Pregunta:
¿Es factible utilizar el calor del escape para calentar el bloque del motor?
user1969903
2017-08-31 13:47:23 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tengo alrededor de 4 millas de conducción en la ciudad para llegar al trabajo todas las mañanas y en el invierno mi automóvil nunca alcanza la temperatura de funcionamiento durante mi viaje corto. De hecho, tengo suerte si la temperatura del motor supera los 50 ° C y tengo calor ventilar el aire acondicionado es uno de mis sueños más salvajes.

He visto imágenes de una cámara térmica (flir) de la parte inferior de un automóvil mientras se estaba calentando después de un arranque en frío. La temperatura del escape pasó de 5 ° C a 90 ° C en 1 minuto y en 3 minutos llegó a 200 ° C.

¿Es factible tener un intercambiador de calor entre el escape y el refrigerante del motor para transferir ese calor de escape al refrigerante, calentando el motor?

Tendría que haber algún tipo de mecanismo (¿válvula de desvío?) para garantizar que llegue suficiente gas de escape al intercambiador para evitar el sobrecalentamiento, pero los ingenieros se han enfrentado mucho mayores desafíos.

¿Ha considerado el arranque remoto? Los kits de posventa están disponibles para muchos modelos de vehículos.
En pocas palabras, tiene el tipo de automóvil equivocado para ese servicio. Próximo auto, obtenga un híbrido fuerte. No vale la pena encender un motor para un viaje diario de 4 millas, y la batería puede proporcionar calor instantáneamente (las mejores invierten la dirección en que el aire acondicionado bombea calor, enfriando el aire libre para calentar el interior).
Mi coche totalmente eléctrico puede precalentar la cabina durante un tiempo de salida programado, nada como entrar en un coche caliente y tostado, completamente descongelado, en una fría mañana de invierno: encienda la calefacción inmediatamente y los asientos con calefacción para obtener el máximo calor ... Mmmmm como una ventaja adicional, puede configurarlo desde su teléfono inteligente y en verano puede enfriar previamente la cabina, ¡increíble!
Sí consideré el arranque remoto, pero lo único bueno que haría es probablemente calentar un poco el parabrisas y facilitar la extracción del hielo. La razón es que incluso con el motor completamente caliente, en unos 20 minutos la temperatura vuelve a bajar a alrededor de 40C-50C. No sé si es completamente eléctrico porque tendría que conectar un cable de alimentación desde mi apartamento hasta mi automóvil, ya que realmente no hay ninguna infraestructura para soportar los automóviles eléctricos donde vivo.
Los híbridos son una buena opción. Recuerdo conducir un pequeño híbrido turbo de gasolina. No recuerdo la marca, pero incluso con un motor tan pequeño, el automóvil aceleró decentemente rápido con la ayuda de los motores eléctricos y ayudó a mitigar el retraso del turbo. Definitivamente consideraría híbridos, especialmente para viajes tan cortos.
Cinco respuestas:
Caius Jard
2017-08-31 15:20:32 UTC
view on stackexchange narkive permalink

El problema que tendrá al extraer calor de los gases de escape para calentar el motor es doble:

  1. Los gases generalmente no tienen una alta capacidad calorífica específica, por lo que caliente, no es mucha energía térmica, y tomará algún tiempo calentar una gran masa. Las paredes de su tubo de escape son increíblemente delgadas y están aisladas de manera bastante efectiva por el aire que las rodea, por lo que se calentarán rápidamente. Si tomó un ventilador y sopló aire sobre él para calentar el aire, es posible que se sorprenda de lo rápido que se enfría nuevamente su brillante escape rojo cereza. Si envuelve el tubo de escape en una chaqueta de agua de 2 pulgadas, tomará mucho más tiempo calentar este artilugio que el tubo de escape desnudo

  2. La condensación causada por el enfriamiento activo los gases de escape serían considerables y es bastante corrosivo para el metal de su escape. Puede encontrar que acelera la velocidad a la que tiene que reemplazar el intercambiador de calor o el escape, y el costo asociado de hacerlo lo convierte en una opción económicamente inviable

Investigue si su sistema de calefacción funciona correctamente; si su termostato está atascado (parcialmente) abierto (como está diseñado para cuando fallan), el motor tardará mucho más en alcanzar la temperatura de funcionamiento.

