СИСТЕМА ОБОГРЕВА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к отопительным установкам транспортных средств, преимущественно тракторов, автомобилей, дорожностроительных машинах и др.
Любая система нормализации микроклимата в кабине транспортного средства, включающая многочисленные устройства, как общего, так и локального обогрева кабины для зимних условий, содержащая основной обогреватель (печь) преимущественно конвективного типа с системой распределения потока воздуха, а также локальные подогреватели сиденья, рулевого колеса, «теплые» фартуки, подогреваемые стельки обуви и другое, высокоэффективна и соответствует медико-санитарно-гигиеническим нормам только в том случае, если она имеет быстро реагирующее устройство регулирования. Такое устройство должно обеспечивать соотношение между потоками теплоты, распределяемой в соответствующие точки при работе главного источника и местных подогревателей, временные задержки или опережения включения локальных источников, учитывать индивидуальные физиологические особенности оператора, реализуемые вручную управляемыми задатчиками и программы ввода общего и локального обогрева, поступающее в это устройство и набираемые самим оператором.
Современные средства электроники, электротехники и электромеханики, а также традиционные элементы сбора информации (различного типа датчики температуры, давления, усилий, перемещений, затрат энергии и др.) позволяют отслеживать постоянно меняющиеся внешние и внутренние параметры, влияющие на микроклимат в кабине мобильного транспортного средства.
Работа любого устройства регулирования предусматривает разветвленную обратную связь между средствами регулирования и меняющимися обработанными параметрами. Традиционные устройства в подавляющем случае, такую обработанную связь устанавливают между источником обогрева и температурой воздуха на различных уровнях, тепловой облученностью отдельных поверхностей, скоростью движения воздушной среды и др. При этом, главным действующим звеном в данной информационной цепи, ее главным объектом является сам человек. Его состояние может быть оценено как физиологическими показателями (температурой тела, уровнем артериального давления, тремором, частотой пульса), так и другими показателями. Медицинская диагностическая «карта» снимается только в специальных условиях и наиболее ходовые технологические процессы управления машинами практически несовместимы с такой профессиональной информацией. Поэтому отсутствие обратной связи основанной на анализе внутреннего состояния самого человека является вполне серьезным пробелом.
Известна система обогрева, взятая за прототип, патент Япония №2448001, кл. В60Н 1/22, А47С 7/74, опубл. в 2011 г., а также в аналогах (система регулирования теплопроизводительности автономной отопительной установки, патент RU №1659241 А1, кл. В60Н 1/22, опубл. в 1991 г., устройство обогрева сиденья транспортного средства, патент RU №24818, кл. В60Н 1/22, B60N 2/56, опубл. в 2002 г. ) недостатком является при наличие достаточно большого числа фиксируемых параметров отсутствие показателей, связанных с чисто биологоэргономическими затратами оператора, т.е. с физической интенсивностью его работы. Даже в случае, когда мышечные усилия и не приводят к явному перегреву тела оператора с выделением пота, его сердечно-сосудистая система может быть перегружена избытком теплоты, посылаемой, например в сиденье, теплый «фартук» и т.д.
В этом плане информационной ценностью является оценка мышечного метаболизма, связанного с выделением физиологической теплоты внутри оператора и при избытке его приводящего к тепловым перенапряжениям (запотевание, повышенный тремор, учащенный пульс и т.д.).
Установление информационной связи между этим метаболизмом и энергоснабжением для обогрева и является целью предлагаемой полезной модели. Обозначенная цель может быть достигнута постановкой и выполнением следующих технических задач:
1. сбор информации об уровне мышечного метаболизма в виде установки достаточного количества датчиков и средств отслеживания работы оператора транспортного средства;
2. обеспечение мощными источниками обогрева и рациональным их размещением;
3. реализация оперативной реакции электронного блока управления (устройство регулирования) на изменяющиеся параметры микроклимата.
Поставленные технические задачи в определенной мере решаются выполнением и внедрением в практику следующей многопараметровой системы обогрева, логическая схема которой приведена на фиг. 1.
