Устройство подогрева топлива дизельного двигателя

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам, обеспечивающим эксплуатационно оптимальную вязкость топлива, и может быть использовано при создании и производстве дизельных двигателей, работающих на тяжелых сортах жидкого топлива. Предложено устройство подогрева топлива дизельного двигателя, включающее напорный трубопровод (1), подогреватель (4), источник теплоты (3), вискозиметр (9), блок управления (8), трубопровод (2) перепуска топлива в обход подогревателя, трубопровод (11) перепуска топлива в обход вискозиметра, трубопровод (12) подачи топлива в двигатель. В трубопроводы на выходах из подогревателя и вискозиметра установлены датчики температуры (5 и 10) для управляющего воздействия блока управления на источник теплоты, а на вводе в напорный трубопровод на участке между датчиком температуры топлива после подогревателя и вискозиметром установлен смеситель (6) подогретого топлива и топлива из трубопровода перепуска. Технический результат – повышение устойчивости показателя вязкости топлива на входе в двигатель. 2 ил.

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам, обеспечивающим эксплуатационно оптимальную вязкость топлива, и может быть использовано при создании и производстве дизельных двигателей, работающих на тяжелых сортах жидкого топлива.

Известна система по патенту № RU 2167910 (опубл. 27.05.2001), обеспечивающая снижение вязкости углеводородного сырья путем длительного нагревания, в процессе которого достигают снижение уровня его вязкости. Инерционность системы в получении результата в течении длительного времени и громоздкость установки затрудняют ее использование для обеспечения качества дизельного топлива.

Известна система подогрева топлива дизельного двигателя для снижения или регулирования его вязкости [Румб В.К., Яковлев Г.В., Шаров Г.И., Медведев В.В., Минасян М.А. Судовые энергетические установки: Учебник СПбГМТУ. - СПб, 2007. - 622 с., ISBN 978-5-88303-414-4, с. 387], принятая за прототип, состоящая из напорного трубопровода, подогревателя топлива, источника теплоты, вискозиметра, блока управления, трубопровода подачи топлива в двигатель. Такая система содержит также трубопровод перепуска топлива мимо подогревателя и трубопровод перепуска топлива мимо вискозиметра со средствами переключения потока топлива через подогреватель или мимо него, а также трубопровод перепуска топлива мимо вискозиметра со средствами распределения потока топлива через вискозиметр и в обход него. Недостатком системы является нестабильность вязкости топлива в трубопроводе подачи топлива в двигатель, которая является следствием инерционности процесса регулирования тепловой мощности источника теплоты и процесса теплопередачи в подогревателе.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение устойчивости показателя вязкости топлива на входе в двигатель для обеспечения выполнения условия качественной работы топливной аппаратуры и, как следствие, повышение эффективности работы двигателя, использующего в качестве топлива тяжелые сорта жидкого топлива.

Для достижения указанного технического результата устройство подогрева топлива дизельного двигателя включает напорный трубопровод, прдогреватель, источник теплоты, вискозиметр, блок управления, трубопроводы перепуска топлива в обход нагревателя и вискозиметра и подачи топлива в двигатель. В трубопроводы на выходах из подогревателя и вискозиметра установлены датчики температуры для управляющего воздействия блока управления на источник теплоты, а на вводе в напорный трубопровод на участке между датчиком температуры топлива после подогревателя и вискозиметром установлен смеситель подогретого топлива и топлива из трубопровода перепуска.

Технический результат достигается тем, что в системе подогрева топлива дизельного двигателя устанавливают смеситель топлива, так как тепловая инерция смесительных устройств значительно меньше, чем теплообменных аппаратов поверхностного типа, и датчики температуры топлива после подогревателя и вискозиметра.

Отличием предложенного технического решения устройства подогрева топлива дизельного двигателя от прототипа является принцип регулирования вязкости топлива. В известных системах регулирование производится путем изменения тепловой мощности источника теплоты, осуществляемого блоком управления на основании замера величины вязкости топлива вискозиметром. В предлагаемом же устройстве принцип работы основан на использовании зависимости величины коэффициента вязкости топлива от температуры, при котором блок управления вырабатывает управляющие воздействия по трем параметрам - на основании замеров вязкости топлива вискозиметром, температуры топлива на выходе из подогревателя и температуры топлива на выходе из вискозиметра. Управление процессом производится в двух элементах системы, а именно, в источнике теплоты и в дополнительно установленном в устройстве смесителе, при этом управление источником теплоты осуществляется так, чтобы температура на выходе из подогревателя топлива превышала значение температуры на выходе из вискозиметра на величину, достаточную для того, чтобы обеспечить в смесителе температуру, соответствующую требуемой вязкости топлива при регулировании мощности двигателя. При этом управление смесителем осуществляется так, чтобы смесь подогретого топлива и топлива, поступившего из трубопровода перепуска топлива в обход подогревателя имела вязкость, требуемую для качественной работы топливной аппаратуры дизельного двигателя, которая устанавливается соответствующей документацией на двигатель.

