ТОПЛИВНОЕ НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1995 года по МПК F02M31/125 

Изобретение относится к топливным нагревательным устройствам, предпочтительно для отопления транспортных средств и агрегатов двигателя внутреннего сгорания.

Известно топливное нагревательное устройство, содержащее топливный бак с нагревательной камерой, форвакуумный топливный насос с фильтром грубой очистки, вход которого сообщен через всасывающий трубопровод с нагревательной камерой, основной фильтр, топливный насос высокого давления, напорный трубопровод, сообщающий выход форвакуумного насоса через основной фильтр с входом топливного насоса высокого давления, форсунку, сообщенную через трубопровод высокого давления с выходом топливного насоса высокого давления, обратный трубопровод с нагнетательным клапаном, сообщающий напорный трубопровод с топливным баком, электрическую цепь с тремя электрическими нагревательными элементами, датчиком температуры и электронным выключателем, причем первый нагревательный элемент установлен в нагревательной камере, второй нагревательный элемент в фильтре грубой очистки, а третий нагревательный элемент в основном фильтре.

Однако известное устройство имеет недостаточную эффективность нагрева топлива.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства.

Это достигается тем, что топливное нагревательное устройство (предпочтительно для дизельного топлива) для двигателей внутреннего сгорания, в частности для дизельных двигателей, содержит топливный бак с нагревательной камерой, форвакуумный топливный насос с фильтром грубой очистки, вход которого сообщен через всасывающий трубопровод с нагревательной камерой, основной фильтр, топливный насос высокого давления, напорный трубопровод, сообщающий выход форвакуумного насоса через основной фильтр с входом топливного насоса высокого давления, форсунку, сообщенную через трубопровод высокого давления с выходом топливного насоса высокого давления, обратный трубопровод с нагнетательным клапаном, сообщающий напорный трубопровод с топливным баком, электрическую цепь с тремя электрическими нагревательными элементами, датчиком температуры и электронным выключателем, при этом первый нагревательный элемент установлен в нагревательной камере, второй нагревательный элемент в фильтре грубой очистки, а третий нагревательный элемент в основном фильтре, причем устройство снабжено кожухом, установленным вертикально в топливном баке между верхней частью бака и его основанием, всасывающий трубопровод, первый нагревательный элемент, датчик температуры и обратный трубопровод вертикально установлены внутри кожуха, нагревательные элементы выполнены трубчатыми, внутренняя поверхность кожуха покрыта теплоизоляцией, второй нагревательный элемент установлен между пружиной фильтрующего элемента и днищем корпуса фильтра грубой очистки, третий нагревательный элемент между днищем корпуса основного фильтра и его фильтрующим элементом, а для двигателей мощностью 36-450 кВт потребляемая мощность нагревательных элементов составляет 100-300 Вт, в верхней части кожуха может быть выполнено деаэрационное отверстие, а в нижней части кожуха впускное отверстие, всасывающий трубопровод между топливным баком и форвакуумным и напорный трубопровод между форвакуумным насосом и основным фильтром может быть выполнен теплоизолированным, первый нагревательный элемент может быть выполнен со спиралеобразным витком, размещенным вокруг отверстия всасывающего трубопровода, а второй и третий нагревательные элементы могут быть выполнены спиралеобразными, устройство может быть снабжено трубопроводом нагрева внутренней части транспортного средства, размещенным в нагревательной камере.

На фиг.1 схематично изображено топливное нагревательное устройство, которое встроено в подводящую систему; на фиг.2 частичный продольный разрез корпуса фильтра с фильтром и элементом топливного насоса; на фиг.3 частичный продольный разрез корпуса фильтра на форвакуумном топливном насосе; на фиг.4 частичный продольный разрез корпуса основного фильтра с фильтром и нагревательным элементом.

