Уопд или тепловой аккумулятор

Тепловой аккумулятор: грелка для мотора

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.

Источник

Глава 5 Тепловые аккумуляторы

Устройство и принцип работы или пуск двигателя «на халяву»

Среди технических средств, обеспечивающих уверенный запуск двигателя зимой, выделяется одно оригинальное, в буквальном смысле не требующее дополнительной энергии. Это устройство – аккумулятор тепла, или, как витиевато назвали его разработчики, устройство облегчения пуска двигателя (УОПД). Его действие основано на накоплении тепловой энергии во время работы двигателя (т. е. во время движения автомобиля), ее сохранении и затем использовании для подогрева двигателя через определенный интервал времени. В этой гениальной по своей простоте идее главное заключено в том, что при интенсивной работе двигателя избыток тепла можно аккумулировать, т. е. запастись им впрок. А для того чтобы узнать, как это можно сделать, достаточно вспомнить принцип бытового термоса. Ну, скажем прямо, истинно халява!

Нужно указать, что сама первоначальная идея принадлежит канадскому доктору Шатцу, воплотившему ее в конце 90-х гг. в системе CENTAUR и получившему специальную премию за оригинальное и экологически чистое устройство. В созданных в России системах УОПД для хранения тепла используется тепловой аккумулятор (ТА), представляющий двойной металлический цилиндр с вакуумной изоляцией. Носитель тепла – стандартная охлаждающая жидкость двигателя автомобиля (тосол, антифриз). При движении автомобиля специальным насосом системы горячая жидкость периодически закачивается в тепловой аккумулятор. Этот процесс получил название заряда ТА. Таким образом, после остановки двигателя в ТА находится горячая охлаждающая жидкость, которая с течением времени все же остывает. Однако она через сутки и более (а для более мощной модели – до трех суток) остается достаточно теплой, чтобы ее тепло могло подогреть двигатель. Перед запуском холодного двигателя осуществляется разряд ТА, при котором хранящаяся в нем жидкость закачивается электронасосом в двигатель. В результате двигатель прогревается. Кроме прямого назначения в виде предпускового подогрева двигателя надо указать и возможность использовать УОПД для ускоренного обогрева салона. Эффективность подогрева рассмотрим ниже.

В состав устройства входят (рис. 5.1):

Рис. 5.1. Функциональная блок-схема УОПД (а) и тепловой аккумулятор (б).

Особенностью устройства является наличие нескольких шланговых соединений (на рис. 5.1 двойная шина), обеспечивающих взаимодействие устройства со штатной системой охлаждения автомобиля. Соединений относительно много, но они несложны, не требуют специальных навыков и могут быть выполнены самостоятельно. Как было сказано выше, электронасос закачивает горячую охлаждающую жидкость в ТА при его заряде и затем при запуске холодного двигателя прокачивает ее через двигатель для его подогрева (в режиме разряда ТА). Управление электронасосом осуществляет блок управления, режимы работы которого включаются кнопкой. Блок задает интервалы прокачки охлаждающей жидкости из ТА в двигатель при его подогреве (разряде) и заряде. Особую роль выполняет гидрораспределитель, который представляет из себя гидроклапан, автоматически изменяющий направление потока жидкости под воздействием давления жидкости в подходящих к нему шлангах. Срабатывает он только при включении питания электронасоса. При нормальной работе двигателя (УОПД не функционирует) гидроклапан соединяет направления 1–3 и направляет поток жидкости по линии E-С-D-Двигатель, минуя ТА. При работающем электронасосе гидрораспределитель обеспечивает пропускание потока по направлениям 2–3, и поток охлаждающей жидкости идет по линии А-B-C-D-Двигатель-E-F. Трехходовой кран служит для обхода отопителя салона, когда закрыт его собственный кран. Управляется кран с помощью рукоятки ручного привода, устанавливаемой в салоне автомобиля и соединенной тросиком с краном.

Рекомендуемая для автомобилей ВАЗ схема подключения УОПД-0,2 (рис. 5.2) использует сливное отверстие в блоке цилиндров для забора охлаждающей жидкости из рубашки охлаждения двигателя. Такую схему можно использовать практически для всех отечественных автомобилей, имеющих сливное отверстие в блоке цилиндров двигателя. Схема позволяет с наименьшими затратами и минимальным вмешательством в штатную систему охлаждения произвести монтаж оборудования и с наибольшей эффективностью использовать УОПД.

Рис. 5.2. Схема подключения УОПД-0,2 (от «АвтоПлюсМади»).