Es lo mejor para el ahorro de combustible. (y, por lo tanto, la reputación del fabricante, por lo que hay un impulso del mercado para esto) para que un motor se caliente rápidamente y, por lo tanto, están diseñados para tener un circuito de enfriamiento realmente pequeño (el bloque del motor y la matriz / intercambiador del calentador que calienta la cabina a través de las rejillas de ventilación) gracias a que el termostato principal está totalmente cerrado en frío, lo que hace que el motor se caliente rápidamente, antes de que el radiador principal comience a usarse para descargar el exceso de calor.

Considere también hacer funcionar el soplador a una velocidad más baja para que no sufra factores humanos como el viento, lo que significa que percibe que el aire de las rejillas de ventilación es más frío de lo que es, porque se mueve a alta velocidad. Ejecute el modo de recirculación, de modo que su calentador no extraiga aire fresco del exterior, pero mantenga el aire acondicionado encendido para deshumidificar el aire, especialmente si lo está ejecutando en recirculación en lugar de fresco. El exceso de humedad en las superficies internas del automóvil absorberá el calor del aire, ya que la evaporación del agua necesita obtener su energía de algún lugar; ejecutar recirc sin aire acondicionado significará que, con el tiempo, la humedad en la tela del interior del automóvil y en su las superficies aumentarán. Limpiarás el parabrisas todas las mañanas con un trapo para que puedas ver, etc.

Alternativamente, es posible obtener (al menos en mi país) accesorios eléctricos del mercado de accesorios, como fundas para asientos con calefacción y ventiladores calentadores que se conectan a la toma del encendedor de cigarrillos. También es posible equipar su automóvil para que pueda enchufarlo al suministro de energía de su casa durante la noche para precalentar la cabina y el motor con calefacción por resistencia eléctrica (los países fríos encuentran estos sistemas una necesidad incluso para que el motor se encienda en una mañana). Mantenerlo dentro de un garaje también puede ayudar, ya que al principio no se enfriará tanto.

Si buscas un experimento barato y fácil de un tipo similar al que propones aquí, considera la posibilidad de conducir el aire de alrededor del motor, particularmente en el lado del colector de escape, en la entrada de aire de la cabina. Los coches antiguos con cabina a menudo tenían un capó alrededor del escape que formaba parte de la entrada de aire al carburador, controlado por una tira bimetálica, con el objetivo de reducir las variaciones de temperatura del aire de entrada (reduciendo la condensación del combustible en las superficies de la entrada) y hacer que requiera menos estrangulamiento al principio; este sistema sería similar, pero no tiene tantas complicaciones de condensación como eliminar el calor de los gases de escape

Por último, si opta por la ruta de procesamiento de gases de escape y la lleva a la producción comercial, en realidad podría tener considerables beneficios para el diseño de escape futuro; Si puede bajar la temperatura de los gases de escape lo suficiente como para que los escapes puedan estar hechos de plástico, la preocupación por la condensación desaparece ... pero los automóviles solo necesitarían un escape para durar toda su vida útil y las compañías de escape comprarían y enterrarían su patente < / conspiracyTheory > :)

Editar : de los comentarios que indican que el objetivo es calentar el motor más rápido

Te será difícil conseguir que los gases de escape Haga esto, debido a la falta antes mencionada de una gran cantidad de energía térmica incorporada en el aire. Claro, si pudiera mantener los gases en contacto con el bloque por más tiempo, se calentaría un poco más rápido, pero no creo que vea una diferencia apreciable en un viaje corto

Hay enfoques locos podría tomar, como aislar su motor con espuma en aerosol, agregar un termo muy grande tipo termo de vacío al sistema de refrigeración (algunos autos de lujo lo tienen incorporado para proporcionar calor en la cabina antes en los días fríos), agregar algún tipo de dispositivo de combustión de combustible para calentar el circuito de refrigerante como ha observado. Incluso puede comprar un automóvil con motor más pequeño, o si su viaje es corto, uno eléctrico (como un Renault Twizy), entonces no tiene que preocuparse.