Топливное нагревательное устройство, пригодное для дизельного топлива, состоит из топливного бака 1 и топливного насоса 2 высокого давления, установленного на дизельном двигателе. Форвакуумный топливный насос 3 установлен на топливном насосе 2 высокого давления и соединен с фильтром 4 грубо очистки. Основной фильтр 5 находится между форвакуумным топливным насосом 3 и топливным насосом 2 высокого давления. Форвакуумный топливный насос 3 сначала всасывает топливо через нагревательную камеру 6, которая вертикально встроена в топливный бак 1, а затем через теплоизолированный всасывающий трубопровод 7 подает топливо через теплоизолированный напорный трубопровод 8 в основной фильтр 5 и в топливный насос 2 высокого давления, который подает топливо через трубопровод 9 высокого давления в форсунку 10. От основного фильтра 5 обратный трубопровод 11 отводит топливо через нагнетательный клапан 12 обратно в топливный бак 1. В обратный трубопровод 11 встроен нагнетательный клапан 12, установленный на давление, которое требует топливный насос 2 высокого давления. Чтобы защитить тепловое усилие в фильтрах 4 и 5, рекомендуется нагнетательный клапан 12 оставлять закрытым при пуске двигателя в холодном состоянии.

В фильтре 4 грубой очистки, в основном фильтре 5 и нагревательной камере 6 встроены электрические трубчатые нагревательные элементы 13, 14 и 15, которые соединены электрической линией 16 и включаются и выключаются с помощью электронного переключателя 17. Включение и выключение электронного переключателя 17 и вместе с тем включение и выключение электрических трубчатых нагревательных элементов 13, 14 и 15 регулируется датчиком 18 температуры, который установлен в нагревательной камере 6.

На фиг.2 показана нагревательная камера 6, вертикальной установленная в топливном баке 1 и состоящая из кожуха 19 камеры и тепловой изоляции 20, с впускным отверстием 21 на нижней части и с деаэрационным отверстием 22 на верхней части кожуха 19. Во внутреннюю часть кожуха 19 через среднее отверстие в фланцах и промежуточные уплотнения, выполненные на внешней части топливного бака 1, монтируют участок всасывающего трубопровода 7 и первый электрический трубчатый нагревательный элемент 15. Первый трубчатый нагревательный элемент 15 проходит параллельно участку всасывающего трубопровода 7 и снабжен спиральным витком, выполненным вокруг входного отверстия всасывающего трубопровода 7. Кроме того, в кожух 19 встроены участки обратного трубопровода 11, трубопровода 23 нагрева внутренней части транспортного средства и датчик 18 температуры.

Если температура топлива, прежде всего температура дизельного топлива, в топливном баке 1 понизится до (-5)^оС, то по сигналу датчика 18 температуры, который включает электронный переключатель 17, включается также и первый электрический трубчатый нагревательный элемент 15 в нагревательной камере 6 и нагревает находящееся там топливо. Таким образом, топливо нагревается в нагревательной камере 6 и расплавляет парафин, что приводит к быстрому всасыванию нагретого топлива через впускное отверстие 21 в нагревательную камеру 6 и во всасывающий трубопровод 7, этот трубопровод ведет далее в теплоизоляционный всасывающий трубопровод 7 до форвакуумного топливного насоса 3.

На фиг. 3 показан фильтр 4 грубой очистки на форвакуумном топливном насосе 3, состоящий из корпуса 24 фильтра, в который с нижней стороны вставляется второй электрический трубчатый нагревательный элемент 13, который устанавливается на основании корпуса 24 фильтра грубой очистки. На втором электрическом трубчатом нагревательном элементе 13 установлена пружина 25 фильтрующего элемента 26. Если второй электрический трубчатый нагревательный элемент 13 включается с помощью электронного переключателя 17, то этот элемент нагревает замороженное топливо в корпусе 24 фильтра грубой очистки и расплавляет парафин в фильтрующем элементе 26, причем обеспечивается проход топлива через форвакуумный топливный насос 3 после изолированного напорного трубопровода 8 до основного фильтра 5 (см.фиг.1).

