СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПОДОГРЕВА ТОПЛИВА В СИСТЕМЕ ПИТАНИЯ ДИЗЕЛЬНЫХ АТС Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Естественные науки

References

1. Heavy Metals Accumulation in Bees Bodies /Es'kov, E.K. [and others] //Beekeeping. - 2008. - # 2. -P. 14-16.

2. Es'kov, E.K., Es'kova, M.D. Inequality of Plumb and Cadmium Accumulation in Bees Bodies // Beekeeping. - 2012. - # 10. - P. 7-8.

3. Kodes', L.G. Plumb and Cadmium in the System Soil - Bee Plants - Bee - Beekeeping Products on the Territory of the Ussuriland / Kodes', L.G., Bychkova, N.V. // Modern Technologies of Honey Production and Processing. - Novosibirsk, 2008. - P. 64-67.

4. Heavy Metals Content in Bees Living in an Industrial Zone of Silesia / Kafel, A. [and others] //XXXI International Congress Apimondii. - Bucharest, 1987. - P. 311-312.

■

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

I

УДК 631.372

СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПОДОГРЕВА ТОПЛИВА В СИСТЕМЕ ПИТАНИЯ ДИЗЕЛЬНЫХ АТС

БОРИСОВ Геннадий Александрович, д-р техн. наук, профессор кафедры технологии металлов и ремонта машин, Рязанский государственный агротехнологический университет имени П. А. Костычева

КОЛОДЯЖНАЯ Ирина Николаевна, канд. техн. наук, МАИ, Москва

ИЧАНКИН Юрий Викторович, аспирант кафедры технологии металлов и ремонта машин, Рязанский государственный агротехнологический университет имени П. А. Костычева

ЧЕРНЫШЕВ Алексей Дмитриевич, аспирант кафедры технологии металлов и ремонта машин, Рязанский государственный агротехнологический университет имени П. А. Костычева

Проводится анализ способов воздействия на дизельное топливо с целью предотвращения его застывания в холодное время года. Рассмотрены методы подогрева топлива в системе топливо-подачи. Представлено описание работы системы подогрева дизельного топлива.

Ключевые слова: дизельные двигатели, летнее дизельное топливо, кристаллизация, пониженные температуры, электрические нагреватели, добавки, подогреватели топлива

Помутнение дизельного топлива летних сортов в системе питания - явление, обычное при температуре окружающего воздуха около 0°С. Столь же обычно и застывание летнего дизельного топлива уже при минус 10°С.

Все это приводит к тому, что, если не предпринимать специальных мер, то эксплуатация автотранспортных средств (АТС), оснащенных дизельными двигателями, будет затруднена, а при значительном понижении температуры станет невозможной. Поэтому способы и устройства, снижающие температуру помутнения и застывания топлива, или полностью предотвращающие выпадение парафинов, получили признание в странах с холодным климатом.

Эти средства можно условно разделить на три группы по виду воздействия на топливо.

- Физические виды: ультразвуковые устрой-

ства, СВЧ-устройства, технологии глубокой очистки и модификации дизельного топлива (фирма "ДИТО").

- Особо выделим тепловое воздействие на топливо: в качестве теплоносителей используются охлаждающие жидкости, топливо, масло, воздух, электрические нагреватели.

- Химические виды воздействия на топливо: керосин, бензин и депрессорные присадки (антигели).

Первый вид предоставляет широкое поле деятельности для многочисленных изобретателей, но большого распространения ввиду сложности эксплуатации, специфичности, а также дороговизны не получил. Третий вид воздействия тоже не всегда соответствует ожиданиям потребителей. Прежде всего из-за большой разницы в качестве продукции различных фирм, ограниченности при-

© Борисов ГА., Колодяжная И.Н., Ичанкин И. Н., Чернышев А. Д.,2014 r

ф

Вестник ФГБОУ ВПО РГАТУ, № 3 (23), 2014

менения, а также малоизученности влияния присадок на рабочий процесс и материалы деталей двигателя. Нельзя также забывать и про постоянное удорожание продукции нефтехимии. Применение же керосина, бензина и других горючесмазочных материалов для снижения вязкости дизельного топлива недопустимо ввиду вредного влияния на экологию и резкого снижения ресурса топливного насоса высокого давления (ТНВД) и форсунок.

