Grzejnik blokowy - Block heater
Blok grzejny stosuje się w klimacie zimnym ogrzać silnik przed uruchomieniem. Stosowane są głównie w silnikach samochodowych; jednak były one również stosowane w silnikach lotniczych.
Najpopularniejszą konstrukcją nagrzewnicy bloku jest elektryczny element grzejny osadzony w bloku silnika.
Cel, powód
Wstępne podgrzewanie silnika służy przede wszystkim ułatwieniu rozruchu. Dodatkowe korzyści to:
- Nagrzewnica kabiny wytwarza ciepło wcześniej, zapewniając komfort i odparowując szybę przednią.
- Zmniejszenie kondensacji paliwa na zimnych ściankach cylindra podczas rozruchu
- oszczędność paliwa i zmniejszenie emisji spalin oraz
- zmniejszenie rozcieńczenia oleju przez benzynę zgarnianą do miski olejowej przez pierścienie tłokowe.
- Silnik szybciej osiąga temperaturę roboczą, więc silnik nie pracuje tak długo w bogatym stanie. To dodatkowo zmniejsza zużycie paliwa i emisje.
- Mniejsze obciążenie rozrusznika i akumulatora, co wydłuża ich żywotność.
- Mniejsze zużycie silnika dzięki poprawie cyrkulacji oleju.
- Zmniejsza potrzebę zdalnego rozrusznika , tym samym jeszcze bardziej oszczędzając paliwo i emisje.
Grzejniki blokowe lub podgrzewacze płynu chłodzącego znajdują się również w silnikach wysokoprężnych w generatorach rezerwowych , aby skrócić czas potrzebny generatorowi na osiągnięcie pełnej mocy wyjściowej w sytuacji awaryjnej.
Rozważania
- Operator samochodu musi mieć dostęp do energii elektrycznej. Chociaż łatwo to zrobić w domu, prawdopodobnie nie jest dostępne podczas podróży lub w pracy. Niemniej jednak największe zapotrzebowanie na podgrzewanie występuje po przemoczeniu samochodu lub ciężarówki przez noc.
- Połączenie. Operator musi podłączyć kabel po jeździe i odłączyć przed jazdą. Większość złączy nie jest zaprojektowana do samodzielnego odłączania, więc zapomnienie o odłączeniu może spowodować uszkodzenie kabli lub punktów w samochodzie, w których kabel jest zamontowany. Po burzy śnieżnej kabel może nie być widoczny pod śniegiem.
- Koszt energii. Moc wykorzystywana do ogrzewania silnika zwiększa koszty. Jednak oszczędności paliwa generalnie przewyższają ten koszt, zwłaszcza jeśli stosuje się zegar ograniczający okres ogrzewania do około 4 godzin przed oczekiwanym czasem rozpoczęcia.
- Przykładowy koszt: Jeśli energia elektryczna kosztuje 0,08 USD za kWh, a grzejnik 700 W jest używany przez 4 godziny, koszt energii elektrycznej wynosi około 0,22 USD. Oszczędności paliwa i zużycia silnika są większe niż to. W mniejszych silnikach grzałki bloku mają około 300W. W nocy i do około 7:00 rano w wielu miejscach koszty energii elektrycznej są poza szczytem, co dodatkowo obniża koszty.
Projekty
Niektóre samochody są fabrycznie wyposażone w nagrzewnice blokowe, podczas gdy inne są wyposażone w nagrzewnice blokowe jako dodatek na rynku wtórnym. Najpopularniejszym typem nagrzewnicy bloku jest elektryczny element grzejny w bloku silnika , który jest podłączony za pomocą przewodu zasilającego często prowadzonego przez kratę wlotu powietrza. Niektóre nagrzewnice blokowe są zaprojektowane tak, aby zastąpić jedną z korków rdzenia silnika, a tym samym podgrzewać silnik przez płyn chłodzący.