Система подогрева топлива дизельного двигателя представлена на рисунках: Фиг. 1 - структурная схема заявляемого устройства; Фиг. 2 - схема устройства-прототипа.

Система подогрева топлива дизельного двигателя (Фиг. 1) включает напорный трубопровод 1, трубопровод 2 перепуска топлива в обход подогревателя, источник теплоты 3, подогреватель 4, датчик температуры 5, смеситель топлива 6, блок управления 8, вискозиметр 9, датчик температуры 10, трубопровод 11 перепуска топлива в обход вискозиметра 9, со средствами 7 распределения потока топлива через вискозиметр и в обход него, трубопровод 12 подачи топлива в двигатель.

Устройство подогрева топлива работает следующим образом. По напорному трубопроводу 1 топливо последовательно поступает в подогреватель 4 топлива, датчик температуры 5, смеситель 6, вискозиметр 9, затем после датчика температуры 10 по трубопроводу 12 подачи топлива поступает в дизельный двигатель. Датчики температуры 5 и 10 фиксируют температуру топлива после подогревателя 4 и вискозиметра 9, показания которых вместе с показаниями вискозиметра 9 соответственно поступают на блок управления 8.

Блок управления 8 выдает управляющее воздействие на источник теплоты 3: увеличение мощности источника теплоты 3 производится в случае превышения рекомендованного для дизельного двигателя значения величины вязкости и в случае, когда величина перепада температуры топлива на выходе из подогревателя 4 и после вискозиметра 9 становится меньше заданной величины, например, 5-15 К; уменьшение мощности источника теплоты 3 осуществляется при снижении величины вязкости топлива ниже рекомендованного значения и в случае, когда величина перепада температуры топлива на выходе из подогревателя 4 и после вискозиметра 9 становится больше заданной величины.

Также блок управления 8 путем регулирования расходов топлива через трубопровод 2 перепуска топлива и через подогреватель 4 управляет работой смесителя 6, а именно, по сигналу вискозиметра 9 при превышении вязкости топлива заданной величины смеситель 6 уменьшает расход топлива поступающего через перепускной трубопровод 2, таким образом повышается температура и снижается вязкость топлива поступающего в двигатель. При понижении вязкости топлива смеситель 6 увеличивает расход топлива через перепускной трубопровод 2, снижая тем самым температуру и повышая его вязкость до величины, обеспечивающей качественную работу топливной аппаратуры дизельного двигателя.

Таким образом, по сигналам с вискозиметра 9 и датчиков температуры топлива 5 и 10 блок управления 8 формирует управляющее воздействие на источник теплоты 3, который, в свою очередь, подавая большее или меньшее количество теплоты, управляет работой подогревателя 4 для поддержания температуры топлива на выходе из последнего выше уровня, соответствующего требуемой вязкости топлива оптимальной для качественной работы топливной системы дизельного двигателя в соответствии с эксплуатационной документацией.

При работе дизельного двигателя на топливе, не требующим подогрева и регулирования вязкости, топливо из напорного трубопровода 1 последовательно проходит по трубопроводам 2 и 11 перепуска в обход подогревателя 4 и вискозиметра 9 и по трубопроводу 12 поступает в дизельный двигатель.

Подтверждение положительного эффекта обосновано тем, что вследствие гарантированного наличия перед смесителем топлива с температурой, превышающей требуемую по условию обеспечения вязкости, процесс регулирования путем теплопередачи в подогревателе, в котором имеется тепловая инерция, величина которой определяется скоростью изменения тепловой мощности источника теплоты и скоростью изменения теплового состояния теплообменной поверхности подогревателя, заменен на процесс смешения, в котором инерция процесса определяется скоростью срабатывания смесителя. Тепловая инерция смесительных устройств значительно меньше, чем теплообменных аппаратов поверхностного типа.

Устройство подогрева топлива дизельного двигателя, включающее напорный трубопровод, подогреватель, источник теплоты, вискозиметр, блок управления, трубопроводы перепуска топлива в обход нагревателя и вискозиметра и подачи топлива в двигатель, отличающееся тем, что в трубопроводы на выходах из подогревателя и вискозиметра установлены датчики температуры для управляющего воздействия блока управления на источник теплоты, а на вводе в напорный трубопровод на участке между датчиком температуры топлива после подогревателя и вискозиметром установлен смеситель подогретого топлива и топлива из трубопровода перепуска.