система отопления и вентиляции салона автомобиля

Формула изобретения

Система отопления и вентиляции салона автомобиля, содержащая систему трубопроводов, большой и малый контуры циркуляции охлаждающей жидкости, вентилятор, электрический предохранитель, кран отопителя и радиатор, включенные в малый контур циркуляции охлаждающей жидкости, схему широтно-импульсной модуляции, содержащую широтно-импульсный модулятор и переменное регулирующее сопротивление, которое двумя выводами соединено с широтно-импульсным модулятором, отличающаяся тем, что в систему дополнительно введены термосопротивление, конденсатор, первый диод, второй диод и силовой ключ на п-канальном металл-оксид-полупроводниковом транзисторе, причем первый силовой вывод силового ключа связан через электрический предохранитель с плюсовой шиной питания и анодом первого диода, его второй силовой вывод соединен с катодом второго диода, минусовым выводом конденсатора, а также с минусом питания схемы широтно-импульсной модуляции и плюсовым выводом электродвигателя электрического вентилятора, минусовой вывод которого соединен с анодом второго диода и корпусом, катод первого диода связан с плюсовым выводом конденсатора и плюсом питания схемы широтно-импульсной модуляции, термосопротивление включено между третьим выводом переменного регулирующего сопротивления и третьим входом широтно-импульсного модулятора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к системе отопления салона автомобиля.

Известны системы [1, 2, 3], содержащие три ведущих теплообменника, систему запорных аппаратов и трубопроводов. Недостатком подобных систем является дискретность регулировки скорости вращения вентилятора и низкий коэффициент полезного действия системы, обусловленный падением напряжения на гасящих сопротивлениях.

Наиболее близкой к предлагаемой является система регулирования микроклимата помещения транспортного средства [4], содержащая первый контур циркуляции теплоносителя, соединенный с рубашкой охлаждения двигателя внутреннего сгорания, включающий в себя гидромагистрали с запорным элементом, циркуляционным насосом и воздушным теплообменником, второй контур циркуляции теплоносителя, включающий в себя гидромагистрали с запорным элементом и воздушным теплообменником, вентилятор отопителя салона, датчик температуры салона, датчик температуры воздуха вентилятора отопителя, логический блок, мультивибратор с терморегулируемой скважностью, мультивибратор с регулируемой скважностью, блок сравнения температуры воздуха, поступающего от вентилятора отопителя, блок сравнения температуры салона, электромагнитный клапан, циркуляционный насос, ключ управления электромагнитным клапаном, ключ широтно-импульсного регулятора управления вентилятором отопителя, блок задатчика температуры салона. Причем выход датчика температуры воздуха вентилятора отопителя связан через блок сравнения температуры воздуха, поступающего от вентилятора отопителя, с первым входом логического блока и с входом управления мультивибратора с терморегулируемой скважностью, выход которого соединен со вторым входом логического блока, выход датчика температуры салона связан через блок сравнения температуры салона с третьим входом логического блока, выход мультивибратора с регулируемой скважностью связан с четвертым входом логического блока, выход блока задатчика температуры салона связан со вторым входом блока сравнения температуры воздуха, поступающего от вентилятора отопителя, и вторым входом блока сравнения температуры воздуха салона. Первый выход логического блока связан с входом управления ключом управления электромагнитным клапаном и циркуляционным насосом, второй выход логического блока связан с входом управления ключом широтно-импульсного регулятора управления вентилятором отопителя, эмиттеры ключей соединены с плюсом питания, а коллектор ключа управления электромагнитным клапаном и циркуляционным насосом соединен с выводами электромагнитного клапана и циркуляционного насоса, вторые выводы которых соединены с корпусом, коллектор ключа широтно-импульсного регулятора управления вентилятором отопителя соединен с вентилятором отопителя, второй вывод которого связан с корпусом.

Недостатками известной системы являются высокая сложность и стоимость.

Техническая задача направлена на упрощение конструкции и снижение стоимости системы при сохранении плавной регулировки скорости вращения вентилятора отопителя без снижения коэффициента полезного действия.

