Устройство и работа электрофакельного подогревателя

Принцип действия электрофакельного подогревателя основан на подогреве факелами свечей воздуха, поступающего в цилиндры двигателя. Электрофакельные свечи 1, 6 (рисунок 8.5) установлены на впускных коллекторах 2 и 5 так, что образующие факелы распространяются внутри впускных коллекторах и, перемешиваясь с холодным воздухом, подогревают его и попадают в цилиндры двигателя.

В электрическую систему электрофакельного подогревателя входят две электрофакельные штифтовые свечи (рисунок 8.6), кнопка включения, реле включения, электромагнитный топливный клапан, добавочный резистор с термореле, сигнализатор, предохранитель 30 А.

Рис. 8.5 Схема работы электрофакельного подогревателя:

1, 6 - электрофакельные свечи; 2, 5 - впускные коллекторы; 3 - топливный насос высокого давления; 4 - электромагнитный топливный клапан; 7 - кнопка включения

Электрофакельные свечи ввернуты в резьбовые отверстия впускных коллекторов двигателя и подсоединены к магистрали низкого давления системы питания топливом на участке фильтр тонкой очистки топлива 1 - топливный насос высокого давления 11. Электрофакельная свеча состоит из корпуса 2 (рисунок 8.6), нагревательного элемента 1, штуцера подвода топлива 3, фильтра топливного 4, жиклера 5. Нагревательный элемент 1 факельной свечи представляет собой металлический кожух, внутри которого запрессована спираль в специальном наполнителе, обладающем хорошей теплопроводностью и обеспечивающем электрическую изоляцию спирали от металлического кожуха. Такая конструкция нагревательного элемента позволяет защищать спираль от окисления при нагреве и увеличивает срок действия спирали.

Топливо к свечам подается при пуске двигателя топливоподкачивающим насосом низкого давления через фильтр тонкой очистки 1, при этом перепускной клапан топливного насоса высокого давления 24 и клапан 2 фильтра тонкой очистки топлива перекрывают дренажные топливопроводы и обеспечивают подачу топлива под давлением на свечи с минимальной задержкой времени от момента открытия электромагнитного клапана. Топливо к факельной свече подается по штуцеру 3 и очищается от посторонних примесей с помощью фильтра 4, ввертываемого на резьбе в штуцер. Количество топлива, подаваемого на сгорание, дозируется жиклером 5.

Рис. 8.6 Электрофакельная свеча:

1 - нагревательный элемент; 2 - корпус; 3 - штуцер подвода топлива; 4 - фильтр топливный; 5 - жиклер; 6 - трубка; 7 - сетка; 8 - контргайка; 9 - резьбовая часть корпуса для установки во впускную трубу; 10 - объемная сетка; 11 - экран

Внутри факельной свечи топливо проходит по кольцевой полости между нагревательным элементом 1 и трубкой 6, где оно нагревается и испаряется. В нижней части факельной свечи к трубке прикрепляется объемная сетка 10, окруженная экраном 11с отверстиями для прохода воздуха.

Наличие объемной сетки дает возможность в небольшом объеме получать большую поверхность испарения и сгорания топлива. Экран 11 предотвращает срыв и затухание факела пламени при повышении скорости движения воздуха во впускных трубопроводах двигателя (при высоких оборотах стартерной прокрутки, а также после пуска двигателя).

Электромагнитный топливный клапан обеспечивает включение и отключение подачи топлива к факельным свечам в соответствии со схемой управления.

Подача топлива осуществляется при открытии запорного устройства, приводимого в действие катушкой-соленоидом. Отключение подачи топлива происходит в случае снятия напряжения с катушки, за счет воздействия пружины на запорное устройство.

Добавочный резистор с термореле обеспечивает готовность электрофакельного подогревателя к работе своевременным включением электромагнитного топливного клапана и предварительным накалом нагревательных элементов факельных свечей. Резистор представляет собой открытую нагревательную спираль; термореле выполнено в виде контактов из биметаллической пластины, которые замыкаются по мере ее прогрева. Резистор с термореле и добавочным сопротивлением установлены на панели кабины.

