Узел теплового воздействия для топливной системы автомобиля

Полезная модель относится к автомобилестроению, преимущественно к топливным системам, предназначенным для питания топливом двигателя автомобиля.
Известна система топливных баков транспортного средства, содержащая основной и дополнительный топливные баки с заправочными горловинами; соединенные между собой переливным и паровоздушным трубопроводами через верхние части баков, причем конец переливного трубопровода, входящий в дополнительный бак, расположен у дна бака, конец трубопровода, входящий в основной бак, расположен в верхней его части, концы паровоздушного трубопровода расположены в верхних частях топливных баков, основной бак снабжен топливоподающим трубопроводом и топливным фильтром, трубопроводом слива излишков топлива, струйным насосом, дополнительный бак связан с атмосферой, а основной бак снабжен погружным модулем, выполненным в виде резервуара с крышкой, в которой размещен струйный насос, при этом крышка погружного модуля соединена с переливным, топливоподающим трубопроводами и трубопроводом слива излишков топлива (см. патент на полезную модель RU №171963 U1, МПК F02N 19/06 (2010.01), F02M 31/16 (2006.01), опубликовано 22.06.2017).
Известна система топливопитания предпускового подогревателя, содержащая топливный бак, предпусковой подогреватель, трубопровод подвода топлива к предпусковому подогревателю, топливозаборник, оснащенный подогревателем, топливный фильтр с электроподогревателем, топливный насос сообщенный своим входом через топливный фильтр с топливным баком, панель управления, форсунку, связанную через трубку высокого давления с нагревателем топлива, дополнительно содержит управляющий клапан, связывающий топливный фильтр и предпусковой подогреватель с топливным баком и выполненный дистанционно управляемым нормально закрытым (см. патент на полезную модель RU №171963 U1, МПК F02N 19/06 (2010.01), F02M 31/16 (2006.01), опубликовано 22.06.2017).
Известна система топливных баков транспортного средства, содержащая два топливных бака, соединенных между собой уравнительным трубопроводом, всасывающий трубопровод для подачи топлива в двигатель и сливной трубопровод для подачи топлива от двигателя, дополнительно содержит связанные с электронным блоком управления электромагнитные клапаны, установленные на уравнительном трубопроводе и датчик уровня топлива, установленный на одном из топливных баков и имеющий поплавок, размещенный внутри топливного бака, при этом входы уравнительного трубопровода закреплены снизу боковых частей топливных баков, а в нижней части каждого бака выполнено сливное отверстие, закрытое резьбовой пробкой (см. патент на полезную модель RU №158453 U1, МПК В60К 15/03 (2006.01), опубликовано 21.04.2015).
Известна топливная система транспортного средства, содержащая основной и дополнительные топливные баки, связанные между собой, каждый из которых имеет всасывающий и сливной трубопроводы, также связанные между собой, подведенный к двигателю фильтр грубой очистки топлива, топливозаборники, оснащенные подогревателем, электромагнитные клапаны, где всасывающие трубопроводы основного и дополнительного баков, а также их сливные трубопроводы связаны между собой трехходовыми электромагнитными клапанами, при этом топливные баки соединены трубопроводом, управляемым посредством электромагнитных клапанов (см. патент на полезную модель RU №170566 U1, МПК В60К 15/06 (2006.01), F02M 37/00 (2006.01), опубликовано 28.04.2017).
Известна система топливопитания автомобиля, содержащая основной и дополнительный топливные баки, трубопровод подачи топлива в двигатель и трубопровод слива топлива из двигателя, связывающие топливные баки с двигателем и снабженные электромагнитными клапанами, фильтр грубой очистки и установленные на топливных баках топливозаборники, оснащенные электроподогревателями, элементы управления, дополнительно содержит смесители, установленные на трубопроводах подачи топлива и связанные соединительными топливопроводами с трубопроводами слива топлива (см.патент на полезную модель RU №180863 U1, МПК В60К 15/06 (2006.01), F02M 37/00 (2006.01), опубликовано 28.06.2018).
Известна топливная система транспортного средства, содержащая основной и дополнительный топливные баки, каждый из которых имеет всасывающий и сливной трубопроводы, связанные между собой трехходовыми электромагнитными клапанами, подведенный к двигателю фильтр грубой очистки топлива, топливозаборники, оснащенные подогревателем, соединительный трубопровод, связывающий между собой топливные баки и управляемый посредством электромагнитных клапанов, дополнительно содержит трубопроводы нижнего отвода топлива, связанные со всасывающими трубопроводами трехходовыми электромагнитными клапанами (см. патент на полезную модель RU №187084 U1, МПК В60К 15/06 (2006.01), F02M 37/00 (2006.01), опубликовано 18.02.2019).
