БАК ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С ДИЗЕЛЬНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Полезная модель относится к емкостям для хранения жидкости, а именно к топливным бакам транспортных средств с дизельными двигателями, для работы которых в зимних условиях требуется подогрев топлива, подаваемого из бака в двигатель.
Известно устройство для подогрева дизельного топлива (Патент RU №69166, опубликован 10.12.2007 г.), содержащее топливную трубку с фланцем для крепления устройства на топливном баке. Трубка соединена со штуцером забора топлива. Цилиндрический электронагревательный элемент с нитью накаливания установлен коаксиально с зазором внутри топливной трубки с возможностью извлечения.
Недостатком данного топливного бака является то, что при низких температурах окружающего воздуха его использования не наблюдается эффективное уменьшение вязкости дизельного топлива в баке в зимнее время, т.е. действие обусловлено размерами цилиндрического нагревательного элемента. В результате топливо в баке при низких температурах имеет высокую вязкость, что затрудняет выкачивание топлива через топливопровод.
Известно устройство для подогрева и подачи дизельного топлива (Патент RU №85953, опубликован 20.08.2009 г.), состоящее из баков топлива с топливозаборными трубками, размещенными в баках, нагревателя, трубопроводов подвода и отвода топлива, соединенных с баками топлива через топливозаборные трубки. Трубопроводы подвода топлива соединены с баками вязкого и основного топлива. Устройство снабжено крыльчаткой, трубопроводами подвода и отвода отработавших газов. Нагреватель выполнен в виде двух коаксиально установленных полых цилиндров, внешний из которых соединен с трубопроводами подвода и отвода отработавших газов, а внутренний - с трубопроводами подвода и отвода топлива. Во внутреннем цилиндре нагревателя на оси установлен спиральный винт, а с другой стороны оси в корпусе установлена крыльчатка. Корпус связан с трубопроводами подвода и отвода отработавших газов. Повышается надежность работы топливной системы дизельного двигателя в различных температурных условиях при использовании топлив с разной вязкостью.
Область использования такого бака весьма ограничена из-за его сложности.
Наиболее близким из известных устройств к заявляемому является бак транспортного средства с дизельным двигателем (Патент RU №160559, опубликован 20.03.2016 г.), содержащий корпус, образующий топливный отсек, разделенный жесткими перегородками на ряд объемов, сообщающихся между собой через отверстия, выполненные в перегородках, и имеющий сформированные отверстия для заправки топливом, установки топливозаборника и датчика уровня топлива, одна из перегородок делит бак на два объема, большой и малый, причем сообщение объемов осуществляется в верхней части перегородки, а другая перегородка, расположенная в большем объеме бака, служит гасителем колебаний, отверстия равномерно распределены по всей площади перегородки, при этом бак дополнительно снабжен установленным в нижней части снаружи управляемым перепускным устройством, соединяющим оба объема, а сформированные отверстия выполнены в месте образования малого объема.
Недостатком известного устройства является то, что при низких температурах окружающего воздуха его использование не эффективно, в результате топливо в баке при низких температурах имеет высокую вязкость, что затрудняет выкачивание топлива через топливопровод.
Задачей предполагаемой полезной модели является обеспечение низкой вязкости топлива в топливном баке в зависимости от наполняемости топливом и температуры окружающей среды.
Технический результат - снижение парафинизации дизельного топлива и поддержание заданной вязкости топлива в топливном баке в холодное время при низких температурах окружающей среды.
Поставленная задача решается тем, что в бак транспортного средства с дизельным двигателем, содержащий корпус, образующий топливный отсек, разделенный жесткими перегородками на ряд объемов, сообщающихся между собой через отверстия, выполненные в перегородках, и имеющий сформированные отверстия для заправки топливом, установки топливозаборника и датчика уровня топлива, одна из перегородок делит бак на два объема, большой и малый, причем сообщение объемов осуществляется в верхней части перегородки, а другая перегородка, расположенная в большем объеме бака, служит гасителем колебаний, отверстия равномерно распределены по всей площади перегородки, при этом бак дополнительно снабжен установленным в нижней части снаружи управляемым перепускным устройством, соединяющим оба объема, а сформированные отверстия выполнены в месте образования малого объема, введены дополнительно размещенные на внешних боковых поверхностях бака нагревательные элементы и нагревательные элементы, встроенные в перегородки, делящие бак на ряд объемов, с возможностью зонального ступенчатого подключения в зависимости от уровня топлива в баке и температуры наружного воздуха.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид бака транспортного средства с дизельным двигателем, на фиг. 2 показано размещение нагревательных элементов на внешних боковых поверхностях бака, на фиг. 3, фиг. 4 показано размещение электрических нагревателей на перегородках, делящих бак на ряд объемов, на фиг. 5 и фиг. 6 показано размещение нагревательного провода в конструкции боковых поверхностей и перегородок бака.
