автоматическая микропроцессорная система регулирования температуры теплоносителей тепловой машины

Формула изобретения

Автоматическая микропроцессорная система регулирования температуры теплоносителей тепловой машины, например двигателя внутреннего сгорания, содержащая двигатель, нагружаемый генератором, к которому подключен привод вентилятора, водяные полости двигателя соединены с радиатором с помощью трубопроводов с насосом, масляные полости двигателя соединены с водомасляным теплообменником с помощью трубопроводов с насосом, наддувочный воздух подается в двигатель через водовоздушный теплообменник, соединенный трубопроводами со вторым водяным насосом с водомасляным теплообменником и вторым радиатором, датчики температур воды и масла установлены в трубопроводы на выходе из двигателя, а датчик температуры наддувочного воздуха установлен в трубопровод на входе в двигатель, трехходовое перепускное устройство установлено в трубопроводе между водовоздушным теплообменником и вторым радиатором, отличающаяся тем, что второе трехходовое перепускное устройство соединено с входом первого насоса, а водяной трубопровод на входе в первый радиатор подключен к выходу второго радиатора, первое перепускное устройство установлено в трубопроводе между масляным насосом и водомасляным теплообменником и соединено с его выходом, выход водомасляного теплообменника соединен с входом водовоздушного теплообменника, датчик температуры воды посредством микропроцессорного контроллера и первого блока управления соединен с приводом вентилятора, датчик температуры масла посредством микропроцессорного контроллера и третьего блока управления соединен с приводом распределительного клапана второго трехходового перепускного устройства, датчик температуры наддувочного воздуха посредством микропроцессорного контроллера и четвертого блока управления соединен с приводом распределительного клапана первого трехходового перепускного устройства, датчик температуры наружного воздуха подключен к четвертому входу микропроцессорного контроллера, второй блок управления двигателем подключен к двигателю и к пятому входу микропроцессорного контроллера, пятый блок управления генератором подключен к генератору и к четвертому выходу микропроцессорного контроллера.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения, а именно к системам регулирования температуры охлаждающей среды тепловых машин, например двигателей внутреннего сгорания.

Любая автоматическая система содержит две основные функциональные части: объект регулирования и автоматический регулятор. Любой автоматический регулятор содержит две основные соединенные последовательно функциональные части: управляющий орган и исполнительно-регулирующее устройство. Управляющий орган содержит устройства: измерительное (датчик регулируемой величины), задающее, сравнивающее и усилительное. В свою очередь исполнительно-регулирующее устройство содержит две соединенные последовательно функциональные части: исполнительный механизм и регулирующий орган. В автоматических регуляторах температуры, содержащих в качестве регулирующего органа вентилятор, функции исполнительного механизма выполняет привод вентилятора [1, 2].

Известно устройство для автоматического регулирования температуры охлаждающей среды холодильника тепловоза, состоящее из вентилятора переменной производительности, привода вентилятора, датчика температуры, исполнительных механизмов и воздухопроводов, соединяющих датчик с исполнительными механизмами, отличающееся тем, что для регулирования температуры второй охлаждающей среды применен второй датчик температуры, соединенный воздухопроводом с исполнительным механизмом поворота створок жалюзи [3]. Это устройство фактически представляет собой два связанных автоматических регулятора температуры по отклонению, имеющих два исполнительно-регулирующих устройства с двумя регулирующими органами, один из которых (вентилятор) является общим.

Недостатками этого устройства является неэффективный способ изменения скорости охлаждающего воздуха в холодильнике для регулирования температуры второй охлаждающей среды с помощью створок жалюзи и в связи с этим увеличенные затраты энергии на привод вентилятора [4]. Это устройство не обеспечивает требуемых зависимостей оптимальных значений температур масла и воды двигателя от его мощности и температуры наружного воздуха. Оптимальные значения температур масла и воды двигателя должны увеличиваться при уменьшении его мощности и не должны зависеть от температуры наружного воздуха [4]. При применении этого устройства температуры масла и воды имеют более низкие значения при низких мощностях двигателя и при низких температурах наружного воздуха, чем при номинальной мощности и расчетной температуре наружного воздуха. Более того, это устройство не обеспечивает устойчивой и качественной работы системы регулирования при пониженной мощности двигателя и пониженных температурах наружного воздуха. Это обусловлено тем, что при этих условиях значительно увеличивается коэффициент передачи системы регулирования из-за значительного увеличения коэффициента передачи системы охлаждения и постоянства коэффициента передачи устройства [4].