Поэтому специалисты все чаще отдают предпочтение второму типу - подогреву топлива, а именно использованию электронагревателей. Привлекательными являются простота реализации, надежность, экологическая чистота, возможность регулирования температуры в соответствии с текущими условиями эксплуатации - от температуры, необходимой для очистки фильтров и топливопроводов, до температуры предотвращения выпадения парафинов, что необходимо, например, при движении на высокой скорости или при сильном ветре в холодное время года.

Присоединение установок электрообогрева автомобилей к электроисточникам проводится по письменному разрешению органов электронадзора, в соответствии с законодательством РФ. Ввод устройств электрообогрева в эксплуатацию оформляется приказом по аТп с одновременным назначением лиц, ответственных за их эксплуатацию.

Необходимость согласований, наряду с неавтономностью обогревателей, питающихся от сети промышленного тока, заставляет эксплуатантов обращать взор на автономные устройства подогрева, потребляющие энергию бортовой сети АТС - 12В и 24В.

Как отмечалось выше, одним из достоинств электрических нагревателей является возможность регулирования температуры. А для этого существует много способов. Так, в случае дискретной конструкции нагревателей их элементы могут объединяться в группы, которые включаются либо последовательно (на длительное время), либо параллельно (кратковременный, форсированный режим для быстрого восстановления топливопо-дачи).

Существуют конструкции, у которых нагревательными элементами служат терморезисторы, резко изменяющие свое сопротивление при нагреве. Как показывает практика, это ускоряет процесс нагрева по сравнению с нерегулируемым нагревателем, который медленно прогревает узлы системы топливоподачи и не обеспечивает стабильной температуры при изменении условий охлаждения. Но наиболее современными устройствами следует признать конструкции с системой электронного регулирования температуры. Изменение температуры поверхности нагревательного элемента происходит в соответствии с сигналами датчиков, установленных в самых критичных к застыванию топлива узлах: фильтрах тонкой и грубой очистки топлива. Еще более совершенными являются системы, объединенные с бортовым компьютером,

бортовой информационной системой и имеющие доступ к сети GSM или Интернет. Это позволяет обеспечивать оптимальные режимы работы системы подогрева топлива и точно поддерживать температуру на уровне, соответствующем условиям эксплуатации в данный момент.

Авторы в течение ряда лет занимаются вопросами повышения пусковых качеств дизельных двигателей автотракторной техники, в частности, способами и устройствами подогрева систем то-пливоподачи. Так, установлено, что для режима быстрого нагрева наиболее важную роль играет теплоемкость топлива и материалов нагреваемых узлов: чем она больше, тем медленнее идет прогрев. Наоборот, для режима постоянного нагрева теплоемкость не играет роли, так как величина установившейся температуры зависит от мощности нагревателя и теплоотдающей способности материалов топливопровода.

Для обеспечения работоспособности системы топливоподачи на отечественной автотракторной технике при температуре минус 20°С мощность нагревателя топливопровода должна быть не менее 120 Вт, нагревателя фильтров тонкой и грубой очистки топлива - не менее 70 Вт, нагревателя топливного бака - не менее 100 Вт. Для реализации возможности "быстрого старта", то есть единовременного включения всех нагревателей для очистки топливной системы от парафинов и подготовки топлива к впрыску, мощность каждого нагревателя должна составлять 100-120 Вт.

Расчет количества теплоты Qотд, отдаваемой дизельному топливу, производится по формуле 1, dQотд= ан(Тн - Тт)А- dt, (1)

где ан - коэффициент теплоотдачи нагревательного элемента, Тн - меняющаяся со временем температура нагревательного элемента, Тт -температура топлива на входе в нагревательный элемент, А - общая площадь теплообмена, dt -время работы нагревателя.

