СИСТЕМА ПИТАНИЯ АВТОТРАКТОРНОГО ДИЗЕЛЯ
POWER SYSTEM OF MOTOR-AND-TRACTOR DIESEL ENGINE

Изобретение относится к системам питания двигателя внутреннего сгорания транспортных средств, работающих на двух топливах.
Известна система питания автотракторного дизеля, содержащая топливный бак, подогреватель топлива, фильтр грубой очистки топлива, топливный насос низкого давления, фильтр тонкой очистки топлива, топливный насос высокого давления, форсунку и топливопроводы (RU №2305791, C1, МПК F02M 31/16 2006).
Недостатком известной системы является длительное время нагрева до работоспособного состояния теплообменника, работающего от охлаждающей жидкости. При этом при использовании высоковязких биодизельных топлив, режим в момент пуска и прогрева двигателя является неблагоприятным, в виду отрицательного воздействия на системы двигателя, что приводит к попаданию биотоплива в моторное масло и ухудшению его химмотологических свойств, увеличению нагарообразования в камере сгорания.
Также возникают сложности при использовании в двигателях, не имеющих жидкостного охлаждения (например, в двигателях с воздушным охлаждением).
Кроме того, не обеспечивается подогрев топлива до топливоподкачивающего насоса, что может привести к недостаточной прокачиваемости высоковязких биодизельных топлив при низких температурах.
7
Известна система питания двигателя внутреннего сгорания тракторного средства принятая за прототип, содержащая два топливных бака для разных топлив, подогреватель топлива, два фильтра грубой очистки топлива, два топливных насоса низкого давления, два фильтра тонкой очистки топлива, топливный насос высокого давления, форсунки, топливопроводы, управляющий модуль переключения топлива, датчики температуры и давления топлива, датчики температуры охлаждающей жидкости и положения рейки топливного насоса высокого давления, клавиши выбора режима и переключения типа топлива, сигнальные лампы, редукционный клапан, предохранительный клапан (RU №2443887 МПК F02D 19/06, F02M 37/00, В60K 15/06).
Недостатком известной системы является отсутствие возможности смешивания в процессе работы двигателя двух топлив, в основном минерального дизельного топлива и биодизельного топлива, и подачу топливной смеси к топливному насосу высокого давления, что приводит к увеличению расхода дизельного топлива, а при низких температурах - ниже 0°, исключает питание двигателя высоковязкими биодизельными топливами.
Кроме того, не обеспечивается подогрев топлива в баке для биодизельного топлива, что может привести к недостаточной прокачиваемости высоковязких биодизельных топлив при низких температурах, что приводит к снижению качества работы двигателя.
Технической задачей изобретения является повышение качества работы автотракторного дизеля на биодизельном и растительном топливе и снижение его расхода.
Поставленная техническая задача достигается тем, что система, содержащая топливные баки для разных топлив, теплообменник, фильтры грубой очистки топлива, топливный насос низкого давления, фильтры тонкой очистки топлива, топливный насос высокого давления, форсунки, топливопроводы, управляющий модуль переключения топлива, датчики температуры топлива, давления топлива, температуры охлаждающей жидкости, положения рейки топливного насоса высокого давления, клавиши и сигнальные лампы, согласно изобретению, снабжена смесителем, расположенным перед топливным насосом высокого давления, регулируемым сдвоенным четырехканальным термостатом с гидроаккумулятором, расположенным перед ним, дополнительным теплообменником, установленным перед фильтром грубой очистки, клапанами забора топлива, расположенными между фильтрами тонкой и грубой очистки, и датчиком температуры окружающего воздуха.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 представлена система питания двигателя внутреннего сгорания, обеспечивающая смешивание двух жидких топлив в процессе работы двигателя; на фиг.2 - схема работы термостата системы питания двигателя внутреннего сгорания.
Система питания автотракторного дизеля содержит баки для дизельного 1 и биодизельного 2 топлива, линии низкого давления для дизельного и биодизельного топлив, соединяющие баки 1 и 2 через регулируемый сдвоенный четырехканальный термостат 3 с гидроаккумулятором 4 для слива топлива и смеситель 5 с топливным насосом высокого давления 6 и далее через магистраль высокого давления 7 с форсунками 8. Магистраль подачи биодизельного топлива низкого давления содержит теплообменник 9 в баке 2 для биотоплива, дополнительный теплообменник 10 перед фильтром грубой очистки 11, топливоподкачивающий насос 12 с клапаном переключения забора топлива 13 и фильтр тонкой очистки 14. Магистраль подачи дизельного топлива снабжена фильтром грубой очистки 15, топливоподкачивающим насосом 16 с клапаном 17 переключения забора топлива, фильтром тонкой очистки 18.
Регулирование системы осуществляется настраиваемым управляющим модулем 19, получающим данные от датчиков температуры топлива 20, давления топлива 21, температуры охлаждающей жидкости 22, положения рейки топливного насоса высокого давления 23, температуры окружающего воздуха 24. Управление системой осуществляется клавишей выбора режима «ручной-автоматический» 25 и регулятора 26 переключения - смешивания топлива «дизельное-смесевое-биодизельное». Сигнальные лампы 27 отображают информацию о выбранном режиме, составе топлива, засоренности фильтров 11, 14, 15 и 18.
В качестве альтернативного топлива могут быть использованы высоковязкие топлива растительного происхождения, в частности из рапсового масла или чистое рапсовое масло.
Система работает следующим образом.