Известна система автоматического регулирования температуры наддувочного воздуха, например тепловозного дизеля, содержащая агрегат наддува для нагнетания воздуха через теплообменник в дизель, охлаждаемый водой, распределяемой клапаном между теплообменником и холодильником, обдуваемым воздухом, проходящим через поворотные жалюзи тепловоза, отличающаяся тем, что в системе на магистрали нагнетания воздуха между теплообменником и дизелем установлен датчик температуры для управления двумя исполнительными механизмами, один из которых взаимодействует с клапаном, а другой механизм - с поворотными жалюзи [5]. Эта система имеет один автоматический регулятор температуры наддувочного воздуха, но содержащий два исполнительно-регулирующих устройства, одно из которых (механизм поворота створок жалюзи и створки жалюзи) работает при охлаждении наддувочного воздуха, а второй (механизм привода перепускного клапана и перепускной клапан) работает при подогреве наддувочного воздуха.

Недостатками этой системы также является неэффективный способ изменения скорости охлаждающего воздуха в холодильнике для регулирования температуры наддувочного воздуха при его охлаждении с помощью створок жалюзи и в связи с этим увеличенные затраты энергии на привод вентилятора [4]. Эта система не обеспечивает требуемых зависимостей оптимальных значений температуры наддувочного воздуха двигателя от его мощности и температуры наружного воздуха. Оптимальные значения температуры наддувочного воздуха двигателя должны увеличиваться при уменьшении его мощности и не должны зависеть от температуры наружного воздуха [4]. При применении этой системы температура наддувочного воздуха имеет более низкие значения при низких мощностях двигателя и при низких температурах наружного воздуха, чем при номинальной мощности и расчетной температуре наружного воздуха. Более того, эта система может работать некачественно и даже неустойчиво при пониженной мощности двигателя и пониженных температурах наружного воздуха. Это обусловлено тем, что при этих условиях значительно увеличивается коэффициент передачи системы регулирования из-за значительного увеличения коэффициента передачи системы охлаждения и подогрева наддувочного воздуха и постоянства коэффициентов передачи устройств для регулирования температуры [4].

Известно устройство для автоматического регулирования температуры охлаждающей среды тепловой машины, например двигателя, содержащее датчики температуры охлаждающей и окружающей сред, кинематически связанные с усилителем исполнительного органа, например механизма поворота лопастей вентилятора, отличающееся тем, что датчик температуры охлаждающей среды связан с усилителем при помощи элемента, снабженного опорами, одна из которых подвижна относительно элемента и соединена с датчиком температуры окружающей среды [6]. Это устройство фактически представляет собой автоматический комбинированный регулятор температуры по отклонению температуры от заданного значения с параметрической компенсацией действия температуры окружающей среды. Это устройство автоматически изменяет коэффициент передачи регулятора температуры только в зависимости от температуры окружающей среды, компенсируя изменения коэффициента передачи системы охлаждения в зависимости от температуры окружающей среды. Однако коэффициент передачи системы охлаждения зависит еще от мощности тепловой машины и этих изменений это устройство не компенсирует и не обеспечивает постоянства показателей качества работы системы регулирования температуры при изменениях мощности тепловой машины. Кроме того, это механическое устройство является сложным и не достаточно надежным из-за наличия трущихся частей и, особенно, из-за необходимости размещения датчиков температуры друг возле друга, что значительно снижает монтажную гибкость такого устройства [4].

