RU2018021C1

RU2018021C1 - Fuel filter for internal combustion engine

Info

Publication number: RU2018021C1
Authority: RU
Inventors: Е.Н. Зайченко; И.П. Стекачев; М.А. Гурков; Е.М. Балашова; Э.Г. Гарбуз
Original assignee: Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ"
Priority date: 1990-12-10
Filing date: 1990-12-10
Publication date: 1994-08-15

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: fuel filter has case 1, head 3 with supplying 7 and discharging 8 passages coupled with the case, and filtering member 2. Insert 4 made of dielectric and provided with inlet port 15 forms additional space together with heat conducting plate 5. Heat conducting plate 5 is provided with outlet port 16. At least one heating member is made of positioner 9, positioned within additional space 6, electrically connected to a power source, and secured to heat conducting plate 5. Additional space 6 is in communication with supplying 7 and discharging 8 passages trough inlet 15 and outlet 16 ports correspondingly. Heat conducting plate 5 is provided at least with one heat-removing fin 17 interposed in clearance 18 between outer surface 19 and filtering member 2. Axis of symmetry 22 of outlet port 16 is in plane 23 which passes through axes of symmetry of filtering member 2 and fin between outer surface of the filtering member and inner surface of fin 17. EFFECT: enhanced fuel purifying. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам топливоподачи двигателей внутреннего сгорания и для облегчения запуска с помощью тепловых средств, и может быть использовано в топливных системах дизелей, работающих на топливе, склонном к выделению парафинов. The invention relates to engine building, in particular to devices for the fuel supply of internal combustion engines and to facilitate starting by means of heat, and can be used in diesel fuel systems that run on fuel prone to the release of paraffins.

Известен топливный фильтр для двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с фильтрующим элементом и подводящим и отводящим каналами и электронагревательный элемент, установленный на поверхности фильтрующего элемента (патент США N 4600825, кл. 219-205, 1986). Использование в известном топливном фильтре только электроконтактного подогрева фильтрующего элемента обуславливает недостаточную эффективность расплавления осадка парафина, выделяющегося из топлива, особенно при низких температурах окружающего воздуха. Требуется изменение конструкции топливного фильтра. Введение реле времени и датчика температуры топлива усложняет схему электропитания. Из-за ограниченного срока службы фильтрующего элемента увеличатся непроизводительные затраты. Known fuel filter for an internal combustion engine, comprising a housing with a filter element and inlet and outlet channels and an electric heating element mounted on the surface of the filter element (US patent N 4600825, CL 219-205, 1986). The use in the known fuel filter of only electric contact heating of the filter element causes insufficient efficiency of melting the precipitate of paraffin released from the fuel, especially at low ambient temperatures. A change in the design of the fuel filter is required. The introduction of a time switch and a fuel temperature sensor complicates the power supply circuit. Due to the limited life of the filter element, overhead will increase.

Известен топливный фильтр для двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с полостью, головку с подводящим и отводящим каналами, связанную с корпусом, фильтрующий элемент, размещенный в полости корпуса, источник электрического тока, теплопроводную пластину с выпускным окном, вставку с впускным окном, образующую совместно с теплопроводной пластиной дополнительную полость, и по меньшей мере один нагревательный элемент, выполненный в виде позистора, причем последний размещен в дополнительной полости, электрически связан с источником электрического тока и закреплен на теплопроводной пластине, дополнительная полость сообщена через впускное и выпускное окна соответственно с подводящим каналом, а через полость в корпусе с отводящим каналом (патент США N 3373054, кл. 123-557, 1984). Known fuel filter for an internal combustion engine, comprising a housing with a cavity, a head with inlet and outlet channels connected to the housing, a filter element located in the cavity of the housing, an electric current source, a heat conducting plate with an outlet window, an insert with an inlet window, forming together with a heat-conducting plate an additional cavity, and at least one heating element made in the form of a posistor, the latter being placed in an additional cavity, is electrically connected to the source ohm of electric current and mounted on a heat-conducting plate, an additional cavity is communicated through the inlet and outlet windows, respectively, with the inlet channel, and through the cavity in the housing with the outlet channel (US patent N 3373054, CL 123-557, 1984).

