СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТОПЛИВА ТАНКОВОГО ДВИГАТЕЛЯ В-92С2 С ВИХРЕВЫМ ТЕРМОРЕГУЛЯТОРОМ И ВОЗДУШНО-ЖИДКОСТНЫМ ТЕПЛООБМЕННИКОМ

Полезная модель относится к области транспортного двигателестроения, а именно к системе питания двигателя топливом, и может быть использована в качестве технического решения для эффективной работы двигателя, как на режиме холостого хода, так и на режиме максимальной мощности.
Известная 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).
Известна система питания автотракторного дизеля (Патент RU №2305792, 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.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявленному техническому решению является система регулирования температуры топлива поршневого двигателя с жидкостным теплообменником и электромагнитным клапаном (Патент RU №211170, U1, МПК F02M 31/02, F02M 31/16, F02M 31/16 2022), содержащая: форсунку, электронный блок управления, вихревую трубу со сливным трубопроводом, жидкостной теплообменник с электромагнитным клапаном, топливный бак, фильтр грубой очистки топлива, электрический топливоподкачивающий насос; фильтр тонкой очистки топлива, обводной канал, электрический клапан обводного канала, дроссель, электрический привод дросселя, датчик температуры топлива, датчик частоты вращения коленчатого вала, датчик положения рейки топливного насоса высокого давления, топливный насос высокого давления, трубопровод охлаждающей жидкости, трубопровод, топливопровод.
Основным недостатком данной конструкции является то, что она не позволяет одновременно охлаждать и нагревать топливо на каждом эксплуатационном режиме работы двигателя (режим холостого хода, максимальной мощности).
Так, согласна ряда исследований известно, что эффективность протекания рабочего процесса на каждом эксплуатационном режиме работы двигателя (режим холостого хода, максимальной мощности) может быть значительно улучшена за счет обеспечения оптимальной для каждого режима температуры топлива.
Таким образом, приведенные выше доводы убедительно свидетельствуют о необходимости обеспечения гибкого регулирования температуры топлива во всех эксплуатационных режимах работы двигателя.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение эффективности работы, за счет реализации опции охлаждения или подогрева топлива для каждого эксплуатационного режима работы дизельного двигателя.
Технический результат достигается тем, что в магистраль подачи топлива от топливного бака к двигателю установлен воздушно-жидкостной теплообменник с термоизоляционным кожухом, во внутренней полости которого проходит трубка с топливом, выполненная с возможностью обдува холодным или горячим потоком воздуха, поступающим из вихревого терморегулятора, электромотор выполнен с возможностью по сигналу от электронного блока управления по CAN - шине изменять положения регулировочных заслонок, установленных в трубопроводе горячего и холодного потоков воздуха для направления потоков холодного или горячего воздуха в воздушно-жидкостной теплообменник.
Работа предлагаемой системы поясняется чертежами, где изображены
на фиг. 1 - принципиальная схема системы питания топливом танкового двигателя с вихревым терморегулятором и воздушно-жидкостным теплообменником;
на фиг. 2 - работа вихревого терморегулятора и воздушно-жидкостного теплообменника, при работе двигателя на режимах малых нагрузок и холостого хода;
на фиг. 3- работа вихревого терморегулятора и воздушно-жидкостного теплообменника, при работе двигателя на режиме максимальной мощности.
Заявленная система содержит форсунку 1, электронный блок 2 управления, вихревой терморегулятор 3, дроссель 4, электрический привод 5 дросселя 4, трубопровод 6 горячего потока воздуха, трубопровод 7 холодного потока воздуха, трубопровод 8 выхода горячего потока воздуха, трубопровод 9 выхода холодного потока воздуха, регулировочная заслонка 10 холодного потока воздуха, регулировочная заслонка 11 горячего потока воздуха, термоизоляционный кожух 12, воздушный трубопровод 13, компрессор 14, топливный бак 15, топливопровод 16, топливный фильтр 17 грубой очистки, электрический топливоподкачивающий насос 18, топливный фильтр 19 тонкой очистки, воздушно-жидкостной теплообменник 20, датчик 21 частоты вращения коленчатого вала, датчик 22 положения рейки топливного насоса высокого давления, топливный насос 23 высокого давления, датчик 24 температуры топлива, трубопровод с топливом 25, электромотор 26, патрубок 27 выхода использованного теплоносителя, трубка 28 с топливом (фиг. 1).