Известно устройство для автоматического регулирования температуры в системе охлаждения дизеля тепловоза, содержащее вентилятор с исполнительным механизмом, датчик температуры и реле, включенное в цепь управления жалюзи холодильника, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком мощности дизеля, связанным кинематически с его органом топливоподачи и сумматором, выход которого пневматически подключен к исполнительному механизму и реле, а входы - к датчикам мощности и температуры [7]. Это устройство фактически представляет собой автоматический комбинированный регулятор температуры по отклонению температуры от заданного значения с сигнальной компенсацией действия мощности двигателя на температуру охлаждающей среды. Это устройство компенсирует изменения температуры охлаждающей среды двигателя только под действием его мощности и не компенсирует ее изменений под действием температуры наружного воздуха. Кроме того, это пневмомеханическое устройство является сложным и не достаточно надежным из-за наличия сильфона (в датчике температуры) и большого количества мембран (в датчиках и сумматоре).

Известен регулятор температуры охлаждающей среды для двигателя, например тепловозного дизеля, содержащий датчик мощности и датчик температуры охлаждающей среды, связанный через усилитель с исполнительным органом, например механизмом поворота лопастей вентилятора охлаждения, отличающийся тем, что связь датчика температуры с усилителем выполнена при помощи пропорционального звена, управляемого датчиком мощности [8]. Это устройство фактически представляет собой автоматический комбинированный регулятор температуры по отклонению температуры от заданного значения с параметрической компенсацией действия мощности двигателя. Оно автоматически изменяет коэффициент передачи регулятора температуры только в зависимости от мощности дизеля, компенсируя изменения коэффициента передачи системы охлаждения в зависимости от этой мощности. Однако коэффициент передачи системы охлаждения дизеля зависит еще от изменений температуры наружного воздуха, этих изменений это устройство не компенсирует и не обеспечивает постоянства показателей качества работы системы регулирования температуры при изменениях температуры наружного воздуха. Кроме того, это пневмомеханическое устройство является сложным и не достаточно надежным из-за наличия сильфона (в датчике температуры) и наличия трущихся частей.

Известна система для автоматического регулирования температуры охлаждающей среды тепловой машины, например двигателя внутреннего сгорания, содержащая датчик температуры охлаждающей среды, размещенный на выходе из системы охлаждения двигателя, вентилятор с исполнительным механизмом и реле, включенное в цепь управления жалюзи холодильника, отличающаяся тем, что система снабжена вторым датчиком температуры охлаждающей среды, размещенным на входе в систему охлаждения двигателя, и двумя сумматорами, причем входы первого сумматора подсоединены к выходам обоих датчиков температуры, а вход второго - датчику температуры на выходе из системы охлаждения и входы первого сумматора подсоединены ко входу второго, а выход второго - к исполнительному механизму и реле [9]. Эта система фактически содержит автоматический комбинированный регулятор температуры охлаждающей среды по отклонению температуры от заданного значения с сигнальной компенсацией действия мощности двигателя на эту температуру. Это обусловлено тем, что разность температур охлаждающей среды, а значит и разность выходных сигналов датчиков температуры охлаждающей среды, зависят от мощности двигателя. Недостатком этой системы является то, что она не учитывает влияния температуры наружного воздуха на систему охлаждения. Кроме того, примененный в системе пневмомеханический комбинрованный регулятор температуры является сложным и не достаточно надежным из-за наличия сильфонов (в датчиках температуры) и большого количества мембран (в датчиках и сумматорах) [10].

