система управления работой отопителя салона автомобиля

Формула изобретения

Система управления работой отопителя салона автомобиля, содержащая систему трубопроводов охлаждающей жидкости, циркулирующей по большому и малому контурам охлаждения, радиатор отопителя, электромагнитный клапан радиатора отопителя, включенные в малый контур циркуляции охлаждающей жидкости, и схему управления, содержащую задатчик температуры, датчик температуры воздуха, силовой ключ управления электромагнитным клапаном, его первый силовой вывод соединен с силовой шиной источника питания, второй - с первым выводом обмотки электромагнитного клапана, второй вывод которой связан со второй силовой шиной источника питания, отличающаяся тем, что в систему дополнительно введены первый и второй мультивибраторы, управляемый током сумматор, схема преобразования разности температур в ток управления, конденсатор, диод, стабилизатор напряжения, причем второй силовой вывод ключа и первый вывод обмотки электромагнитного клапана соединены с минусовыми выводами питания первого и второго мультивибраторов, управляемого током сумматора, схемы преобразования разности температур в ток управления, а также со вторыми выводами конденсатора и стабилизатора напряжения, выход стабилизатора напряжения связан с плюсовыми выводами питания первого и второго мультивибраторов, управляемого током сумматора, схемы преобразования разности температур в ток управления, датчик температуры воздуха соединен последовательно с задатчиком температуры и подключен к первому входу схемы преобразования разности температур в ток управления, задатчик температуры связан со вторым входом схемы преобразования разности температур в ток управления, выходы первого и второго мультивибраторов и схемы преобразования разности температур в ток управления связаны с тремя входами управляемого током сумматора, выход которого соединен со входом управления силового ключа, анод диода связан с силовой шиной источника питания, а его катод - со входом стабилизатора напряжения и первым выводом конденсатора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к системам регулирования микроклимата помещения транспортного средства, использующих в качестве теплоносителя охлаждающую жидкость двигателя транспортного средства.

Известны системы [1,2], содержащие три ведущих теплообменника, систему запорных аппаратов и трубопроводов. Недостатком подобных устройств является отсутствие регулировки температуры охлаждающей жидкости в воздушном теплообменнике в зависимости от температуры воздуха в салоне.

Известна система [3] регулирования микроклимата помещения транспортного средства, содержащая первый контур циркуляции теплоносителя, соединенный рубашкой охлаждения двигателя внутреннего сгорания, включающий в себя гидромагистрали с запорным элементом, циркуляционным насосом и воздушным теплообменником, второй контур циркуляции теплоносителя, включающий в себя гидромагистрали с запорным элементом и воздушным теплообменником, схему управления, содержащую задатчик температуры, датчик температуры воздуха, схему сравнения, силовой ключ управления электромагнитным клапаном, причем выход задатчика температуры соединен с первым входом схемы сравнения, выход датчика температуры воздуха соединен со вторым входом схемы сравнения, выход схемы сравнения связан с управляющим входом силового ключа, а его первый силовой вывод соединен с силовой шиной источника питания, второй с первым выводом обмотки электромагнитного клапана, второй вывод которой связан со второй силовой шиной источника питания. Недостатками данного устройства являются невысокая точность поддержания температуры воздуха, поступающего от вентилятора отопителя, и низкая надежность работы электромагнитного клапана.

Наиболее близкой к предлагаемой является система [4] регулирования микроклимата помещения транспортного средства, содержащая первый контур циркуляции теплоносителя, соединенный рубашкой охлаждения двигателя внутреннего сгорания, включающий в себя гидромагистрали с запорным элементом, циркуляционным насосом и воздушным теплообменником, второй контур циркуляции теплоносителя, включающий в себя гидромагистрали с запорным элементом и воздушным теплообменником, вентилятор отопителя салона, задатчик температуры салона, датчик тампературы салона, мультивибратор с регулируемой скважностью, мультивибратор с терморегулируемой скважностью, логический блок, блок сравнения температуры салона, блок сравнения температуры воздуха, поступающего от вентилятора отопителя, электромагнитный клапан, ключ управления электромагнитным клапаном и циркуляционным насосом, ключ широтно-импульсного регулятора управления вентилятором отопителя, датчик температуры воздуха вентилятора отопителя, причем выход датчика температуры воздуха вентилятора отопителя связан через блок сравнения температуры воздуха, поступающего от вентилятора отопителя, с первым входом логического блока и со входом управления мультивибратора с терморегулируемой скважностью, выход которого соединен со вторым входом логического блока, выход датчика температуры салона связан через блок сравнения температуры салона с третьим входом логического блока, выход мультивибратора с регулируемой скважностью связан с четвертым входом логического блока, выход блока задатчика температуры связан с вторым входом блока сравнения температуры воздуха, поступающего от вентилятора отопителя, и с вторым входом блока сравнения температуры воздуха салона, первый выход логического блока связан с входом управления силовым ключом управления электромагнитным клапаном и циркуляционным насосом, второй выход логического блока связан с входом управления ключом широтно-импульсного регулятора управления вентилятора отопителя, эмиттеры ключей соединены с плюсом питания, а коллектор ключа управления электромагнитным клапаном и циркуляционным насосом связан с электромагнитным клапаном и циркуляционным насосом, вторые выводы которых соединены с корпусом, коллектор ключа широтно-импульсного регулятора управления вентилятором отопителя соединен с вентилятором отопителя, второй вывод обмотки которого связан с корпусом.

