Электронагреватели с эффектом саморегулирования температуры топливной системы в дизельных двигателях

Обоснование. Дизельные двигатели внутреннего сгорания (ДВС) массово применяются в качестве силовых установок автотракторной техники, так как имеют высокую энергетическую эффективность и надежность. Для ДВС очень важно обеспечить максимально быстрый запуск и стабильную работу на холостом ходе при температурах окружающей среды в диапазоне от –40 до 0 °C, что особенно важно в зимний период эксплуатации. Одним из подходов, связанных с улучшением условий запуска дизельного ДВС в холодное время года является применение системы электронагрева, в том числе с использованием материалов нагревателей на основе композитов с положительным температурным коэффициентом сопротивления, что позволяет адаптировать систему нагрева к минимальному потреблению мощности. Разработка конструкции системы электронагрева для топливных фильтров дизельных ДВС, системы управления и алгоритма её работы является актуальной технической задачей.

Цель работы — разработка электронагревательных полимерных композитов (ЭНПК), содержащих многослойные углеродные нанотрубки (МУНТ) для топливных фильтров дизельных ДВС.

Материалы и методы. В качестве полимерной матрицы был использован эластичный кремнийорганический компаунд, а электропроводящего дисперсного наполнителя — МУНТ, синтезированные электромагнитным излучением сверхвысокой частоты (СВЧ-метод) при воздействии на смесь ферроцена и графита в соотношении 1:1. Морфологию поверхности МУНТ исследовали на сканирующем электронном микроскопе при 5 кВ. Исследование температурного поля производилось с помощью тепловизора «Тесто-875-1» с оптической линзой 32 × 23°.

Результаты. Рассмотрено техническое решение для подогрева топливного фильтра дизельного ДВС с помощью нагревательных элементов, обеспечивающие непосредственный контроль и стабилизацию температурного режима в процессе терморегулирования дизельного топлива. В основе процесса электронагрева композитного материала при протекании электрического тока лежит поляризация полимерной матрицы и туннелирование элементарного заряда в МУНТ. При терморегулировании в процессе электронагрева, и поддержания заданного температурного режима были взяты программируемые параметры управляющего микроконтроллера, который позволяет устранить снижение темпа нагрева ЭНПК и повысить их энергетическую эффективность в широком интервале температур работы топливоподающей аппаратуры ДВС. С целью формирования ПО для системы управления ЭНПК использовано 5 режимов работы, к которым относится пуск, холостой ход и режимы под нагрузкой (25, 50, 75% от номинального значения полной загрузки ДВС).

Заключение. Практическая ценность исследования заключается в возможности использования предложенных электронагревателей для контролируемого нагрева топлива с заданной температурой, что позволяет снизить нагрузку на АКБ и существенно расширяет потенциальные возможности технологий электронагрева для автотранспортной техники.