..pero en general, creo que debería dejar de preocuparse por eso. Un motor habrá alcanzado una temperatura de funcionamiento razonable mucho antes de que la aguja de la temperatura del refrigerante comience a subir. Esos medidores de refrigerante generalmente tienen un rango muy estrecho, como 90 a 110, con una operación de 100. Las partes que hacen el trabajo serio ya estarán más calientes que esto mucho antes, y es el retraso en el aumento de calentamiento del refrigerante lo que toma el tiempo. No es la causa de que un motor tenga que alcanzar un punto en el que cada parte del bloque esté a 100 grados antes de que funcione de manera eficiente y será digno de convertirse en un automóvil de F1 algún día (BMW usó motores de salón viejos para basar los motores de F1 en, ya que la teoría era que habían pasado por muchos ciclos de calor y frío y el metal estaría más libre de tensiones internas) por lo que la respuesta corta sería esencialmente "no te preocupes" - sí, algunas cosas podrían romperse antes, pero en general los coches son tan baratos y desechables cuando alcanzan el punto de "el doble de la vida útil de diez años para la que están diseñados", que simplemente se desechan. Hacer funcionar el motor a temperatura máxima en cada viaje no evitará mucho esa muerte, "es la vejez que mata los autos, no la edad"

No estará de más tomar un una explosión más prolongada a alta velocidad varias veces al mes, especialmente si su automóvil tiene un gato, un filtro de partículas diésel o un sistema de control de emisiones similar que requiere una buena explosión, pero no se preocupe por tener que ser en cada viaje; mi viaje se redujo drásticamente de 50 millas a 1.5 hace cinco años, y el Volvo 04 diesel que tuve durante 12 años todavía se comporta igual. No hago ningún esfuerzo especial para volarlo con regularidad, pero cuando se rinde irreparablemente Lo desecharé y espero conseguir un E60 M5. Creo firmemente que al tener este sueño, mi auto actual funcionará para siempre, solo para evitar que se haga realidad :)

Quisiera agregar, enfriar los gases de escape aumenta el tiempo de calentamiento del convertidor catalítico. Con el tiempo, esto podría causar una falla CEL.
Ese es un buen punto; tal intercambio de calor podría tener que hacerse después del gato, ya que poner en funcionamiento un convertidor catalítico de forma regular definitivamente haría que sea una forma costosa de tener los dedos calientes en el camino al trabajo
Otro factor en el calentamiento rápido son los controles de emisiones. Es difícil que un motor funcione limpio cuando está frío. Cualquier recuperación de calor de escape debe ocurrir después del ** sensor de oxígeno post-cat **. No se le permite modificar la envolvente de emisiones (MAF al sensor de O2 de cola) de la forma que desee.
El único tipo de calentador auxiliar sería uno de esos calentadores impulsados ​​por combustible eberspacher o webasto, pero son muy caros. Cualquier otro tipo y tendría que ejecutar un cable de alimentación de mi vecino que vive debajo de mí en la planta baja :). El termostato fue revisado y vuelto a revisar, así que no es eso. No se trata necesariamente de comodidad como estoy acostumbrado. Se trata más del desgaste del motor, ya que en su mayoría hago viajes cortos y el motor nunca alcanza las temperaturas de funcionamiento.
Si mantengo el aire acondicionado de medio a alto, comienza a agotar el calor del motor, por lo que antes de irme lo mantengo en bajo, recirculando y solo en el parabrisas para que sea más fácil raspar el hielo. Una vez que me pongo en marcha, tengo que subirlo al menos a velocidad media o el parabrisas se empaña. Solo uso el aire acondicionado para soplar aire caliente hacia mí una vez que el motor está caliente.
Hay una diferencia cultural aquí, creo. En el Reino Unido, de donde soy, los coches suelen estar equipados con un calefactor, pero más opcionalmente con un circuito de aire acondicionado (AC) que puede enfriar (en verano) y deshumidificar (un efecto secundario del enfriamiento) el aire. Al intentar despejar un parabrisas con niebla, se debe activar el calentador Y el aire encendido, para asegurarse de que la superficie interna de la pantalla cargada de humedad reciba un chorro de aire tan cálido y seco como sea posible. Si está usando AC simplemente para referirse al calentador, y su automóvil no tiene la capacidad de enfriar el aire por debajo del ambiente, puede cambiar el significado de mi publicación
Basta decir que el calentador es simplemente un pequeño intercambiador de calor como el radiador principal del automóvil, extrae el calor del refrigerante en un circuito pequeño y calienta la cabina ... evitará que el motor alcance la temperatura de funcionamiento antes (y en algunos casos muy fríos condiciones climáticas suficientes para enfriar totalmente un motor con poca carga, sin usar el radiador principal). Si su objetivo es calentar el motor más rápido, en lugar de la cabina, editaré información adicional en mi respuesta
CharlieRB
2017-08-31 16:59:39 UTC
view on stackexchange narkive permalink

