Устройство для управления вспомогательным нагревателем для двигателя с жидкостным охлаждением

 

Сущность изобретения. Первый циркуляционный контур включает двигатель, теплообменник с создающим поток воздуха вентилятором, нагреватель и насос, а второй циркуляционный контур проходит, минуя двигатель, и включает только теплообменник, нагреватель и насос. Один единственный двухходовый клапан направляет жидкость либо в первый, либо во второй циркуляционный контур, причем предусмотрен таймер, который автоматически в заранее установленный момент времени заставляет жидкость течь через первый циркуляционный контур в течение заданного периода времени. Создающий поток воздуха вентилятор включают посредством термостата и заставляют работать с низкой скоростью вращения, когда двигатель не работает, и включают посредством управляемого вручную регулируемого устройства регулирования скорости вращения, когда двигатель работает. 16 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройству управления вспомогательным нагревателем для двигателя с жидкостным охлаждением, а более конкретно касается нового устройства управления вспомогательным нагревателем, которое согласовывает работу вспомогательного нагревателя, вентилятора для теплообменника с передачей тепла от жидкости к воздуху, термостата и единственного перепускного клапана с электронным управлением для избирательной подачи нагретой жидкости к двигателю или, минуя двигатель, только к жидкостно-воздушному теплообменнику.

Хорошо известны вспомогательные нагревательные системы для двигателей с водяным охлаждением. Такие вспомогательные нагревательные системы оказались особенно полезными при использовании с бензиновыми и дизельными двигателями с водяным охлаждением для грузовых автомобилей и других большегрузных транспортных средств, поскольку вспомогательный нагреватель может быть использован с традиционной жидкостью для охлаждения двигателя для обогрева транспортного средства и обогрева двигателя транспортного средства. Таким образом, в экстремально холодных условиях нет необходимости оставлять двигатель грузового автомобиля работающим на холостом ходу для того, чтобы обогревать кабину или сохранять двигатель теплым для быстрого запуска. Наиболее полезны системы этого типа для дизельных двигателей, поскольку, может оказаться практически невозможным запуск двигателя без вспомогательного источника нагрева при температурах ниже нуля.

Многие известные вспомогательные нагревательные системы для двигателей с водяным охлаждением обеспечивают циркуляцию некоторой части охлаждающей жидкости от двигателя через вспомогательный нагреватель и жидкостно-воздушный теплообменник для обогрева внутреннего пространства транспортного средства, прежде чем пропустить нагретую жидкость обратно к двигателю транспортного средства. Системы этого типа, хотя и очень эффективные, должны подавать достаточно нагретой жидкости для обогрева и двигателя, и теплообменника, поскольку они не имеют средств для перепускания жидкости в обход двигателя. Таким образом, жидкость, нагреваемая посредством вспомогательного нагревателя и подаваемая к теплообменнику, охлаждается массой двигателя и, следовательно, становится намного более холодной, чем жидкость, выпускаемая непосредственно из теплообменника. Системы этого типа требуют либо продолжительной работы вспомогательного нагревателя, либо большой мощности вспомогательного нагревателя, если требуется быстро передать достаточно тепла через посредство теплообменника во внутреннее пространство транспортного средства в условиях низких температур. Продолжительная работа вспомогательного нагревателя требует продолжительной работы электрического вентилятора для теплообменника, что приводит к истощению запаса аккумулятора транспортного средства, когда двигатель не работает. Вспомогательные нагревательные системы этого типа показаны Кофинком и др [1] и Штольцем [2] .

Для устранения охлаждающего влияния неработающего двигателя были разработаны вспомогательные нагревательные системы, способные перепускать нагретую жидкость мимо двигателя непосредственно к системе теплообмена для кабины транспортного средства. Система этого типа показана в выданном на имя Морана патенте [3] США. Хотя нагревательные системы с перепуском нагретой жидкости мимо двигателя транспортного средства работают более эффективно в отношении быстрого обогрева кабины транспортного средства в периоды, когда двигатель выключен, но такие системы в прошлом требовали много отдельных клапанов для выполнения упомянутой операции перепуска в обход двигателя. В таких системах используемыми многочисленными отдельными клапанами являются клапаны управления потоком, которые не могут быть приведены в действие, когда работает двигатель или транспортное средство находится в движении.

Известно также устройство для управления вспомогательным нагревателем, содержащее первый циркуляционный контур для жидкости, объединяющий последовательно нагреватель, насос, теплообменник и двигатель, и второй циркуляционный контур, замыкающий друг с другом линию перепуска жидкости мимо двигателя в нагреватель, насос и теплообменник, и переключающий двухходовой клапан [4] . Его эффективность недостаточно высока.

Основной целью изобретения является повышение эффективности. Еще одной целью изобретения является создание нового, усовершенствованного устройства управления вспомогательным нагревателем с использованием одного единственного электрического управляющего клапана для изменения пути потока жидкости для охлаждения двигателя, нагретой посредством вспомогательного нагревателя. Должна быть обеспечена возможность легкого приведения в действие этого управляющего клапана для изменения пути потока нагретой жидкости независимо от того, работает двигатель или нет.

Другой целью настоящего изобретения является создание нового, усовершенствованного устройства управления вспомогательным нагревателем с использованием одного единственного электрического управляющего клапана для изменения пути потока жидкости для охлаждения двигателя, нагретой посредством вспомогательного нагревателя. Должна быть обеспечена возможность приведения в действие этого управляющего клапана для направления нагретой жидкости по пути, полностью, обходящем двигатель.

