ТОПЛИВНЫЙ ФИЛЬТР ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1994 года по МПК F02M31/00 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам топливоподачи двигателей внутреннего сгорания и для облегчения запуска с помощью тепловых средств, и может быть использовано в топливных системах дизелей, работающих на топливе, склонном к выделению парафинов.

Известен топливный фильтр для двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с фильтрующим элементом и подводящим и отводящим каналами и электронагревательный элемент, установленный на поверхности фильтрующего элемента (патент США N 4600825, кл. 219-205, 1986). Использование в известном топливном фильтре только электроконтактного подогрева фильтрующего элемента обуславливает недостаточную эффективность расплавления осадка парафина, выделяющегося из топлива, особенно при низких температурах окружающего воздуха. Требуется изменение конструкции топливного фильтра. Введение реле времени и датчика температуры топлива усложняет схему электропитания. Из-за ограниченного срока службы фильтрующего элемента увеличатся непроизводительные затраты.

Известен топливный фильтр для двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с полостью, головку с подводящим и отводящим каналами, связанную с корпусом, фильтрующий элемент, размещенный в полости корпуса, источник электрического тока, теплопроводную пластину с выпускным окном, вставку с впускным окном, образующую совместно с теплопроводной пластиной дополнительную полость, и по меньшей мере один нагревательный элемент, выполненный в виде позистора, причем последний размещен в дополнительной полости, электрически связан с источником электрического тока и закреплен на теплопроводной пластине, дополнительная полость сообщена через впускное и выпускное окна соответственно с подводящим каналом, а через полость в корпусе с отводящим каналом (патент США N 3373054, кл. 123-557, 1984).

Недостатком известного фильтра является то, что при предпусковом его прогреве последний локализуется только в камере, где размещены позисторы, но не достигается прогрев тепла, непосредственно соприкасающегося с фильтрующим элементом. В результате на поверхности фильтрующего элемента сохраняется слой парафина, препятствующий проникновению топлива через фильтрующий элемент. Следствием этого является возникновение гидравлического удара значительной интенсивности при низких температурах топлива, приводящего к деформациям фильтрующего элемента и последующему его разрушению с соответствующим влиянием на надежность и ресурс топливной аппаратуры. Недостаточная прокачиваемость топлива приводит к ухудшению пусковых качеств двигателя.

Целью изобретения является повышение эффективности работы топливного фильтра.

Эта цель достигается тем, что в топливном фильтре для двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус с полостью, головку с подводящим и отводящим каналами, связанную с корпусом, фильтрующий элемент, размещенный в полости корпуса, источник электрического тока, теплопроводную пластину с выпускным окном, вставку с впускным окном, образующую совместно с теплопроводной пластиной дополнительную полость, и по меньшей мере один нагревательный элемент, выполненный в виде позистора, причем последний размещен в дополнительной полости, электрически связан с источником электрического тока и закреплен на теплопроводной пластине, дополнительная полость сообщена через впускное и выпускное окна соответственно с подводящим каналом, а через полость в корпусе с отводящим каналом, вставка выполнена из диэлектрика, теплопроводная пластина снабжена по меньшей мере одним теплоотводящим ребром, размещенным в зазоре между наружной поверхностью фильтрующего элемента и корпусом параллельно оси фильтрующего элемента.

Ось симметрии выходного окна лежит в полости, проходящей через оси симметрии фильтрующего элемента и ребра между наружной поверхностью фильтрующего элемента и внутренней поверхностью ребра.

Возможность одновременного прогрева в заявляемом фильтре топлива за счет тепла, выделяемого позисторами, и части фильтрующего элемента за счет тепла, передаваемого теплоотводящим (и) ребром (ребрами) и образования конвективных вихревых токов в зазоре между наружной поверхностью фильтрующего элемента и внутренней поверхностью ребра обеспечивает эффективное освобождение фильтрующего элемента от блокирующих его парафинов. Следствием этого является облегчение запуска двигателя и повышение надежности его работы.

На фиг. 1 представлен заявляемый топливный фильтр с подогревателем топлива, предназначенный для автомобильного дизеля; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Заявляемый фильтр содержит корпус 1 с размещенным внутри его полости картонным фильтрующим элементом 2, головку 3 и диэлектрическую вставку 4 с крышкой в виде фигурной теплопроводной пластины 5. Внутри вставки расположена дополнительная полость 6. Вставка 4 установлена между корпусом 1 и головкой 3. В головке 3 выполнены подводящий 7 и отводящий 8 каналы. Один или несколько нагревательных позисторов 9, расположенные в полости 6, поджаты к гнездам, выполненным в пластине 5, контактной пластиной 10, которая фиксируется в диэлектрической вставке 4 токоведущим штифтом 11. Промежуточный контакт 12 прикреплен к пластине 5 и соединен с отрицательной клеммой источника электрического тока через токоведущий штифт 13. Контактная пластина 10 соединена через токоведущий штифт 11 с положительной клеммой источника тока. В торцевой стенке 14 вставки 4 со стороны головки 3 на периферии этой стенки выполнено впускное окно 15, а в пластине 5 одно или несколько выпускных окон 16. Через впускное или выпускное окна полость 6 сообщена соответственно с подводящим каналом 7 и полостью внутри корпуса 1, в котором размещен фильтрующий элемент 2. Пластина 5, выполненная из теплопроводного материала, имеет на периферии отогнутые под прямым углом к ее основанию одно или несколько ребер 17, размещенные в зазоре 18 между перфорированной наружной боковой поверхностью 19 фильтрующего элемента 2 и внутренней стенкой 20 корпуса 1 в направлении оси 21 фильтрующего элемента. Проекция в плане оси 22 выпускного окна расположена между поверхностью 19 и ребром 17 на прямой, проведенной через проекцию оси 21 фильтрующего элемента и разделяющей проекцию ребра 17 в плане по его ширине пополам. Иными словами, ось симметрии выпускного окна лежит в плоскости 23, проходящей через оси симметрии фильтрующего элемента и ребра между наружной поверхностью фильтрующего элемента и внутренней поверхностью ребра (фиг. 2).

