УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОДОГРЕВА ТОПЛИВА

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению, и может быть использована в системах топливоподачи дизелей, эксплуатируемых в условиях отрицательных температур как средство обеспечения устойчивой работы двигателя после холодного запуска.
Дизельные топлива, различающиеся фракционным составом и предназначенные для применения в зависимости от температуры окружающей среды, не полностью отвечают требованию обеспечения нормального режима функционирования систем топливоподачи дизельных двигателей при низких температурах, для которых в этих условиях эксплуатации свойственен интенсивный процесс кристаллизации, характеризующийся выпадением парафинов, забивающих фильтры и ухудшающих работу форсунок.
Нарушению топливоподачи способствует также повышенная вязкость топлива в зимних условиях, приводящая часто к полной потере текучести, вследствие чего либо невозможно осуществить запуск двигателя, либо после пуска он не способен развить полную мощность и глохнет из-за отсутствия нормальной подачи смесеобразования и сгорания топлива (Карницкий В.В. и др. Современные дизельные двигатели средней грузоподъемности, НИИ автопром, М., 1981, с.31-32).
Для устранения этих недостатков в системах топливоподачи дизельных двигателей нашли применение устройства, в той или иной мере позволяющие обеспечить функционирование в условиях низких температур элементов системы топливоподачи, зависящих от физических параметров топлива.
Известен топливоподогреватель, содержащий корпус, подвод и отвод дизельного топлива, размещенный в корпусе, электрический нагревательный элемент, последний выполнен в виде металлической пластины с толстопленочным покрытием, закрепленной в нижней части корпуса, а на противоположном конце пластины в корпусе установлен фильтр грубой очистки. Для упрощения конструкции, сборки и демонтажа нагревательного элемента нижняя часть корпуса выполнена съемной и в ней выполнены впускные окна, через которые топливо поступает к нагревательному элементу (патент РФ №2168650, опубл. 10.06.2001 г.).
Также известно устройство для подогрева дизельного топлива, содержащее топливную трубку, имеющую фланец для крепления устройства на топливном баке и соединенную со штуцером забора топлива, и нагревательный элемент, при этом нагревательный элемент выполнен в виде цилиндрического электронагревательного элемента, установленного коаксиально с зазором внутри топливной трубки с возможностью извлечения (патент РФ на полезную модель №69166. опубл. 10.12.2007 г.)
Недостатком приведенных известных подогревателей является их невысокая эффективность подогрева топлива из-за большой тепловой инерционности устройств, а также сложность конструкции подогревателей.
Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату является устройство для подогрева топлива дизельных двигателей, содержащее нагреватель топлива с рабочей теплообменной камерой и нагреватель с нагревательным элементом для фильтра тонкой очистки, датчик температуры, электронный блок управления, переключатель рода работ и блок питания, в котором нагреватель топлива включен в систему подачи топлива перед фильтром тонкой очистки и выполнен проточным, а нагреватель для фильтра выполнен в виде разрезного хомута с возможностью изменения своего диаметра и размещен коаксиально фильтра тонкой очистки топлива (патент РФ №2196245, опубл. 10.01.2003 г.).
Недостаток известного устройства проявляется в низкой его эффективности из-за невозможности обеспечить надежную работу двигателя большого объема при любых морозах. Кроме того известное техническое решение имеет внешний источник дополнительной энергии в виде нагревательного элемента.
Задачей заявляемого технического решения является устранение вышеуказанных недостатков, а именно: повышение эффективности и надежности работы двигателя большого объема (более 10 литров) при отрицательных температурах, а также исключение зависимости от внешнего источника энергии.
Поставленная задача решается предлагаемым устройством автоматического подогрева топлива, содержащим теплообменник, датчик температуры, который дополнительно снабжен корпусом, автоматическим регулятором потока топлива, поступающиего по магистрали сброса, биметаллическим термометром, топливным охладителем, а датчик температура расположен в магистрали подачи топлива, при этом составляющие узлы соединены между собой жесткими топливопроводами.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в следующем.