Следующей целью настоящего изобретения является создание нового, усовершенствованного устройства управления вспомогательным нагревателем, которое можно было бы привести в действие для пропускания охлаждающей жидкости из двигателя через вспомогательный нагреватель. Должна быть обеспечена возможность приведения устройства управления в действие независимо от режима работы двигателя с целью подачи нагретой жидкости для избирательного обогрева либо двигателя, либо кабины транспортного средства. Должна быть обеспечена возможность обогрева и кабины, и двигателя транспортного средства при неработающем двигателе.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание нового, усовершенствованного устройства управления вспомогательным нагревателем с использованием одного единственного электрического управляющего клапана для изменения пути потока жидкости для охлаждения двигателя, нагретой посредством вспомогательного нагревателя. Устройство управления нагревателем должно согласовывать работу вентилятора для жидкостно-воздушного теплообменника таким образом, чтобы вентилятор излишне не разряжал аккумуляторную батарею транспортного средства во время обогрева кабины транспортного средства при неработающем двигателе. При таком состоянии вентилятор должен работать в режиме малых скоростей вращения и должен периодически включаться и выключаться посредством терморегулятора.

И еще одной целью настоящего изобретения является создание нового, усовершенствованного устройства управления вспомогательным нагревателем с использованием одного единственного электрического управляющего клапана для изменения пути потока жидкости для охлаждения двигателя, нагретой посредством вспомогательного нагревателя. Это устройство управления должно использовать один единственный спаренный управляющий переключатель и отдельные часовой выключатель для избирательного обеспечения обогрева кабины транспортного средства, ручного предварительного нагрева двигателя, подогрева двигателя с выдержкой времени, подогрева двигателя с выдержкой времени в сочетании с предварительным обогревом кабины транспортного средства или автоматического подогрева двигателя с выдержкой времени. Кроме того, устройство управления вспомогательным нагревателем должно обеспечивать либо нагрев двигателя, либо обогрев кабины при работающем двигателе.

Указанные и другие цели настоящего изобретения достигаются путем создания двух замкнутых циркуляционных контуров для охлаждения жидкости из двигателя. Первый из этих циркуляционных контуров проходит от двигателя через теплообменник, нагреватель и соленоидный перепускной (обводной) клапан обратно к двигателю. Второй циркуляционный контур проходит в обход двигателя в результате установки соленоидного перепускного клапана в положение, в котором он направляет выходящий из нагревателя поток жидкости непосредственно обратно на вход теплообменника, не позволяя ему проходить через двигатель. Когда двигатель находится в нерабочем состоянии, единственный спаренный переключатель, управляя соленоидным клапаном, устанавливает его в положение, обеспечивающее либо предварительный нагрев двигателя, либо обогрев кабины транспортного средства, либо то и другое. Если спаренный переключатель находится в положении обогрева кабины, цепь нагревателя находится под током, соленоидный клапан установлен в положение, при котором нагретая жидкость из нагревателя проходит мимо двигателя, и вентилятор для создания потока воздуха через теплообменник периодически включается и выключается посредством термостата, работая при этом с низкой скоростью вращения. Эта операция обогрева кабины может быть объединена с рассчитанным по времени подогревом двигателя путем включения посредством второго, часового выключателя с ручным управлением, что заставляет жидкость из нагревателя проходить через двигатель и через теплообменник в течение заданного периода времени. Наконец, когда двигатель не работает, перемещение спаренного переключателя в положение подогрева двигателя заставит соленоидный клапан направлять нагретую жидкость из нагревателя через двигатель и обратно через теплообменник в нагреватель. Однако при этом состоянии двигателя вентилятор для теплообменника автоматически выключается, в результате чего тепло в кабину транспортного средства не поступает.

Когда двигатель работает, термостат, управляющий вентилятором для теплообменника, выключен и вентилятор может быть вручную приведен в действие с различной скоростью вращения для подачи тепла в кабину транспортного средства. Спаренный переключатель приводят в действие вручную для избирательной подачи тепла либо в кабину, либо к двигателю путем изменения положения единственного управляющего клапана с приводом от соленоида.

На фиг. 1 - схема, показывающая контуры циркуляции нагретой жидкости для устройства управления вспомогательным нагревателем в соответствии с настоящим изобретением, на фиг. 2 - электрическая схема устройства управления вспомогательным нагревателем в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 3 - электрогидравлическая схема, иллюстрирующая второй вариант устройства управления в соответствии с настоящим изобретением.

Основной контур циркуляции жидкости устройства управления вспомогательным нагревателем в соответствии с настоящим изобретением включает в себя теплообменник 2, предназначенный для снабжения теплом кабины 3 грузового автомобиля или подобного транспортного средства при приведении в действие вентилятора 4. Вентилятор направляет воздух через теплообменник в кабину и этот воздух нагревается в результате передачи тепла от жидкости в теплообменнике. Теплообменник соединен с комбинированным нагревательно-насосным агрегатом 5, который нагревает жидкость в циркуляционном контуре и прокачивает ее по контуру. Нагревательно-насосный агрегат может быть выполнен в виде единого блока или может состоять из двух отдельных элементов, но электрически соединенных друг с другом таким образом, что при включении нагревателя включается насос. Нагреватель может представлять собой известный вспомогательный нагреватель любого типа, приводимый в действие посредством электричества и предназначенный для нагрева жидкости, проходящей через него. Приводимые в действие посредством электричества нагреватели этого типа, сжигающие масло, дизельное топливо или другие топлива, хорошо известны в данной области техники и любой из таких нагревателей может быть использован в качестве нагревателя воды в комбинированном нагревательно-насосном агрегате 5.