Известна топливная система транспортного средства, содержащая основной и дополнительные топливные баки, связанные между собой, каждый из которых имеет всасывающий и сливной трубопроводы, также связанные между собой, подведенный к двигателю фильтр грубой очистки топлива, топливозаборники, оснащенные подогревателем, электромагнитные клапаны, при этом всасывающие трубопроводы основного и дополнительного баков, а также их сливные трубопроводы связаны между собой трехходовыми электромагнитными клапанами, топливные баки соединены трубопроводом, управляемым посредством электромагнитных клапанов (см. патент на полезную модель RU 170566 U1, МПК В60К 15/06 (2006.01), F02M 37/00 (2006.01), опубликовано 28.04.2017).
Известна система подачи топлива в двигатель транспортного средства, содержащая топливные баки, соединенные трубопроводом перекачки с перепускным клапаном и переключателем, всасывающую и нагнетательные магистрали, фильтр-отстойник, топливный насос, фильтр тонкой очистки топлива и форсунку, система дополнительно снабжена электроподогревателем постоянного подогрева топлива, встроенным в фильтр-отстойник, установленный во всасывающую магистраль, сливным трубопроводом, соединяющим топливный насос с одним из топливных баков, фильтр тонкой очистки топлива выполнен в сборе с фильтром-отстойником и электроподогревателем постоянного подогрева топлива (см. патент на полезную модель RU №20283 U1, МПК В60К 15/00 (2000.01), опубликовано 27.10.2001).
Известна топливная система автомобиля, содержащая основной и дополнительный топливные баки, всасывающий и сливной трубопроводы, фильтр грубой очистки, оснащенный электроподогревателем, топливозаборники, установленные на топливных баках, паровоздушные клапаны, всасывающий и сливной трубопроводы обоих топливных баков снабжены электромагнитными клапанами, при этом всасывающий и сливной трубопроводы основного бака связаны с всасывающим и сливным трубопроводами дополнительного бака через тройники, паровоздушные клапаны установлены в топливозаборниках и соединены между собой посредством тройника, установленного в месте соединения паровоздушных трубопроводов основного и дополнительного топливных баков, при этом конец объединенного паровоздушного трубопровода выведен на необходимую для преодоления брода высоту, кроме того, топливозаборники оснащены электроподогревателями (см. патент на полезную модель RU №114002 U1, МПК В60К 15/06 (2006.01), F02M 37/00 (2006.01), опубликовано 10.03.2012).
Известна топливная система автомобиля, содержащая основной и дополнительный топливные баки, всасывающий и сливной трубопроводы, связанные между собой и снабженные электромагнитными клапанами, фильтр грубой очистки, оснащенный электроподогревателем, топливозаборники, установленные на топливных баках и оснащенные электроподогревателями, два теплообменника, установленные на всасывающем и сливном трубопроводах параллельно основной магистрали, панель приборов переключения элементов, причем теплообменники связаны с системой кондиционирования воздуха кабины автомобиля через управляемые электромагнитные клапаны (см. патент на полезную модель RU №183687 U1, МПК В60К 15/00 (2006.01), опубликовано 01.10.2018).
Известна топливная система автомобиля, содержащая основной и дополнительный топливные баки, всасывающий и сливной трубопроводы, связанные между собой и снабженные электромагнитными клапанами, фильтр грубой очистки, оснащенный электроподогревателем, топливозаборники, установленные на топливных баках и оснащенные электроподогревателями, вентилятор, расположенный на двигателе для обдувания теплообменников, дополнительно снабжена двумя теплообменниками, установленными на всасывающем и сливном трубопроводах параллельно основной магистрали, панелью приборов переключения элементов, управление положением электромагнитных клапанов осуществляется воздействием дистанционно на переключатель на панели приборов (см. патент на полезную модель RU №169164 U1, МПК В60К 15/00 (2006.01), опубликовано 07.03.2017).
Также известна топливная система автомобиля, содержащая основной и дополнительный топливные баки, всасывающий и сливной трубопроводы, связанные между собой и снабженные электромагнитными клапанами, фильтр грубой очистки, оснащенный электроподогревателем, топливозаборники, установленные на топливных баках и оснащенные электроподогревателями, два теплообменника, установленные на всасывающем и сливном трубопроводах параллельно основной магистрали, панель приборов переключения элементов, дистационный подогреватель, обеспечивающий трубопроводы подогревом, блок управления, расположенный за пределами системы и содержащий микропроцессорный контроллер управления температурой топлива и вентилятор, расположенный на двигателе для обдувания теплообменников (см. патент на полезную модель RU №178604 U1, МПК В60К 15/06 (2006.01), F02M 37/00 (2006.01), опубликовано 11.04.2018).