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий нагнетатель наддува, воздухонапорный патрубок которого подключен к ресиверу, и систему циркуляции охлаждающей жидкости, снабженную холодильником, подключенным к полостям охлаждения двигателя через трубопроводы и циркуляционный насос, вентилятор обдува холодильника с механизмом поворота и механизмом управления поворотом жалюзи и приводом вентилятора, и снабженный двумя датчиками температуры, один из которых установлен в магистрали подачи охлаждающей жидкости из двигателя в холодильник, и сумматором, входы которого соединены с обоими датчиками, а выход - с механизмом управления, отличающийся тем, что второй датчик температуры установлен в напорном патрубке нагнетателя наддува [11]. Эта система фактически содержит автоматический комбинированный регулятор температуры охлаждающей среды по отклонению температуры от заданного значения с сигнальной компенсацией действия мощности двигателя и температуры наружного воздуха на температуру охлаждающей среды. Это обусловлено тем, что температура наддувочного воздуха двигателя определяется мощностью двигателя и температурой наружного воздуха. Недостатком этой системы является то, что она не учитывает влияния мощности двигателя и температуры наружного воздуха на значения коэффициента передачи (усиления), времени запаздывания и постоянной времени системы охлаждения двигателя. Кроме того, примененный в системе пневмомеханический комбинрованный регулятор температуры является сложным и не достаточно надежным из-за наличия сильфонов (в датчиках температуры) и большого количества мембран (в датчиках и сумматоре) [10].

Известен также регулятор температуры охлаждающей среды тепловой машины, преимущественно двигателя внутреннего сгорания, содержащий датчик температуры охлаждающей среды и датчик мощности, связанные через основной сумматор с исполнительным механизмом вентилятора охлаждения и с реле, включенным в электроцепь управления жалюзи холодильника 6, включенным в электроцепь управления жалюзи холодильника, отличающийся тем, что регулятор снабжен датчиком температуры наружного воздуха и дополнительным сумматором с переменным коэффициентом передачи, причем последний выполнен в виде пропорционального звена, состоящего из рычага с двумя опорами, одна из которых подвижна относительно этого рычага и связана с датчиком температуры наружного воздуха, а другая соединена с датчиком мощности и усилителя, вход которого соединен с пропорциональным звеном, а выход - с входом основного сумматора [12]. Этот регулятор температуры является комбинированным; в нем автоматически изменяется коэффициент передачи регулятора температуры охлаждающей среды по температуре наружного воздуха в зависимости от мощности тепловой машины, при этом коэффициент передачи регулятора температуры охлаждающей среды по отклонению имеет постоянное значение. Однако коэффициент передачи системы охлаждения тепловой машины зависит от изменений ее мощности и температуры наружного воздуха, этих изменений этот регулятор не компенсирует и не обеспечивает постоянства показателей качества работы системы регулирования температуры при изменениях мощности и температуры наружного воздуха. Кроме того, этот пневмомеханический регулятор является сложным и не достаточно надежным из-за наличия сильфонов (в датчиках температуры) и большого количества мембран (в датчиках и сумматорах), а также наличия трущихся частей [10].

Известна система охлаждения по авт. св. №954589, отличающаяся тем, что она снабжена датчиками температуры охлаждающей жидкости и наддувочного воздуха и сервомеханизмами, а регулируемые гидроприводы вентиляторов выполнены каждый с регулятором расхода жидкости, причем датчик температуры наддувочного воздуха подключен через сервомеханизм к каждому регулятору расхода жидкости в гидроприводах обоих вентиляторов, а датчик температуры охлаждающей жидкости связан с регулятором расхода жидкости в гидроприводе вентилятора первого отсека, причем каждый сервомеханизм выполнен в виде пропорционального звена [13, 14]. В этой системе охлаждения осуществляется подогрев наддувочного воздуха наружным воздухом, подогретым в радиаторе охлаждения охлаждающей среды двигателя, при низких температурах наддувочного воздуха и охлаждение его при высоких температурах. Недостатком такой системы охлаждения являются большие отклонения температуры наддувочного воздуха от оптимальных значений и большая сложность системы [10].

Известен регулятор температуры охлаждающей среды тепловой машины, представляющий собой фактически комбинированный пневматический регулятор температуры охлаждающей среды по отклонению с сигнальной компенсацией температуры наружного воздуха [15]. Недостатки таких регуляторов описаны выше.