Выход нагревательно-насосного агрегата 5 соединен с традиционным двухпозиционным клапаном 6 с приводом от солеиноида. Этот двухпозиционный клапан в обесточенном состоянии, или состоянии "выключено", соединяет нагревательно-насосный агрегат 5 непосредственно с двигателем 7. Таким образом, при подаче тока к нагревательно-насосному агрегату происходит перекачивание жидкости от двигателя 7 через теплообменник 2 и нагревательно-насосный агрегат 5 к соленоидному клапану 6 и обратно к двигателю 7. Для заполнения этого вспомогательного циркуляционного контура используют часть обычной жидкости для охлаждения двигателя.

При подаче тока к соленоидному двухпозиционному клапану 7 выход нагревательно-насосного агрегата 6 соединяется с обводной линией 8, которая направляет жидкость не через двигатель 7, а в обход него. Таким образом, жидкость из нагревательно-насосного агрегата 5 течет через соленоидный клапан 6, обводную линию 8 и теплообменник 2 обратно в нагревательно-насосный агрегат. Трубопроводы между соленоидным клапаном 6 и двигателем 7 и между двигателем 7 и обводной линией 8 будут оставаться заполненными жидкостью, по существу, не будет проходить через двигатель 7, когда соленоидный клапан 4 включен. Это особенно выгодно при очень низких температурах, когда является желательным обогрев кабины 3 при неработающем двигателе 7. Поскольку нет необходимости пропускать жидкость в системе через холодный двигатель 7, нагретая жидкость из нагревательно-насосного агрегата 5 может проходить непосредственно через теплообменник 2 и обратно в нагревательно-насосный агрегат, что обеспечивает быстрый нагрев теплообменника 2 и, следовательно, быстрый обогрев кабины 3. Эта циркуляция жидкости в обход двигателя 7 позволяет также использовать нагреватель, намного меньший того, который потребовался бы при необходимости пропускания всей нагреваемой жидкости через двигатель. Масса очень холодного двигателя сводила бы на нет значительную часть теплопроизводительности вспомогательного нагревателя во время начальных стадий обогрева кабины, вследствие чего при необходимости пропускания всей нагреваемой жидкости через двигатель потребовался бы намного больший нагреватель.

На фиг. 2 показана принципиальная электрическая схема управления управляющего устройства в соответствии с настоящим изобретением. Эта схема питается от аккумуляторной батареи транспортного средства и имеет две положительные клеммы 9 и 10 для подвода питания. Основное ручное управление устройством управления вспомогательным нагревателем обеспечивается главным образом посредством единственного спаренного трехпозиционного управляющего переключателя 11, имеющего два рычажка 12 и 13 переключения, которые установлены с возможностью управления из кабины 3. Эти рычажки переключателя могут быть перемещены из положения "выключено" в положение контакта с электроконтактами 14 и 15, являющимися контактами "кабина", или в положение контакта с контактами 16 и 17 переключателя, которые являются контактами "двигатель". Контакт 16 ("двигатель") является холостым (разомкнутым) контактом и не соединен ни с какими цепями.

Положительная клемма 9 подвода питания соединена с выключателем 18 зажигания двигателя 7 и, когда выключатель зажигания разомкнут, как показано на фиг. 2, двигатель не работает. Если при выключенном двигателе возникает желание обогреть кабину 3, спаренный управляющий переключатель 11 перемещают таким образом, чтобы рычажки 12 и 13 переключателя замыкали цепь к контактам 14 и 15 соответственно. При этом замыкается цепь от входной клеммы 10 через предохранитель 19 и через рычажок 13 переключателя к контакту 15. Теперь контакт 15 подает питание к нагревательно-насосному агрегату 5, а также через нормально замкнутую переключающую цепь 20 нормально замкнутого реле 21. Подача питания от контакта 15 к реле 21 блокирована посредством диода 22.

Когда на нагревательно-насосный агрегат 5 подано питание, ток проходит также через нормально замкнутую переключающую цепь 23 нормально замкнутого реле 24 к контакту 14 "кабина". Этот ток проходит далее через рычажок 12 переключателя к переключающему термостату 25. В качестве термостата 25 может служить один из множества известных регулируемых термостатов, который может быть установлен на требуемую температуру. Когда воспринимая термостатом температура окружающей среды становится выше установленной требуемой температуры, контакты термостата размыкается, как показано на фиг. 2, а когда воспринимается термостатом температура окружающей среды становится ниже заданной, термостат замыкается, замыкая цепь к нормально разомкнутому реле 26. Термостат устанавливают в кабине 3 для регулирования температуры в кабине.

Когда термостат 25 замыкает цепь к нормально разомкнутому реле 26, ток от контакта 14 идет к реле, вызывая замыкание нормально разомкнутой переключающей цепи 27 реле. При этом замыкается цепь от положительной входной клеммы 10 через предохранитель 28 и резистор 29 к вентилятору 4. Резистор 29 является резистором, управляющим скоростью вращения вентилятора, и имеет сопротивление, достаточное для обеспечения возможности работы вентилятора с низкой рабочей скоростью при подводе к нему питания через нормально разомкнутую переключающую цепь 27 реле. Как было раньше описано со ссылками на фиг. 1, питание током клапана 6 от контакта 15 через нормально замкнутую переключающую цепь 20 заставляет жидкость течь в обход двигателя 7 через линию 8 к теплообменнику 3 и нагревательно-насосному агрегату 5. Поэтому жидкость, не подвергаясь охлаждению в неработающем холодном двигателе 7, быстро обогревает кабину 3. Благодаря наличию резистора 29 вентилятор 4 может работать только с низкой скоростью вращения, что предельно уменьшает разрядку аккумуляторной батареи транспортного средства, не подзаряжаемой работающим двигателем. Кроме того, переключающий термостат 25 периодически выключает и включает вентилятор, поддерживая температуру в кабине 3 на уровне, заранее установленном на термостате, при размыкании и замыкании термостатом цепи к нормально разомкнутому реле 26. Таким образом, когда двигатель 7 не работает, жидкость, нагреваемая в нагревательно-насосном агрегате 5, будет обеспечивать заданную температуру в кабине 3, при этом разрядка аккумулятора будет минимальной.

