Система керування передпусковим рідинним нагрівачем для двигунів внутрішнього згорання

Реферат: Система керування передпусковим рідинним нагрівачем для двигунів внутрішнього згорання містить два конструктивних блоки: блок контролю керування передпусковим нагрівачем і блок регулювання та індикації, а також термоелектричний перетворювач, використаний як датчик полум'я, термоелектричні модулі перетворювача, використані для власного живлення системи і заряду автомобільного акумулятора. Блок контролю керування передпусковим нагрівачем складається з вузлів обробки сигналів датчиків, процесорного модуля, вузла керування зарядом акумулятора та вузлів керування зовнішніми виконавчими пристроями. Керування нагрівачем здійснюється інтелектуальним алгоритмом контролю полум'я, подачі повітря та палива і заряду акумулятора. UA 90764 U (12) UA 90764 U UA 90764 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до автомобільного електрообладнання, зокрема до систем запуску і керування передпусковим рідинним нагрівачем для двигунів внутрішнього згорання (ДВЗ). Використання запропонованої системи забезпечує надійний запуск та стабільну роботу передпускового рідинного нагрівача, підвищує зручність та безпеку його експлуатації, забезпечує попередній підігрів та надійний запуск двигунів внутрішнього згорання при низьких температурах навколишнього середовища, що в цілому покращує економічні, технічні, екологічні показники ДВС. Відома система керування живленням двигуна внутрішнього згорання, яка містить газовий нагрівник, редуктор-випарник, електронний блок керування, з'єднаний електричними проводами з електромагнітними клапанами рідкої фази газу і відбору газу, газовими форсунками і перемикачем "газ/бензин", електричний комутатор, пристрій контролю тиску, блок перемикачів режимів роботи двигуна з світлодіодними індикаторами, які показують роботу кожного елемента системи [1]. Наведена система живлення двигуна містить додаткові редуктори, ряд клапанів, перемикачів, тому вона має складну конструкцію і складний алгоритм керування багаточисленними режимами роботи. Окрім цього, під час роботи електронний блок керування і електричний комутатор використовують енергію акумулятора, що призводить до його розрядки і утруднень при запуску двигуна у холодну пору року. Відсутність діагностики блока керування може спричинити аварійні ситуації, що є небезпечним для життя водія і пасажирів. Відомий автоматичний пристрій керування підігрівачем на газовому паливі [2]. Пристрій містить з'єднані між собою контролер, панель релейної комутації з електромагнітним реле, перетворювач напруги, світлодіодні індикатори з вбудованими резисторами. Недоліком пристрою є наявність ряду реле, які зменшують надійність та ресурс роботи приладу. Крім цього, недоліком описаної системи є необхідність використання електромережі напругою 220 В для живлення складових пристрою, що робить неможливим прогрів і запуск двигуна в місцях, де мережа відсутня. Така система керування небезпечна і створює загрозу для життя людини. Найбільш близькою до корисної моделі є система керування передпусковим рідинним нагрівачем двигуна внутрішнього згорання, що містить блок керування передпусковим рідинним підігрівачем, який складається з процесорного вузла, вузлів контролю датчиків, включення виконуючих пристроїв, індикації, органів керування і вузла терморегулятора [3]. Недоліком системи є те, що блок керування і контролю містить декілька процесорних модулів. Це ускладнює його конструкцію, зменшує надійність і збільшує собівартість передпускового підігрівача. Окрім цього, описана система керування не вирішує проблеми розрядки акумуляторної батареї і, як наслідок, утруднень при запуску холодного двигуна. Тому важливою і актуальною є задача створення системи керування передпусковим рідинним нагрівачем для двигунів внутрішнього згорання, яка має спрощену конструкцію, забезпечує надійний запуск та стабільну роботу передпускового рідинного нагрівача і покращує економічні, технічні, екологічні показники ДВЗ в цілому. Поставлена задача розв'язується тим, що у системі керування передпусковим рідинним нагрівачем для двигунів внутрішнього згорання, яка містить два конструктивних блоки: блок контролю керування передпусковим нагрівачем, який складається з вузлів обробки сигналів датчиків, процесорного модуля, вузла керування зарядом акумулятора та вузлів керування зовнішніми виконавчими пристроями, і блок регулювання та індикації, термоелектричний перетворювач, використаний як датчик полум'я, термоелектричні модулі перетворювача, використані для власного живлення системи і заряду автомобільного акумулятора, а керування нагрівачем здійснюється інтелектуальним алгоритмом контролю полум'я, подачі повітря та палива і заряду акумулятора. Відповідність критерію "новизна" запропонованій системі забезпечує та обставина, що заявлена сукупність ознак не міститься ні в одному з об'єктів існуючого рівня техніки. У корисній моделі запропоновано нове рішення для системи керування передпусковим рідинним нагрівачем для двигунів внутрішнього згорання, яка містить два конструктивних блоки: