Система отопления и вентиляции салона автомобиля
Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к системам регулирования микроклимата в салонах транспортных средств. Система включает систему трубопроводов, большой и малый контуры циркуляции охлаждающей жидкости, вентилятор с электродвигателем, электрический предохранитель, кран отопителя и радиатор, включенные в малый контур циркуляции охлаждающей жидкости. В систему дополнительно введена схема широтно-импульсной модуляции, содержащая широтно-импульсный модулятор и переменное регулирующее сопротивление, диод и силовой ключ. Первый силовой вывод силового ключа связан с минусовой шиной питания, его второй силовой вывод соединен с анодом диода и минусовым выводом электродвигателя вентилятора, плюсовой вывод которого соединен с катодом диода и через электрический предохранитель - с плюсовой шиной питания. Выход схемы широтно-импульсной модуляции соединен со входом управления силового ключа. Переменное регулирующее сопротивление тремя выводами соединено с широтно-импульсным модулятором. Минусовый вывод питания схемы широтно-импульсной модуляции соединен с минусовой шиной питания, а ее плюсовой вывод питания связан с плюсовой шиной питания через электрический предохранитель. Техническим результатом является получение возможности плавной регулировки скорости вращения вентилятора системы отопления без снижения коэффициента полезного действия. 1 ил.
Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к системе отопления салона автомобиля.
Известны системы [1, 2], содержащие три ведущих теплообменника, систему запорных аппаратов и трубопроводов.
Недостатком подобных устройств является отсутствие плавной регулировки скорости вращения вентилятора отопителя, что создает известные неудобства при эксплуатации автомобиля.
Наиболее близкой к предлагаемой является система отопления и вентиляции салона автомобиля [3], содержащая систему трубопроводов, большой и малый контуры циркуляции охлаждающей жидкости, вентилятор, электродвигатель электрического вентилятора, переключатель скорости вращения электрического вентилятора, гасящие сопротивления, электрический предохранитель, кран отопителя и радиатор, включенные в малый контур циркуляции охлаждающей жидкости, причем минусовый вывод электродвигателя вентилятора соединен с минусом аккумуляторной батареи, его плюсовой вывод связан с одним выводом одного из гасящих сопротивлений, второй вывод которого соединен с переключателем скорости вращения электрического вентилятора, центральный вывод которого связан через электрический предохранитель с плюсовым выводом аккумуляторной батареи.
Недостатками известной системы являются дискретность регулировки скорости вращения вентилятора и низкий коэффициент полезного действия системы, обусловленный падением напряжения на гасящих сопротивлениях.
Техническая задача направлена на получение плавной регулировки скорости вращения вентилятора без снижения коэффициента полезного действия.
Технический результат достигается тем, что в систему дополнительно введены схема широтно-импульсной модуляции, содержащая широтно-импульсный модулятор и переменное регулирующее сопротивление, диод и силовой ключ, причем первый силовой вывод силового ключа связан с минусовой шиной питания, его второй силовой вывод соединен с анодом диода и минусовым выводом электродвигателя электрического вентилятора, плюсовой вывод которого соединен с катодом диода и через электрический предохранитель - с плюсовой шиной питания, выход схемы широтно-импульсной модуляции соединен со входом управления силового ключа, переменное регулирующее сопротивление тремя выводами соединено с широтно-импульсным модулятором, минусовый вывод питания схемы широтно-импульсной модуляции соединен с минусовой шиной питания, а ее плюсовой вывод питания связан с плюсовой шиной питания через электрический предохранитель.
Отличительными признаками от прототипа является то, что в систему дополнительно введены схема широтно-импульсной модуляции, содержащая широтно-импульсный модулятор и переменное регулирующее сопротивление, диод и силовой ключ, а также наличие новых связей между вновь введенными и ранее применявшимися узлами системы.
Сопоставительный анализ заявляемой системы с имеющимися техническими решениями показывает, что заявляемая система обладает рядом существенных отличий: удобной плавной регулировкой скорости вращения вентилятора при высоком коэффициенте полезного действия.
На чертеже представлена электрическая функциональная схема предлагаемого устройства.
