С целью недопущения накопления отстоя в баке, а так же с целью слива строго дозированного количества топлива из бака разработано специальное сливное устройство (рисунок 1а), имеющее запорное приспособление (рисунок 1б).

а) б)

а) устройство в сборе; б) запорное приспособление;

1 – корпус; 2 – герметичная полая крышка; 3 – отверстия; 4 – полый золотник; 5 – герметичная перегородка; 6,7 – полости; 8 – топливный бак; 9 – пробка золотника; 10 – пружина; 11 – фиксатор; 12 – оси фиксатора; 13,14,15,16,17,18 – радиальные отверстия; 19 – воздушная полость; 20 – внутренняя полость

Рисунок 1 – Устройство для слива отстоя из топливного бака

Устройство для слива отстоя из топливного бака (рисунок 1а) состоит из корпуса 1, выполненного в виде отстойника, отделенного от бака герметичной полой крышкой 2 с отверстиями 3 в нижней стенке, полого золотника 4, разделенного внутри герметичной перегородкой 5 на две продольные полости 6 и 7. Корпус 1 сливного устройства жестко крепится с помощью сварки снизу к топливному баку 8. Золотник 4 размещен в полости корпуса 1 и топливного бака 8. Полость золотника 4 снабжена сверху пробкой 9, являющейся одновременно основанием запорного приспособления.

Запорное приспособление (рисунок 1б) состоит из прокладки 9, пружины 10 и двух фиксаторов 11, закрепленных на пробке 9 с помощью осей12. Фиксаторы 11 под действием пружины 10 стремятся занять такое положение, при котором нижние кромки фиксаторов выступают за пределы золотника 4.

В корпусе золотника 4 выполнены радиальные отверстия 13-18 для слива топлива и заполнения отстоем корпуса 1 сливного устройства. В герметичной полой крышке 2 имеется полость 19 и отверстие 3 соединяющее полость 19 с полостью 20 корпуса устройства.

Устройство для слива отстоя из топливного бака работает следующим образом (рисунок 2). При заправке топливного бака 8 топливо через отверстия 15-17 поступает во внутреннюю полость 20 устройства. Воздух из полости 20 устройства вытесняется через отверстия 15 и 18 (при повышении уровня топлива только через отверстие 18), полости 6 и 7 (при повышении уровня топлива только через полость 6), отверстия 13 и 14 (при повышении уровня топлива только через отверстие 13), в топливный бак. Вытеснение воздуха топливом будет происходить до тех пор, пока уровень топлива не превысит верхней кромки отверстия 18. В устройстве после этого воздух будет находиться только в полости 19 герметичной полой крышки 2 соединенной посредством отверстия 3 с полостью 20 устройства, давление воздуха в полости 19 при этом будет равно давлению топлива в топливном баке. Полость 19 и отверстие 3 в герметичной крышке 2 выполнены таким образом, чтобы не допустить полного вытеснения воздуха из нее при движении автомобиля по неровностям.

Для слива отстоя топлива при проведении регламентных работ и ТО выворачивается золотник 4 до упора фиксаторов 11 в крышку 2. При этом происходит перекрытие отверстий 13 и 14 резьбовой частью герметичной крышки 2 и таким образом происходит разъединение полостей топливного бака и корпуса устройства. Одновременно происходит истечение отстоя топлива через отверстия 15 и 18 из корпуса 1 устройства. Поскольку отверстие 17 будет открыто для слива отстоя раньше отверстия 16, то и слив отстоя из полости 6 произойдет раньше, чем из полости7, а заполнение полости6 будет происходить раньше, чем из полости 7, так как суммарная пропускная способность отверстий 14 и 15 равна пропускной способности полости 7 и отверстия 16. Сливу топлива из полости 20 через отверстия 13-15 и 18и из полостей 6 и 7 через отверстия 16 и 17 будет способствовать наличие сжатого столбом топлива в баке воздуха в полости 19, герметичной перегородки.

С понижением уровня топлива ниже кромки отверстия 13 поступление топлива в полость 6 сократится, так как топливо поступает только через отверстие 18, пропускная способность которого значительно меньше пропускной способности полости 6. Отверстие 17, имеющее пропускную способность превосходящую пропускную способность полости 6, будет обеспечивать одновременно поступление воздуха в полость 20корпуса устройства, что обеспечит нормальный слив отстоя из корпуса сливного устройства через отверстие 18, полость 6, отверстие17, а так же через отверстие 15, полость 7 и отверстие 16.

а) б)

а) работа в режиме заполнения; б) работа в режиме слива.

Рисунок 2 – Работа сливного устройства

При наворачивании золотника 4,сообщаются полости топливного бака и корпуса устройства. Топливо поступает в полость 20 корпуса устройства, через отверстия 13 и 14 полостей 6 и 7, отверстия 17,18 и 15,16 соответственно. Воздух из полости 20 корпуса устройства будет выдавливаться через отверстие 3 в полость 19 и сжиматься до давления равного давлению столба топлива в баке, а при выравнивании давлений воздух может вытесняться через отверстие 18, полость 6 и отверстие 13 в топливный бак.

Таким образом, установка разработанного сливного устройства на автомобили двойного назначения обеспечит слив из бака только отстоя находящегося в сливном устройстве

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.