Alternatywne metody podgrzewania silnika to:
- Grzałka oleju silnikowego przymocowana magnesami do miski olejowej silnika .
- Grzałka oleju silnikowego włożona do rurki bagnetu .
- In-line podgrzewacze płynu chłodzącego, które są instalowane w wężu chłodnicy w celu podgrzania płynu chłodzącego (czasem z pompą obiegową, aby zwiększyć jego skuteczność).
- Koce elektryczne kładzione na górze silnika.
Zegary elektryczne są często używane z podgrzewaczami silnika, ponieważ wystarczy uruchomić podgrzewacz tylko na kilka godzin przed uruchomieniem silnika. Niektóre samochody podczas wyłączania pompują gorący płyn chłodzący z układu chłodzenia do 3-litrowego izolowanego termosu , w którym pozostaje on ciepły przez kilka dni.
Stosowanie
Grzejniki blokowe są często używane w regionach o mroźnych zimach, takich jak północne Stany Zjednoczone, Kanada, Rosja i Skandynawia. W niektórych krajach, w których powszechnie stosuje się nagrzewnice blokowe, parkingi są czasami wyposażone w gniazdka elektryczne do zasilania nagrzewnic blokowych.
Testowanie w latach 70-tych czasów nagrzewania nagrzewnic blokowych wykazało niewielkie korzyści w eksploatacji nagrzewnicy blokowej przez ponad cztery godziny przed uruchomieniem pojazdu. Stwierdzono, że temperatura płynu chłodzącego wzrosła o prawie 20°C (36°F) w ciągu pierwszych czterech godzin, niezależnie od temperatury początkowej. Przeprowadzono cztery testy w temperaturach otoczenia w zakresie od -29 do -11°C (od -20 do 12°F); dalsze użytkowanie grzałki przez okres do dwóch godzin dodatkowo zwiększyło temperaturę o maksymalnie 3°C (5°F). Stwierdzono, że temperatura oleju silnikowego wzrosła w tych okresach o zaledwie 5°C (9°F).
Historia
Wczesnym przykładem wstępnego podgrzewania silników tłokowych przed rozruchem były lata 30. XX wieku w północnej Kanadzie, gdzie lotnicy latali z inżynierami lotniczymi, którzy byli odpowiedzialni za przygotowanie silników radialnych do wyłączenia i uruchomienia w celu zmniejszenia skutków ujemnych temperatur. Inżynier pokładowy był odpowiedzialny za spuszczanie oleju do wiader w nocy i wstępne podgrzewanie silnika i wiader oleju za pomocą koca owiniętego wokół silnika i urządzenia zwanego dmuchawą – zasadniczo podgrzewacza nafty używanego przez kilka godzin przed lot.
Podczas II wojny światowej niemieccy piloci nie mogli powstrzymać zamarzania oleju w silnikach ich samolotów Messerschmitt Bf 109 z powodu ekstremalnego zimna, którego doświadczyli po raz pierwszy w kampanii zimowej 1941 r. w Związku Radzieckim. Pojmany radziecki lotnik pokazał im, jak wlanie paliwa lotniczego do miski olejowej samolotu rozmrozi olej. Innym rozwiązaniem, również nauczonym od Sowietów, było zapalenie paliwa w przestrzeni wokół silnika.
Wczesne zastosowanie w motoryzacji to „grzałka głowicy”, wynaleziona przez Andrew Freemana w Stanach Zjednoczonych i opatentowana 8 listopada 1949. Te wczesne grzejniki zastąpiły jedną ze śrub głowicy silnika wydrążonym, gwintowanym trzpieniem zawierającym oporowy element grzejny. Przed wprowadzeniem nagrzewnicy bloku stosowano różne metody podgrzewania silników przed ich uruchomieniem, takie jak polewanie bloku silnika gorącą wodą lub spuszczanie oleju silnikowego do przechowywania w środku przez noc. Niektórzy nawet wrzucali żar pod silnik pojazdu, aby uzyskać ten sam efekt.