В случае, если двигатель 7 длительный период времени находится в нерабочем состоянии в условиях низких температур окружающей среды, он может быть подогрет путем приведения в действие спаренного трехпозиционного управляющего переключателя 11 таким образом, чтобы рычажки 12 и 13 переключателя вошли в контакт с контактами 16 и 17 ("двигатель") соответственно. При этом ток пойдет от клеммы 10 через предохранитель 19 и рычажок 13 переключателя к контакту 17. От контакта 17 ток пойдет через диод 30 и возбудит нормально замкнутое реле 21, в результате чего разомкнется нормально замкнутая переключающая цепь 20. Таким образом, ток от контакта 17 через диод 22 приведет в действие нагревательно-насосный агрегат 5, при этом соленоидный клапан 6 не может быть приведен в действие. Обесточенный соленоидный клапан будет находиться в положении, показанном на фиг. 1, и нагретая жидкость от нагревательно-насосного агрегата 5 будет проходить при этом через двигатель 7 и теплообменник 2 обратно к нагревательно-насосному агрегату 5.

Следует отметить, что при установке рычажка 13 переключателя в положение замыкания цепи к контакту 17 рычажок 12 входит в соприкосновение с "холостым" контактом 16. Следовательно, цепь к термостату 25 остается разомкнутой и нормально разомкнутое реле 26 предотвращает работу вентилятора 4. Таким образом, нагретая жидкость будет подаваться из нагревательно-насосного агрегата 5 непосредственно в двигатель 7, причем вентилятор 4 не будет отнимать тепло от этой нагретой жидкости во время прохождения ее через теплообменник 2.

Можно, когда двигатель 7 не работает, подавая нагретую жидкость от нагревательно-насосного агрегата 5 к двигателю в течение заданного периода времени, одновременно обеспечивать все же теплом кабину 3. Для этого трехпозиционный управляющий переключатель 11 перемещают так, чтобы рычажки 12 и 13 переключателя вошли в соприкосновение с контактами 14 и 15 ("кабина"). Как было описано ранее, это обеспечивает подачу тока к нагревательно-насосному агрегату 5, термостату 25 и нормально разомкнутому реле 26, в результате чего вентилятор 4, обдувая теплообменник 2, подает воздух в кабину 3. Обычно, когда спаренный трехпозиционный управляющий переключатель находится в положении "кабина", соленоидный клапан 6 питают током через нормально замкнутую переключающую цепь 20 для нормально замкнутого реле 21, при этом жидкость проходит через обводную линию 8, минуя двигатель 7. Однако, когда трехпозиционный управляющий переключатель находится в положении "кабина", может быть приведен в действие таймер 31 для замыкания выключателя 32 таймера и цепи к нормально разомкнутому реле 33. При возбуждении реле 33 нормально разомкнутая переключающая цепь 34 реле замыкается, что обеспечивает возбуждение нормально замкнутого реле 21 током, подаваемым от входной клеммы 10 через диод 30. При этом размыкается нормально замкнутая переключающая цепь 20, в результате чего обесточивается соленоидный клапан 6 и жидкость получает возможность проходить от нагревательно-насосного агрегата 5 к двигателю 7. Таким образом, обеспечивается подогрев двигателя жидкостью с одновременным периодическим приведением вентилятора 4 в действие посредством термостата 25, что обеспечивает обогрев кабины 3.

Таймер 35 заранее устанавливают на требуемое время, и как только это время истекает, таймер размыкает выключатель 32, разрывая цепь к нормально разомкнутому реле 33. При этом нормально замкнутое реле 24 обесточивается, в результате чего к соленоидному клапану опять подается ток через нормально замкнутую переключающую цепь 20, и теперь, когда заданный по времени подогрев двигателя закончится, обогрев кабины 3 будет продолжен под управлением термостата 25.

