Надежный пуск дизелей в зимних условиях не всегда возможен ввиду изменения свойств топлив под воздействием низких температур [1,2,3]. Как показали исследования образцов военной автомобильной техники (ВАТ) в большой климатической камере 21 НИИИ (АТ) МО РФ, при изменении температуры окружающего воздуха от минус 45⁰С до минус 50⁰С топливо в баке охлаждается от плюс 18⁰С до минус 45⁰С за 46-48 часов. Такое изменение температуры топлива в баке может, при длительных стоянках и низких температурах окружающего воздуха, не только ухудшить, но и не обеспечить возможность пуска дизеля при длительных стоянках без специального подогрева топливного бака [4].

Следовательно, при эксплуатации ВАТ с дизельными двигателями, в условиях низких температур необходимо предусматривать, как теплоизоляцию топлива, так и его местный подогрев, и надежную топливоподачу к элементам системы питания высокого давления [4,5].

Для решения поставленных задач необходимо модернизировать существующую систему хранения и топливоподачи в элементах системы питания низкого давления, а именно:

- утеплить (теплоизолировать) топливный бак;

- установить в топливный бак специальный топливоподкачивающий насос;

- предусмотреть устройство для периодического разогрева топлива;

- изменить конструкцию сливного устройства.

Для обеспечения тепловой изоляции топливного бака предлагается бак снаружи покрыть специальной обмазкой состоящей из тканей (марля, парусина и др.) и асбеста, который с помощью клея наносится на сетку ткани расположенную вокруг бака.

Прогрев топлива в топливном баке и подача его под давлением в топливном насосе высокого давления (ТНВД) двигателя производится специальным топливоподкачивающим насосом, который установлен в нижней передней части топливного бака.

Топливоподкачивающий насос имеет электрический привод, питание подается от бортовой сети автомобиля или от внешнего источника (возможно перед пуском двигателя).

Разработана конструкция топливоподкачивающего насоса поршневого типа, двухстороннего действия снабженного устройством для периодического разогрева топлива. Конструкция топливоподкачивающего насоса представлена на рисунке 1.

Прогрев топлива в баке осуществляется за счет принудительного охлаждения топливом обмоток электродвигателя и поршня насоса, а при работе двигателя, кроме того и за счет слива излишков топлива из ТНВД, форсунок и фильтров. Так как насос двухсекционного действия подача топлива в ТНВД осуществляется при ходе поршня в одну сторону, при обратном ходе поршня насоса, прогретое топливо вытесняется обратно в бак.

1 – установочный корпус; 2 – корпус насоса; 3 – обойма; 4 – запорные шариковые колпаки; 5,7 – электромагнитные обмотки; 6 – проставка; 8 – поршень; 9 – уплотнительная прокладка; 10 – возвратная пружина; 11 – патрубок; 12 – топливозаборная трубка; 13 – ребра крепления; 14 – отвертка; 15 – топливозаборник; 16 – отверстия; 17 – сетчатый фильтр; 18 – сливные отверстия; 19 – топливоподводящие каналы; 20 – поддерживающее ребро топливного бака; 21 – ребра охлаждения; 22 – возвратная пружина; 23 – отверстия; 24 – крышка; 25 – винты; 26 – клеммы электромагнитных обмоток; 27 – шариковый нагнетательный клапан; 28 – пружина; 29 – штуцер; 30 – клемма термодатчиков; 31 – ребра охлаждения; 32 – прокладки уплотнения; 33 – штуцер сливной магистрали; 34 – канал сливной магистрали; 35 – отверстия; А – полость между установочным корпусом 1 и корпусом топливоподкачивающего насоса; В – полость между патрубком 2 и топливнозаборной трубкой; С – правая внутренняя полость насоса; D – левая внутренняя полость насоса; E – полость между корпусом топливоподкачивающего насоса 2 и крышкой 23.

Рисунок 1 – Топливоподкачивающий насос.

Управление работой насоса – дистанционное (может быть, как ручное, так и автоматическое).

Топливоподкачивающий насос в сборе с топливозаборником крепится к стенке топливного бака.

Топливоподкачивающий насос работает в двух режимах:

1. Разогрев топлива.
2. Прогрев и подача топлива в ТНВД.

