RU2688131C1

RU2688131C1 - Induction fuel heater

Info

Publication number: RU2688131C1
Application number: RU2018125178A
Authority: RU
Inventors: Шамиль Викторович Бузиков; Марина Владимировна Мотовилова; Павел Юрьевич Малышкин; Анатолий Николаевич Карташевич
Priority date: 2018-07-09
Filing date: 2018-07-09
Publication date: 2019-05-17

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to the field of mechanical engineering, mainly engine building. It can be used for fuel heating in high-pressure fuel line upstream the nozzle. Induction fuel heater comprises autonomous current inverter with quasi-resonant switching (1), inducing wire (2) made of copper tube located on surface of heat exchanger (4) in the form of multiturn coil of inductance (3), through which section passes cooling liquid of engine cooling system, heat exchanger (4), which is a high pressure fuel pipeline (5) in front of nozzle (6) installed in cylinder block (7) head.

EFFECT: simplification of design of induction fuel heater and reduction of cost of heat exchanger, reduction of time and increase of rate of thermal effect on fuel, as well as reduction of thermal intensity of inducing wire.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относиться к области машиностроения, преимущественно, двигателестроения.The invention relates to the field of engineering, mainly engine-building.

Известен проточный индукционный нагреватель жидкости, состоящий из тороидальной обмотки индуктора, наложенной на сердечник, состоящий из тонкостенного трубчатого змеевика из нержавеющей стали с наложенной на него обмоткой из стальной ленты [Проточный индукционный нагреватель жидкости. - Патент РФ №2267869. - МПК Н05В 6/10].Known flow induction fluid heater, consisting of a toroidal winding inductor, superimposed on the core, consisting of a thin-walled tubular coil made of stainless steel with superimposed winding of steel tape [Flow-through induction fluid heater. - RF patent №2267869. - IPC HV 6/10].

Недостатком указанного устройства является невозможность использования для нагревания вязких моторных топлив находящихся под высоким избыточным давлением.The disadvantage of this device is the inability to use for heating viscous motor fuels under high pressure.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату предлагаемому устройству является установка индукционного нагрева жидкостей, содержащая устройство преобразования и управления в виде автономного инвертора тока с квазирезонансной коммутацией, теплообменника, представляющего собой систему труб, внутри которых по всей длине радиально расположены пластины из магнитных материалов, индуцирующего провода состоящего из многожильного медного проводника в термостойкой изоляции, расположенного на поверхности теплообменника по всей его длине одним витком [Установка индукционного нагрева жидкостей. - Патент РФ №2417563. - МПК Н05В 6/00].The closest in technical essence and the achieved result of the proposed device is the installation of induction heating of liquids containing a device for converting and controlling in the form of an autonomous current inverter with quasi-resonance switching, a heat exchanger representing a system of pipes, inside which along the whole length radially arranged plates of magnetic materials induce wire consisting of stranded copper conductor in heat-resistant insulation, located on the surface of heat transfer ika over its entire length one turn [Induction heating liquids. - RF patent №2417563. - IPC HV 6/00].

Недостатками данной установки являются конструктивная сложность и дороговизна теплообменника, а также низкая эффективность расположения и перегрев индуцирующего провода, приводящие к неравномерному нагреву поверхности теплообменника.The disadvantages of this installation are the structural complexity and high cost of the heat exchanger, as well as the low efficiency of the location and overheating of the inducing wire, leading to uneven heating of the surface of the heat exchanger.

Техническим результатом предлагаемого индукционного нагревателя топлива является упрощение его конструкции; сокращение времени и увеличение скорости термического воздействия на топливо, а также снижение тепловой напряженности индуцирующего провода.The technical result of the proposed induction heater of the fuel is to simplify its design; reducing time and increasing the rate of thermal effects on fuel, as well as reducing the thermal intensity of the inducing wire.

Достижение технического результата достигается тем, что индуцирующий провод выполнен из медной трубки, расположенной на поверхности теплообменника в виде многовитковой катушки индуктивности, через сечение которой проходит охлаждающая жидкость системы охлаждения двигателя, теплообменник представляет собой топливопровод высокого давления перед форсункой, установленной в головке блока цилиндров.The achievement of the technical result is achieved by the fact that the inducing wire is made of a copper tube located on the surface of the heat exchanger in the form of a multi-turn inductance coil through which the engine cooling system passes the coolant, the heat exchanger is a high-pressure fuel line in front of the nozzle installed in the cylinder head.