Топливо от бака 1 с дизельным топливом прокачивается топливоподкачивающим насосом 16 через фильтр грубой очистки 15 и фильтр тонкой очистки 18 к I каналу термостата 3 - P1. Топливо от бака 2 с биодизельным топливом прокачивается топливоподкачивающим насосом 12 через теплообменник 9, установленный в районе топливозабора, основной теплообменник 10, фильтр грубой очистки 11 и фильтр тонкой очистки 14 к II каналу термостата 3 - Р2.
Управляющий модуль 19 управляет перекрытием каналов термостата 3, регулируя необходимую подачу каждого из топлив, получая сигналы от: датчика температуры топлива 20, датчика температуры охлаждающей жидкости 22, датчика температуры окружающего воздуха 24, датчика положения рейки топливного насоса высокого давления 23, клавиши выбора режима «ручной - автоматический» 25 и регулятора 26 переключения - смешивания топлива «дизельное-смесевое-биодизельное», тем самым обеспечивая требуемый состав топлива для питания дизеля. Сигнальные лампы 27 отображают информацию о выбранном режиме, составе топлива, засоренности фильтров 11, 14, 15 и 18.
Термостат 3 частично или полностью открывает или перекрывает топливоподающие каналы термостата I и II трехпозиционным четырехходовым дросселирующим распределителем (Р), открытие канала II пропорционально перекрытию канала 1. Термостат 3 обеспечивает подачу одновременно двух топлив по каналам I (А1) и II (А2) в смеситель 5 (в случае питания двигателя одним типом топлива термостат 3 открывает требуемый канал подачи топлива, при этом другой канал полностью перекрывается), где топлива смешиваются и подготовленная смесь поступает в топливный насос высокого давления 6 и далее через магистраль высокого давления 7 в форсунки 8 двигателя. Регулятором 26 регулируется состав топлива: 100% дизельное топливо - Смесевое топливо - 100% биодизельное топливо. При этом в качестве основного топлива в баке 1 вместо дизельного можно использовать альтернативное топливо.
Избыток топлива в головке топливного насоса высокого давления 6 и в форсунках 8 сливаются в гидроаккумулятор 4 (АК) через канал термостата III (В1). Объем гидроаккумулятора 4 (АК) приблизительно равен объему фильтра тонкой очистки 14, 18 или 3-4 объема головки топливного насоса высокого давления 6 и может изменятся от типа. При наполнении гидроаккумулятора 4 он начинает разряжаться в топливную магистраль низкого давления перед топливоподкачивающими насосами 12, 16, при этом клапаны переключения забора топлива 13, 17 соответственно переключаются в режим питания от гидроаккумулятора 4. Выбор топливной магистрали, в которую сливается топливо от гидроаккумулятора 4, зависит от типа применяемого в данный момент топлива и осуществляется трехпозиционным трехходовым распределителем с делителем потока (ДП) встроенным в термостат 3, если питание дизеля осуществляется на 100% из бака для дизельного топлива, то слив осуществляется в магистраль с дизельным топливом; если питание дизеля осуществляется на 100% из бака для биодизельного топлива, то слив осуществляется в магистраль с биодизельным топливом; если питание дизеля осуществляется из обоих баков, для дизельного и для биодизельного топлива, то слив осуществляется в обе магистрали в соотношении 1:1. После полной разрядки гидроаккумулятора 4 клапаны переключения забора топлива 13, 17 переключаются в режим питания из бака. Наполнение гидроаккумулятора 4 происходит постоянно во время слива избытка топлива с головки топливного насоса высокого давления бис форсунок 8.
Для исключения работы двигателя на неблагоприятных режимах при использовании высоковязких биодизельных топлив, например рапсового масла, предусмотрен автоматический режим, активируемый клавишей 25.
В автоматическом режиме двигатель работает на 100% дизельном топливе или другом основном топливе из бака 1 в следующих случаях: 1) при температуре биодизельного топлива ниже 15°С, температуре охлаждающей жидкости ниже 50°С, на режиме холостого хода, при температуре окружающего воздуха, ниже -15°С. При достижении указанных условий система в автоматическом режиме переключается на питание смесевым топливом, увеличивая долю биодизельного топлива пропорционально нагреву биодизельного топлива, охлаждающей жидкости. При достижении температуры топлива более 50°С, и температуры охлаждающей жидкости более 80°С, и нагрузки более 10% система переключает питание на 100% биодизельным топливом из бака 2 при установке регулятора в положение 100% биодизельное топливо. При установке положения регулятора 26 от 0% до 70% нагрузка на двигатель не учитывается.
Возможно разбавление основного топлива из бака 1 до 15% биодизельным топливом из бака 2, до достижения температуры биодизельного топлива 15°С, температуры охлаждающей жидкости 50°С, на режиме холостого хода при условии, что температура окружающего воздуха выше -15°С регулировками на блоке управления. В блоке управления предусмотрено отключение каждого из датчиков и подогревателей, а также возможность регулировки пороговых значений для настройки под различные виды альтернативных топлив.
При включении датчика давления 21 блок управления 19 переключает питание двигателя на топливо из бака 1.
Дополнительно при работе на топливе из одного бака блок управления отключает подачу второго топлива выключением насоса низкого давления.
При выключении автоматического режима блок управления регулирует подачу топлив из баков 1 и 2 в зависимости от показаний регулятора 26, то есть включается «ручной режим» регулирования подачи топлива.
Таким образом, обеспечивается возможность питания двигателя смесевым топливом, при этом производство смесевого топлива происходит в процессе работы двигателя, обеспечивается снижение расхода дизельного топлива в более широком диапазоне температур и во время прогрева двигателя.
Система может использоваться для работы на высоковязких биодизельных топливах автотракторных двигателей.