Технический результат достигается применением системы обогрева в которой предусмотрена оценка энергоемкости при затрате усилий для управления машиной сопоставляемых с интенсивностью общего и локального обогрева в соответствие с уровнем задания, подключенной к системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Она работает эффективно при прогреве теплоносителя в системе ДВС с температуры 60…70°С и выше. В период выхода на тепловой режим близкий к номинальному, этого обогрева может оказаться недостаточно для обеспечения оптимальных температурных условий работы оператора. Поэтому, предусмотрено использование электрического источника энергии от бортового генератора машины. Мощность источника тока бортового генератора должна быть вполне весомой для использования ее в целях обогрева, где нагревается основания сидения элементом 21, спинка сидения - элементом 22, теплого «фартука» и обуви соответственно поз. 20. Локальные средства обогрева, работающие от бортового генератора 20, 21, 22 компенсируют возможные избытки холода, зависящие от условий теплопотерь всей машины в данный момент (ветер, уровень температуры, скорость движения и т.д.)
Электронный блок управления (ЭБУ) 26, предназначенный для регулирования обогрева и обеспечения его оптимума, включает несколько микропроцессоров, анализирующих температуры внешней среды 9, 10, осредненную температуру воздуха внутри кабины на уровни груди 1, 2, 3; уровне пояса 4, 5, 6; в зоне ног 7, 8, выходящего из конвективного теплообменника 13 с помощью датчиков 11, 12, датчиками положений заслонок 14, 15, 16, регулирующих потоки в системе распределения воздуха. Датчики 9, 10 отслеживают температуры наружного воздуха на противоположных от Солнца поверхностях кабины. Они посылают сигналы в ЭБУ 26, где вырабатываются сигналы рассогласования, управляющие подачей основного количества энергии в кабину.
Энергозатраты на привод оцениваются датчиками усилий перемещений и временных импульсов педали привода сцепления, тормоза и крутящего момента рулевого колеса 17, 18, 19. Сигналы необходимы для микропроцессорной оценки уровня мышечного метаболизма оператора. В точках распределения информации ЭБУ имеет информационно-логическую цепь, включающую задатчик-регистратор 31, который записывает уровни задания от ручной системы управления, сопоставляет величины текущих сигналов в элементах сравнения микропроцессоров, вырабатывает командные посылы и балансирует параметры до момента приведения сигналов рассогласования в ноль. Кроме этого ЭБУ включает в действие для обеспечения автономного режима, задаваемого оператором программу временного и энергетического включения местного и общего обогрева. В общую электрическую цепь включаются штатные устройства: аккумуляторная батарея 27, электрогенератор 28, блок реле 29, датчики температур сиденья, обогреваемые спиральным источником 21, 22. Для ручного задания регулируемых параметров предусмотрен пульт ручного управления 30 и регулятор задатчика для визуального обозрения. В схему включены датчики осредненных температур фартука, основания и спинки 23, 24, 25.
Система обогрева кабины транспортного средства работает следующим образом. Осредненные сигналы групп выдают командные импульсы на вентилятор жидкостного обогревателя (печи) и регулируют подачу теплого воздуха в зоны через систему его распределения.
От воздействия мышечного метаболизма у оператора выделяется значительное количество внутренней теплоты и при наличие «горячего» и теплого фартука может генерироваться явный избыток теплоты. Поэтому, система обогрева имеет своевременный аутогенный отклик на выделение мышечной теплоты, для чего в ЭБУ поступают сигналы усилий и перемещений от органов управления машины (педалей сцепления, тормоза, рулевого колеса или фрикционов для машин на гусеничном ходу и др.). ЭБУ, содержит программу автоматической корреляции между энергией на привод элементов управления и поступающей теплотой электрообогрева (сиденья, фартук, стельки и др.), записывает эргономику процесса и, начиная с некоторой интенсивности, устанавливать или ограничивать режим подогрева.
Временной момент вступления в работу микропроцессора-анализатора, оценивающего эргономику мышечного метаболизма подбирается с пульта РУ через ЗР индивидуально оператором в зависимости от его физиологических особенностей.