Известно устройство для регулирования температуры рабочих сред двигателя внутреннего сгорания, содержащее электрический датчик температуры, установленный на выходе из двигателя, соединенный с блоком управления, связанным через электрический исполнительный механизм с трехходовым краном, патрубки которого подключены к каналам приема рабочей среды двигателя, перепуска на двигатель и распределения рабочей среды на теплообменник, отличающееся тем, что оно дополнительно соединено с датчиком нагрузки, установленным на двигателе и микроЭВМ с узлом компенсации, сравнения-суммирования и регулирования, причем узел сравнения-суммирования соединен с датчиком температуры нагрузки и задатчиком [16]. Это устройство фактически представляет собой комбинированный регулятор температуры рабочей среды по отклонению с сигнальной компенсацией температуры мощности двигателя. Недостатки таких регуляторов описаны выше.

Известна автоматическая комбинированная трехконтурная связанная система регулирования температур воды, масла и наддувочного воздуха двигателя с сигнальной компенсацией мощности [4, стр.165, 166]. В системе применены пневматические регуляторы, которые содержат управляющие органы с датчиками температуры воды, масла и наддувочного воздуха, два сумматоры, вентилятор переменной подачи с механическим приводом от вала двигателя, плавно поворачиваемые жалюзи с приводом и трехходовой перепускной клапан с приводом. Эта система может быть принята за аналог предлагаемой системы.

Недостатками этой системы является неэффективный способ изменения скорости охлаждающего воздуха в холодильнике для регулирования температур масла и наддувочного воздуха с помощью створок жалюзи и в связи с этим увеличенные затраты энергии на привод вентилятора [4]. Эта система не обеспечивает требуемых зависимостей оптимальных значений температур масла и воды двигателя от его мощности при изменении температуры наружного воздуха. Оптимальные значения температур масла и воды двигателя должны увеличиваться при уменьшении его мощности и не должны зависеть от температуры наружного воздуха [4]. При этом температуры масла и воды имеют более низкие значения при низких температурах наружного воздуха, чем при расчетной температуре наружного воздуха. Более того, это устройство не обеспечивает устойчивой и качественной работы системы регулирования при пониженных температурах наружного воздуха. Это обусловлено тем, что при этих условиях значительно увеличиваются коэффициенты передачи системы регулирования из-за значительного увеличения коэффициентов передачи систем охлаждения и постоянства коэффициентов передачи регуляторов [4]. Кроме того, пневматические регуляторы температуры являются сложными и не достаточно надежными из-за наличия сильфонов (в датчиках температуры) и большого количества мембран (в датчиках и сумматорах), а также наличия трущихся частей в трехходовом перепускном устройстве и в вентиляторе переменной подачи [10].

Все известные вышеописанные регуляторы и системы регулирования температуры охлаждающей среды тепловой машины или двигателя внутреннего сгорания имеют общие очень важные недостатки.

Во-первых, все они предназначены для регулирования температуры одного или двух (за исключением системы, описанной в [10]) теплоносителей двигателя. Однако в системах охлаждения двигателей с наддувом требуется плавно и непрерывно регулировать температуру трех теплоносителей: воды (или высоко нагретой детали: цилиндра или головки цилиндров), масла и наддувочного воздуха. Для регулирования температуры трех теплоносителей нет проблем, если каждый регулятор содержит свое отдельное независимое исполнительно-регулирующее устройство. Проблема возникает в случае, когда имеется одно главное исполнительно-регулирующее устройство (привод вентилятора и вентилятор) и два дополнительных исполнительно-регулирующих устройства.

Во-вторых, они заключаются в том, что в этих регуляторах и системах регулирования температуры охлаждающей среды нет возможности достаточно точно учесть статические характеристики и параметры (изменяющиеся в широких диапазонах) систем охлаждения, нет возможности обеспечить требуемые зависимости температур теплоносителей (воды, масла и наддувочного воздуха) от мощности двигателя и температуры наружного воздуха.