Заявленный вихревой терморегулятор с воздушно-жидкостным теплообменником работает следующим образом.
Известно, что охлаждение топлива, необходимо лишь на режимах, характеризуемых малыми нагрузками на двигатель, а подогрев топлива необходим на режиме максимальной мощности. Поэтому заявленное техническое решение обеспечивает регулирование температуры топлива на режимах работы двигателя характеризуемых малыми нагрузками или режиме максимальной мощности.
На фиг. 2 представлен вариант работы двигателя на режиме малых нагрузок и холостого хода (охлаждение топлива) об изменении режима работы двигателя сигнализируют датчики частоты вращения коленчатого вала 21 и положения рейки топливного насоса высокого давления 22, которые, в свою очередь, соединены по каналу связи CAN-шина с электронным блоком 2 управления. Топливо из топливного бака 15, подается по топливопроводу 16, который, в свою очередь, соединен с помощью пайки с одной стороны с нижней частью топливного бака 15, а с другой стороны - с топливным фильтром 17 грубой очистки, прокачка топлива из топливного бака 15 осуществляется под действием электрического топливоподкачивающего насоса 18, который установлен в топливопровод 16 и соединен с помощью пайки с одной стороны с топливным фильтром 17 грубой очистки, а с другой стороны - с электрическим топливоподкачивающим насосом 18, далее топливо поступает в топливный фильтр 19 тонкой очистки, который, в свою очередь, установлен в топливопроводе 16 и соединен с одной стороны с электрическим топливоподкачивающим насосом 18, с другой стороны - с топливным фильтром 19 тонкой очистки с помощью пайки, далее после прохождения топлива через фильтр 19 тонкой очистки поступает в топливопровод 16, который соединен с одной стороны с помощью пайки с топливным фильтром 19 тонкой очистки, с другой стороны - путем свинчивания с воздушно-жидкостным теплообменником 20, для сохранения энергии теплоносителем на воздушно-жидкостной теплообменник 20 путем склеивания установлен термоизоляционный кожух 12. Электронный блок 2 управления в соответствии с установленной работой двигателя принимает решение об оптимальном значении температуры топлива, подаваемого в цилиндр двигателя, электронный блок 2 управление по каналу связи CAN-шина отправляет сигнал на включение компрессора 14, воздух из компрессора 14 по воздушному трубопроводу 13 поступает на вход в вихревой терморегулятор 3, воздушный трубопровод 13 одним концом свинчивается с вихревым терморегулятором 3, другим концом - путем свинчивания с компрессором 14. Поступивший в вихревой терморегулятор воздух, реализует эффект «Ранка-Хилша» (Гупол А.Ф. Эффект Ранка / А.Ф. Гупол // Успехи физических наук. - Т. 167. - №8. - С. 665-687), разделяясь на потоки - горячий и холодный. Электронный блок 2 управления по каналу связи CAN-шина отправляет сигнал на электрический привод 5 дросселя 4, который переводит сам дроссель 4 верхнее положение для более глубокого охлаждения воздуха, одновременно с перемещением дросселя 4 в верхнее положение электронный блок 2 управления по каналу связи CAN-шина дает команду электромотору 26, который, в свою очередь, по каналу связи CAN-шина перемещает регулировочную заслонку 11 горячего потока воздуха в нижнее положение, при котором горячий воздух из трубопровода 6 горячего потока воздуха направляется в трубопровод 8 выхода горячего потока воздуха, из которого выводится в атмосферу, трубопровод 8 выхода горячего потока воздуха путем свинчивания установлен в трубопровод 6 горячего потока воздуха, трубопровод 6 горячего потока воздуха одним концом путем свинчивания соединен с вихревым терморегулятором 3. Одновременно