Бак транспортного средства с дизельным двигателем содержит корпус 1, разделенный жесткими встроенными перегородками 2 и 3 на объемы, сообщающиеся между собой через отверстия 4 и 5, сформированные в перегородках, с торцов топливный бак закрыт боковыми поверхностями 6.
Бак дополнительно снабжен установленным в нижней части снаружи управляемым перепускным устройством 7, выполненным в виде соединительного патрубка и установленного в нем запорного клапана управления 8. Управление клапаном 8 возможно ручным краном или с помощью дистанционного управления. Перепускное устройство 7 обеспечивает принудительное выравнивание уровня топлива в большом А и малом Б объемах бака.
Перегородка 2 делит бак на два объема, большой А и малый Б. Малый объем Б используется для поддержания заданной температуры дизельного топлива в баке в предпусковой готовности к пуску двигателя, в условиях низких температур окружающей среды, а большой объем А используется для снижения парафинизации дизельного топлива и поддержания заданной вязкости топлива в топливном баке в холодное время при низких температурах окружающей среды. Внутри перегородок 2, 3 и боковых поверхностей 6 топливного бака размещены электрические нагреватели 9, выполненные из нагревательного провода из лавсановых нитей с резистивным напылением оксида металлов и размещенных на внутренних поверхностях перегородок 2, 3 и на боковых поверхностях 6 топливного бака. Подключение источника питания к электрическому нагревателю 9 осуществляется через изолированные от "массы" клеммы (на рисунке не показаны). Таким образом, каждая из клемм изолирована от "массы" и не зависит одна от другой, т.е. каждая группа электрических нагревателей 9 получает электропитание только через свою, предназначенную только для него клемму, не зависимую от клеммы другого электрического нагревателя 9.
Электрические нагреватели 9 могут подключаться непосредственно к бортовой сети транспортного агрегата или посредством кабеля с вилкой могут быть подключены к одному из источников электропитания: либо к сети 220 В, либо к бензогенератору 220 В, либо к штатному электрогенератору дизеля через инвертор 220 В (на рисунке возможные схемы подключения не показаны).
Благодаря тому, что электрические нагреватели 9, выполнены из лавсановых нитей с резистивным напылением оксида металла, размещены внутри перегородок 2, 3 и боковых поверхностей 6 топливного бака и не соприкасаются с топливом, обеспечивается безопасная эксплуатация топливного бака.
Размещение электрических нагревателей 9 приведено на фиг. 5 и 6. Электрические нагреватели 9, размещенные внутри перегородок 2 и 3, защищены от соприкосновения с топливом внешними стенками 10, обеспечивающих герметичность внутренней полости перегородок 2 и 3. Электрические нагреватели 9, размещенные внутри боковых поверхностей 6 топливного бака, защищены от соприкосновения с топливом внутренней стенкой 11, с внешней стороны защищены наружной поверхностью бака 12 и теплоизолирующим покрытием 13, обеспечивающих герметичность внутренней полости боковых поверхностей 6 топливного бака.
При работающем двигателе и движении автомобиля рекомендуется выключать электрические нагреватели 9 с целью снижения потребления электроэнергии из бортовой сети автомобиля при условии, что это не приводит к ухудшению прокачиваемости топлива и снижению мощности двигателя.
Устройство бака к транспортному средству с дизельным двигателем работает следующим образом.
В условиях низких температур перед запуском дизеля при подаче напряжения на изолированные от "массы" клеммы (на рисунке не показаны) электрический ток проходит через электрические нагреватели 9 с резистивным напылением оксида металла и они нагреваются до расчетной температуры, тем самым электрические нагреватели 9, размещенные внутри перегородок 2 и 3, а также внутри боковых поверхностей 6 топливного бака, выделяют тепло для нагрева дизельного топлива в большом А и малом Б объемах бака, при этом малый Б объем бака прогревается быстрее, обеспечивая поддержание постоянной температуры дизельного топлива.