У двигателей до 10 литров, в которых используются топливный насос высокого давления (ТНВД) и механические форсунки, объем топлива, сливаемого в бак по магистрали сброса, незначительный, т.к. высокое давление создает ТНВД и по магистралям высокого давления распределяет его по форсункам. При этом температура сбрасываемого в бак топлива не достаточна высока, фактически температура подаваемого топлива сопоставима с температурой окружающей среды. В двигателях большого объема (14, 16, 18 литров) реализован метод топливной рампы и установлены насос-форсунки. Производительность топливного насоса закачки в топливную рампу составляет 410 л/час, а расход 120-140 л/час на полной нагрузке дизель генераторной установки. Таким образом, в бак сливается по обратной магистрали 250-300 литров горячего топлива (70-90°С). Используя тепло горячего топлива в магистрали сброса и совмещая в теплообменнике подачу топлива и сброс топлива, тепло сбрасываемого топлива передается топливу в подачу.
На фиг.1 схематично изображено заявляемое устройство автоматического подогрева топлива. Оно содержит корпус 1, термодатчик автоматического регулятора 2, биметаллический термометр 3, магистраль подачи топлива к фильтрам 4, узел связи термодатчика и регулятора 5, топливопровод 6 подогретого топлива к термодатчику, топливопровод входа топлива 7 из бака, обратный топливопровод из головки блока фильтров 8, магистральный топливопровод обратного слива избытка топлива 9, так называемой «обратки», в бак, регулятор 10 потока топлива.
Подогрев топлива осуществляют за счет передачи тепла топлива, поступающего по обратной магистрали через теплообменник в топливо, поступающего в подачу. Устройство автоматического подогрева топлива расположено в магистрали подачи дизельного топлива в головку блока фильтров. Оно содержит термодатчик, например, регулятор температуры AVTB, позволяющий обеспечивать работу устройства в диапазоне температур от +20°С до +60°С. Кроме того устройство содержит указатель температуры, например, биметаллический термометр ТБ-1, имеющий возможность проводить измерения пределы измерений от -40°С до +60°С. Термодатчик расположен в топливопроводе подачи топлива перед входом в головку блока фильтров. Поток топлива из бака и поток отработанного топлива (обратка) направлены через теплообменник.
Устанавливая регулятор температуры AVTB на заданный параметр возможно тем самым обеспечить дизельному топливу заданную температуру на входе в блок фильтров. Показания температуры снимаются датчиком регулятора AVTB и фиксируется на биметаллическом термометре. Регулятор температуры имеет несколько положений: 1-20°С; 2-35°С; 3-50°С; 4-60°С; 5-60°С. При установке регулятора температуры в определенное положение, регулятор потока отработанного топлива автоматически регулирует этот поток топлива в топливопровод подачи, обеспечивая тем самым автоматическое поддержание заданной температуры топлива.
Топливная система двигателя штатно оснащена топливным охладителем для охлаждения топлива, поступающего по обратной магистрали в бак.
Регулятор потока отработанного топлива выполнен в виде трехходового крана и расположен на выходе из головки блока фильтров. Он изменяет направление движения отработанного топлива (обратки) либо в топливный охладитель, либо через теплообменник в топливный бак к подаче.
Таким образом, заявляемое устройство автоматического подогрева топлива позволяет эффективно работать двигателям большого объема при низких температурах окружающей среды (ниже -10°С). При этом возможно использование «несезонного» топлива. Устройство просто в монтаже и обслуживании. Достаточно один раз установить температуру топлива на регуляторе. Далее устройство автоматически поддерживает температуру топлива. Не требует постоянного контроля и корректировки показаний.
Кроме того устройство исключает использование дополнительного источника внешней энергии в своей работе, т.е. экономично в эксплуатации.