Недостатками системы являются его высокая сложность и стоимость.

Техническая задача направлена на снижение стоимости и сложности системы.

Технический результат достигается тем, что в систему управления работой отопителя салона автомобиля, содержащую систему трубопроводов охлаждающей жидкости, циркулирующей по большому и малому контурам охлаждения, радиатор отопителя, включенный в малый контур циркуляции охлаждающей жидкости, электромагнитный клапан радиатора отопителя, включенный в малый контур циркуляции охлаждающей жидкости и схему управления, содержащую задатчик температуры, датчик температуры воздуха, силовой ключ управления электромагнитным клапаном, его первый силовой вывод соединен с силовой шиной источника питания, второй - с первым выводом обмотки электромагнитного клапана, второй вывод которой связан со второй силовой шиной источника питания, дополнительно введены первый и второй мультивибраторы, управляемый током сумматор, схема преобразования разности температур в ток управления, конденсатор, диод, стабилизатор напряжения, причем второй силовой вывод ключа и первый вывод обмотки электромагнитного клапана соединены с минусовыми выводами питания первого и второго мультивибратора, управляемого током сумматора, схемы преобразования разности температур в ток управления, а также со вторыми выводами конденсатора и стабилизатора напряжения, выход стабилизатора напряжения связан с плюсовыми выводами питания первого и второго мультивибратора, управляемого током сумматора, схемы преобразования разности температур в ток управления, датчик температуры воздуха соединен последовательно с задатчиком температуры и подключен к первому входу схемы преобразования разности температур в ток управления, задатчик температуры связан со вторым входом схемы преобразования разности температур в ток управления, выходы первого и второго мультивибратора и схемы преобразования разности температур в ток управления связаны с тремя входами управляемого током сумматора, выход которого соединен со входом управления силового ключа, анод диода связан с силовой шиной источника питания, а его катод - с входом стабилизатора напряжения и первым выводом конденсатора.

Отличительным признаком от прототипа является то, что в систему дополнительно введены первый и второй мультивибраторы, управляемый током сумматор, схема преобразования разности температур в ток управления, конденсатор, диод, стабилизатор напряжения, а также имеются новые связи между вновь введенными и ранее применяемыми блоками.

Сопоставительный анализ заявляемой системы с имеющимися техническими решениями показывает, что заявляемая система обладает рядом существенных отличий: удобной регулировкой температуры воздуха в салоне автомобиля, автоматическим поддержанием выбранного режима, невысокой потребляемой мощностью, низкой стоимостью и простотой системы.

На фигуре 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фигуре 2 - временные диаграммы работы устройства; на фигуре 3 - зависимость временных характеристик схемы от температуры.