В режиме разогрева напряжение подается на клеммы 26 и одновременно включаются обе электромагнитные обмотки 5 и 7. Поршень 8 под действием сил возвратных пружин 10 и 22 и магнитных полей противоположно направленных, находится в исходном положении. После повышения температуры обмоток до заданных пределов они отключаются, а вновь включаются обмотки после снижения температуры до минимально заданных пределов. Включение и отключение обмоток осуществляется автоматически. Данные о температуре обмоток поступают с четырех датчиков вмонтированных в обмотку и имеют выводы на клемму 29. Температура в баке контролируется по специальному прибору установленному в кабине водителя. Подача топлива к ТНВД на данном режиме отсутствует.

После достижения заданной температуры включается режим подогрева и подачи топлива, путем включения соответствующих клавишей на пульте управления. При этом, напряжение подается на одну из клемм 2, связанную с электромагнитной обмоткой 5 и под действием электромагнитного поля создаваемого обмоткой, поршень переместится в сторону обмотки 5, то есть влево (рисунок 1) сжимая возвратную пружину 22 и вытесняя топливо из полости D через шариковый нагнетательный клапан 27 и штуцер 29 в систему питания двигателя, при этом запорные шариковые клапаны 4 (шесть штук) под действием гидравлического удара закрываются. Одновременно при этом в полости С будет возникать разряжение, под действием которого в полость будет поступать топливо из бака, через отверстие 35, полсть В, отверстие 14топливозаборник 15 м сетчатый фильтр 17.

После завершения подачи топлива обмотка 5 отключается, а напряжение подается на клемму 26, связанную с электромагнитной обмоткой 7 имеющей противоположное направление магнитного поля. Под действием электромагнитного поля, создаваемого электромагнитной обмоткой 7 и возвратной пружины 22, поршень 8 будет перемещаться в сторону электромагнитной обмотки 7, то есть вправо, при этом разогретое топливо из полости С через отверстия 35, полость В, отверстия 14, топливозаборник 15, с отверстиями 16, и сетчатый фильтр 17 топливо частично подается в бак, разогревая находящееся там топливо, а остальное, под действием разряжения находящегося в полости D, смешиваясь с топливом из бака через сетчатый фильтр 17, отверстия 16 в топливозаборнике 15, через топливозаборную трубку 12, топливоподводящие каналы 19 (дополнительно в них подогреваясь), через открытые запорные шариковые клапаны 4 будет заполнять полость Е и через отверстия 23 в полость D. Проходя по тпливоподающим каналам 19 температура топлива повышается, за счет отвода тепла от электромагнитных обмоток 5 и 7.

Отвод тепла от поршня 8 осуществляется за счет электромагнитных полей, создаваемых обмотками 5 и 7. Для улучшения отвода тепла от электромагнитных обмоток 5 и 7 и передачу его топливу в баке служат так же ребра охлаждения 21 установочного корпуса 1. После чего опять производится процесс подачи топлива.

При работающем двигателе излишнее топливо от ТНВД, форсунок и фильтров сливается обратно в бак, в подогретом виде, через штуцер сливной магистрали 33, канал сливной магистрали 34, полость А, сливное отверстие 18, дополнительно подогревая при этом топливопроводы.

Способность насоса разогревать перед подачей топливо и надежно подавать его к ТНВД, позволяет использовать для различных сортов топлива, в том, как летнего, так и мазута, а утечки топлива через зазоры легко компенсировать увеличением производительности топливоподкачивающего насоса.

Таким образом, использование разработанной системы топливоподачи и разогрева топлива независимо от сорта топлива обеспечивается надежный пуск дизеля в условиях низких температур.

1. Патрахальцев Н.Н. Дизели: система регулирования начального давления впрыскивания топлива [Текст] / Н.Н. Патрахальцев, А.А. Савастенко, В.Л. Виноградский // Автомобильная промышленность. -2003. -М. – С.21-23.
2. Топливная аппаратура и системы управления дизелей [Текст]: Учебник для вузов / Л.В.Грехов, Н.А. Иващенко, В.А.Марков.- изд. 2-е. – М.: Легион-автодата, 2005. – 344 с.
3. Бурячко В.Р. Автомобильные двигатели. [Текст] учебник /В.Р. Бурячко, А.В. Гук. СПб. НПИКЦ. 2005. – 292 с.
4. Ишков А.М. Теория и практика надежности техники в условиях Севера. [Текст] учебник / А.М. Ишков,, М.А. Кузьминов, Г.Ю. Зуров. – Якутск ЯФГУ. Изд. СО РАН. – 2004. – 313 с.
5. Шапран В.Н. Устройство двигателей. [Текст] уч. пособ. для ВУЗов /В.Н. Шапран, Н.Л. Пузевич, В.В. Нечаев. – Рязань: РВАИ. – 2009. -121 с.

Все статьи автора «Картуков Александр»