Децентрализованное размещение электрических нагревателей 9 по всему объему корпуса 1, разделяя его на большой А и малый Б объемы топливного бака, снижает до минимума температурную и вязкостную неравномерность прогрева дизельного топлива, используемого для пуска двигателя.
При этом каждый электрический нагреватель 9 обеспечивает изменение температуры дизельного топлива в своей зоне размещения. Благодаря перемешиванию дизельного топлива под действием гравитационных сил (теплового напора) через отверстия 4 и 5, сформированные в перегородках, вероятность перегрева дизельного топлива полностью исключается. Кроме того, применение малого Б и большого А объемов в корпусе 1 топливного бака увеличивает эффективность использования электрических нагревателей 9 за счет увеличения площади тепловоспринимающей поверхности.
После нагрева и разжижения дизельного топлива внутри большого А и малого Б объемов происходит дополнительный нагрев боковых поверхностей 6 топливного бака, а от них нагрев топлива и плавление парафинов во внутреннем объеме корпуса 1 бака. Разогретое жидкое топливо, имея меньшую вязкость и плотность, беспрепятственно циркулирует внутри большого А и малого Б объемов корпуса 1 бака. Тем самым поддерживается энергоэффективный нагрев топлива, обеспечивается саморегулирование температуры топлива внутри большого А и малого Б объемов, исключается перегрев и закипание топлива в случае длительной задержки пуска двигателя.
Это обеспечивает более эффективный прогрев дизельного топлива в баке, при этом дизельное топливо, нагреваемое внутри большого А и малого Б объемов корпуса 1 бака, благодаря большей поверхности контакта с нагревательными элементами, а в малом объеме Б прогревается быстрее. Максимальная температура электрических нагревателей 9, выполненных из лавсановых нитей с резистивным напылением оксида металла не превышает 140°С, а в случае перегорания лавсановая нить оплавляется, но не возгорается, что повышает пожаро- и взрывобезопасность.
Полезная модель обеспечивает предпусковой подогрев дизельного топлива в баке без принудительной его прокачки электрическим насосом, работающим от бортовой сети автомобиля, обеспечивая равномерный прогрев топлива в баке в зависимости от наполняемости бака и температуры наружного воздуха.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет снизить температурную и вязкостную неравномерность прогрева дизельного топлива и повысить эффективность использования электрических нагревателей 9 за счет эффективной теплоотдачи от них и изменения теплообменной поверхности.
Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в том, что применение большого А и малого Б объемов корпуса 1 бака такой конструкции бака с топливом с обогреваемыми перегородками 2, 3 и боковыми поверхностями 6 топливного бака позволяет обеспечить лучший термический контакт между двумя средами и соответственно повысить коэффициент полезного действия обогрева дизельного топлива.
Повышение КПД устройства для предпускового подогрева дизельного топлива ДВС достигается тем, что в конструкции топливного бака 1 для создания компактной поверхности теплообмена применены дополнительные обогреваемые перегородки 2 и 3, а также обогреваемые боковые поверхности 6, что позволяет существенно увеличить площадь соприкосновения дизельного топлива с электрическими нагревателями 9, а выделение малого Б объема корпуса 1 бака обеспечивает более быстрый нагрев дизельного топлива в баке двигателя, с интенсивным его перемешиванием, что сокращает время подготовки двигателя к пуску, а обогрев боковых поверхностей позволяет эффективно подогревать топливо по высоте бака. Достигается более полное и эффективное использование теплоты выделяемой электрическими нагревателями 9 улучшаются экономические и экологические характеристики предпускового подогрева двигателя в целом.
Применение предлагаемого топливного бака для работы дизеля зимой на дизельном топливе способно компенсировать такие недостатки, как высокая кинематическая вязкость, высокая температура помутнения и застывания, которые присущи дизельному топливу и ограничивают его использование зимой.
Технический результат: быстрый и надежный пуск самого двигателя, а также более полное и эффективное использование теплоты выделяемой электрическими нагревателями, повышается коэффициент полезного действия предпускового подогрева дизельного топлива ДВС и обеспечивается стабильная подача топлива, как в предпусковой период, так и при работающем двигателе, существенно облегчается эксплуатация дизельного автомобиля в условиях низких температур.