блок контролю керування передпусковим нагрівачем, який складається з вузлів обробки сигналів датчиків, процесорного модуля, вузла керування зарядом акумулятора та вузлів керування зовнішніми виконавчими пристроями, і блок регулювання та індикації, яке полягає в тому, що система керування містить термоелектричний перетворювач, використаний як датчик полум'я, термоелектричні модулі перетворювача, використані для власного живлення системи і заряду автомобільного акумулятора, а керування нагрівачем здійснюється інтелектуальним алгоритмом контролю полум'я, подачі повітря та палива і заряду акумулятора. Промислове використання запропонованої корисної моделі не вимагає спеціальних технологій і матеріалів, а реалізація промислового виробництва таких систем керування можлива на існуючих підприємствах приладобудівної та автомобільної галузей. 1 UA 90764 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Суть корисної моделі пояснюється кресленням, на якому наведено блок-схему системи керування передпусковим рідинним нагрівачем. Згідно з запропонованою корисною моделлю, система складається з двох конструктивних блоків: блока контролю керування передпусковим нагрівачем, який складається з вузлів обробки сигналів датчиків, процесорного модуля 1, що живиться від перетворювача напруги 2, вузла керування зарядом акумулятора 3, вузлів керування зовнішніми виконавчими пристроями 4, і блока регулювання та індикації 5, що містить блок 6 оптичної індикації і блок 7 регулятора температури. Вузли обробки сигналів датчиків складаються з вхідних кіл 8 і 9 вимірювача напруг акумулятора і термоелектричного генератора відповідно, які через клеми 10 і 11 під'єднані до процесорного модуля 1, блока цифрового термодатчика 12 та аналого-цифрового перетворювача (АЦП) процесорного модуля 1 (на кресленні не показано). Вузол керування зовнішніми виконавчими пристроями 4 містить блоки комутації живлення, 13, 14, 15, штифта розжарення, паливного насоса, рідинної помпи, відповідно, а також блок 16 живлення та контролю обертів вентилятора для подачі повітря у пальник. Система керування передпусковим рідинним нагрівачем для двигунів внутрішнього згорання працює наступним чином. При підключенні акумулятора до клем 10 відбувається відключення всіх периферійних виконуючих пристроїв та перевірка встановленої температури на регуляторі 7. При встановленій температурі нижче 30 º (зона "вимкнено") прилад переходить в режим очікування. При встановленій температурі вище 30 º відбувається увімкнення приладу та ініціалізація дизельного пальника за наступним алгоритмом. Відбувається включення помпи та вентилятора блоками 15 та 16 керуючим сигналом з центрального процесора 1. Через 10 с здійснюється перевірка обертів вентилятора. Якщо імпульси з датчика обертів блока 16 відсутні - відбувається аварійне відключення нагрівача, відключаються всі периферійні пристрої та виводиться відповідний сигнал про помилку на блоці оптичних індикаторів 7. Якщо імпульси надходять - продовжується виконання алгоритму ініціалізації. Потужність вентилятора зменшується керуючим сигналом з блока центрального процесора 1 до 50 % і здійснюється плавне включення штифта розжарення блоком комутації живлення штифта розжарення 13 за допомогою керуючого сигналу з блока ЦПУ 1. Далі через 40 с починається подача палива паливним насосом за допомогою блока комутації живлення паливного насоса 14 та керуючого сигналу з блока центрального процесора 1. Здійснюється перевірка напруги на клемах термоелектричного генератора 11. Через вхідне коло вимірювача термоелектричного генератора 9 сигнал надходить на вхід АЦП блока центрального процесора 1. Якщо за 5 хв. не спостерігається приріст напруги на клемах генератора, відбувається аварійне відключення нагрівача. Якщо за 40 с є приріст напруги, пальник запалено, здійснюється відключення штифта розжарення та поступове зменшення періоду подачі палива від 2300 до 800 мілісекунд. Після цього система виходить з режиму ініціалізації та переходить в режим стабілізації. В режимі стабілізації здійснюється постійний контроль температури теплоносія за допомогою блока цифрового термодатчика 12. Якщо температура теплоносія менша, ніж встановлена, відбувається плавне зменшення періоду подачі палива до межі 700 мілісекунд. Якщо температура відповідає встановленій, підтримується поточний період подачі палива та виводиться сигнал про стабілізацію температури на блоці оптичних індикаторів 6. Якщо температура теплоносія більша за встановлену, здійснюється поступове збільшення періоду подачі палива до величини 2300 мілісекунд. Під час роботи приладу відбувається постійний контроль напруги на клемах 10 акумулятора через блок вхідного кола вимірювача напруги акумулятора 8. Відповідно до напруги на клемах акумулятора та періоду подачі палива виставляється необхідна потужність вентилятора блоком 3 комутації живлення акумулятора та керуючим сигналом з блока центрального процесора 1. При цьому здійснюється керування зарядом акумулятора за допомогою блока комутації заряду акумулятора 3 та керуючого сигналу з блока центрального процесора 1. Під час роботи системи здійснюється постійний контроль наявності полум'я шляхом вимірювання напруги на клемах 11 термоелектричного генератора. Якщо спад напруги за 15 секунд буде більшим ніж 0,4 В, система ініціалізує зникнення полум'я, відбувається повторний запуск пальника, якщо не вдалося повторно запустити пальник, виводиться сигнал про помилку на блок оптичних індикаторів 6. 