Система управления работой отопителя салона автомобиля содержит систему трубопроводов охлаждающей жидкости, циркулирующей по большому и малому контурам охлаждения, радиатор отопителя, включенный в малый контур циркуляции охлаждающей жидкости, электромагнитный клапан 11 радиатора отопителя, включенный в малый контур циркуляции охлаждающей жидкости, и схему управления, содержащую задатчик 2 температуры, датчик 1 температуры воздуха, силовой ключ 10 управления электромагнитным клапаном 11, его первый силовой вывод соединен с силовой шиной источника питания, второй - с первым выводом обмотки электромагнитного клапана 11, второй вывод которой связан со второй силовой шиной источника питания, первый и второй мультивибраторы 3 и 4, управляемым током сумматор 6, схему 5 преобразования разности температур в ток управления, конденсатор 8, диод 9, стабилизатор 7 напряжения, причем второй силовой вывод ключа 10 и первый вывод обмотки электромагнитного клапана 11 соединены с минусовыми выводами питания первого 3 и второго 4 мультивибраторов, управляемого током сумматора 6, схемы 5 преобразования разности температур в ток управления, а также со вторыми выводами конденсатора 8 и стабилизатора 7 напряжения, выход стабилизатора 7 напряжения связан с плюсовыми выводами питания первого 3 и второго 4 мультивибраторов, управляемого током сумматора 6, схемы 5 преобразования разности температур в ток управления, датчик 1 температуры воздуха соединен последовательно с задатчиком 2 температуры и подключен к первому входу схемы 5 преобразования разности температур в ток управления, задатчик 2 температуры связан со вторым входом схемы 5 преобразования разности температур в ток управления, выходы первого 3 и второго 4 мультивибраторов и схемы 5 преобразования разности температур в ток управления связаны с тремя входами управляемого током сумматора 6, выход которого соединен с входом управления силового ключа 10, анод диода 9 связан с силовой шиной источника питания, а его катод - со входом стабилизатора 7 напряжения и первым выводом конденсатора 8.

Работает система управления работой отопителя салона автомобиля следующим образом.

Мультивибраторы 3 и 4 формируют последовательности импульсов различной частоты и длительности и t_и, как показано на чертеже 2б, поступающие на входы управляемого током сумматора 6.

С помощью задатчика температуры 2 устанавливается желаемая температура воздуха t_уст в салоне. Если температура ниже установленной, то сопротивление датчика температуры 1 оказывается высоким и выходной ток схемы 5 преобразования разности температур в ток управления будет небольшим и практически весь период Т на выходе управляемого током сумматора 6 будет заполнен короткими импульсами которые удерживают сработавший электромагнитный клапан 11. Теплоноситель при этом свободно циркулирует по радиатору отопителя и происходит прогрев салона.

Как только температура воздуха в салоне достигнет установленной температуры t_уст , выходной ток схемы 5 преобразования разности температур в ток управления начнет увеличиваться, и только часть периода Т, равную Т_пер, электромагнитный клапан 11 будет находиться в открытом для прохождения теплоносителя состоянии. Этот режим наблюдается в течение некоторого температурного диапазона t (как показано на чертежах 2 и 3), такое построение схемы позволяет обеспечить плавный выход на нужную температуру и исключает образование «тепловой волны».

Если температура в салоне достигнет значения (t_уст+t), то срабатывания клапана 11 практически не происходит и циркуляция теплоносителя по радиатору отопителя прекращается.

При понижении температуры воздуха в салоне процесс повторяется.

Применение схемы «вольтодобавки», содержащей конденсатор 8, диод 9, стабилизатор 7 напряжения, позволяет применить в качестве силового ключа 10 недорогой полевой транзистор с индуцируемым каналом п-типа. Действительно при закрытом ключе 10 происходит заряд конденсатора 8 через диод 9 от плюса бортовой сети через обмотку электромагнитного клапана 11. При появлении открывающего импульса на выходе управляемого током сумматора 6 силовой ключ 10 открывается и потенциал его истока увеличивается, что приведет к увеличению потенциала на катоде диода 9 и входе стабилизатора 7 напряжения до практически удвоенного напряжения бортовой сети автомобиля. Это напряжение на конденсаторе и используется в качестве «вторичного источника напряжения» для создания открывающего силовой ключ напряжения во время действия импульсов на выходе управляемого током сумматора 6. Поскольку при любом режиме работы в данной схеме транзистор 11 периодически находится в закрытом состоянии, то конденсатор 8 за это время успевает подзарядиться через диод 9 и все время находится в заряженном состоянии, что обеспечивает работоспособность схемы.

Источники информации

1. Авт.свид. СССР SU 1468777 А1, МПК В 60 H 1/08, 1989, БИ №2.

2. Авт.свид. СССР SU 1593988 A1, МПК В 60 H 1/08, 1990, БИ №35.

3. Патент США US 4143706 А, кл. В 60 Н 3/04, опубл. 13.03.1979.

4. Патент РФ №2211156 С2, МПК В 60 Н 1/08, 2003, БИ №24.