На фиг. 4 показан корпус 27 основного фильтра 5, в который с нижней стороны вставлен третий электрический нагревательный элемент 14, который установлен на основании корпуса 27 основного фильтра. На третьем электрическом трубчатом нагревательном элементе 14 установлен фильтрующий элемент 28.

Если третий электрический трубчатый нагревательный элемент 14 включается с помощью электронного переключателя 17, то этот элемент нагревает замороженное топливо в корпусе 27 основного фильтра 5 и расплавляет парафин в фильтрующем элементе 28, причем обеспечивается проход топлива через основной фильтр 5 по изолированному напорному трубопроводу 8 в топливный насос 2 высокого давления и через трубопровод 9 высокого давления в форсунку 10 в двигатель внутреннего сгорания.

Топливное нагревательное устройство, пригодное в частности для дизельного топлива, служит согласно изобретению для нагрева топлива в первую очередь зимой, когда температура воздуха окружающей среды понижается ниже (-15)^оС, и когда топливо замерзает прежде всего в топливном баке 1, в трубопроводах, в фильтре 4 грубой очистки, в форвакуумном топливном насосе и в основном фильтре 5. Трубопроводы, а также фильтрующие элементы в фильтре 4 грубой очистки и основном фильтре 5 закупориваются кристаллами парафина.

Перед запуском двигателя включается электронный переключатель 17, который на одной стороне подключен к электрической батарее, а с другой стороны к электронному переключателю 17 подключена электрическая установка, включающая электрические трубчатые нагревательные элементы 13, 14 и 15, которые начинают нагрев замороженного топлива в нагревательной камере 6, в топливном баке 1, в фильтре 4 грубой очистки, в форвакуумном топливном насосе 3 и в основном фильтре 5, расплавляя парафин и нагревая топливо.

Топливо в нагревательной камере 6 в топливном баке 1 нагревается приблизительно после 10 мин до 0^оС в основании нагревательной камеры 6, вследствие чего делается возможным всасывание топлива во всасывающий трубопровод 7. В средней части нагревательной камеры 6 топливо нагревается до 80^оС при начальной температуре топлива, равной (-25)^оС. Вследствие такого же нагревательного действия в фильтре 4 грубой очистки на форвакуумном топливном насосе 3 и в основном фильтре 5 и вследствие наличия изоляции в трубопроводах, топливо может беспрепятственно подаваться из топливного бака 1 в топливный насос 2, обеспечивая работу двигателя. Одновременно происходит обратное течение части нагретого топлива из основного фильтра 5 и через обратный трубопровод 11 со встроенным нагревательным клапаном 12 в нагревательную камеру 6, причем нагревается все количество топлива в топливном баке 1. Топливо в топливном баке 1 нагревается по истечении 2 мин после начала работы двигателя до (-1)^оС (нефть D₂) с фильтрованием при (-8)^оС, причем электрические трубчатые нагревательные элементы 15, 13 и 14 выключаются после сигнала датчика 18 температуры в нагревательной камере 6 с помощью переключателя 17, чем создаются условия для всасывания топлива из бака 1. Далее происходит нагрев с помощью нагретого топлива, текущего обратно в бак 1. Электрические трубчатые нагревательные элементы 15, 13 и 14 автоматически включаются с помощью электронного переключателя 17, если датчик 18 температуры регистрирует в нагревательной камере 6 понижение температуры топлива ниже (-5)^оС.

Потребление электроэнергии для нагрева топлива с помощью трубчатых нагревательных элементов 15, 13 и 14 зависит от мощности двигателя и составляет
в двигателях мощностью 36-450 кВт требуемая электрическая мощность 100-800 Вт;
форвакуумный топливный насос 3 20 Вт;
основной фильтр 5 40 Вт;
нагревательная камера 6 200 Вт.

Установка электрических нагревательных элементов 13 и 14 на основаниях корпусов фильтра 4 грубой очистки и основного фильтра 5 вызывает при нагреве распространение тепла от основания к вершине корпусов фильтра, повышая эффективность теплопередачи.