Количество устанавливаемых позисторов определяется необходимой мощностью электроподогревателя в зависимости от расходов топлива и климатических условий эксплуатации транспортного средства, а количество теплоотводящих ребер и их протяженность по высоте фильтрующего элемента выбирают исходя из условий обеспечения необходимой площади фильтрующего элемента, очищаемой от парафинов, для прохождения топлива к топливному насосу без возникновения гидравлических ударов. При этом выпускное окно располагается в непосредственной близости от ребра. Фильтрующий элемент 2 имеет торцевые крышки 24 и 25 и при установке внутри корпуса подпружинен. Составные детали фильтра - корпус 1 с фильтрующим элементом 2, головка 3 и вставка 4, скреплены между собой посредством стяжного болта 26. В этих деталях вокруг болта 26 образованы кольцевые каналы для подачи очищенного фильтрующим элементом 2 топлива в отводящий канал 8.

Заявляемый фильтр работает следующим образом. При холодном запуске двигателя подают питание на нагревательные элементы 9. Находящееся в полости 6 топливо прогревается за счет тепла, выделяемого позисторами. При этом прогревается и часть (примерно 1/3 - 1/4 по высоте) фильтрующего элемента, расположенного под полостью 6 за счет тепла, передаваемого теплоотводящими ребрами 17 пластины и образования конвективных вихревых токов в затворе между боковой наружной поверхностью фильтрующего элемента и внутренней поверхностью ребер. Тем самым достигается освобождение фильтрующего элемента от блокирующих его парафинов и обеспечение прокачиваемости топлива и надежного пуска двигателя. Позисторы отключаются в зависимости от теплового состояния двигателя и топлива.

После запуска двигателя топливоподкачивающимся насосом обеспечивается циркуляция подогреваемого топлива через полость 6 и фильтрующий элемент 2 к топливовпрыскивающему насосу (насосы не показаны). Выбранное относительное расположение окон 15 и 16 и ребер 17 обеспечивает дополнительное улучшение прокачиваемости фильтрующего элемента в период прогрева двигателя. Таким образом, заявляемое техническое решение обеспечивает улучшение пусковых качеств двигателя и повышение надежности работы его топливного фильтра и топливной аппаратуры. Упомянутый положительный эффект достигается при минимальном расходе электроэнергии за счет использования электронагревателей с положительным температурным коэффициентом сопротивления. Заявляемое техническое решение обеспечивает также удобства в эксплуатации как при первоначальном монтаже, так и при смене фильтрующих элементов, и не требует переделки конструкций выпускаемых фильтров.

Использование: двигателестроение, в частности дизельная топливная аппаратура. Сущность изобретения: топливный фильтр для двигателя внутреннего сгорания содержит корпус 1, головку 3 с подводящим 7 и отводящим 8 каналами, связанную с корпусом 1, и фильтрующий элемент 2. Вставка 4 из диэлектрика с впускным окном 15 образует вместе с теплопроводной пластиной 5 дополнительную полость 6. Теплопроводная пластина 5 выполнена с выпускным окном 16. По меньшей мере один нагревательный элемент выполнен в виде позистора 9, размещен в дополнительной полости 6, электрически связан с источником электрического тока и закреплен на теплопроводной пластине 5. Дополнительная полость 6 через впускное 15 и выпускное 16 окна сообщена соответственно с подводящим 7 и отводящим 8 каналами. Теплопроводная пластина 5 снабжена по меньшей мере одним теплоотводящим ребром 17, размещенным в зазоре 18 между наружной поверхностью 19 фильтрующего элемента 2. Ось симметрии 22 выпускного окна 16 лежит в плоскости 23, проходящей через оси симметрии фильтрующего элемента 2 и ребра между наружной поверхностью фильтрующего элемента и внутренней поверхностью ребра 17. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ТОПЛИВНЫЙ ФИЛЬТР ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий корпус с полостью, головку с подводящим и отводящим каналами, связанную с корпусом, фильтрующий элемент, размещенный в полости корпуса, источник электрического тока, теплопроводную пластину с выпускным окном, вставку с впускным окном, образующую совместно с теплопроводной пластиной дополнительную полость, и по меньшей мере один нагревательный элемент, выполненный в виде позистора, причем последний размещен в дополнительной полости, электрически связан с источником электрического тока и закреплен на теплопроводной пластине, дополнительная полость сообщена через впускное и выпускное окна соответственно с подводящим каналом, а через полость в корпусе - с отводящим каналом, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, вставка выполнена из диэлектрика, теплопроводная пластина снабжена по меньшей мере одним теплоотводящим ребром, размещенным в зазоре между наружной поверхностью фильтрующего элемента и корпусом параллельно оси фильтрующего элемента. 2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что ось симметрии выпускного окна лежит в плоскости, проходящей через оси симметрии фильтрующего элемента и ребра между наружной поверхностью фильтрующего элемента и внутренней поверхностью ребра.