НАГРЕВАТЕЛЬ ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА Российский патент 2001 года по МПК F02M31/125 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению, и может быть использовано в системах топливоподачи дизелей, эксплуатируемых в условиях отрицательных температур как средство обеспечения холодного запуска двигателя.

Дизельные топлива, различающиеся фракционным составом и предназначенные для применения в зависимости от температуры окружающей среды, не полностью отвечают требованию обеспечения нормального режима функционирования систем топливоподачи дизельных двигателей при низких температурах, для которых в этих условиях эксплуатации свойственен интенсивный процесс кристаллизации, характеризующийся выпадением парафинов, забивающих фильтры и ухудшающих работу форсунок.

Нарушению топливоподачи способствует также повышенная вязкость топлива в зимних условиях, приводящих часто к полной потере текучести, вследствие чего либо невозможно осуществить запуск двигателя, либо после пуска он не способен развить полную мощность и глохнет из-за отсутствия нормальной подачи смесеобразования и сгорания топлива (Карницкий В.В. и др. Современные дизельные двигатели средней грузоподъемности, НИИ автопром, М., 1981, с. 31 - 32).

Поэтому в системах топливоподачи дизельных двигателей нашли применение устройства, в той или иной мере позволяющие обеспечить функционирование в условиях низких температур элементов системы топливоподачи, зависящих от физических параметров топлива.

Известны системы топливоподачи дизельного двигателя с использованием подогревателя, предназначенного для нагрева топлива, подаваемого к форсунке (Браун В. Н., Алмазова Р.А. и др. Автомобили КАМАЗ, М., Транспорт, 1987, с. 93, 94, рис. 101, 102).

Известен также обогреватель дизельных топливопроводов "Термолайн" фирмы "Эберспахер" (Германия), представляющий собой ленточный обогреватель, монтируемый в топливопроводе между основным баком и фильтром грубой очистки топлива, нагревательный элемент узла "Термолайн" состоит из двух параллельных скрученных медных шин, разделенных сердечником.

Применение такого обогревателя позволяет запускать двигатели при температуре -40^oC даже при полностью застудневшем топливе в фильтре и топливопроводе.

Известен подогреватель дизельного топлива, содержащий корпус фильтра тонкой очистки со штуцерами подвода и отвода топлива, фильтрующий элемент, установленный в корпусе, электрический нагревательный элемент, выполненный в виде стакана (авторское свидетельство N 1619781, кл. F 02 M 31/125, 1988).

Недостатком приведенных, а также других известных электрических подогревателей является их невысокая эффективность подогрева топлива из-за большой тепловой инерционности устройств, а также сложность конструкции подогревателей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному является подогреватель дизельного топлива, содержащий цилиндрический корпус со штуцерами подвода и отвода рабочего тела и установленный в корпусе нагревательный элемент в виде стержня со спиральной проволокой и теплоэлектроизоляционную втулку (авт. свид. N 861695, кл. F 02 M 31/12, 1979).

Такое выполнение нагревательного элемента позволяет обеспечить достаточно большой нагрев топлива, но и он не лишен недостатков из-за сложности и громоздкости конструкции нагревателя, его недостаточной эффективности.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы подогревателя, упрощение его конструкции, повышение надежности работы и компактности, расширение диапазона температур в условиях эксплуатации.

Поставленная задача достигается тем, что топливоподогреватель, содержащий корпус, подвод и отвод дизельного топлива, размещенный в корпусе электрический нагревательный элемент, последний выполнен в виде металлической пластины с толстопленочным покрытием, закрепленной в нижней части корпуса, а на противоположном конце пластины в корпусе установлен фильтр грубой очистки.

Для упрощения конструкции, сборки и демонтажа нагревательного элемента нижняя часть корпуса выполнена съемной и в ней выполнены впускные окна, через которые топливо поступает к нагревательному элементу.

Проведенное сравнение с известными в науке и технике подогревателями топлива показало, что выявленные отличительные признаки предложенного топливоподогревателя неизвестны, что подтверждает соответствие заявленного технического решения критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

По сравнению с прототипом заявленный электрический нагреватель позволяет повысить эффективность подогрева топлива за счет активной поверхности нагрева, улучшить теплопередачу и равномерность подогрева топлива, исключить собственную тепловую инерцию подогревателя, благодаря чему его теплоотдача в топливо начинается почти мгновенно после включения электропитания, частицы парафина растворяются и фильтр быстрее подготавливается к работе, т.е. повышается быстродействие подогревателя.

Простота конструкции и удобство в эксплуатации выгодно отличает предлагаемый топливоподогреватель от известных.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид, поперечное сечение топливонагревателя, на фиг. 2 - установка его в топливном баке и включение в электрическую сеть бортового источника питания автомобиля.