Известные решения в большинстве случаев имеют недостаточную эксплуатационную эргономику, отказы в работе подогревателя при эксплуатации транспортного средства и не обеспечивают достаточной надежности при эксплуатации автомобиля при различных климатических условиях.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является улучшение эксплуатационных характеристик системы за счет обеспечения надежности работы при эксплуатации автомобиля в разных климатических условиях, за счет использования блока теплового воздействия с элементами Пельтье.
Для решения поставленной задачи узел теплового воздействия для топливной системы автомобиля, включающий блок теплового воздействия с элементами Пельтье, выполненный с возможностью размещения на всасывающем и сливном трубопроводах параллельно основной магистрали и вентилятор с автономным управляемым электроприводом, связанный с блоком теплового воздействия, при этом вентилятор расположен на блоке теплового воздействия, а автономный управляемый электропривод вентилятора и блок теплового воздействия связаны через блок включения и электронный блок управления с панелью приборов переключения элементов.
Совокупность существенных признаков в том, что блок теплового воздействия с элементами Пельтье, выполненный с возможностью размещения на всасывающем и сливном трубопроводах параллельно основной магистрали и вентилятор с автономным управляемым электроприводом, связанный с блоком теплового воздействия, при этом вентилятор расположен на блоке теплового воздействия, а автономный управляемый электропривод вентилятора и блок теплового воздействия связаны через блок включения и электронный блок управления с панелью приборов переключения элементов, позволяет улучшить эксплуатационные характеристики системы за счет обеспечения надежности работы при эксплуатации автомобиля в разных климатических условиях.
Суть полезной модели поясняется следующими чертежами
фиг. 1 - узел теплового воздействия в топливной системе автомобиля, общий вид принципиальной схемы;
фиг. 2 - схема блока включения.
Узел теплового воздействия для топливной системы автомобиля размещен параллельно основной и сливной магистрали на всасывающем трубопроводе 1 и сливном трубопроводе 2 и включает в себя блок 3 теплового воздействия с элементами Пельтье, оснащенный двухкамерным теплообменником с вмонтированными модулями на основе элементов Пельтье, в котором имеется возможность оказания теплового воздействия на топливо. Блок 3 теплового воздействия дает возможность как подогрева топлива, так и его охлаждения, то есть тепловое воздействие может быть связано как с подводом теплоты, так и с его отводом. В составе блока 3 теплового воздействия имеется вентилятор 4, позволяющий увеличить эффективность в части процессов подвода-съема тепловой энергии, происходящих в блоке 3 теплового воздействия. Блок 3 теплового воздействия и вентилятор 4 посредством автономного управляемого электропривода 5 связаны через блок 6 включения и электронный блок 7 управления с панелью 8 приборов переключения элементов. Вентилятор 4 предназначен для создания движения воздуха в блоке 3 теплового воздействия и охлаждения, за счет подвода воздуха к внешней стороне модулей элементов Пельтье. Прямое воздействие блока 3 теплового воздействия на топливо снижает риски возникновения какой-либо неисправности при теплопередаче, что способствует повышению надежности работы, а, следовательно, повышает и эксплуатационные характеристики всей системы.
Для управления процессами охлаждения-подогрева в топливной системе автомобиля содержится электронный блок 7 управления, подающий управляющие сигналы с относительно небольшими токами и напряжением, а также блок 6 включения, имеющий элементы смены полярности, через которые подается рабочее напряжение, необходимое для питания модулей с элементами Пельтье блока 3 теплового воздействия, кроме того, осуществляется подача рабочего напряжения необходимого для питания автономного управляемого электропривода 5 вентилятора. Блок 6 включения содержит не менее пяти реле 9 для смены полярности напряжения питания, подаваемого на блок 3 теплового воздействия, и включения автономного управляемого электропривода 5. Реле 9 управляются через электронный блок 7 управления, входные разъемы 10 на «плюс» и 11 на «минус», 12, 13 и 14 для направления управляющего сигнала и обеспечения подачи обычного или с изменой полярностью напряжения питания подаются как на блок 3 теплового воздействия, так и на автономный управляемый электропривод 5. Блок 6 включения также имеет выходные разъемы 15 и 16 для подключения к блоку 3 теплового воздействия и разъем 17 для подачи питания на автономный управляемый электропривод 5 для управления вентилятором 4. Блок 6 включения за счет смены полярности напряжения питания обеспечивает в разных климатических условиях выполнение функции «подогрева-охлаждение» топлива, которая позволяет надежно поддерживать необходимую температуру топлива для надежной работы двигателя внутреннего сгорания. Для защиты от перегрузок в блоке 6 включения расположен предохранитель 18. Блок 6 включения обеспечивает надежный подвод напряжения питания к блоку 3 тепловой подготовки и автономному управляемому электроприводу 5, что сказывается в результате на общее обеспечение надежности работы системы для устойчивой эксплуатации в условиях высоких или низких температур окружающего воздуха двигателя и автомобиля в целом.