Таймер 35 наделяет устройство 1 управления вспомогательным нагревателем в соответствии с настоящим изобретением способностью, которой не обладают уже известные вспомогательные нагревательные системы для двигателей. В качестве таймера 35 могут быть использованы обычный 24-часовой или другие длиннопериодные таймеры, известные в данной области техники. Такие длиннопериодные таймеры могут быть установлены на любое в пределах 24-часового или более длинного периода время срабатывания и на заданный период действия после этого. Таким образом, когда спаренный трехпозиционный управляющий переключатель 11 находится в положении "выключено", как показано на фиг. 2, таймер 35 может быть заранее установлен на любое выбранное время срабатывания в пределах диапазона таймера. 24-часовой таймер может, например, быть установлен на срабатывание в 10 часов вечера в действие после этого в течение 10 минут. В 10 часов вечера выключатель 32 замкнется, в результате чего замкнется цепь от положительной входной клеммы 10 к нормально разомкнутому реле 33, что заставит это реле замкнуть нормально разомкнутую переключающую цепь 34. Теперь пойдет ток от положительной входной клеммы 10 через переключающую цепь 34 и диод 22 и приведет в действие нагревательно-насосный агрегат 5, причем также пойдет ток через диод 30 и включит нормально замкнутое реле 21. Нормально замкнутая переключающая цепь 20 разомкнется и обесточит соленоидный клапан 6, в результате чего замкнется циркуляционный контур от нагревательно-насосного агрегата к двигателю 7, как показано на фиг. 1. Контур останется замкнутым, обеспечивая возможность перекачивания нагретой жидкости от нагревательно-насосного агрегата 5 к двигателю 7, в течение периода, контролируемого посредством таймера 3, после истечения которого выключатель 32 вновь разомкнется. Таким образом, устройство управления в соответствии с настоящим изобретением способно обеспечивать подогрев холодного двигателя в любой момент в соответствии с временем, установленным на таймере 31. Когда двигатель 7 работает и выключатель 18 зажигания замкнут, кабина 3 может быть обогрета путем перемещения спаренного трехпозиционного управляющего переключателя 11 в положение "кабина". Это вызывает подачу тока к нагревательно-насосному агрегату 5 через рычажок 13 переключателя и одновременно подачу тока от положительной входной клеммы 9 через выключатель 18 зажигания к нормально замкнутому реле 24. Это реле размыкает нормально замкнутую переключающую цепь 23, в результате чего ток к термостату 25 и к нормально разомкнутому реле 26 не поступает. Теперь можно управлять вентилятором 4 вручную, перемещая переключатель 36 управления вентилятором от холостого контакта 37 ("выключено") к контакту 38, 39 или 40 регулирования скорости вращения. На фиг. 2 переключатель 36 управления вентилятором показан в положении высокой скорости вращения, при котором ток от положительной входной клеммы 9 течет через выключатель 18 зажигания и диод 41 к переключателю 36 управления вентилятором. Переключатель управления вентилятором показан в соприкосновении с контактом 40 высокой скорости вращения, в цепи к которому отсутствует сопротивление, поэтому вентилятор 4 вращается с максимальной скоростью. При перемещении переключателя управления вентилятором в соприкосновение с контактом 39 в цепь вентилятора включается резистор 42 и поэтому скорость вращения вентилятора уменьшается. Перемещение рычажка переключателя 36 управления вентилятором к контакту 38 вводит в цепь вентилятора резисторы 42 и 43, в результате чего вентилятор 4 начинает вращаться с самой низкой скоростью. Эта скорость равна низкой скорости, отрегулированной посредством резистора 29, сопротивление которого равно суммарному сопротивлению последовательно соединенных резисторов 42 и 43. Диод 41 препятствует протеканию тока от положительной входной клеммы 10 к нормально замкнутому реле 24, когда нормально разомкнутая переключающая цепь 27 замкнута для включения вентилятора 4, в том случае, если переключатель 36 управления вентилятором оставлен в контакте с одним из контактов 38, 39 или 40.

Очевидно, что нет необходимости ограничивать скорость вращения вентилятора 4 при работающем двигателе 7, поскольку аккумуляторная батарея транспортного средства подзаряжается работающим двигателем и не может быть разряжена. Таким образом, хотя имеет место питание током нагревательно-насосного агрегата 5 через рычажок 13 переключателя и соленоидного клапана через нормально замкнутую переключающую цепь 20, нормально замкнутая переключающая цепь 23 разомкнута и термостат 25 и нормально разомкнутое реле 26 отключено.

Кроме того, во время работы двигателя 7 водитель транспортного средства может обеспечить дополнительный нагрев двигателя путем перемещения спаренного трехпозиционного управляющего переключателя 11 в положение "двигатель". Это приводит к работе устройства управления вспомогательным нагревателем описанным ранее образом с подачей тока от положительной входной клеммы 10 через рычажок 13 переключателя и контакт 17 к нагревательно-насосному агрегату 5 и к нормально замкнутому реле 21. Получающееся в результате обесточивание соленоидного клапана 6 заставляет нагретую жидкость от нагревательно-насосного агрегата 5 проходить через двигатель 7 и теплообменник 2. Очевидно, что, поскольку выключатель 18 зажигания замкнут, переключатель 36 управления вентилятором может быть установлен в положение приведения в действие вентилятора 4 для одновременного снабжения теплом и двигателя, и кабины.

На фиг. 3 показан второй вариант устройства управления вспомогательным нагревателем в соответствии с настоящим изобретением. Устройство 1 управления вспомогательным нагревателем работает под управлением центрального микропроцессора 44 и потоку из него исключены различные релейные регуляторы, ранее описанные и показанные на фиг. 2. Программа для этого микропроцессора раскрыта в приложении к данному описанию, а работа этого микропроцессора под управлением программы будет легко понята из следующего ниже описания.

Устройство управления вспомогательным нагревателем приводят в действие посредством микропроцессора 44, включаемого с помощью переключателя 45 режима работы, установленного на панели для таймера 31 в кабине 3. Этот переключатель режима работы действует подобно спаренному управляющему переключателю 11, показанному на фиг. 2, и имеет положение 46 "выключено", положение 47 "кабина", положение 48 "двигатель" и положение 49 "оба", при котором обогревают и кабину, и двигатель. При перемещении переключателя режима работы в положение 46 "кабина" микропроцессор 44 в ответ на это включает нагревательно-насосный агрегат 5, который начинает нагрев и циркуляцию жидкости. Одновременно микропроцессор включает соленоидный клапан 6, заставляющий жидкость течь в обход двигателя 7 через обводную линию 8. Если микропроцессор воспринимает, что выключатель 18 зажигания разомкнут и, следовательно, двигатель 7 не работает, он включает вентилятор 4 в обход переключателя 50 регулирования скорости вращения вентилятора, установленного в кабине 3, через ограничивающий скорость вращения резистор 29, в результате чего вентилятор работает только на малой скорости. Переключатель 50 регулирования скорости вращения вентилятора действует так же, как показанный на фиг. 2 переключатель 36 управления вентилятором совместно с резисторами 42 и 43, обеспечивая изменение вручную скорости вращения вентилятора 4. Таким образом, когда выключатель 18 зажигания разомкнут и двигатель 7 не работает, вентилятор 4 работает на малой скорости, обеспечивая обогрев кабины 3 при минимальном токе разряда аккумуляторной батареи транспортного средства. Однако, когда микропроцессор 44 воспринимает, что выключатель 18 зажигания замкнут и, следовательно, двигатель 7 работает, он включает вентилятор через управляемый вручную переключатель 50 скорости вращения вентилятора. Традиционный термостат 51 воспринимает температуру в кабине 3 и подает микропроцессору команду начать или прекратить обогрев кабины. Микропроцессор поддерживает в кабине 3 требуемую температуру, периодически включая и выключая под управлением термостата 51 систему обогрева кабины.