Следовательно, современный подогреватель топлива должен обладать высоким коэффициентом теплоотдачи, малой инерционностью и равномерным распределением тепла. Данным требованиям отвечают только стеклопластиковые тонкослойные электрические нагреватели (НЭСТ) обладающие малой собственной теплоемкостью и непрерывным нагревательным слоем, что обеспечивает полную теплоотдачу с равномерным распределением тепла по всей поверхности нагревателя. Эффективный коэффициент теплоотдачи НЭСТ составляет 0,96-0,99 (у металлических нагревателей - 0,72-076). НЭСТ имеют малую тепловую инерцию, то есть нагреваются и охлаждаются практически мгновенно, работают с максимальной отдачей тепла. НЭСТ имеют малую массу, плотность их составляет 1700-1900 кг/ м3, что в 3-6 раз меньше плотности металлических электронагревателей. Поэтому данный вид нагревателей, разработанный в конце 70-х для аэрокосмической техники, выбран нами в качестве основного при создании систем подогрева топлива.

Разработана также и проходит испытания ком-

Технические науки

43

плексная система подогрева дизельных двигателей (КСПДТ), предназначенная для использования в системах топливоподачи автотракторных дизелей для предотвращения выпадения парафинов, повышения надежности запуска двигателя и автоматического подогрева топлива в условиях пониженных температур.

Данная система включает в себя нагреватели

топлива, датчик температуры, электронный блок управления, переключатель рода работ и блок питания, а также GSM-модуль для управления системой с помощью мобильного приложения, установленного, например, на смартфон.

Блок-схема работы комплексной системы подогрева дизельного топлива в автономном режиме представлена на рисунке.

Рис. - Блок-схема работы комплексной системы подогрева дизельного топлива (КСПДТ) в автономном режиме

В ходе экспериментальной проверки было установлено, что эффективность и экономичность энергопотребления КСПДТ выше по сравнению с нерегулируемыми системами и системами, оснащенными таймерами включения. Это является результатом того, что КСПДТ позволяет выбрать наиболее приемлемый режим подогрева топлива в конкретных условиях эксплуатации.

А применение средств мобильной связи позволяет обеспечить возможность удаленных контроля и управления работой системы со стороны водителя и служб технического обеспечения.

В заключение отметим, что нагревателям и системам подогрева дизельного топлива уделяется слишком мало внимания. Лишь небольшая часть производителей дизельной техники устанавливает подогреватели фильтров тонкой очистки топлива штатно, а комплексный подогрев системы топли-воподачи дизелей ни один производитель не предлагает даже в качестве опции.

Между тем, статистика обращений в сервисные центры, специализирующиеся на ремонте деталей топливной аппаратуры дизелей, публика-

ции в СМИ, а также всплеск активности на форумах сети Интернет, посвященных эксплуатации и ремонту дизельных двигателей, говорит о том, что наибольшее число проблем у эксплуатантов возникает именно в осенне-зимний и весенний периоды эксплуатации.

Комплексная система подогрева дизельных двигателей - простой и недорогой способ повысить эксплуатационные качества АТС, оснащенных дизельными двигателями. Наличие возможности избежать проблем, возникающих из-за использования некачественного или летнего дизельного топлива в холодное время года, позволит также расширить целевую аудиторию за счет тех, кто до сих пор предпочитал бензиновые двигатели, а это особенно важно для таких быстрорастущих сегментов, как «кроссоверы» (SUV) и «легкая коммерческая техника» (LCV).

Поэтому для реализации конкурентного преимущества производителям дизельных АТС необходимо использовать возможность установки средств комплексного подогрева системы топли-воподачи в качестве штатного или опционного

13-

оборудования. А в целом это позволит повысить надежность, отказоустойчивость и долговечность автотракторной техники, предназначенной для эксплуатации в зонах холодного и умеренного климата.

Список литературы

1. Борисов Г. А., Анализ условий эксплуатации дизельных двигателей в условиях пониженных температур [Текст] / Г. А. Борисов, И. Н. Коло-дяжная, Ю. В. Ичанкин // Вестник РГАТУ - 2013. -№1 (17). - С. 38-43.

