СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТОПЛИВА ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ С ВИХРЕВЫМ ТЕРМОРЕГУЛЯТОРОМ

Предложение относится к области транспортного двигателестроения, а именно к системам питания двигателя топливом.
Известна система питания топливом танкового двигателя, содержащая дизель, топливные баки, насос бензиновый центробежный, топливный фильтр грубой очистки, топливный фильтр тонкой очистки, топливный насос высокого давления (Объект 172М. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Книга вторая. М., Воениздат, 1975, 584 с.).
Недостатком данной конструкции является низкая эффективность работы двигателя внутреннего сгорания из-за невозможности регулирования температуры топлива, поступающего в цилиндры в процессе эксплуатации (Мартынова, И.Б. Исследование особенностей топливоподачи и экономичности дизеля на долевых нагрузках при подогревании топлива: дисс. … канд. техн. наук: 05.08.05 / И.Б. Мартынова - Калининград: 1996 год).
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявленной системе регулирования температуры топлива поршневого двигателя с вихревым терморегулятором является система питания автотракторного дизеля (Патент RU №2305791, С1, МПК F02M 31/16 2006), содержащая: топливный бак, подогреватель топлива, фильтр грубой очистки топлива, топливный насос низкого давления, фильтр тонкой очистки топлива, топливный насос высокого давления, форсунку и топливопроводы.
Недостатками известной системы являются:
значительная инерционность теплообменника, работающего на охлаждающей жидкости, что приводит к увеличению продолжительности нагрева топлива до требуемой температуры;
сложность использования системы в двигателях, не имеющих жидкостного охлаждения (например, в двигателях с воздушным охлаждением);
отсутствие возможности регулирования температуры топлива поступающего в цилиндры двигателя в случаях, когда в его подогреве отсутствует необходимость.
Техническим результатом заявленного терморегулятора является: уменьшение продолжительности нагрева топлива до требуемой температуры, обеспечение возможности использования системы в двигателях, не имеющих жидкостного охлаждения, а также обеспечение возможности регулирования температуры топлива поступающего в цилиндры двигателя.
Технический результат достигается за счет установки вихревой трубы с дросселем, обводным каналом и сливным трубопроводом, электронного блока управления, связанного с электрическим топливоподкачивающим насосом, электрическим клапаном обводного канала, электрическим приводом дросселя и датчиков температуры топлива, частоты вращения коленчатого вала и положения рейки топливного насоса высокого давления.
Предложение поясняется чертежами, где изображены:
на фиг. 1, принципиальная схема системы питания топливом танкового двигателя с вихревым терморегулятором;
на фиг. 2, положение электрического клапана обводного канала в случае работы двигателя на режимах максимальных и близких к ним нагрузок;
на фиг. 3, работа вихревой трубы и положение электрического клапана обводного канала в случае работы двигателя на режимах малых нагрузок и холостого хода.
Заявленный вихревой терморегулятор топлива содержит: форсунку 1, электронный блок управления 2, вихревую трубу 3, топливный бак 4, фильтр грубой очистки топлива 5, электрический топливоподкачивающий насос 6; фильтр тонкой очистки топлива 7, сливной трубопровод 8; обводной канал 9, электрический клапан обводного канала 10, дроссель 11, электрический привод дросселя 12, датчик температуры топлива 13, датчик частоты вращения коленчатого вала 14, датчик положения рейки топливного насоса высокого давления 15 и топливный насос высокого давления 16. Заявленный вихревой терморегулятор топлива работает следующим образом. Известно, что подогрев топлива, чаще всего, необходим лишь на режимах, характеризуемых малыми нагрузками на двигатель (Мартынова, И.Б. Исследование особенностей топливоподачи и экономичности дизеля на долевых нагрузках при подогревании топлива: дисс. … канд. техн. наук: 05.08.05 / И.Б. Мартынова - Калининград: 1996 год). Поэтому заявленный терморегулятор обеспечивает регулирование температуры топлива на режимах работы двигателя близких к холостому ходу. Об изменении режима работы двигателя сигнализируют датчики частоты вращения коленчатого вала 14 и положения рейки топливного насоса высокого давления 15.
В условиях работы двигателя на максимальных и близких к ним нагрузках, когда в подогреве топлива нет необходимости топливо из топливного бака 4 под действием электрического топливоподкачивающего насоса 6 прокачивается через топливный фильтр грубой очистки 5, топливный фильтр тонкой очистки 7 и поступает в обводной канал 9. На рассматриваемом режиме работы дизеля электрический клапан обводного канала 10 находится в крайнем верхнем положении (фиг. 2), препятствуя поступлению топлива в вихревую трубу 3. Проходя через обводной канал вихревой трубы 9 топливо поступает в топливный насос высокого давления 16 и далее через форсунку 1 в цилиндры дизеля.
При снижении нагрузки и переходе дизеля на режим малых нагрузок и холостого хода сигнал от датчика частоты вращения коленчатого вала 14 и датчика положения рейки топливного насоса высокого давления 15 поступает на электронный блок управления 2 где обрабатывается и отправляется на электрический клапан обводного канала 10, который принимает крайнее нижнее положение (фиг. 3), что обеспечивает прохождение топлива в вихревую трубу 3. В вихревой трубе 3, реализующей эффект «Ранка-Хилша» (Гупол А.Ф. Эффект Ранка / А.Ф. Гуцол // Успехи физических наук. - Т. 167. - №6. - С. 665-687), топливо разделяется на подогретый и охлажденный поток. Охлажденный поток через сливной трубопровод 8 возвращается в топливный бак 4. Подогретый поток направляется в топливный насос высокого давления 16 и далее через форсунку 1 в цилиндры дизеля.
Регулирование температуры топлива, истекающего из вихревой трубы 3 и поступающего в топливный насос высокого давления 16 производится на основании показаний датчика температуры топлива 13 комплексно за счет изменения давления топлива, создаваемого электрическим топливоподкачивающим насосом 6 и изменением пропускной способности дросселя 11 регулируемого электрическим приводом дросселя 12.
По сравнению с прототипом предлагаемая система регулирования температуры топлива поршневого двигателя с вихревым терморегулятором позволяет уменьшить продолжительности нагрева топлива до требуемой температуры, обеспечить возможность использования данной системы в двигателях, не имеющих жидкостного охлаждения, а также обеспечить возможность регулирования температуры топлива поступающего в цилиндры двигателя.