Недостатком известного фильтра является то, что при предпусковом его прогреве последний локализуется только в камере, где размещены позисторы, но не достигается прогрев тепла, непосредственно соприкасающегося с фильтрующим элементом. В результате на поверхности фильтрующего элемента сохраняется слой парафина, препятствующий проникновению топлива через фильтрующий элемент. Следствием этого является возникновение гидравлического удара значительной интенсивности при низких температурах топлива, приводящего к деформациям фильтрующего элемента и последующему его разрушению с соответствующим влиянием на надежность и ресурс топливной аппаратуры. Недостаточная прокачиваемость топлива приводит к ухудшению пусковых качеств двигателя. A disadvantage of the known filter is that when it is preheated, the latter is localized only in the chamber where the resistors are located, but the heating of heat directly in contact with the filter element is not achieved. As a result, a paraffin layer is stored on the surface of the filter element, which prevents the penetration of fuel through the filter element. The consequence of this is the occurrence of a hydraulic shock of considerable intensity at low fuel temperatures, which leads to deformations of the filter element and its subsequent destruction with a corresponding effect on the reliability and life of the fuel equipment. The insufficient pumpability of the fuel leads to a deterioration in the starting properties of the engine.

Целью изобретения является повышение эффективности работы топливного фильтра. The aim of the invention is to increase the efficiency of the fuel filter.

Эта цель достигается тем, что в топливном фильтре для двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус с полостью, головку с подводящим и отводящим каналами, связанную с корпусом, фильтрующий элемент, размещенный в полости корпуса, источник электрического тока, теплопроводную пластину с выпускным окном, вставку с впускным окном, образующую совместно с теплопроводной пластиной дополнительную полость, и по меньшей мере один нагревательный элемент, выполненный в виде позистора, причем последний размещен в дополнительной полости, электрически связан с источником электрического тока и закреплен на теплопроводной пластине, дополнительная полость сообщена через впускное и выпускное окна соответственно с подводящим каналом, а через полость в корпусе с отводящим каналом, вставка выполнена из диэлектрика, теплопроводная пластина снабжена по меньшей мере одним теплоотводящим ребром, размещенным в зазоре между наружной поверхностью фильтрующего элемента и корпусом параллельно оси фильтрующего элемента. This goal is achieved by the fact that in the fuel filter for an internal combustion engine comprising a housing with a cavity, a head with inlet and outlet channels connected to the housing, a filter element located in the cavity of the housing, an electric current source, a heat-conducting plate with an exhaust window, an insert with an inlet window, forming together with the heat-conducting plate an additional cavity, and at least one heating element made in the form of a posistor, the latter being placed in an additional cavity, electrically An additional cavity is connected to the electric current source and mounted on the heat-conducting plate, the additional cavity is communicated through the inlet and outlet windows, respectively, to the supply channel, and through the cavity in the housing with the discharge channel, the insert is made of a dielectric, the heat-conducting plate is provided with at least one heat-removing rib located in the gap between the outer surface of the filter element and the housing parallel to the axis of the filter element.

Ось симметрии выходного окна лежит в полости, проходящей через оси симметрии фильтрующего элемента и ребра между наружной поверхностью фильтрующего элемента и внутренней поверхностью ребра. The axis of symmetry of the exit window lies in the cavity passing through the axis of symmetry of the filter element and the rib between the outer surface of the filter element and the inner surface of the rib.

Возможность одновременного прогрева в заявляемом фильтре топлива за счет тепла, выделяемого позисторами, и части фильтрующего элемента за счет тепла, передаваемого теплоотводящим (и) ребром (ребрами) и образования конвективных вихревых токов в зазоре между наружной поверхностью фильтрующего элемента и внутренней поверхностью ребра обеспечивает эффективное освобождение фильтрующего элемента от блокирующих его парафинов. Следствием этого является облегчение запуска двигателя и повышение надежности его работы. The possibility of simultaneous heating in the inventive fuel filter due to the heat generated by the posistors and part of the filter element due to the heat transmitted by the heat-removing (s) rib (s) and the formation of convective eddy currents in the gap between the outer surface of the filter element and the inner surface of the rib provides effective release filter element from paraffins blocking it. The consequence of this is to facilitate the starting of the engine and increase the reliability of its operation.

На фиг. 1 представлен заявляемый топливный фильтр с подогревателем топлива, предназначенный для автомобильного дизеля; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. In FIG. 1 presents the inventive fuel filter with a fuel heater, designed for automotive diesel; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1.