В нагревательной камере 6 в топливном баке 1 при нагреве топлива с помощью первого трубчатого нагревательного элемента 15 и при обратном течении топлива через обратный трубопровод 11 возникает термосифоническое действие, что вызывает эффективное смешивание нагретого и холодного топлива, вследствие чего достигается постоянная температура топлива в баке 1, которая требуется для нормальной работы двигателя. Благодаря одинаковой температуре топлива во всасывающем трубопроводе 7, напорном трубопроводе 8 и обратном трубопроводе 11 достигается экономия топлива вследствие более совершенного сгорания топлива в двигателе и вместе с этим меньшей концентрации вредных веществ в выходных газах.

Трубопровод 23 нагрева внутренней части транспортного средства (кабины водителя) установлен в нагревательной камере 6 в топливном баке 1, что одновременно делает возможным отопление кабины водителя, причем не требуются отдельный двигатель или дополнительный электрический трубчатый нагревательный элемент для отопления внутренней части транспортного средства.

В нагревательной камере 6 в топливном баке 1 во время работы двигателя нагревается только потребляемое количество топлива, а не все количество предварительно накаченного топлива.

Использование: для отопления транспортных средств и агрегатов двигателя внутреннего сгорания. Сущность изобретения: топливное нагревательное устройство содержит нагревательную камеру 6, расположенную в топливном баке 1. Внутри кожуха 19 нагревательной камеры 6 установлены всасывающий трубопровод 7 форвакуумного топливного насоса, датчик 18 температуры, первый электрический трубчатый нагревательный элемент 15 и обратный трубопровод, сообщенный с основным фильтром. Два других электрических трубчатых элемента расположены в фильтре грубой очистки и основном фильтре. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. ТОПЛИВНОЕ НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО предпочтительно для дизельного топлива, для двигателей внутреннего сгорания, в частности для дизельных двигателей, содержащее топливный бак с нагревательной камерой, форвакуумный топливный насос с фильтром грубой очистки, вход которого сообщен через всасывающий трубопровод с нагревательной камерой, основной фильтр, топливный насос высокого давления, напорный трубопровод, сообщающий выход форвакуумного насоса через основной фильтр с входом топливного насоса высокого давления, форсунку, сообщенную через трубопровод высокого давления с выходом топливного насоса высокого давления, обратный трубопровод с нагнетательным клапаном, сообщающий напорный трубопровод с топливным баком, электрическую цепь с тремя электрическими нагревательными элементами, датчиком температуры и электронным выключателем, причем первый нагревательный элемент установлен в нагревательной камере, второй в фильтре грубой очистки, а третий в основном фильтре, отличающееся тем, что устройство снабжено кожухом, установленным вертикально в топливном баке между верхней частью бака и его основанием, всасывающий трубопровод, первый нагревательный элемент, датчик температуры и обратный трубопровод вертикально установлены в кожухе, нагревательные элементы выполнены трубчатыми, внутренняя поверхность кожуха покрыта теплоизоляцией, причем второй нагревательный элемент установлен между пружиной фильтрующего элемента и днищем корпуса фильтра грубой очистки, третий нагревательный элемент между днищем корпуса основного фильтра и его фильтрующим элементом, а для двигателей мощностью 36 450 кВт потребляемая мощность нагревательных элементов составляет 100 300 вТ. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в верхней части кожуха выполнено деаэрационное отверстие, а в нижней части впускное отверстие. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что конец всасывающего трубопровода срезан под углом. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что всасывающий трубопровод между топливным баком и форвакуумным насосом и напорный трубопровод между форвакуумным насосом и основным фильтром выполнены теплоизолированными. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый нагревательный элемент выполнен со спиралеобразным витком, размещенным вокруг отверстия всасывающего трубопровода, а второй и третий нагревательные элементы выполнены спиралеобразными. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено трубопроводом нагрева внутренней части транспортного средства, размещенным в нагревательной камере.