Читайте также

Литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы

Литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы Литий является самым легким металлом, в то же время он обладает и сильно отрицательным электрохимическим потенциалом. Благодаря этому литий характеризуется наибольшей теоретической удельной электрической энергией. Вторичные источники

Li-Fe аккумуляторы

Li-Fe аккумуляторы Современная электроника предъявляет все более высокие требования к мощности и емкости источников энергии. В то время как никель-кадмиевые и никель-металлогидридные аккумуляторы вплотную приблизились к своему теоретическому пределу, литий-ионные

2.2. Уран, нейтроны мгновенные и запаздывающие, быстрые и тепловые

2.2. Уран, нейтроны мгновенные и запаздывающие, быстрые и тепловые …Ядро урана содержит 92 положительно заряженных протона. Это — белый на свежем изломе металл, который на воздухе сначала покрывается налетом цвета спелой сливы, а затем и вовсе чернеет. Как и все тяжелые

Тепловые датчики

Тепловые датчики Наиболее известными тепловыми датчиками являются термисторы (см. рис. 5.42). Это устройство пассивного типа изменяет сопротивление пропорционально температуре. Существуют термисторы, имеющие положительный и отрицательный температурный коэффициенты

Тепловые насосы и штаны с обогревом

Тепловые насосы и штаны с обогревом Дедал размышляет над проблемой теплой одежды. Нынешняя мода, судя по всему, предлагает решения, менее всего рассчитанные на сохранение тепла тела: минимальное количество тонкой, плотно облегающей одежды, что вряд ли пригодно для

Сверхъемкие аккумуляторы

Сверхъемкие аккумуляторы О таких аккумуляторах мечтают во многих отраслях техники и промышленности. Представьте себе автомобиль. Вместо бака с горючим он возит небольшой ящичек с аккумуляторами. Изредка водитель автомобиля подключает клеммы к электрической сети, а на

АККУМУЛЯТОРЫ И СОЛНЕЧНЫЕ БАТАРЕИ

АККУМУЛЯТОРЫ И СОЛНЕЧНЫЕ БАТАРЕИ На первых спутниках Земли аппаратура потребляла относительно небольшие мощности тока и время работы ее было очень непродолжительным. Поэтому в качестве первых космических источников энергии успешно применялись обыкновенные

2.8. Техническая документация на тепловые энергоустановки

2.8. Техническая документация на тепловые энергоустановки Вопрос 83. Какие документы хранятся и используются в работе при эксплуатации тепловых энергоустановок?Ответ. Хранятся и используются в работе следующие документы: генеральный план с нанесенными зданиями,

5.4. Тепловые насосы

5.4. Тепловые насосы Вопрос 201. В качестве каких установок целесообразно применение тепловых насосов?Ответ. Целесообразно применение в качестве двухцелевых установок, одновременно производящих искусственный холод и тепловую энергию для целей теплоснабжения (п.

6. ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ

6. ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ 6.1. Технические требования Вопрос 209. Как следует располагать трубопроводы тепловых сетей и горячего водоснабжения при 4-трубной прокладке?Ответ. Следует, как правило, располагать в одном канале с выполнением раздельной тепловой изоляции каждого

8. БАКИ-АККУМУЛЯТОРЫ

8. БАКИ-АККУМУЛЯТОРЫ 8.1. Технические требования Вопрос 268. Допускается ли применение типовых баков хранения нефтепродуктов для замены существующих баков-аккумуляторов?Ответ. Такое применение не допускается (п. 8.1.3).Вопрос 269. Каковы требования к помещениям, в которых

6. ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ

6. ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ 6.1. Технические требования6.1.1. Способ прокладки новых тепловых сетей, строительные конструкции, тепловая изоляция должны соответствовать требованиям действующих строительных норм и правил и других нормативно-технических документов. Выбор диаметров

8. БАКИ-АККУМУЛЯТОРЫ

8. БАКИ-АККУМУЛЯТОРЫ 8.1. Технические требования8.1.1. Баки-аккумуляторы изготавливаются по специально разработанным проектам. На всех вновь вводимых и эксплуатируемых баках-аккумуляторах устанавливаются наружные усиливающие конструкции для предотвращения разрушения

6. ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ

6. ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ 6.1. Технические требования6.1.1. Способ прокладки новых тепловых сетей, строительные конструкции, тепловая изоляция должны соответствовать требованиям действующих строительных норм и правил и других нормативно-технических документов. Выбор диаметров

8. БАКИ-АККУМУЛЯТОРЫ

8. БАКИ-АККУМУЛЯТОРЫ 8.1. Технические требования8.1.1. Баки-аккумуляторы изготавливаются по специально разработанным проектам. На всех вновь вводимых и эксплуатируемых баках-аккумуляторах устанавливаются наружные усиливающие конструкции для предотвращения разрушения

Источник