с перемещением регулировочной заслонки 11 горячего потока воздуха в нижнее положение, регулировочная заслонка 10 холодного потока воздуха перемещается верхнее положение, тем самым давая пройти по трубопроводу 7 холодного потока воздуха охлажденному воздуху, поступающему из вихревого терморегулятора 3. В верхнем положении регулировочной заслонки 10 холодного потока воздуха перекрывается выход охлажденного воздуха по трубопроводу 9 выхода холодного потока воздуха в атмосферу, трубопровод 7 холодного потока воздуха одним концом путем свинчивания соединен с вихревым терморегулятором 3, в трубопровод 7 холодного потока воздуха путем свинчивания установлен трубопровод 9 выхода холодного потока воздуха. Из трубопровода 7 холодного потока воздуха холодный воздух поступает во внутреннюю полость воздушно-жидкостного теплообменника 20, где проходя мимо трубки 28 с топливом, охлаждает топливо, и выводится через патрубок 27 выхода использованного теплоносителя в атмосферу. Концы трубопровода 7 холодного потока воздуха и трубопровода 6 горячего потока воздуха соединены с помощью пайки с воздушно-жидкостным теплообменником 20. После прохождения топлива через воздушно-жидкостной теплообменник 20 и его охлаждение, топливо поступает в топливный насос 23 высокого давления, соединение воздушно-жидкостного теплообменник 20 с топливным насосом 23 высокого давления осуществляется путем свинчивания, датчик 24 температуры топлива по каналу связи CAN-шина передает информацию на электронный блок 2 управления, который, в свою очередь, передает информацию по каналу связи CAN-шина на электрический привод 5 дросселя 4 для регулировки глубины охлаждения воздуха, поступающего из вихревого терморегулятора 3. После прохождения топлива через топливный насос 23 высокого давления топливо поступает в трубопровод 25 с топливом, который одним концом путем свинчивания соединен с топливным насосом 23 высокого давления, а другим концом - путем свинчивания с форсункой 1, при поступлении охлажденного топлива к форсунке 1 топливо впрыскивается в цилиндр двигателя.
На фиг. 3 представлен вариант работы двигателя на режиме максимальной мощности (подогрев топлива) об изменении режима работы двигателя сигнализируют датчики частоты вращения коленчатого вала 21 и положения рейки топливного насоса высокого давления 22, которые, в свою очередь, соединены по каналу связи CAN-шина с электронным блоком 2 управления. Топливо из топливного бака 15, подается по топливопроводу 16, который, в свою очередь, соединен с помощью пайки с одной стороны с нижней частью топливного бака 15, а с другой стороны - с топливным фильтром 17 грубой очистки, прокачка топлива из топливного бака 15 осуществляется под действием электрического топливоподкачивающего насоса 18, который установлен в топливопровод 16 и соединен с помощью пайки с одной стороны с топливным фильтром 17 грубой очистки, а с другой стороны - с электрическим топливоподкачивающим насосом 18, далее топливо поступает в топливный фильтр 19 тонкой очистки, который, в свою очередь, установлен в топливопроводе 16 и соединен с одной стороны с электрическим топливоподкачивающим насосом 18, с другой стороны - с топливным фильтром 19 тонкой очистки с помощью пайки, далее после прохождения топлива через фильтр 19 тонкой очистки поступает в топливопровод 16, который соединен с одной стороны с помощью пайки с топливным фильтром 19 тонкой очистки, с другой стороны - путем свинчивания с воздушно-жидкостным теплообменником 20, для сохранения энергии теплоносителем на воздушно-жидкостной теплообменник 20 путем склеивания установлен термоизоляционный кожух 12. Электронный блок 2 