2 UA 90764 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Через 2 год. роботи при відсутності ручного відключення нагрівача відбувається автоматичне відключення. Потужність вентилятора зростає до максимальної та припиняється подача палива. Через 10 хв. в режимі продувки прилад переходить в режим очікування, і повторне увімкнення нагрівача можливе шляхом переведення положення ручки терморегулятора 7 в положення нижче 30 º та повторного встановлення необхідної температури. При необхідності проведення тестування та переходу на ручне керування нагрівача можливе підключення електронного блока до спеціалізованого програмного забезпечення на ПК за допомогою блока зв'язку 17 з комп'ютером та додаткового перетворювача інтерфейсу передачі даних (не входить в склад системи). При підключенні до ПК можливий моніторинг стану керуючих сигналів блоків керування периферійними пристроями, відображенні сигналів з датчиків вимірювання напруги, обертів вентилятора та величин напруг на клемах акумулятора і генератора, а також доступний список подій алгоритму роботи приладу. В системі також передбачена можливість переходу на ручне керування. В режимі ручного керування керуючий сигнал потужності штифта розжарення, потужності вентилятора, періоду подачі палива, та увімкнення і вимкнення помпи теплоносія можна задавати вручну. Таким чином, використання одного процесорного модуля і термоелектричного генератора як датчика полум'я дозволяє значно спростити конструкцію запропонованої системи керування. Використання твердотільних комутаторів, відсутність реле та інших електромеханічних, механічних пристроїв комутації дозволяє збільшити надійність та ресурс роботи системи керування. Використання інтегрального цифрового термодатчика як вимірювача температури теплоносія забезпечує високу точність вимірювання температури та стійкість до електромагнітних завад. Оптимізоване інтелектуальне програмне забезпечення процесорного модуля дозволяє використовувати недорогі елементи для виготовлення компонент системи керування, що значно зменшує вартість даної корисної моделі. Наявність ряду датчиків, що контролюють режими роботи автомобільного рідинного нагрівача, підвищують зручність та безпеку при його експлуатації, створюючи комфортні умови для водіїв. Використання запропонованої системи керування забезпечує надійний запуск та стабільну роботу передпускового рідинного нагрівача, підвищує зручність та безпеку при його експлуатації, забезпечує попередній підігрів та надійний запуск двигунів внутрішнього згорання при низьких температурах навколишнього середовища, що в цілому покращує економічні, технічні, екологічні показники ДВЗ та створює комфортні умови під час експлуатації автомобільного транспорту. Джерела інформації: 1. Пат. № 2430258 (RU), МПК F02M2 1/02. Система питания двигателя внутреннего сгорания сниженным газом / Асхаров Р.Х. - Опубл. 26.04.2010. 2. Пат. № 2377171 C1 (RU), МПК F28F 27/00. Автоматическое устройство управления подогревателем газа / Алабабян Р.Е., Илюнчев A.M., Пальгов В.Е. - Опубл. 27.09.2007. 3. Пат. № 2213251 (RU), МПК F02N 17/00. Система управления предпусковым жидкостным подогревателем двигателя внутреннего сгорания / Лучинкин С.Б., Чинков В.А., Филимонов И.В. - Опубл. 27.09.2003. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 60 1. Система керування передпусковим рідинним нагрівачем для двигунів внутрішнього згорання, що містить два конструктивних блоки: блок контролю керування передпусковим нагрівачем, який складається з вузлів обробки сигналів датчиків, процесорного модуля, вузла керування зарядом акумулятора та вузлів керування зовнішніми виконавчими пристроями, і блок регулювання та індикації, яка відрізняється тим, що містить термоелектричний перетворювач, використаний як датчик полум'я, термоелектричні модулі перетворювача, використані для власного живлення системи і заряду автомобільного акумулятора, а керування нагрівачем здійснюється інтелектуальним алгоритмом контролю полум'я, подачі повітря та палива і заряду акумулятора. 2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що блок регулювання та індикації складається з поворотного регулятора температури та оптичних індикаторів "Робота", "Стабілізовано", "Заряд акумулятора", "Низький заряд" та "Помилка". 3. Система п. 1, яка відрізняється тим, що вузли обробки сигналів датчиків, керування зовнішніми виконавчими пристроями, керування зарядом акумулятора та вузол індикації зібрані в одному процесорному модулі. 3 UA 90764 U 4. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що зарядка акумулятора і живлення складових системи від термоелектричного генератора здійснюється за допомогою блока комутації. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4