Работа электрофакельного подогревателя обеспечивается специальной электрической схемой пускового устройства, являющейся составной частью электрооборудования автомобиля.

Перед пуском холодного двигателя производится прокачка топлива топливопрокачивающим насосом для удаления воздуха и заполнения системы топливом. При этом создается избыточное давление 0,025-0,045 МПа (0,25-0,45 кгс/см²) в системе питания, которое поддерживается клапаном. Затем включением и удержанием кнопки включения производится разогрев нагревательных элементов свечей и термореле, которое при нагреве включает одновременно электромагнитный клапан для подачи топлива к свечам электрофакельного подогревателя и лампу-сигнализатор готовности устройства к пуску двигателя. Кроме того, при включении кнопки электрофакельного подогревателя напряжение подается на реле, которое разрывает цепь обмотки возбуждения генератора, что необходимо для защиты свечей от напряжения 24 В, вырабатываемого генератором, когда выход двигателя на устойчивый режим сопровождается работой электрофакельного подогревателя.

Сопротивление спирали термореле выбрано таким, чтобы на выводах свечей обеспечивалось напряжение 19 В (номинальное напряжение свечи).

После включения лампы-сигнализатора готовности устройства к пуску двигателя кнопка электрофакельного подогревателя удерживается в положении «включено» и поворотом ключа зажигания во второе нефиксированное положение включается стартер.

Одновременно шунтируется термореле, так как при проворачивании коленчатого вала двигателя стартером напряжение батарей значительно снижается.

При пуске двигателя с применением электрофакельного подогревателя топливоподкачивающий насос подает топливо через фильтр тонкой очистки, электромагнитный клапан к свечам. Для устойчивой и эффективной работы электрофакельного подогревателя необходима строгая дозировка топлива 6-7 см³/мин, которая обеспечивается жиклером, установленным в свечу электрофакельного подогревателя.

Сопровождение работы двигателя при малой частоте вращения коленчатого вала работой системы электрофакельного подогревателя способствует быстрому прогреву и выходу его на устойчивый самостоятельный режим работы, уменьшает дымление.

Предпусковой подогреватель ПЖД-30 предназначен для нагрева жидкости в системе охлаждения и масла в картере двигателя перед его пуском в холодный период времени.

Подогреватель установлен под передней поперечиной рамы автомобиля и состоит из теплообменника 2 (рисунок 8.7) в сборе с горелкой, электромагнитного топливного клапана с форсункой и электронагревателем топлива в сборе, насосного агрегата 7 с электродвигателем, вентилятором, жидкостным и топливным насосами, системы электроискрового розжига с искровой свечой и транзисторным коммутатором, системы дистанционного управления подогревателем с переключателем режимов работы, контактором электродвигателя и кнопочного выключателя.

Технические характеристики подогревателя представлена в таблице 8.1.

Рис. 8.7 Установка предпускового подогревателя ПЖД-30 на автомобиле:

1 - электромагнитный клапан; 2 - теплообменник с горелкой; 3 - воронка для залива жидкости; 4 - двигатель; 5 - топливный бачок; 6 - передняя поперечина рамы; 7 - насосный агрегат

Таблица 8.1

Технические характеристики предпускового подогревателя

Подогреватель работает автономно от двигателя автомобиля и питается электрическим током от аккумуляторных батарей автомобиля.

В горелке топливо смешивается с воздухом. Образовавшаяся смесь воспламеняется и сгорает. Горелка съемная, прикреплена к теплообменнику подогревателя болтами. На горелке установлены электроискровая свеча и топливный электромагнитный клапан в сборе с форсункой и электронагревателем топлива.

Теплообменник подогревателя (рис. 8.8) предназначен для передачи тепла циркулирующей через него жидкости от сгорающего топлива. Теплообменник состоит из двух жидкостных рубашек и двух газоходов. Продукты сгорания из горелки 4 направляются в прямой газоход 3, затем проходят по обратному газоходу 2 и отводятся из теплообменника к картеру двигателя для подогрева масла. На выходе из обратного газохода установлен нагреватель топлива 5, обеспечивающий подогрев топлива, подаваемого к форсунке, до температуры 60-80 °С отработавшими газами.