В-третьих, регуляторы температуры, осуществляющие компенсацию действия мощности двигателя и температуры наружного воздуха на температуру охлаждающей среды, должны иметь не только статические, но и динамические характеристики и параметры, определяемые статическими и динамическими характеристиками и параметрами систем охлаждения по соответствующим каналам регулирования [1, 2, 10]. Это свидетельствует о том, что известные регуляторы и системы регулирования температуры охлаждающей среды тепловой машины или двигателя внутреннего сгорания не могут обеспечить требуемых высоких показателей качества работы. От недостатков, присущих известным регуляторам и системам регулирования температуры охлаждающей среды тепловой машины или двигателя внутреннего сгорания, могут быть свободны только автоматические комбинированные микропроцессорные регуляторы и системы регулирования температуры [10].

Предлагаемая автоматическая микропроцессорная система регулирования температуры теплоносителей тепловой машины, например двигателя внутреннего сгорания, является сложной связанной комбинированной системой регулирования температуры теплоносителей (воды, масла и наддувочного воздуха). Принципиальная схема автоматической микропроцессорной системы регулирования температуры теплоносителей тепловой машины представлена на чертеже. Она содержит три системы охлаждения (три объекта регулирования температуры): воздушно-водяную, воздушно-водомасляную и воздушно-водяную систему охлаждения и подогрева наддувочного воздуха двигателя 1 и три автоматических комбинированных микропроцессорных регулятора температуры: воды Т₁ на выходе из двигателя, масла Т₂ на выходе из двигателя и наддувочного воздуха Т₃ на входе в двигатель.

Воздушно-водяная система охлаждения двигателя является объектом регулирования температуры воды T₁ на выходе из двигателя и содержит охлаждаемые полости двигателя 1, воздушно-водяной радиатор 2, соединенный трубопроводом 3 с водяным насосом 4 и двигателем 1.

Воздушно-водомасляная система охлаждения двигателя является объектом регулирования температуры масла T₂ на выходе из двигателя и содержит охлаждаемые и смазываемые полости двигателя 1, соединенные трубопроводом 5 с масляным насосом 6 и водомасляным теплообменником 7, воздушно-водяной радиатор 8, соединенный трубопроводами 9 с водяным насосом 10 и водомасляным теплообменником 7.

Воздушно-водяная система охлаждения и подогрева наддувочного воздуха двигателя является объектом регулирования температуры наддувочного воздуха Т ₃ на входе в двигатель и содержит воздушно-водяной радиатор 8, соединенный трубопроводами 9 с водяным насосом 10 и с водовоздушным теплообменником наддувочного воздуха 11.

Автоматический комбинированный микропроцессорный регулятор температуры воды Т₁ содержит датчик температуры воды 12, установленный в трубопровод воды 3 на выходе из двигателя 1 и соединенный посредством микропроцессорного контроллера 13 и первого блока управления 14 с приводом 15 вентилятора 16, который подключен к синхронному генератору 17, датчик температуры 18 наружного воздуха, установленный перед радиатором 2 и соединенный посредством микропроцессорного контроллера 13 и первого блока управления 14 с приводом 15 вентилятора 16, второй блок 19 управления двигателем 1, подключенный к микропроцессорному контроллеру 13.

Автоматический комбинированный микропроцессорный регулятор температуры масла Т₂ содержит датчик температуры масла 20, установленный в трубопровод масла 5 на выходе из двигателя 1 и соединенный посредством микропроцессорного контроллера 13 с третьим блоком управления 21 механизма 22 поворота распределительного клапана первого трехходового перепускного устройства 23, датчик температуры 18 наружного воздуха, установленный перед радиатором 2 и соединенный посредством микропроцессорного контроллера 13 с третьим блоком управления 21 механизма 22 поворота распределительного клапана первого трехходового перепускного устройства 23, второй блок 19 управления двигателем 1, подключенный к микропроцессорному контроллеру 13.