Технический результат достигается тем, что в систему отопления и вентиляции салона автомобиля, содержащую систему трубопроводов, большой и малый контуры циркуляции охлаждающей жидкости, вентилятор, электрический предохранитель, кран отопителя и радиатор, включенные в малый контур циркуляции охлаждающей жидкости, схему широтно-импульсной модуляции, содержащую широтно-импульсный модулятор и переменное регулирующее сопротивление, которое двумя выводами соединено с широтно-импульсным модулятором, дополнительно введены термосопротивление, конденсатор, первый диод, второй диод и силовой ключ на п-канальном металл-оксид-полупроводниковом транзисторе (МОП транзисторе), причем первый силовой вывод силового ключа связан через электрический предохранитель с плюсовой шиной питания, и анодом первого диода, его второй силовой вывод соединен с катодом второго диода, минусовым выводом конденсатора, а также с минусом питания схемы широтно-импульсного модулятора и плюсовым выводом электродвигателя электрического вентилятора, минусовой вывод которого соединен с анодом второго диода и корпусом, катод первого диода связан с плюсовым выводом конденсатора и плюсом питания схемы широтно-импульсной модуляции, термосопротивление включено между третьим выводом переменного регулирующего сопротивления и третьим входом широтно-импульсного модулятора.

Отличительным признаком от прототипа является то, что в систему дополнительно введены термосопротивление, конденсатор, первый диод, второй диод и силовой ключ на п-канальном МОП транзисторе, 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, температурной зависимостью этой скорости, простотой конструкции и низкой стоимостью.

На фигуре 1 представлена электрическая функциональная схема предлагаемой системы.

Система отопления и вентиляции салона автомобиля содержит систему трубопроводов, большой и малый контуры циркуляции охлаждающей жидкости, вентилятор 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, переменное регулирующее сопротивление 5 и термосопротивление 6, конденсатор 7, первый диод 8, второй диод 9 и силовой ключ 10 на п-канальном МОП-транзисторе, причем первый силовой вывод силового ключа 10 связан через электрический предохранитель 2 с плюсовой шиной питания и анодом первого диода 8, его второй силовой вывод соединен с катодом второго диода 9, минусовым выводом конденсатора 7, а также с минусом питания схемы 3 широтно-импульсной модуляций и плюсовым выводом электродвигателя электрического вентилятора 1, минусовой вывод которого соединен с анодом диода 9 и корпусом, катод первого диода 8 связан с плюсовым выводом конденсатора 7 и плюсом питания схемы 3 широтно-импульсной модуляции, термосопротивление 6 включено между третьим выводом переменного регулирующего сопротивления 5 и третьим входом широтно-импульсного модулятора 4.

Система отопления и вентиляции салона автомобиля 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. С целью автоматического снижения скорости вращения вентилятора при изменении температуры последовательно с переменным регулирующим сопротивлением 5 включено термосопротивление 6, что приводит к автоматическому изменению скважности по мере прогрева воздуха в салоне за счет изменения частоты широтно-импульсной модуляции. Выход схемы 3 широтно-импульсной модуляции (ШИМ) соединен с входом управления силового ключа 10, который под действием ШИМ сигнала периодически открывается. При этом плюсовой вывод электродвигателя электрического вентилятора 1 кратковременно соединяется с плюсовой шиной питания. При закрытом силовом ключе 10 цепь питания электродвигателя электрического вентилятора 1 размыкается. Диод 9 необходим для защиты силового ключа 10 от ЭДС самоиндукции, возникающей в обмотке электродвигателя электрического вентилятора 1, при его коммутации. При закрытом ключе 10 конденсатор 7 через диод 8 заряжается до напряжения аккумуляторной батареи, и при открытом ключе 10 за счет напряжения на конденсаторе 7 потенциал затвора транзистора ключа приобретает величину, превышающую потенциал положительной шины питания практически на напряжение бортовой сети. Это напряжение и позволяет удерживать ключ 10 в открытом состоянии во время действия импульса ШИМ. Подобное построение схемы позволяет применить МОП транзистор с каналом п-типа, которые обладают существенно более низкой стоимостью и сопротивлением канала, чем транзисторы с каналом р-типа. Среднее значение постоянного напряжения на электродвигателе электрического вентилятора 1 может быть определено из соотношения

U=U _БАТf, (1)

где U - среднее напряжение на электродвигателе электрического вентилятора 1, U_БАТ - напряжение бортовой сети автомобиля, - длительность импульса ШИМ модулятора, f - частота генерации схемы 3 широтно-импульсной модуляции.

Как следует из уравнения (1), среднее 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 [5]

где U - напряжение питания электродвигателя, I - ток, потребляемый электродвигателем, R - активное сопротивление обмотки, С - конструктивная постоянная электродвигателя постоянного тока, Ф - магнитный поток.

В качестве примера на фигуре 2 показана практическая принципиальная схема на основе 555 таймера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

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.

4. Патент RU №2211156, В 60 Н 1/08, БИ №24, 2003.

5. Общая электротехника. Под ред. А.Т.Блажкина, Л.: Энергоатомиздат, 1986, 591 с.