Способ подачи жидкого топлива в бак транспортной машины

 

Изобретение относится к области автозаправки. Способ подачи жидкого топлива в бак транспортной машины заключается в подаче жидкого топлива из резервуара заправочного агрегата под давлением. Непосредственно перед подачей в бак топливо охлаждают путем пропускания его через охлаждающий элемент с хладагентом, например жидким азотом. При этом охлаждение топлива производят до температуры не ниже температуры, обеспечивающей в смеси с заправленным в бак ранее топливом надежный пуск двигателя транспортной машины после заполнения бака. Температуру смеси топлива после заполнения бака выбирают из условия: для автомобильных бензинов t_см= 0,5•t_10%-50,5^oС; для дизельных топлив t_см= t_пом+(3. . . 5)^oС, где t_см - температура смеси топлива в баке после заправки, ^oС; t_10% - температура перегонки (выкипания) 10% бензина, ^oС; t_пoм - температура помутнения дизельного топлива, ^oС. Топливо перед охлаждением рассеивают в замкнутом пространстве, а подачу осуществляют порциями, попеременно уменьшая и увеличивая давление подачи. Технической задачей данного изобретения является уменьшение потерь горючего при заправке техники горючесмазочными материалами и снижение при этом уровня негативного воздействия на окружающую среду паров жидкого топлива, образующихся в топливном баке машин преимущественно в летнее время и в местностях с жарким климатом. 2 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к области топливозаправки и может быть использовано для уменьшения потерь горючего при заправке техники горючесмазочными материалами и снижения при этом уровня негативного воздействия на окружающую среду паров жидкого топлива, образующихся в топливном баке машин, преимущественно в летнее время и в местностях с жарким климатом.

Известен способ подачи жидкого топлива в бак транспортной машины, заключающийся в том, что при заправке (дозапраке) техники подачу жидкого топлива из резервуара заправочного агрегата под давлением (закрытой струей) с использованием топливозаправочного оборудования (колонок, раздаточных агрегатов с насосами, мотопомп и других устройств), сливные патрубки которого предварительно устанавливают в горловину топливного бака заправляемой машины. Данный способ и технические устройства, реализующие его, подробно описаны в литературе (см. , например, Парковое оборудование бронетанкового вооружения и автомобильной техники. Пособие. Кн. первая. - М. : Воениздат, 1994, сс. 7 -13, 17-19, 21- 28, 34-36, 39-45).

Указанный способ является наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению (прототипом).

К недостаткам отмеченного способа относится то, что при такой подаче топлива в топливный бак происходит интенсивное испарение ненасыщенных паров жидкого топлива, в первую очередь легких фракций углеводородов, и конвекционный выброс их в атмосферу, что ведет к существенному загрязнению воздуха и окружающей среды в местах заправки топливом.

Причем при заполнении бензобака топливом только за счет вытеснения из него паров потери могут достигать до 0,01% емкости топливного бака (см. Техническая заправка автомобилей / Под ред. Крамаренко Г. В. - М. : Транспорт, 1972, с. 292).

Предлагаемое изобретение направлено на снижение уровня загрязнения атмосферного воздуха парами жидкого топлива и уменьшение потерь горючего при заправке.

Решение указанной технической задачи достигается тем, что в предлагаемом способе подачи жидкого топлива в бак транспортной машины, который заключается в подаче жидкого топлива из резервуара заправочного агрегата под давлением, непосредственно перед подачей в бак топливо охлаждают путем пропускания его через охлаждающий элемент с хладагентом, например жидким азотом, при этом охлаждение топлива производят до температуры не ниже температуры, обеспечивающей в смеси с заправленным в бак ранее топливом надежный пуск двигателя транспортной машины после заполнения бака.

При этом, в частности, температуру смеси топлива после заполнения бака выбирают из условия: для автомобильных бензинов - t_cм= 0,5•t_10%-50,5^oС; для дизельных топлив - t_см= t_пом+(3. . . 5)^oС; где t_см - температура смеси топлива в баке после заправки, ^oС; t_10% - температура перегонки (выкипания) 10% бензина, ^oС; t_пoм - температура помутнения дизельного топлива, ^oС.

Для обеспечения лучшей теплопередачи между охлаждающим элементом с хладагентом и подаваемым в бак топливом топливо перед охлаждением рассеивают в замкнутом пространстве, а подачу осуществляют порциями, попеременно уменьшая и увеличивая давление подачи.

Заявленный способ реализуется следующим образом.

Жидкое топливо (бензин или дизельное топливо), которое находится перед заправкой в закрытом баке машины, представляет собой, по сути, неоднородную гетерогенную термодинамическую систему, состоящую из жидкой и газообразной фаз горючего. Данная система способна обмениваться энергией с другими системами, например с окружающей средой.

Перед заправкой при температуре топлива в баке, примерно равной температуре окружающей среды, указанная термодинамическая система находится практически в равновесном состоянии. При этом концентрация и давление ненасыщенных и насыщенных паров горючего, находящихся в баке в газообразной форме, остаются неизменными при постоянной температуре топлива и окружающей среды.

После того как крышку топливного бака откроют, в него из резервуара заправочного агрегата осуществляют подачу топлива под давлением. Причем топливо (струю топлива) охлаждают непосредственно перед подачей в бак транспортной машины.

В этом случае динамическое равновесие фаз горючего в рассматриваемой термодинамической системе нарушается.