Заявляемый фильтр содержит корпус 1 с размещенным внутри его полости картонным фильтрующим элементом 2, головку 3 и диэлектрическую вставку 4 с крышкой в виде фигурной теплопроводной пластины 5. Внутри вставки расположена дополнительная полость 6. Вставка 4 установлена между корпусом 1 и головкой 3. В головке 3 выполнены подводящий 7 и отводящий 8 каналы. Один или несколько нагревательных позисторов 9, расположенные в полости 6, поджаты к гнездам, выполненным в пластине 5, контактной пластиной 10, которая фиксируется в диэлектрической вставке 4 токоведущим штифтом 11. Промежуточный контакт 12 прикреплен к пластине 5 и соединен с отрицательной клеммой источника электрического тока через токоведущий штифт 13. Контактная пластина 10 соединена через токоведущий штифт 11 с положительной клеммой источника тока. В торцевой стенке 14 вставки 4 со стороны головки 3 на периферии этой стенки выполнено впускное окно 15, а в пластине 5 одно или несколько выпускных окон 16. Через впускное или выпускное окна полость 6 сообщена соответственно с подводящим каналом 7 и полостью внутри корпуса 1, в котором размещен фильтрующий элемент 2. Пластина 5, выполненная из теплопроводного материала, имеет на периферии отогнутые под прямым углом к ее основанию одно или несколько ребер 17, размещенные в зазоре 18 между перфорированной наружной боковой поверхностью 19 фильтрующего элемента 2 и внутренней стенкой 20 корпуса 1 в направлении оси 21 фильтрующего элемента. Проекция в плане оси 22 выпускного окна расположена между поверхностью 19 и ребром 17 на прямой, проведенной через проекцию оси 21 фильтрующего элемента и разделяющей проекцию ребра 17 в плане по его ширине пополам. Иными словами, ось симметрии выпускного окна лежит в плоскости 23, проходящей через оси симметрии фильтрующего элемента и ребра между наружной поверхностью фильтрующего элемента и внутренней поверхностью ребра (фиг. 2). The inventive filter comprises a housing 1 with a cardboard filter element 2 located inside its cavity, a head 3 and a dielectric insert 4 with a cover in the form of a shaped heat-conducting plate 5. An additional cavity is located inside the insert 6. An insert 4 is installed between the housing 1 and the head 3. In the head 3 made inlet 7 and outlet 8 channels. One or more heating posistors 9, located in the cavity 6, are pressed to the sockets made in the plate 5 by a contact plate 10, which is fixed in the dielectric insert 4 by a current-carrying pin 11. An intermediate contact 12 is attached to the plate 5 and connected to the negative terminal of the electric current source through the current-carrying pin 13. The contact plate 10 is connected through the current-carrying pin 11 with the positive terminal of the current source. An inlet window 15 is made in the end wall 14 of the insert 4 from the head 3 side on the periphery of this wall, and one or more outlet windows 16 in the plate 5. Through the inlet or outlet windows, the cavity 6 is in communication with the inlet channel 7 and the cavity inside the housing 1, respectively which contains the filter element 2. The plate 5, made of a heat-conducting material, has at its periphery one or more ribs 17 bent at a right angle to its base, located in the gap 18 between the perforated outer side surface 19 of the filter element 2 and the inner wall 20 of the housing 1 in the direction of the axis 21 of the filter element. The projection in plan of the axis 22 of the outlet window is located between the surface 19 and the rib 17 on a straight line drawn through the projection of the axis 21 of the filter element and dividing the projection of the rib 17 in half along its width. In other words, the axis of symmetry of the outlet window lies in a plane 23 passing through the axis of symmetry of the filter element and the rib between the outer surface of the filter element and the inner surface of the rib (Fig. 2).

Количество устанавливаемых позисторов определяется необходимой мощностью электроподогревателя в зависимости от расходов топлива и климатических условий эксплуатации транспортного средства, а количество теплоотводящих ребер и их протяженность по высоте фильтрующего элемента выбирают исходя из условий обеспечения необходимой площади фильтрующего элемента, очищаемой от парафинов, для прохождения топлива к топливному насосу без возникновения гидравлических ударов. При этом выпускное окно располагается в непосредственной близости от ребра. Фильтрующий элемент 2 имеет торцевые крышки 24 и 25 и при установке внутри корпуса подпружинен. Составные детали фильтра - корпус 1 с фильтрующим элементом 2, головка 3 и вставка 4, скреплены между собой посредством стяжного болта 26. В этих деталях вокруг болта 26 образованы кольцевые каналы для подачи очищенного фильтрующим элементом 2 топлива в отводящий канал 8. The number of posistors installed is determined by the required power of the electric heater depending on the fuel consumption and climatic conditions of vehicle operation, and the number of heat-removing fins and their length along the height of the filter element is selected based on the conditions for ensuring the necessary area of the filter element, cleaned from paraffins, for fuel to pass to the fuel pump without the occurrence of water hammer. In this case, the outlet window is located in the immediate vicinity of the rib. The filter element 2 has end caps 24 and 25 and is spring loaded when installed inside the housing. The filter’s constituent parts - the housing 1 with the filtering element 2, the head 3 and the insert 4, are fastened together by a tightening bolt 26. In these parts, annular channels are formed around the bolt 26 for supplying fuel cleaned by the filtering element 2 to the exhaust channel 8.