На фигуре показана схема предлагаемого индукционного нагревателя топлива.The figure shows the scheme of the proposed induction fuel heater.

Индукционный нагреватель топлива состоит из автономного инвертора тока с квазирезонансной коммутацией 1, индуцирующего провода 2, катушки индуктивности 3, теплообменника 4, топливопровода высокого давления 5, форсунки 6, головки блока цилиндров 7.The induction fuel heater consists of an autonomous current inverter with quasi-resonant commutation 1, inducting wire 2, inductance 3, heat exchanger 4, high-pressure fuel line 5, nozzle 6, cylinder head 7.

Индукционный нагреватель топлива работает следующим образом.Induction heater fuel works as follows.

От автономного инвертора тока с квазирезонансной коммутацией 1 подается переменное синусоидальное напряжение на индуцирующий провод 2, образующий катушку индуктивности 3, создающую нагревательный контур сложной геометрии. Под воздействием вихревых токов, возникающих в теплообменнике 4, происходит его нагрев и тепло передается топливу, движущемуся по топливопроводу высокого давления 5, к форсунке 6, установленной в головке блока цилиндров 7. Тепло возникающее в катушке индуктивности 3 под действием вихревых токов отводится охлаждающей жидкостью из системы охлаждения двигателя. Площадь поверхности теплообменника, подвергающегося температурному воздействию, зависит от площади сечения индуцирующего провода 2, количества витков катушки индуктивности, диаметра теплообменника 4 и топливопровода высокого давления 5.From the autonomous current inverter with quasi-resonant switching 1, an alternating sinusoidal voltage is applied to the inducing wire 2, which forms the inductance 3, which creates a heating circuit of complex geometry. Under the influence of eddy currents arising in the heat exchanger 4, it is heated and heat is transferred to the fuel moving through the high-pressure fuel line 5 to the nozzle 6 installed in the cylinder head 7. The heat generated in the inductor 3 under the influence of eddy currents is discharged from the coolant engine cooling systems. The surface area of the heat exchanger exposed to temperature depends on the cross-sectional area of the inducing wire 2, the number of turns of the inductance coil, the diameter of the heat exchanger 4 and the high-pressure fuel line 5.

Применение предложенного устройства позволяет: упростить конструкцию и уменьшить стоимость за счет применения более простого теплообменника; сократить время и увеличить скорость термического воздействия на топливо в результате более быстрого местного интенсивного и равномерного по поверхности нагрева теплообменника за счет многовитковой катушки индуктивности, а также снизить тепловую напряженность индуцирующего провода при помощи циркуляции через его сечение охлаждающей жидкости из системы охлаждения двигателя.The application of the proposed device allows: to simplify the design and reduce the cost due to the use of a simpler heat exchanger; reduce the time and increase the rate of thermal effects on fuel as a result of faster local intensive and uniform heat exchangers on the heating surface due to the multi-turn inductance coil, as well as reduce the thermal intensity of the inducing wire by circulating coolant through its cross section from the engine cooling system.

Промышленная применимость данного устройства заключается в более быстром, интенсивном и точечном нагреве топлива перед его непосредственным впрыском в камеру сгорания. Поэтому при минимальных конструктивных доработках, связанных с установкой индукционного нагревателя топлива в систему топливоподачи двигателя может быть промышленно применен.Industrial applicability of this device consists in more rapid, intensive and point heating of the fuel before its direct injection into the combustion chamber. Therefore, with minimal structural modifications associated with the installation of an induction fuel heater in the engine fuel injection system can be industrially applied.

Claims

Induction fuel heater consisting of an autonomous current inverter with quasi-resonant switching, an inducing wire and a heat exchanger, characterized in that the inducing wire is made of a copper tube located on the surface of the heat exchanger in the form of a multi-turn inductance coil, through which the cooling fluid of the engine cooling system passes the heat exchanger is a high pressure fuel line in front of the nozzle installed in the cylinder head.