
