Вследствие процесса теплообмена между поступающим в бак охлаждаемым топливом, стенками бака и топливом, ранее находившимся в баке, температура топлива в баке начинает снижаться относительно температуры окружающей среды. Это ведет к уменьшению кинетической энергии молекул топлива, скорости испарения жидкости с поверхности раздела фаз и концентрации молекул пара. При этом давление ненасыщенных паров горючего снижается значительно быстрее, чем насыщенных. Происходит резкое обращение ненасыщенных паров горючего в насыщенные, т. е. процесс изохорического охлаждения. В этом случае большая часть паров горючего становится ненасыщенными парами, конденсируется на внутренних стенках бака и, переходя в жидкое состояние, остается в баке.

В результате чего уменьшается концентрация и масса выбросов (истечения) паров горючего из бака транспортной машины в атмосферный воздух, а также снижаются потери и расход горючего при заправке (по сравнению с прототипом).

Охлаждение топлива производят непосредственно перед подачей его из резервуара заправочного агрегата в топливный бак путем пропускания топлива через охлаждающий элемент с хладагентом. В качестве хладагента может использоваться любой сжиженный газ, например жидкий азот, который имеет температуру плавления t_пл= -210^oС, а температуру кипения t_кип= -195,8^oС (см. Химический энциклопедический словарь. / Гл. ред. И. Л. Кнунянц. - М. : Сов. энциклопедия, 1983, с. 15).

Причем при заправке (дозаправке) транспортной машины охлаждение струи топлива производят не ниже температуры, обеспечивающей в смеси с заправленным в бак ранее топливом надежный пуск непрогретого двигателя машины после заполнения бака.

Такая минимальная температура, в частности, по имеющимся данным (см. Милушкин А. А. , Черняйкин В. А. Справочник водителя автомобиля. - 3-е изд. , перераб. и доп. - М. : Транспорт, 1982, с. 108, 113; Подчинок В. М. Эксплуатация военной автомобильной техники. - Рыбинск: Вооружение, политика, конверсия, 1995, с. 181-182, 196), составит для автомобильных бензинов t_см= 0,5•t_10%-50,5^oС; для дизельных топлив t_см= t_пом+(3-5)^oС, где t_см - температура смеси топлива в баке после заправки, ^oС; t_10% - температура перегонки (выкипания) 10% бензина, ^oС; t_пом - температура помутнения дизельного топлива, ^oС.

При температуре смеси топлива выше указанной обеспечивается надежный пуск непрогретого двигателя транспортной машина (см. , например, Колесник П. А. Автомобильные эксплуатационные материалы. - М. : Транспорт, 1972, с. 24, 58).

Расчеты показывают, что для применяемых в настоящее время автомобильных бензинов и дизельных топлив температура смеси не должна быть менее -15,5^oС - для летних сортов бензинов, менее -23^oС - для зимних сортов бензина, менее (-5 . . . -7)^oС - для дизельного топлива марки Л и (-30 . . . -32)^oС - для дизельного топлива марки 3.

Впоследствии после закрытия крышки топливного бака машины, заправленного горючим, описанная выше термодинамическая система будет постепенно приходить в равновесное состояние с окружающей средой, т. е. температура смеси будет возрастать, пока не приблизится к температуре окружающей среды. Пусковые качества топлив при этом ухудшаться не будут.

Применение предложенного способа заправки будет наиболее эффективным при высоких (положительных) температурах окружающего воздуха, т. е. преимущественно в летнее время и в условиях жаркого климата.

Для обеспечения лучшей теплопередачи между охлаждающим элементом с хладагентом и подаваемым в бак топливом топливо перед охлаждением рассеивают в замкнутом пространстве, а подачу осуществляют порциями, попеременно уменьшая и увеличивая давление подачи.

Рассеивание струи топлива можно осуществлять, например, с помощью специальных устройств-рассеивателей, монтируемых перед охлаждающим элементом, в зависимости от возможного места установки охлаждающего элемента рассеивание осуществляют в замкнутом пространстве либо на выходе струи топлива из резервуара заправочного агрегата, либо в шланге подачи топлива, либо собственно на раздаточном устройств.

Предлагаемый способ заправки может быть реализован с использованием существующих в настоящее время устройств и оборудования, в том числе заправочного оборудования, холодильных установок и других устройств, материалов и химических веществ.

Формула изобретения

1. Способ подачи жидкого топлива в бак транспортной машины, заключающийся в подаче жидкого топлива из резервуара заправочного агрегата под давлением, отличающийся тем, что непосредственно перед подачей в бак топливо охлаждают путем пропускания его через охлаждающий элемент с хладагентом, например жидким азотом, при этом охлаждение топлива производят до температуры не ниже температуры, обеспечивающей в смеси с заправленным в бак ранее топливом надежный пуск двигателя транспортной машины после заполнения бака.

2. Способ подачи жидкого топлива в бак транспортной машины по п. 1, отличающийся тем, что температуру смеси топлива после заполнения бака выбирают из условия: для автомобильных бензинов t_см= 0,5•t_10%-50,5^oС; для дизельных топлив t_см= t_пом+(3. . . 5)^oС, где t_см - температура смеси топлива в баке после заправки, ^oС; t_10% - температура перегонки (выкипания) 10% бензина, ^oС; t_пом - температура помутнения дизельного топлива, ^oС.

3. Способ подачи жидкого топлива в бак транспортной машины по п. 1, отличающийся тем, что топливо перед охлаждением рассеивают в замкнутом пространстве, а подачу осуществляют порциями, попеременно уменьшая и увеличивая давление подачи.