Заявляемый фильтр работает следующим образом. При холодном запуске двигателя подают питание на нагревательные элементы 9. Находящееся в полости 6 топливо прогревается за счет тепла, выделяемого позисторами. При этом прогревается и часть (примерно 1/3 - 1/4 по высоте) фильтрующего элемента, расположенного под полостью 6 за счет тепла, передаваемого теплоотводящими ребрами 17 пластины и образования конвективных вихревых токов в затворе между боковой наружной поверхностью фильтрующего элемента и внутренней поверхностью ребер. Тем самым достигается освобождение фильтрующего элемента от блокирующих его парафинов и обеспечение прокачиваемости топлива и надежного пуска двигателя. Позисторы отключаются в зависимости от теплового состояния двигателя и топлива. The inventive filter operates as follows. When the engine is cold started, power is supplied to the heating elements 9. The fuel located in the cavity 6 is heated by the heat generated by the posistors. This also warms up a part (approximately 1/3 - 1/4 in height) of the filter element located under the cavity 6 due to the heat transmitted by the heat-removing ribs 17 of the plate and the formation of convective eddy currents in the gate between the lateral outer surface of the filter element and the inner surface of the ribs . Thereby, the release of the filter element from paraffins blocking it is achieved and the pumpability of the fuel and reliable starting of the engine are ensured. The posistors are switched off depending on the thermal state of the engine and fuel.

После запуска двигателя топливоподкачивающимся насосом обеспечивается циркуляция подогреваемого топлива через полость 6 и фильтрующий элемент 2 к топливовпрыскивающему насосу (насосы не показаны). Выбранное относительное расположение окон 15 и 16 и ребер 17 обеспечивает дополнительное улучшение прокачиваемости фильтрующего элемента в период прогрева двигателя. Таким образом, заявляемое техническое решение обеспечивает улучшение пусковых качеств двигателя и повышение надежности работы его топливного фильтра и топливной аппаратуры. Упомянутый положительный эффект достигается при минимальном расходе электроэнергии за счет использования электронагревателей с положительным температурным коэффициентом сопротивления. Заявляемое техническое решение обеспечивает также удобства в эксплуатации как при первоначальном монтаже, так и при смене фильтрующих элементов, и не требует переделки конструкций выпускаемых фильтров. After starting the engine with a fuel-priming pump, heated fuel is circulated through cavity 6 and filter element 2 to the fuel injection pump (pumps not shown). The selected relative arrangement of the windows 15 and 16 and the ribs 17 provides an additional improvement in the pumpability of the filter element during the engine warm-up. Thus, the claimed technical solution provides improved starting properties of the engine and increased reliability of its fuel filter and fuel equipment. The mentioned positive effect is achieved with minimal energy consumption due to the use of electric heaters with a positive temperature coefficient of resistance. The claimed technical solution also provides ease of use both during initial installation and when changing filter elements, and does not require alteration of the structures of manufactured filters.

Claims

1. FUEL FILTER FOR THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE, comprising a housing with a cavity, a head with inlet and outlet channels connected to the housing, a filter element located in the cavity of the housing, an electric current source, a heat-conducting plate with an outlet window, an insert with an inlet window, forming together with a heat-conducting plate an additional cavity, and at least one heating element made in the form of a posistor, the latter being placed in an additional cavity, is electrically connected to the source of elec current and is mounted on the heat-conducting plate, the additional cavity is communicated through the inlet and outlet windows, respectively, with the inlet channel, and through the cavity in the housing, with the outlet channel, characterized in that, in order to increase efficiency, the insert is made of a dielectric, the heat-conducting plate is provided with at least one heat sink rib located in the gap between the outer surface of the filter element and the housing parallel to the axis of the filter element.

2. The filter according to claim 1, characterized in that the axis of symmetry of the outlet window lies in a plane passing through the axis of symmetry of the filter element and the rib between the outer surface of the filter element and the inner surface of the rib.