управления в соответствии с установленной работы двигателя принимает решение об оптимальном значении температуры топлива, подаваемого в цилиндр двигателя, электронный блок 2 управления по каналу связи CAN-шина отправляет сигнал на включение компрессора 14, воздух из компрессора 14 по воздушному трубопроводу 13 поступает на вход в вихревой терморегулятор 3, воздушный трубопровод 13 одним концом свинчивается с вихревым терморегулятором 3, другим концом - путем свинчивания с компрессором 14. Поступивший в вихревой терморегулятор воздух, реализует эффект «Ранка-Хилша» (Гупол А.Ф. Эффект Ранка / А.Ф. Гупол // Успехи физических наук. - Т. 167. - №8. - С. 665-687), разделяясь на потоки - холодный и горячий. Электронный блок 2 управления по каналу связи CAN-шина отправляет сигнал на электрический привод 5 дросселя 4, который переводит сам дроссель 4 в нижнее положение для более глубокого подогрева воздуха, одновременно с перемещением дросселя 4 в нижнее положение, электронный блок 2 управления по каналу связи CAN-шина дает команду электромотору 26, который, в свою очередь, по каналу связи CAN-шина перемещает регулировочную заслонку 10 холодного потока воздуха в нижнее положение, при котором холодный воздух из трубопровода 7 холодного потока воздуха направляется в трубопровод 9 выхода холодного потока воздуха, из которого выводится в атмосферу, трубопровод 9 выхода холодного потока воздуха путем свинчивания установлен в трубопровод 7 холодного потока воздуха, трубопровод 7 холодного потока воздуха одним концом путем свинчивания соединен с вихревым терморегулятором 3. Одновременно с перемещением регулировочной заслонки 10 холодного потока воздуха в нижнее положение, регулировочная заслонка 11 горячего потока воздуха перемещается верхнее положение, тем самым давая пройти по трубопроводу 6 горячего потока воздуха горячему воздуху, поступающего из вихревого терморегулятора 3. В верхнем положении регулировочной заслонки 11 горячего потока воздуха перекрывает выход горячего воздуха по трубопроводу 8 выхода горячего потока воздуха в атмосферу, трубопровод 6 горячего потока воздуха одним концом путем свинчивания соединен с вихревым терморегулятором 3, в трубопровод 6 горячего потока воздуха путем свинчивания установлен трубопровод 8 выхода горячего потока воздуха. Из трубопровода 6 горячего потока воздуха горячий воздух поступает во внутреннюю полость воздушно-жидкостного теплообменника 20, где проходя, мимо трубки 28 с топливом нагревает топливо и выводится через патрубок 27 выхода использованного теплоносителя в атмосферу. Концы трубопровода 6 горячего потока воздуха и трубопровода 7 холодного потока воздуха соединены с помощью пайки с воздушно-жидкостным теплообменником 20. После прохождения топлива через воздушно-жидкостный теплообменник 20 и его нагрева топливо поступает в топливный насос 23 высокого давления, соединение воздушно-жидкостного теплообменника 20 с топливным насосом 23 высокого давления осуществляется путем свинчивания, датчик 24 температуры топлива по каналу связи CAN-шина передает информацию на электронный блок 2 управления, который, в свою очередь, передает информацию по каналу связи CAN-шина на электрический привод 5 дросселя 4 для регулировки глубины нагрева воздуха, поступающего из вихревого терморегулятора 3. После прохождения топлива через топливный насос 23 высокого давления топливо поступает в трубопровод 25 с топливом, который одним концом путем свинчивания соединен с топливным насосом 23 высокого давления, а другим концом- путем свинчивания с форсункой 1, при поступлении нагретого топлива к форсунке 1 топливо впрыскивается в цилиндр двигателя.