Следует отметить, что система циркуляции жидкости для устройства управления вспомогательным нагревателем содержит несколько вспомогательных устройств, которые могут быть по выбору добавлены в систему. Первым из этих вспомогательных устройств, которое может оказаться очень важным при эксплуатации устройства управления вспомогательным нагревателем и двигателя 7 в условиях предельно низких температур, является топливоподогревательный теплообменник 52, входящий в топливный бак 53 для двигателя 7. Этот топливоподогревательный теплообменник является теплообменником с передачей тепла от жидкости к жидкости, который передает тепло топливу в топливном баке сразу после включения нагревательно-насосного агрегата 5. Если двигатель 7 дизельный, то и двигатель, и вспомогательный нагреватель в нагревательно-насосном агрегате 5 могут потреблять топливо из топливного бака 53. При работе вспомогательного нагревателя на дизельном топливе нет необходимости иметь отдельный источник топлива для нагревателя. Однако в условиях крайне низких температур дизельное топливо имеет склонность застудневать и, когда это происходит, могут оказаться невозможным ни запуск двигателя 7, ни отопление вспомогательного нагревателя нагревательно-насосного агрегата 5. Таким образом, если допустить застудневание топлива в топливном баке 53 в условиях очень сильного холода, функции устройства управления вспомогательным нагревателем будут нарушены. Чтобы предотвратить это, установлен датчик 54 температуры топлива, который воспринимает температуру топлива в топливном баке 53 и, когда эта температура упадет ниже заданного предела, посылает сигнал к микропроцессору. Этот сигнал заставляет микропроцессор 44 включить нагревательно-насосный агрегат 5 и соленоидный клапан 6, который направляет жидкость через обводную линию 8. Получив сигнал от датчика 54 температуры топлива, микропроцессор выключает вентилятор, если он работал, для предотвращения возможности вдувания в кабину 3 холодного воздуха. Когда топливо в топливном баке 53 достигнет требуемой температуры, микропроцессор 44 в ответ на сигнал от датчика 53 температуры топлива выключает соленоидный клапан 6 и нагревательно-насосный агрегат 5. Описанным образом поддерживают температуру топлива в топливном баке 53, всегда достаточную для обеспечения возможности эффективной работы нагревательно-насосного агрегата 5 и двигателя 7 независимо от положения переключателя 45 режима работы.

Очевидно, что может быть нежелательным включение топливоподогревательного теплообменника 52, когда он установлен на транспортном средстве, которое не работает в течение длительного периода времени. Поэтому в кабине 3 установлен ручной выключатель, который может быть разомкнут для отсоединения датчика 54 температуры топлива от микропроцессора 44. Это предотвращает включение системы подогрева топлива, когда транспортное средство долгое время не работает. Понятно, конечно, что применение этой системы подогрева топлива не ограничивается лишь случаем, когда и вспомогательный нагреватель, и двигатель потребляют топливо из одного и того же топливного бака, и такая система может быть использована в топливных баках, снабжающих топливом только один из этих элементов.

Вторым вспомогательным устройством, которое может быть добавлено в систему циркуляции жидкости для устройства управления вспомогательным нагревателем, является устройство 56 для подогрева аккумуляторной батареи 57 транспортного средства. Это устройство для подогрева батареи может быть выполнено в виде окружающей батарею нагревательной петли, по которой проходит нагретая жидкость, или в виде подводящих жидкость трубопроводов, подающих нагретую жидкость в окружающую батарею жидкостную рубашку. Подобно топливоподогревательному теплообменнику 52, устройство 56 для подогрева аккумуляторной батареи начинает действовать при каждом включении нагревательно-насосного агрегата 5.

Третьим вспомогательным устройством, которое может быть включено в циркуляционный контур, обслуживающий двигатель 7, является маслоподогревательный теплообменник 58 для подогрева моторного масла в устройстве 59 для питания маслом. Устройством для питания маслом может быть любая содержащая масло часть масляной системы двигателя, и маслоподогревательный теплообменник 58 подогревает это масло при каждом включении нагревательно-насосного агрегата 5, когда соленоидный клапан 6 выключен, или находится в положении подогрева двигателя.

При перемещении переключателя 45 режима работы в положение 48 "двигатель" микропроцессор 44 включает нагревательно-насосный агрегат 5, но не включает соленоидный клапан 6 или вентилятор 4. Таким образом, нагретая жидкость циркулирует при этом через теплообменник 2 в кабине 3, но кабина не обогревается, потому что вентилятор 4 не работает. Нагретая жидкость циркулирует также через двигатель 7 и всяческие вспомогательные подогревательные устройства, такие, как топливоподогревательный теплообменник 52, подогреватель 56 аккумуляторной батареи и маслоподогревательный теплообменник 58.