Топливная система автомобиля с использованием блока теплового воздействия работает следующим образом.
Топливо по всасывающему трубопроводу 1 поступает к фильтру 19 грубой очистки и далее к насосу низкого давления, расположенному на двигателе 20.
При работе двигателя 20 переключение забора и слива топлива между топливными баками происходит посредством воздействия на положение электромагнитных клапанов 21 и 22. Режим охлаждения или подогрева топлива задействуется при воздействии на положение электромагнитных клапанов 23 и 24, при этом в одном из положений топливо поступает к блоку 3 теплового воздействия и получает охлаждение или подогрев в условиях высоких или низких температур окружающего воздуха, в другом - минуя их. Выбор используемого топливного бака при работе топливной системы определяется посредством электромагнитных клапанов 25 и 26. Управление всеми электромагнитными клапанами осуществляется с места водителя при помощи специальных клавиш, расположенных на панели 8 приборов автомобиля. При возникновении проблем переключения клапанами дистанционно, переключение можно осуществлять принудительно в ручном режиме.
При повышенных температурах срабатывает ограничение, заложенное в алгоритмах электронных системах управления двигателем, которое, в свою очередь, подает сигнал на снижение подачи топлива. Повышение температуры топлива происходит как от воздействия внешней среды, так и от самого двигателя или автомобиля при циркуляции по трубопроводам низкого давления топлива и возврате в топливный бак. Поэтому при эксплуатации в условиях жаркого климата водитель переключает клавишу на панели 8 приборов в положение «включить блок теплового воздействия», при этом срабатывают электромагнитные клапаны 23 и 24 так, что топливо проходит через блок 3 теплового воздействия. Управление работой блока 3 теплового воздействия осуществляется через электронный блок управления автомобиля, в котором заложены алгоритмы работы как охлаждения, так и подогрева топлива, и, который получает информацию о температуре окружающего воздуха и температуре топлива на входе в двигатель внутреннего сгорания посредством имеющихся датчиков (не показано) в электронных системах управления автомобиля. На панели 8 приборов трехпозиционным переключателем 27, имеющего положения «лето-откл.-зима», управление работой блока 3 теплового воздействия выбирается положение «лето». При этом через блок 6 включения подается напряжение на модули с элементами Пельтье блока 3 и топливо охлаждается. При необходимости увеличения отвода тепла от блока для большего охлаждения топлива через панель 8 приборов двух позиционным переключателем 28 с положениями «автомат-постоянно» выбирается режим работы автономного управляемого электропривода 5 вентилятора 4, который создает поток воздуха на наружную поверхность модулей с элементами Пельтье блока 3 теплового воздействия.
При эксплуатации в условиях умеренного климата водитель переключает клавишу на панели приборов 8 в положение «отключить блок теплового воздействия», при этом срабатывают электромагнитные клапаны 23 и 24 так, что топливо проходит, минуя блок 3 теплового воздействия.
При эксплуатации в условиях холодного климата водитель переключает клавишу на панели приборов 8 в положение «включить блок теплового воздействия», при этом срабатывают электромагнитные клапаны 23 и 24 так, что топливо проходит через блок 3 теплового воздействия. Также при переключении на панели приборов 8 трехпозиционного переключателя 27 управления работой блока 3 теплового воздействия в положение «зима» проводится смена полярности в цепи питания в блоке 6 включения через электронный блок 7 управления. Осуществляется подача напряжения на блок 3 теплового воздействия, при этом происходит нагрев топлива. При обычной эксплуатации клавиша на панели 8 приборов трехпозиционного переключателя 27 управления работой блока 3 теплового воздействия устанавливается в положение «отключить».
Заявляемое техническое решение позволяет повысить надежность работы при эксплуатации автомобиля в разных климатических условиях, а, следовательно, улучшить эксплуатационные характеристики всей системы.
Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании с применением ранее освоенных технологий.