Автоматический комбинированный микропроцессорный регулятор температуры наддувочного воздуха Т₃ содержит датчик температуры 24 наддувочного воздуха, установленный в трубопровод 25 наддувочного воздуха на входе в двигатель 1 и соединенный посредством микропроцессорного контроллера 13 с четвертым блоком управления 26 механизма 27 поворота распределительного клапана второго трехходового перепускного устройства 28, датчик температуры 18 наружного воздуха, установленный перед радиатором 2 и соединенный посредством микропроцессорного контроллера 13 с четвертым блоком управления 26 механизма 27 поворота распределительного клапана второго трехходового перепускного устройства 28, второй блок 19 управления двигателем 1, подключенный к микропроцессорному контроллеру 13.

Для управления двигателем 1 и агрегатом его нагрузки - синхронным генератором 17, применены второй блок 19 управления двигателем 1, соединенный с двигателем 1 и микропроцессорным контроллером 13 и пятый блок 29 управления синхронным генератором 17, соединенный с синхронным генератором 17 и с микропроцессорным контроллером 13.

На чертеже видно, что все три системы охлаждения двигателя 1 связаны между собой с помощью второго трехходового перепускного устройства 27. Устройство содержит механизм 28 поворота распределительного клапана, управляемый четвертым блоком управления 26, подключенным к выходу микропроцессорного контроллера 13.

Каждый из трех регуляторов температуры содержит по одному исполнительно-регулирующему устройству. Так, регулятор температуры воды содержит привод 15 вентилятора 16 и собственно вентилятор 16; регулятор температуры масла содержит механизм 22 поворота распределительного клапана, перепускающего масло, трехходового перепускного устройства 23, а регулятор температуры наддувочного воздуха содержит механизм 28 поворота распределительного клапана, перепускающего воду, трехходового перепускного устройства 27.

Предлагаемая автоматическая микропроцессорная система регулирования температуры теплоносителей тепловой машины, например, двигателя внутреннего сгорания (см. чертеж) работает следующим образом.

При значениях температур воды T₁, масла Т₂ и наддувочного воздуха T₃ ниже заданных минимальных значений диапазона регулирования подача вентилятора 16 равна нулю, расход масла на перепуск в первом трехходовом перепускном устройстве 23 равен нулю и расход воды на перепуск во втором трехходовом перепускном устройстве 27 также равен нулю.

После превышения температурой воды T₁ минимального заданного значения выходной сигнал датчика 12 температуры воды увеличивается, увеличивается входной сигнал микропроцессорного контроллера 13, увеличивается скорость вращения выходного вала привода 15 вентилятора 16 и увеличивается подача вентилятора. Если при этой подаче вентилятора 15 и при новой температуре воды T₁ температура масла T₂ начнет снижаться, то сигнал на выходе датчика 20 температуры масла уменьшится, уменьшится сигнал на выходе микропроцессорного контроллера 13 и первое трехходовое перепускное устройство 23 начнет перепуск масла мимо водомасляного теплообменника 7. Если при этом также будет снижаться температура наддувочного воздуха Т₃ , то сигнал на выходе датчика температуры 24 наддувочного воздуха уменьшится. При этом уменьшится сигнал на выходе микропроцессорного контроллера 13, второе трехходовое перепускное устройство 27 начнет перепускать воду по трубопроводу 9 к насосу 4, что приведет к перепуску горячей воды двигателя из трубопровода 3 в трубопровод 9 к насосу 10. Это приведет к повышению температуры воды в теплообменнике 11 наддувочного воздуха и к прекращению снижения температуры наддувочного воздуха.

Когда теплоотвод в радиаторах 2 и 8 станет равным тепловыделениям двигателя 1 в воду, масло и от наддувочного воздуха, тогда наступит установившийся температурный режим.

Установившийся температурный режим может быть нарушен в результате изменения мощности двигателя (путем изменения позиции Пк контроллера машиниста - блока управления 19) или температуры наружного воздуха Т₄.