No es factible. Posible, si. Factible, no. Gastaría demasiado dinero por muy poca ganancia de calor.

Solo una sugerencia, podría considerar un calentador de bloque. Esto le permitiría mantener el bloque caliente en esas noches muy frías. Esto permitiría un calentamiento más rápido por la mañana.

¿Por qué mantendría el bloque caliente durante la noche? Eso parece una gran pérdida de energía. Calentar una hora antes de empezar por la mañana, quizás tenga sentido.
@leftaroundabout No veo dónde sugerí desperdiciar energía. ¿Cuánta energía se necesitará? ¿Lo has investigado? Supongo que depende del frío que haga y de lo que quiera hacer el OP. Un temporizador puede ser una gran sugerencia para encenderlo automáticamente en un momento específico. Las sugerencias son mejores que las críticas, en mi opinión.
@leftaroundabout, cuando los usé, los calentadores de bloque necesitaban varias horas para calentar todo el bloque, por lo que dejarlos durante la noche fue realmente la mejor opción. El calefactor de nuestro coche era de 400 vatios, básicamente dos grandes bombillas de calor, que no calentarán un bloque de hierro frío en una hora, pero ayudarán durante la noche. Ahora, solo tengo un garaje.
juhist
2017-08-31 18:38:21 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Sí, es factible. De hecho, muchos coches ya cuentan con dicho sistema. Mi automóvil (Toyota RAV4 híbrido con motor 2AR-FXE de 2.5 litros) tiene un sistema de este tipo. Se llama "EGR refrigerado" o "EGR refrigerado por refrigerante" y mueve el calor de los gases de escape al refrigerante del motor, exactamente como lo describió. También es posible mover el calor de los gases de escape al aceite del motor ("EGR enfriado por aceite").

Aquí hay una figura de un artículo de investigación que muestra qué tan bien el EGR enfriado por refrigerante y el EGR enfriado por aceite dan como resultado calentamiento más rápido: https://www.researchgate.net/figure/257207795_fig12_Figure-12-The-EGR-gas-temperature-after-the-EGR-cooler-for-oil-cooled-EGR-and

Ahora, si está planeando instalar un sistema de este tipo en un automóvil que aún no lo tiene, probablemente no sea tan fácil. Requeriría modificaciones en el flujo de refrigerante, y el montaje de tal dispositivo podría ser complicado si el automóvil no ha sido diseñado para la instalación de dicho dispositivo.

Creo que la opción más sensata para su caso es un calentador de bloque, como señaló CharlieRB.

