СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРЕДПУСКОВЫМ ПОДОГРЕВАТЕЛЕМ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель к области электрооборудования транспортных средств и может быть использована для управления предпусковым жидкостным подогревателем двигателя внутреннего сгорания.
Известна система управления предпускового подогревателя двигателя внутреннего сгорания, в которой использован алгоритм управления периферийными устройствами, при этом формирование управляющих сигналов на периферийные устройства и интервалов времени в этой системе производится с использованием реле времени и кроме того, в этой системе используются температурные датчики с замыкающими и размыкающими контактами (а.с. №1621634, МПК F 02 N 17/02, F 02 P 19/02, опубл. 20.01.1995).
Известна система управления предпускового подогревателя двигателя внутреннего сгорания, наиболее близкая по технической сущности к заявляемой и принятая за ближайший аналог (патент №2213251, МПК F 02 N 17/04, опубл. 2003.09.27), состоящая из двух конструктивных узлов: блока управления предпусковым жидкостным подогревателем, состоящего из процессорного узла, узла контроля датчиков и узла включения исполнительных устройств, обеспечивающего в соответствии с заложенным алгоритмом и показаниями датчиков диагностику и управление исполнительными устройствами подогревателя, и таймера-терморегулятора, обеспечивающего возможность как ручного, так и автоматического включения блока управления подогревателем и отображения результатов диагностики.
Данная система позволяет осуществить диагностику неисправностей узлов подогревателя двигателя внутреннего сгорания и автоматическое включение его, однако она недостаточно экономична, так как работает на режимах определяемых дополнительным сопротивлением, и, кроме того, она
недостаточно надежна и не обеспечивает защиту от несанкционированного запуска.
Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель заключается в повышении экономичности системы управления путем снижения затрат электрической энергии за счет обеспечения работы нагнетателя воздуха, циркуляционного насоса и свечи накаливания в широком диапазоне режимных параметров и повышении ресурса их работы, обеспечении защиты от несанкционированного запуска и повышении надежности работы подогревателя.
Технический результат достигается тем, что в системе управления предпусковым жидкостным подогревателем двигателя внутреннего сгорания, включающей блок управления, содержащий микропроцессорный узел, узел контроля параметров, узел включения исполнительных устройств и блок питания, и таймер-терморегулятор, содержащий микропроцессорный узел, узел индикации, узел органов управления и узел терморегулятора, новым является то, что блок управления и таймер-терморегулятор дополнительно содержат узлы согласования связи, микропроцессорный узел блока управления и микропроцессорный узел таймера - терморегулятора включают блоки широтно-импульсных модуляторов (ШИМ), кроме того, узел органов управления таймера-терморегулятора снабжен блоком защиты от несанкционированного запуска, а для повышения надежности работы системы используется температурный аналоговый датчик пламени, определяющий момент воспламенения горючей смеси по положительному знаку градиента температуры по времени.
Система управления предпусковым жидкостным подогревателем представлена на фигурах:
Фиг.1 - структурная схема блока управления подогревателем;
Фиг.2 - структурная схема таймера - терморегулятора.
В блок управления подогревателем входят: 1 - узел контроля параметров; 2 - микропроцессорный узел с широтно-импульсным
модулятором; 3 - узел включения исполнительных устройств; 4 - узел согласования связи; 5 - блок питания. В блок таймера - терморегулятора входят: 6 - узел индикации; 7 - микропроцессорный узел с широтно-импульсным модулятором; 8 - узел органов управления; 9 - узел терморегулятора; 10 - узел согласования связи.
Предпусковой жидкостный подогреватель содержит котел, горелочное устройство, топливный насос, нагнетатель воздуха, циркуляционный насос, обеспечивающий обмен жидкости системы охлаждения двигателя и котла подогревателя, свечу накаливания для начального розжига, термопредохранитель, датчики температуры и пламени. Система управления является составной частью предпускового подогревателя и обеспечивает автоматический розжиг топлива в котле, нагрев жидкости системы охлаждения двигателя и поддержания ее в необходимом диапазоне температур. Система управления предпусковым жидкостным подогревателем двигателя внутреннего сгорания включает блок управления и таймер-терморегулятор. Блок управления содержит узел контроля параметров 1, микропроцессорный узел 2, включающий блок ШИМ, узел включения исполнительных устройств 3, узел согласования связи 4, блок питания 5. Таймер - терморегулятор содержит узел индикации 6, микропроцессорный узел 7, содержащий блок ШИМ, узел органов управления 8, снабженный блоком защиты от несанкционированного запуска; узел терморегулятора 9, узел согласования связи 10.