Рис. 8.8. Теплообменник подогревателя:

1 - теплообменник; 2 - газоход обратный; 3 - газоход прямой; 4 - горелка; 5 - нагреватель газовый топлива; 6 - патрубок подвода жидкости; 7 - электронагреватель топлива; 8 - клапан электромагнитный; 9 - патрубок отвода жидкости из теплообменника; 10 - свеча электроискровая; 11 - штуцер подвода топлива к нагревателю в теплообменнике; 12 - форсунка; 13 - патрубок отвода отработавших газов; 14 - фильтр топливный

Электромагнитный топливный клапан 1 (рисунок 8.9) предназначен для дистанционного отключения или включения подачи топлива в горелку подогревателя. Клапан открывается под действием электромагнитного поля катушки-соленоида, закрывается возвратной пружиной. В корпус клапана ввернута форсунка. В форсунке и клапане установлены фильтры тонкой очистки топлива.

Подогрев топлива, необходимого для зажигания устойчивого пламени в горелке, обеспечивает штифтовой электронагреватель топлива 6, установленный в приливе корпуса электромагнитного клапана.

Рис. 8.9. Узел подогрева топлива:

1 - электромагнитный топливный клапан; 2 - корпус клапана с седлом; 3 - фильтр клапана;

4 - пружина фильтра; 5 - корпус фильтра клапана; 6 - электронагреватель топлива; 7 - форсунка; 8 - болт выпуска воздуха

Насосный агрегат (рисунок 8.10) представляет собой устройство, состоящее из вентилятора (нагнетателя воздуха), топливного и жидкостного насосов, приводимых от одного электродвигателя 7.

Рис. 8.10. Насосный агрегат:

1 - колесо рабочее жидкостного насоса; 2 - краник сливной; 3 - корпус жидкостного насоса; 4 - манжета уплотнительная; 5 - крыльчатка вентилятора; 6 - корпус; 7 - электродвигатель; 8 - муфта топливного насоса; 9 - клапан редукционный; 10 - ведущее зубчатое колесо топливного насоса.

Жидкостный насос и вентилятор, выполненные в литом алюминиевом корпусе 6, установлены с одной стороны приводного электродвигателя; топливный насос, имеющий автономный корпус, закреплен с противоположной стороны электродвигателя. Такая конструкция насосного агрегата не вызывает трудностей при установке и удобна в обслуживании. Привод насосов и вентилятора насосного агрегата осуществляется от одного электродвигателя.

Жидкостный насос центробежного типа предназначен для обеспечения циркуляции теплоносителя между предпусковым подогревателем и системой охлаждения двигателя. Рабочее колесо 1 установлено непосредственно на вал электродвигателя 7 и закреплено гайкой. Со стороны вентилятора рабочая полость насоса уплотнена резиновой манжетой 4. Жидкость к насосу подводится через патрубок на крышке насоса, а отводится через патрубок на корпусе насоса. Для слива жидкости из полости насоса служит краник 2.

Вентилятор центробежного типа обеспечивает подачу воздуха в гopелку подогревателя. Крыльчатка вентилятора 5 установлена на вал электродвигателя на шпонке и закреплена гайкой. Необходимый зазор между крыльчаткой и корпусом вентилятора обеспечивается распорной втулкой, установленной между подшипником электродвигателя и ступицей крыльчатки.

Топливный насос шестеренного типа обеспечивает подачу топлива под давлением к форсунке подогревателя. Вал насоса со стороны электродвигателя уплотнен резиновой манжетой. Вал ведущего зубчатого колеса насоса соединен с валом электродвигателя эластичной муфтой 8.

Подача топливного насоса регулируется редукционным клапаном 9, обеспечивающим перепуск топлива из нагнетательной полости насоса во всасывающую.