Система отопления и вентиляции салона автомобиля содержит систему трубопроводов, большой и малый контуры циркуляции охлаждающей жидкости, вентилятор, электродвигатель электрического вентилятора 1, электрический предохранитель 2, кран отопителя и радиатор, включенные в малый контур циркуляции охлаждающей жидкости, схему 3 широтно-импульсной модуляции, содержащую широтно-импульсный модулятор 4 и переменное регулирующее сопротивление 5, диод 6 и силовой ключ 7, причем первый силовой вывод силового ключа 7 связан с минусовой шиной питания, его второй силовой вывод соединен с анодом диода 6 и минусовым выводом электродвигателя электрического вентилятора 1, плюсовой вывод которого соединен с катодом диода 6 и через электрический предохранитель 2 - с плюсовой шиной питания, выход схемы 3 широтно-импульсной модуляции соединен со входом управления силового ключа 7, переменное регулирующее сопротивление 5 тремя выводами соединено с широтно-импульсным модулятором 4, минусовый вывод питания схемы 3 широтно-импульсной модуляции соединен с минусовой шиной питания, а ее плюсовой вывод питания связан с плюсовой шиной питания через электрический предохранитель 2.
Устройство работает следующим образом.
При перемещении движка переменного регулирующего сопротивления 5 изменяется скважность импульсов на выходе широтно-импульсного модулятора 4 и, соответственно, на выходе схемы 3 широтно-импульсной модуляции. Частота генерации при этом не изменяется. Выход схемы 3 широтно-импульсной модуляции (ШИМ) соединен со входом управления силового ключа 7, который под действием ШИМ сигнала периодически открывается. При этом минусовый вывод электродвигателя электрического вентилятора 1 кратковременно соединяется с минусовой шиной питания. При закрытом силовом ключе 7 цепь питания электродвигателя электрического вентилятора 1 размыкается. Диод 6 необходим для защиты силового ключа 7 от ЭДС самоиндукции, возникающей в обмотке электродвигателя электрического вентилятора 1, при его коммутации. Среднее значение постоянного напряжения на электродвигателе электрического вентилятора 1 может быть определено из соотношения
где U - среднее напряжение на электродвигателе электрического вентилятора 1, UБАТ - напряжение бортовой сети автомобиля, 
- длительность импульса ШИМ модулятора, 
- частота генерации.
Как следует из уравнения (1), напряжение на электродвигателе электрического вентилятора 1 плавно изменяется при плавной регулировке скважности импульсов, поступающих от схемы 3 широтно-импульсной модуляции. Такая регулировка и осуществляется переменным регулирующим сопротивлением 5. В результате скорость вращения электродвигателя электрического вентилятора 1 изменяется плавно, поскольку скорость вращения электродвигателя постоянного тока и питающее его напряжение связаны зависимостью
где U - напряжение питания электродвигателя, I - ток, потребляемый электродвигателем, R - активное сопротивление обмотки, С - конструктивная постоянная электродвигателя постоянного тока, Ф - магнитный поток.
Источники информации
1. А.с. СССР МПК В 60 Н 1/08, SU 1468777 A1, 1989, БИ №2.
2. А.с. СССР МПК В 60 Н 1/08, SU 1593988 A1, 1990, БИ №35.
3. Техническое описание автомобиля ВАЗ 2108.
Формула изобретения
Система отопления и вентиляции салона автомобиля, содержащая систему трубопроводов, большой и малый контуры циркуляции охлаждающей жидкости, вентилятор, электродвигатель электрического вентилятора, электрический предохранитель, кран отопителя и радиатор, включенные в малый контур циркуляции охлаждающей жидкости, отличающаяся тем, что в систему дополнительно введены схема широтно-импульсной модуляции, содержащая широтно-импульсный модулятор и переменное регулирующее сопротивление, диод и силовой ключ, причем первый силовой вывод силового ключа связан с минусовой шиной питания, его второй силовой вывод соединен с анодом диода и минусовым выводом электродвигателя электрического вентилятора, плюсовой вывод которого соединен с катодом диода и через электрический предохранитель - с плюсовой шиной питания, выход схемы широтно-импульсной модуляции соединен со входом управления силового ключа, переменное регулирующее сопротивление тремя выводами соединено с широтно-импульсным модулятором, минусовый вывод питания схемы широтно-импульсной модуляции соединен с минусовой шиной питания, а ее плюсовой вывод питания связан с плюсовой шиной питания через электрический предохранитель.
РИСУНКИРисунок 1