Электрический топливонагреватель содержит цилиндрический корпус 1, в котором помещен и закреплен в его нижней части нагревательный элемент 2, выполненный в виде металлической пластины с толстопленочным покрытием (состав которого и технология нанесения на пластину является ноу-хау заявителей), на противоположном конце пластины установлен сетчатый фильтр грубой очистки 3. В нижней части корпуса 1 выполнены впускные окна 4, равномерно расположенные по окружности, через которые топливо из бака поступает в полость топливного фильтра 3, контактирует с нагревательным элементом 2 и получает тепло непосредственно от него.

Для удобства монтажа нагревательного элемента нижняя часть корпуса, на которой он закреплен, выполнена съемной.

В верхней части корпуса 1 выполнен фланец 5, при помощи которого топливонагреватель устанавливается в топливный бак, а за ним - выпускной патрубок 6 с топливопровода и разветвитель 7 для вывода электропровода.

Установка топливонагревателя в баке изображена на фиг. 2. Он помещен в бак 8, заполненный топливом, и закреплен на верхней стенке бака при помощи фланца 5. К выпускному патрубку 6 подсоединен топливопровод 9, а через разветвитель 7 пропущен электропровод 10, прикрепленный к пластине нагревательного элемента 2, питание которого осуществляется от аккумуляторной батареи автомобиля.

Работает предлагаемый электрический нагреватель топлива следующим образом.

Будучи установленным внутри корпуса 1 и зафиксированным в нем, нагреватель топлива всегда находится в затопленном топливом состоянии. При этом топливо через окна 4 поступает к нагревательному элементу 2 и омывает его. При включении нагревательного элемента в электрическую цепь аккумулятора ток протекает от "+" аккумулятора с номинальным напряжением 24 В через выключатель 11, плавкий предохранитель 12 на нагревательный элемент 2, проходит его и через отводящую шину уходит на корпус 1, массу автомобиля и клемму "-".

В результате протекания электрического тока по нагревательному элементу последний нагревается и передает тепло омывающим его порциям топлива. Нагретое тепло в результате конвекции поднимается кверху, а холодное топливо поступает к горячей поверхности нагревательного элемента 2 и процесс повторяется. Таким образом, постепенно прогревается все топливо, находящееся в объеме корпуса 1. Выпавшие из холодного топлива частицы парафина полностью растворяются и топливный фильтр готов к работе.

В схеме имеется контрольная лампа 13. Температура топлива регистрируется датчиком температуры 14 и термометром 15, включенным в электрическую цепь.

Так обеспечивается гарантированный подогрев топлива при включении подогревателя.

В дальнейшем по мере подогрева двигателя до нормальной рабочей температуры подогреватель отключают, а подогрев топлива осуществляется от нагретых масс двигателя.

Пример осуществления изобретения
Электрический нагреватель дизельного топлива в порядке осуществления вышеизложенного технического решения был изготовлен в комплекте 50 экземпляров и испытан на автомобиле КамАЗ в лабораторных условиях, а также в условиях зимней эксплуатации при температуре окружающей среды до -60^oC и показал надежную его работу. Потребляемая мощность подогревателей составила 216 - 264 Вт, потребляемый ток 9 - 11 А. Температура топлива на выходе повышается от -60^oC до +30^oC за 5 мин.

Подогреватель работоспособен и не имеет повреждений при вибрациях в диапазоне 50 - 250 Гц, ускорения до 10 g, продолжительностью 1000 циклов.

Проведенные испытания показали, что применение предложенного электрического нагревателя топлива позволяет существенно сократить материальные затраты и время на предпусковую подготовку автомобилей в холодный период их эксплуатации, повысить срок службы фильтроэлементов, улучшить теплопередачу и равномерность подогрева топлива, повысить эффективность и надежность работы при значительных отрицательных температурах окружающей среды.

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в системах топливоподачи дизелей. Изобретение позволяет повысить эффективность работы топливного нагревателя, упростить его конструкцию, повысить надежность работы при повышенных диапазонах отрицательных температур. Нагреватель дизельного топлива содержит корпус с патрубками подвода и отвода дизельного топлива, размещенный в корпусе электрический нагревательный элемент. Нагревательный элемент выполнен в виде металлической пластины с нанесенным на нее толстопленочным покрытием. Пластина закреплена в нижней части корпуса. На противоположном конце указанной пластины установлен фильтр грубой очистки. Нижняя часть корпуса с прикрепленной к ней пластиной может быть выполнена съемной. Подвод топлива может быть выполнен в виде отверстий в нижней части корпуса, равномерно расположенных по окружности. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Нагреватель дизельного топлива, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода дизельного топлива, размещенный в корпусе электрический нагревательный элемент, отличающийся тем, что нагревательный элемент выполнен в виде металлической пластины с нанесенным на нее толстопленочным покрытием, которая закреплена в нижней части корпуса, а на противоположном конце указанной пластины установлен фильтр грубой очистки. 2. Нагреватель по п.1, отличающийся тем, что нижняя часть корпуса с прикрепленной к ней пластиной выполнена съемной. 3. Нагреватель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что подвод топлива выполнен в виде отверстий в нижней части корпуса, равномерно расположенных по окружности.