Система электроискрового розжига предназначена для обеспечения искрового разряда в горелке при пуске подогревателя. Топливная смесь в горелке теплообменника подогревателя воспламеняется высоковольтным разрядом, который образуется между электродами свечи 6 (рисунок 8.11). Высокое напряжение на электродах свечи создается транзисторным коммутатором и индукционной катушкой 7.

Контактор 1 дает возможность осуществлять управление электродвигателем насосного агрегата с помощью слаботочного переключателя управления 8 режимами работы подогревателя.

Система дистанционного управления подогревателем дает возможность управлять работой подогревателя как при транспортном положении кабины автомобиля, так и при поднятой кабине.

В электрическую систему подогревателя включены переключатель 8 режимов работы, электродвигатель подогревателя 4, электронагреватель топлива 3, индукционная катушка с транзисторным коммутатором 7, свеча зажигания 6.

Рис. 8.11 Схема электрооборудования ПЖД-30:

А - к предохранителю на силу тока 30 А; 1 - контактор; 2 - кнопка выключения нагревателя топлива; 3 - электронагреватель топлива; 4 - электродвигатель подогревателя; 5 - электромагнитный топливный клапан; 6 - свеча зажигания; 7 - индукционная катушка с коммутатором; 8 - переключатель управления

Переключатель управления работой подогревателя, установленный на кронштейне в кабине, имеет четыре положения:

положение 0 - все выключено;

положение I - включен электродвигатель насосного агрегата, электромагнитный топливный клапан и электроискровая свеча;

положение II - включен электродвигатель насосного агрегата и электромагнитный топливный клапан;

положение III - включен электродвигатель насосного агрегата (режим продувки). Включение электронагревателя топлива осуществляется в режиме продувки кнопочным выключателем, установленным на кронштейне в кабине.

Подготовка подогревателя к пуску и его работа заключаются в следующем. Перед пуском подогревателя проверяются уровень охлаждающей жидкости в системе охлаждения по уровню в расширительном бачке.

Заполнение топливом топливного бачка 12 (рисунок 8.12) подогревателя осуществляется с помощью топливопрокачивающего насоса, установленного на фильтре грубой очистки топлива. Перед пуском подогревателя производят продувку котла воздухом и прогрев топлива в специальной камере. Для этого необходимо включить переключатель режимов 8 (рис. 8.11) в положение III и нажать кнопку включения нагревателя топлива 2. Контактор срабатывает иподключает к аккумуляторным батареям электродвигатель насосного агрегата 4, а также при нажатой кнопке 2 электронагреватель топлива 3. Для обеспечения достаточного прогрева топлива рычажок переключателя удерживается в положении III в течение 20 с при температуре окружающей среды минус 20 °С, 30 с - при минус 30 °С, 60 с - при минус 40 °С и до 90 с - при минус 50 °С.

Впоследствии рычажок переключателя 8 переводится в I нефиксированное положение с удержанием его в этом положении в течение 30 с. При этом остается включенным электродвигатель 1 насосного агрегата, соединяются между собой выводы "AM", "ПР", "ВК", "КЗ", "СТ", и происходит дополнительное включение электромагнитного топливного клапана 5, транзисторного коммутатора со свечой зажигания 6. Электромагнитный топливный клапан открывает подачу топлива через нагреватель к форсунке, транзисторный коммутатор с индукционной катушкой зажигания вырабатывает высокое напряжение и создает искровой разряд на свече зажигания. Топливный насос 15 (рисунок 8.12) через открытый электромагнитный топливный клапан 3 подает топливо в форсунку 2. Распыленное топливо смешивается с воздухом, поступающим в горелку из вентилятора 17 через завихритель, и воспламеняется от искрового разряда свечи зажигания 1. Высокое напряжение подводится к свече от катушки зажигания транзисторного коммутатора 7 (рисунок 8.11),который работает в автогенераторном режиме.