Harper - Reinstate Monica
2017-09-01 03:35:34 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Debido a los controles de emisiones / la ley / el rendimiento de los motores modernos, cualquier modificación del escape debe ocurrir después del sensor de oxígeno post-cat. De lo contrario, explotará códigos, fallará el smog y tendrá un rendimiento deficiente.

Existe la posibilidad de calentar el interior de un automóvil con escape. Un ejemplo es el Old Beetle o cualquier motor refrigerado por aire. Puede haber kits de posventa para esto, pero una búsqueda rápida en Google no mostró ninguno.

También fabrican sistemas de recuperación de calor de escape que intercambian el calor de escape en refrigerante de glicol. El problema con estos sistemas es que se ve obligado a hacer circular el glicol continuamente o drenarlo por completo; si el glicol está estático en el intercambiador de calor, el alto calor de escape lo hervirá rápidamente, causando una presión excesiva en el sistema y dejando depósitos. No puede incluirlo en el circuito de refrigerante del motor porque el radiador no es lo suficientemente grande para enfriar tanto el motor como el enfriador de escape.

Otra opción es la calefacción eléctrica, utilizando un alternador bastante grande. 100 amperios a 14 V son 1400 vatios o aproximadamente la salida de un calentador-ventilador barato de Walmart. Fabrican alternadores de hasta 400A. Sin embargo, los cables son enormes.

Ayuda aún más si calienta al conductor en lugar de a toda la cabina. Haga esto con los asientos con calefacción, que es una solución fácil de atornillar.

Para el caso, puede colocar un calentador de red dentro de su cabina y hacer que lo encienda un WeMo u otro sistema domótico. Sería muy selectivo con el tipo de calentador, por ejemplo, los tipos de "radiadores de aceite" que no se calientan mucho. Querrá quitar el calentador durante el viaje, ya que las vibraciones diarias de estar en un automóvil arruinarían un calentador de uso doméstico.

El problema principal es que los autos con motor de gasolina simplemente no están diseñados para un viaje diario de 4 millas. Lo correcto para eso es un híbrido eléctrico o lo suficientemente fuerte como para que no necesite hacer funcionar el motor en absoluto, p. Ej. Chevy Volt. Estos vehículos tienen sistemas para brindar comodidad en la cabina sin el motor, y lo relevante aquí es esos sistemas son instantáneos . Ya sea calefacción eléctrica directa o, si es posible, cambiar el sistema de A / C para bombear calor hacia el automóvil en lugar de hacia afuera. Esto es muy eficiente, capaz de generar 3-5 BTU a un costo de energía de 1.

Nick
2019-11-14 14:50:14 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tuve el mismo problema en mi viejo e39 3.0d con la falla del calentador auxiliar webasto, reparar esas cosas cuesta una fortuna y se volverán a romper debido a la edad y la ubicación en el auto. Estaba planeando (vendí el auto antes que lo hice) comprar un calentador de estacionamiento chino (ahora puede obtener uno por tan solo 150 $) e instalarlo para calentar la cabina y tal vez soplar una fracción del aire caliente en el compartimiento del motor .Sé que esto no es tan eficiente, pero

a) no requiere modificaciones en el auto en sí; cualquier cambio en el sistema de enfriamiento causará problemas tarde o temprano, créame

b ) soplar aire caliente en la bahía durante 30 minutos hará algo de calefacción de todos modos (podría intentar soplar aire caliente a los conductos de entrada de aire)

c) tener la cabina precalentada extraerá menos calor del motor

d) usan como 0.2-0.4 litros de combustible por hora, y 15-20 minutos de operación es más que suficiente, soplan aire caliente más que un secador de pelo de 2kw (declarado 5kw pero no estoy seguro )

No recomendaría hacer un arranque remoto (asumiendo que tiene un diesel), eso es mucho desgaste para los componentes internos del motor, a menos que instale un calentador de entrada de aire eléctrico



Esta pregunta y respuesta fue traducida automáticamente del idioma inglés.El contenido original está disponible en stackexchange, a quien agradecemos la licencia cc by-sa 3.0 bajo la que se distribuye.
Loading...