При перемещении переключателя 45 режима работы в положение 49 "оба" микропроцессор 44 обеспечивает обогрев как кабины 3, так и двигателя 7. При этом микропроцессор включает нагревательно-насосный агрегат 5, но не включает соленоидный клапан 6. Микропроцессор включает также вентилятор 4, если термостат 51 указывает, что необходим обогрев кабины. Очевидно, что скорость вращения вентилятора 4 регулируют либо посредством резистора 29, либо посредством переключателя 50 регулирования скорости вращения вентилятора в зависимости от того, разомкнут или замкнут выключатель 18 зажигания. Возможно, что, когда двигатель 7 не работает и переключатель 45 режима работы находится в положении 49 "оба", двигатель первоначально охладит жидкость в системе до такой степени, что будет нежелательным вдувать воздух в кабину 3. Поэтому в нагревательно-насосный агрегат 5 включен термистор или другой подобный измеритель 60 температуры жидкости для измерения температуры перекачиваемой насосом жидкости на выходе нагревательно-насосного агрегата в этот измеритель температуры жидкости соединен с микропроцессором 44. Когда температура выходящей жидкости становится ниже заданного уровня, воспринимающее температуру устройство 60 подает сигнал восприятия низкой температуры к микропроцессору 44 и микропроцессор не включает вентилятор 4 в ответ на команду от термостата 51 до тех пор, пока имеет место это низкотемпературное состояние. Это предотвращает включение вентилятора и вдувание холодного воздуха в кабину 3, прежде чем нагревательно-насосный агрегат 5 не нагреет в достаточной степени жидкость в системе. Когда система начинает разогреваться, измеритель 60 температуры подает к микропроцессору 44 команду, которая заставляет микропроцессор включить вентилятор 4 и соленоидный управляющий клапан 6, в результате чего сначала осуществляется только обогрев кабины через обводную линию 8. Однако, когда переключатель режима работы находится в положении "оба" и измеритель 60 температуры жидкости воспринимает, что температура жидкости повысилась до точки, достаточной для обогрева как кабины, так и двигателя, он подает к микропроцессору сигнал, заставляющий микропроцессор выключить соленоидный клапан 6 и обеспечить тем самым подачу жидкости и к двигателю 7, и к теплообменнику 2. Если температура жидкости в системе опять начинает снижаться, температурный датчик измеритель 60 сначала подает микропроцессору команду опять включить соленоидный клапан 6, в результате чего обогревается только кабина, но если температура все же падает ниже минимального уровня, датчик 60 заставляет микропроцессор выключить вентилятор 4, до тех пор пока температура жидкости в системе не поднимается опять до приемлемого уровня.

Таймер 31 подает микропроцессору команду начать рассчитанный по времени предварительный нагрев двигателя. Например, при наличии 72-часового таймера водитель может запланировать цикл предварительного нагрева двигателя так, чтобы этот цикл автоматически начинался не позже чем через 72 часа. Таким образом, для транспортного средства, оставляемого в бездействии на выходные дни, начало цикла предварительного нагрева двигателя может быть запланировано на утро понедельника не более чем за три часа до запланированного использования транспортного средства. Для этого таймер 31 устанавливают так, чтобы он послал сигнал предварительного нагрева к микропроцессору 44 в запланированное время. Этот сигнал заставит микропроцессор включить нагревательно-насосный агрегат 5, в результате чего через двигатель 7 будет прокачиваться, как было описано ранее, нагретая жидкость. Если рассчитанный по времени цикл предварительного нагрева двигателя начинается, когда переключатель 45 режима работы находится в положении 47 "кабина", нагреву двигателя предшествует обогрев кабины, что обусловлено описанным ранее действием датчика 60 температуры жидкости. При этом, получив от таймера 31 сигнал предварительного нагрева двигателя, микропроцессор 44 сначала выключает соленоидный клапан 6, что обеспечивает отклонение потока жидкости от обводной линии 8 и направление его через двигатель 7. Эта операция может начаться выводом холодной охлаждающей жидкости из двигателя в остальную часть системы циркуляции жидкости и, если датчик 60 температуры жидкости воспримет, что температура жидкости понизилась ниже первого приемлемого уровня, он заставит микропроцессор передвинуть соленоидный клапан 6 обратно в положение направления жидкости в обход двигателя 7. Это состояние сохраняют до тех пор, пока температура охлаждающей жидкости не достигнет уровня, при котором могут быть эффективно обогреты и кабина 3, и двигатель 7, и в этот момент датчик 60 температуры жидкости вырабатывает сигнал, заставляющий микропроцессор 44 опять выключить соленоидный клапан 6.

Таймер 31 обычно позволяет выполнить запланированный предварительный нагрев двигателя в течение заданного периода времени, например трех часов, и затем автоматически закончить эту операцию. Датчик 60 температуры жидкости может быть настроен на срабатывание при ряде различных температур, но является удовлетворительным, когда датчик заставляет микропроцессор 44 переключать систему на режим обогрева кабины при снижении температуры охлаждающей жидкости до 57^оС. Если это снижение продолжается до 55^оС и ниже, заставляют микропроцессор прекратить работу вентилятора 4.