Рис. 8.12 Схема включения пускового подогревателя двигателя:

1 - свеча зажигания; 2 - форсунка; 3 - электромагнитный топливный клапан с электронагревателем; 4 - горелка; 5 - котел; 6 - воронка заливки охлаждающей жидкости; 7, 10 - рубашки блока цилиндров; 8 - топливный насос высокого давления; 9 - фильтр тонкой очистки топлива; 11 - насос системы охлаждения; 12 - топливный бачок подогревателя; 13 - топливный кран бачка подогревателя; 14 - редукционный клапан; 15 - топливный насос; 16 - электродвигатель; 17 - вентилятор; 18 - сливной кран; 19 - жидкостный насос; 20 - картер двигателя

Воспламенение рабочей смеси в горелке происходит обычно в течение 10-15 с, и ее дальнейшее горение сопровождается появлением характерного гула, свидетельствующего о пуске подогревателя.

После пуска подогревателя рычажок переключателя 8 (рисунок 8.11) освобождается и последний под воздействием пружины устанавливается во II фиксированное положение, в этом случае соединяются между собой выводы "AM", "ПР", "ВК", "КЗ", выключается система воспламенения рабочей смеси. Электродвигатель 4 насосного агрегата и электромагнитный топливный клапан 5 остаются включенными. Дальнейшее воспламенение рабочей смеси происходит за счет наличия непрерывного потока пламени и нагрева внутренних частей горелки подогревателя.

Сгорание рабочей смеси обеспечивает нагрев жидкости в котле 5 подогревателя (рисунок 8.12), которая с помощью насоса 19 циркулирует по замкнутому контуру жидкостных полостей блока цилиндров и котла подогревателя. Продукты сгорания топлива через выпускную трубу котла подогревателя омывают масляный картер двигателя 20, подогревая в нем масло.

При прогреве двигателя до температуры охлаждающей жидкости 70-80 °С рычажок переключателя 8 (рисунок 8.11) переводится в III фиксированное положение с целью прекращения подачи топлива к форсунке путем отключения электромагнитного клапана 5 и продувки котла подогревателя центробежным вентилятором.

В дальнейшем подогреватель выключается переводом рычажка переключателя 8 в положение 0. Двигатель готов к пуску.

В систему подогрева двигателя и трансмиссии танка Т-72входят подогреватель, змеевики масляных баков, обогреваемые полости узлов двигателя, водяные рубашки маслозакачивающих насосов и трубопроводы.

Подогреватель предназначен для нагрева охлаждающей жидкости перед пуском двигателя и на стоянках при низких температурах, а также для разогрева масла в баках системы смазки двигателя и маслосистемы трансмиссии.

Подогреватель (рисунок 8.13) состоит из: нагнетателя; котла 12, форсунки 17; топливного фильтра 18; топливного крана 16; свечей 13, 15 накаливания; перепускного клапана 21; электродвигателя и радиатора обогревателя; трубопроводов и механизма управления.

Подогреватель установлен в боевом отделении у правого борта на днище танка. Подогреватель крепится за лапу к кронштейну на днище и стяжным болтом к торцу выпускного патрубка.

Котел подогревателя состоит из теплообменника и камеры сгорания 11 (рисунок 8.14), соединенных между собой. Между уплотняющими плоскостями фланцев устанавливается жаростойкая прокладка 2.

Рис. 8.13 Подогреватель:

1 – рычаг; 2 – трос; 3 – гайка; 4 – пробка выпуска воздуха; 5 – топливный насос; 6 – нагнетатель; 7 – водяной насос; 8 – шток крана; 9 – электродвигатель обогревателя; 10 – дефлектор; 11 – радиатор обогревателя; 12 – котел; 13 – свеча воспламенения топлива; 14 – пробка; 15 – свеча подогрева топлива; 16 – топливный кран; 17 – форсунка; 18 – топливный фильтр; 19 – шланг; 20 – дренажная трубка; 21 – перепускной клапан

Рис. 8.14 Котел подогревателя:

1 – гнезда для установки свечей; 2 – жаростойкая прокладка; 3 – экран; 4, 6 – переходники;