Начальный запуск блока управления осуществляется по команде ПУСК, которую формирует микропроцессорный узел 7 таймера - терморегулятора. Команда формируется при достижении текущим временем заданного ранее значения, либо при поступлении на микропроцессорный узел 7 сигнала от узла органов управления 8 о нажатии соответствующей кнопки. По команде ПУСК микропроцессорный узел 2 блока управления в соответствии с заложенным алгоритмом производит диагностику и управление исполнительными устройствами подогревателя (свеча накаливания,
топливный насос, нагнетатель воздуха, циркуляционный насос). Управление исполнительными устройствами заключается в формировании управляющих сигналов на узел включения исполнительных устройств 3 в соответствии с заданной программой управления и результатами анализа сигналов, поступающих с узла контроля параметров 1. Узел контроля параметров 1 обеспечивает преобразование первичных сигналов от датчиков температуры и пламени и контрольных цепей исполнительных устройств в сигналы, допустимые для ввода в микропроцессорный узел 2. Узел включения исполнительных устройств 3 обеспечивает требуемое преобразование сигналов управления, формируемых микропроцессорным узлом 2, согласно характеристикам исполнительных устройств. Для управления исполнительными устройствами - свечой накаливания, топливным насосом, нагнетателем воздуха, циркуляционным насосом применяются сигналы с широтно-импульсной модуляцией, которые формируются блоком ШИМ микропроцессорного узла 2.
При поступлении от узла органов управления 8 таймера -терморегулятора в микропроцессорный узел 7 других сигналов, например, на изменение режима работы, таймер-терморегулятор производит изменение текущего времени, времени установок включения блока управления и длительности его работы. Таймер-терморегулятор обеспечивает возможность как ручного, так и автоматического включения блока управления подогревателем и отображения результатов диагностики на узле индикации 6.
Для организации надежной передачи команд от таймера-терморегулятора в блок управления и диагностической информации от блока управления в таймер - терморегулятор в блок управления и таймер-регулятор включены блоки согласования связи 4 и 10 соответственно. Блоки согласования связи обеспечивают гальваническую развязку и преобразование уровней передаваемых сигналов.
Для повышения надежности системы в составе датчиков используется температурный аналоговый датчик пламени, определяющий момент воспламенения горючей смеси в горелочном устройстве не по некоторому пороговому значению температуры выхлопных газов, а по положительному знаку градиента температуры по времени. Если градиент температуры
0
где: Т - температура; τ - время; τ - начальный момент времени,
- фиксируется воспламенение, что позволяет быстро определить момент воспламенения и выключить свечу накаливания, потребляющую большое количество электроэнергии. Датчик пламени осуществляет преобразование температуры в электрический сигнал, поступающий для обработки в микропроцессорный узел 2 блока управления.
Для защиты от несанкционированного запуска подогревателя в узел органов управления включен блок защиты от несанкционированного запуска. Он представляет собой кнопку, сигнал от которой поступает в микропроцессорный узел 7 таймера-терморегулятора. Микропроцессорный узел 7 в соответствии с заданным алгоритмом обрабатывает данный сигнал для последующего разрешения передачи команды ПУСК в блок управления.
Узел терморегулятора 9 обеспечивает включение вентилятора в кабине для поддержания заданной температуры воздуха в кабине автотранспортного средства. Управление вентилятором осуществляется с помощью ШИМ-сигналов. Поэтому в состав микропроцессорного узла 7 таймера-терморегулятора включен блок ШИМ.
В предлагаемой полезной модели достигается существенная экономия электрической энергии от аккумулятора за счет использования широтно-импульсной модуляции (ШИМ) в управлении нагнетателем воздуха, жидкостным циркуляционным насосом и свечой накаливания. Применение ШИМ в управлении свечой накаливания увеличивает срок ее службы, так как обеспечивает плавное нарастание напряжения до рабочего значения и защиту от повышения напряжения на свече свыше 20 В. Использование ШИМ в
управлении устройствами увеличивает срок их службы и экономит электрическую энергию от аккумулятора и увеличивает его ресурс. Использование аналогового датчика пламени, определяющего момент воспламенения горючей смеси по положительному знаку градиента температуры во времени, также позволяет экономить электроэнергию, уменьшая время работы свечи накаливания. Кроме того, в системе управления предпусковым подогревателем обеспечивается надежная защита от несанкционированного запуска: кнопка ПУСК в узле органов управления таймера-терморегулятора.