2. Борисов Г. А., Антидетонаторы бензиновых топлив, их значения и перспективы развития [Текст] / Г. А.Борисов, Е. Е.Семенова, И. Н.Колодяжная // Вестник РГАТУ. - 2012. - № 1 (13).

Вестник ФГБОУ ВПО РГАТУ, № 3 (23), 2014

- С. 36-38.

3. Борисов Г. А., Перспективные конструкционные материалы на основе полимеров для применения в сельскохозяйственной технике [Текст] / Г. А. Борисов, И. Н. Колодяжная // Вестник РГАТУ.

- 2010. - № 4 (8). - С. 66-68.

4. Борисов Г. А., Применение современных неметаллических композиционных материалов для автотракторной и сельскохозяйственной техники [Текст] / Г. А. Борисов, И. Н. Колодяжная // Вестник РГАТУ. - 2012. - № 3 (15). - С. 44-45.

5. Light and Heavy Vehicle Tecnology : / M.J.Nunney // Butterworth-Heinemann is an imprint of Elsevier, 2007. - 688 p.

FUEL HEAT TRACING SYSTEM IN DIESEL ATS POWER SUPPLY

Borisov Gennadiy Aleksandrovich, Doctor of Technical Science, Full Professor, Ryazan State

Agrotechnological University Named after P.A. Kostychev

Kolodyazhnaya Irina Nikolaevna, Candidate of Technical Science, MAI, Moscow

Ichankin Yuri Victorovich, Aspirant, Ryazan State Agrotechnological University Named after P.A. Kostychev Chernyshev Aleksey Dmitrievich, Aspirant, Ryazan State Agrotechnological University Named after P.A. Kostychev

They have analyzed the diesel fuel types of action in order to prevent its hardening or freezing in a cold season. They have considered the methods of fuel heating in a fuel-handling system. They have also provided the description of the diesel fuel heating system.

Key words: diesel engines, summer diesel fuel, crystallization, cool temperature, electrical heater, additives, fuel heaters.

References

1.Borisov, G.A., Analyses of Diesel Engines Operation at Low Temperatures [Text] / G.A. Borisov, I.N. Kolodyazhnaya, Y.V. Ichankin // Herald of RSATU. - 2013. -#1 (17). - P. 38-43.

2.Borisov, G.A. Gasoline Fuel Antiknocks, Their Significance and Future Development [Text] / G.A. Borisov, E.E.Semenova, I.N. Kolodyazhnaya //Herald of RSATU. - 2012. - # 1 (13). - P. 36-38.

3.Borisov, G.A. Perspective Constructional Polymeric Materials for Agricultural Engineering [Text] / G.A. Borisov, I.N. Kolodyazhnaya // Herald of RSATU. - 2010. - # 4 (8). - P. 66-68.

4.Borisov, G.A. Modern Non-Metallic Compositional Materials Use for Automative and Agricultural Engineering [Text] / G.A. Borisov, I.N. Kolodyazhnaya // Herald of RSATU. - 2012. - # 3 (15). - P. 44-45.

5.Light and Heavy Vehicle Technology: / M.J. Nunney // Butterworth-Heinemann is an imprint of Elsevier,

ЭНЕРГОРЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЙ КОМБИНИРОВАННЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ

БАЙБОБОЕВ Набижон Гуломович, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой механизации

сельхозпроизводства

НАСРИДДИНОВ Ахмаджон Абдухамидович, канд. техн. наук, доцент кафедры механизации сельхозпроизводства

НОРМИРЗАЕВ Абдукаюм Рахимбердиевич, канд. техн. наук, доцент кафедры механизации сельхозпроизводства

НУРИДДИНОВ Акмал Давлаталиевич, канд. техн. наук, доцент кафедры механизации сельхоз-производства

Наманганский инженерно-педагогический институт Республики Узбекистан. _© Байбобоев Н.Г, Насриддинов А. А, Нормирзаев А. Р., Нуриддинов А. Д.,2014 г._