Устройство управления вспомогательным нагревателем в соответствии с настоящим изобретением использует один единственный управляющий клапан с приводом от соленоида для эффективного обеспечения многочисленных функций вспомогательного нагревателя для транспортного средства или подобного устройства, содержащего двигатель с жидкостным охлаждением. Этот клапан, будучи выключен, позволяет жидкости течь в нормальном цикле через двигатель, а когда он включен, позволяет жидкости течь по обводному пути мимо двигателя. Устройство эффективно управляет вспомогательным нагревательно-насосным агрегатом 5, в результате чего один единственный нагреватель жидкости эффективно обеспечивает подогрев двигателя транспортного средства и/или обогрев кабины транспортного средства. Устройство управления эффективно обеспечивает при выключенном двигателе обогрева кабины, ручной предварительный нагрев двигателя, рассчитанный по времени предварительный нагрев двигателя и рассчитанный по времени предварительный нагрев двигателя вместе с обогревом кабины. Кроме того, система эффективно обеспечивает автоматический рассчитанный по времени предварительный нагрев двигателя в течение регулируемого периода времени в заранее выбранный период дня. Во всех случаях, когда двигатель не работает, вентилятором для подачи тепла в кабину транспортного средства управляют посредством термостата таким образом, чтобы он работал в режиме низкой скорости вращения для предельного уменьшения эксплуатационного тока разряда аккумуляторной батареи. При работающем двигателе система эффективно обеспечивает обогрев и кабины, и двигателя, при этом степень обогрева кабины можно регулировать вручную путем изменения скорости вращения вентилятора. (56) Патент США N 4010895, кл. 237-123, 1977.

Патент США N 3795234, кл. 123-142.5, 1974.

Патент США N 3758031, кл. 237-8, 1973.

Заявка ФРГ 2412744, кл. B 60 H 1/22, 1974.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫМ НАГРЕВАТЕЛЕМ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ С ЖИДКОСТНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ, содержащее первый циркуляционный контур для жидкости, объединяющий последовательно нагреватель, насос, теплообменник и двигатель, и второй циркуляционный контур, замыкающий линию перепуска жидкости мимо двигателя в нагреватель, насос и теплообменник, и переключающий двухходовой клапан, соединенный входом с нагревателем, а каждым выходом - с одним из циркуляционных контуров и выполненный с возможностью поочередного сообщения входа с одним из выходов, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности, нагреватель выполнен электрическим, насос выполнен с электроприводом, переключающий двухходовой клапан выполнен с соленоидным электроприводом, при этом устройство снабжено системой управления электроприводом клапана и селективным подключением нагревателя и насоса к цепи электропитания.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что система управления снабжена таймером, последний установлен с возможностью в первый момент времени размыкать цепь электропитания нагревателя и насоса и переключать двухходовой клапан в положение сообщения входа с выходом во второй контур, а затем во второй момент времени замыкать цепь и переключать двухходовой клапан в другое положение и выполнен с возможностью предварительной установки моментов времени.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что соленоидный электропривод двухходового клапана выполнен с возможностью сообщения входа с выходом во второй циркуляционный контур при замыкании цепи электропитания или с выходом в первый циркуляционный контур при размыкании цепи электропитания, а таймер установлен с возможностью замыкания цепи электропитания при подаче питания к насосу и нагревателю.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что система управления снабжена ручным переключателем с положениями "Выключено", "Кабина" и "Двигатель", который установлен с возможностью подключения соленоидного привода клапана, нагревателя и электропривода насоса к цепи электропитания при переводе ручного переключателя в положение "Кабина".

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что оно снабжено электроприводным вентилятором обдува теплообменника, в цепи питания электропривода установлен термостатический размыкатель с приводом от термостата, который выполнен с возможностью установки на заданное значение температуры окружающей среды.

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что в цепи питания электропривода вентилятора установлен резистор для обеспечения работы на низкой скорости.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что термостатический размыкатель цепи питания электропривода вентилятора установлен с возможностью отключения электропривода от источника питания при переводе переключателя в положение "Кабина" и при значении температуры окружающей среды ниже заданного значения.

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что система управления снабжена датчиком состояния двигателя и нормально замкнутым выключателем, причем последний выполнен с приводом от датчика состояния двигателя с возможностью включения электропривода вентилятора при работающем двигателе и установлен между электроприводом и термостатическим размыкателем.

9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено ручным регулятором частоты вращения вентилятора, включенным в цепь питания электропривода, а датчик состояния двигателя установлен с возможностью включения ручного регулятора во время работы двигателя и отключения при неработающем двигателе.

10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что система управления дополнительно снабжена нормально замкнутым выключателем и его приводом, а последний установлен с возможностью замыкания термостатического размыкателя при переводе ручного переключателя в положение "Кабина".

11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что между соленоидным электроприводом клапана и ручным переключателем смонтирован второй нормально замкнутый выключатель с электроприводом и с возможностью замыкать цепь при переводе ручного переключателя в положение "Кабина" и размыкать цепь при переводе ручного переключателя в положение "Двигатель".

12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что электропривод второго нормально замкнутого выключателя соединен с источником тока через таймер.

13. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что электропривод вентилятора выполнен с двумя цепями электропитания: первой - для питания при неработающем двигателе и второй - для питания при работающем двигателе.

14. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что система управления выполнена с прерывателем цепи и его термостатическим приводом, причем прерыватель цепи установлен в первой цепи электропитания электропривода вентилятора.

15. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что система управления содержит резистор, смонтированный в первой цепи электропитания для обеспечения работы электропривода на низкой скорости.

16. Устройство по п. 15, отличающееся тем, что система управления дополнительно содержит ручной регулятор скорости, включенный во вторую цепь электропитания.

17. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что система управления содержит контроллер для управления нагревателем, электроприводом насоса и соленоидным электроприводом клапана и таймер, подключенный к контроллеру с возможностью включать нагреватель и насос через заданный промежуток времени, а двухходовой клапан выполнен с электрическим приводом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3