5 – патрубок отвода жидкости; 7 – кожух теплообменника; 8 – сердцевина; 9 – патрубок подвода жидкости; 10 – лапа; 11 – камера сгорания; 12 – змеевик подогрева топлива;

13 – пробка; 14 – патрубок подвода воздуха

Теплообменник подогревателяпластинчатого типа, состоит из наружного кожуха 7 и сердцевины 8 (из штампованных пластин, собранных попарно в секции). Каналы, образованные между пластинами секций, и полость между кожухом и сердцевиной котла представляют собой тракт для циркуляции охлаждающей жидкости. Внутренние полости камеры сгорания, переходников, сердцевины и выпускной патрубок образуют газовый тракт.

Нагнетатель предназначен для подачи в камеру сгорания подогревателя топлива и воздуха, а также для обеспечения циркуляции охлаждающей жидкости по обогреваемым магистралям двигателя. Он состоит из смонтированных на общей оси электродвигателя, центробежного жидкостного насоса 7, центробежного вентилятора и шестеренного топливного насоса 5. Нагнетатель установлен на приваренном к камере сгорания кронштейне.

Форсунка центробежного типа, предназначена для подачи распыленного топлива в камеру сгорания. Она установлена в резьбовом отверстии камеры сгорания котла. Форсунка состоит из корпуса 3 (рисунок 8.15), клапана 1, завихрителя 8 с фильтром, втулки 4, пружины 5, сопла 9, накидной гайки 10, гайки 7, прокладки 2 и шайбы 6.

Клапан 1 форсунки предназначен для предотвращения перетекания топлива из топливоподводящих трубопроводов через форсунку в камеру сгорания при открытом кране включения подачи топлива до начала работы подогревателя.

Рис. 8.15 Форсунка подогревателя:

1 – клапан; 2 – прокладка; 3 – корпус форсунки; 4 – втулка; 5 – пружина; 6 – шайба;

7 – гайка; 8 – завихритель с фильтром; 9 – сопло; 10 – накидная гайка

Топливный кранподогревателя предназначен для отключения и включения подачи топлива из топливной системы к подогревателю. Он состоит из корпуса 1 (рисунок 8.16), золотника 7, гайки 6, пружин 2 и 8, штуцера 11, сальника 5. Золотник крана имеет тросовый привод. Рычаг включения закреплен на правом борту танка.

Свечи накаливанияпредназначены для подогрева топлива и воспламенения горючей смеси в камере сгорания при пуске котла. Они установлены в резьбовые отверстия камеры сгорания.

Работа системы подогрева

При работе системы подогрева топливо через сетчатый фильтр поступает в топливный насос, топливный крани форсункуподогревателя, которая подает его в распыленном виде в камеру сгорания котла. В камере сгорания топливо, смешиваясь с воздухом, подаваемым вентиляторомнагнетателя, образует горючую смесь, которая, сгорая, нагревает жидкость, циркулирующую в жидкостном тракте подогревателя. Нагретая жидкость насосом нагнетателя через радиаторобогревателя по трубопроводам подается в двигатель, в корпусы маслозакачивающих насосов, в змеевики масляных баков, нагревает их и возвращается в подогреватель.

Рис. 8.16 Топливный кран подогревателя:

1 – корпус; 2, 8 – пружины; 3 – прокладка; 4, 9 – шайбы; 5 – сальник; 6 – гайка крана;

7 – золотник; 10 – кольцо; 11 – штуцер; 12 – проволока

Обогреватель обитаемого отделения установлен на подогревателе, составляет с подогревателем единый узел и постоянно включен с ним в систему охлаждения. Обогреватель состоит из радиатора 11 (рисунок 8.13) трубчато-пластинчатого типа, электродвигателя 9 с вентилятором и дефлектора 10. Дефлектор служит для направления потока воздуха через радиатор и защиты крыльчатки вентилятора. Включается обогреватель выключателем ОБОГРЕВ Б. ОТД., расположенным на щите контрольных приборов механика-водителя.