При изменении температуры наружного воздуха T₄ изменяется выходной сигнал датчика 18 этой температуры, подаваемый в микропроцессорный контроллер 13. Это приводит к соответствующим изменениям его выходных сигналов, подаваемых в привод 15 вентилятора 16, в третий блок 21 управления механизмом 22 поворота клапана первого трехходового перепускного устройства 23, а также в четвертый блок 26 управления механизмом 27 поворота распределительного клапана второго трехходового перепускного устройства 28. В результате действия в регуляторах температуры сигнала по температуре наружного воздуха Т₄ алгоритмами работы этих регуляторов, заложенными в микропроцессорный контроллер 13, обеспечивается независимость регулируемых температур воды, масла и наддувочного воздуха от температуры наружного воздуха Т₄ и соответствующие статические и динамические параметры этих регуляторов температуры, обеспечивающие независимость устойчивости и качества работы системы регулирования температур от температуры наружного воздуха Т₄.

При изменении мощности двигателя изменяется выходной сигнал второго блока управления 19, подаваемый в микропроцессорный контроллер 13. Это приводит к соответствующим изменениям его выходных сигналов, подаваемых в привод 15 вентилятора 16, в третий блок 21 управления механизмом 22 поворота распределительного клапана первого трехходового перепускного устройства 23, а также в четвертый блок 26 управления механизмом 27 поворота распределительного клапана второго трехходового перепускного устройства 28. В результате действия в регуляторах температуры сигнала по мощности двигателя алгоритмами работы этих регуляторов, заложенными в микропроцессорный контроллер 13, обеспечиваются требуемые зависимости оптимальных значений регулируемых температур воды, масла и наддувочного воздуха от мощности двигателя. Также устанавливаются и соответствующие статические и динамические параметры этих регуляторов температуры, обеспечивающие независимость устойчивости и качества работы системы регулирования температур от мощности двигателя.

Технический результат применения предлагаемой автоматической микропроцессорной системы регулирования температур тепловой машины, например двигателя внутреннего сгорания, заключается в том, что в ней за счет применения микропроцессорных регуляторов температур воды, масла и наддувочного воздуха обеспечивается более высокое качество регулирования этих температур, более высокая надежность системы, меньшие расходы топлива двигателем и большая его надежность в сравнении с известными системами. Он достигается тем, что автоматическая микропроцессорная система регулирования температуры теплоносителей тепловой машины, содержащая двигатель, нагружаемый генератором, к которому подключен привод вентилятора, причем водяные полости двигателя соединены с радиатором с помощью трубопроводов с насосом, масляные полости двигателя соединены с водомасляным теплообменником с помощью трубопроводов с насосом, наддувочный воздух подается в двигатель через водовоздушный теплообменник, соединенный трубопроводами со вторым водяным насосом с водомасляным теплообменником и вторым радиатором, датчики температур воды и масла установлены в трубопроводы на выходе из двигателя, а датчик температуры наддувочного воздуха установлен в трубопровод на входе в двигатель, трехходовое перепускное устройство установлено в трубопроводе между водовоздушным теплообменником и вторым радиатором, дополнительно содержит второе трехходовое перепускное устройство, соединенное с входом первого насоса, при этом водяной трубопровод на входе в первый радиатор подключен к выходу второго радиатора, первое перепускное устройство установлено в трубопроводе между масляным насосом и водомасляным теплообменником и соединено с его выходом, выход водомасляного теплообменника соединен с входом водовоздушного теплообменника, датчик температуры воды посредством микропроцессорного контроллера и первого блока управления соединен с приводом вентилятора, датчик температуры масла посредством микропроцессорного контроллера и третьего блока управления соединен с приводом распределительного клапана второго трехходового перепускного устройства, датчик температуры наддувочного воздуха посредством микропроцессорного контроллера и четвертого блока управления соединен с приводом распределительного клапана первого трехходового перепускного устройства, датчик температуры наружного воздуха подключен к четвертому входу микропроцессорного контроллера, второй блок управления двигателем подключен к двигателю и к пятому входу микропроцессорного контроллера, пятый блок управления генератором подключен к генератору и к четвертому выходу микропроцессорного контроллера.

Литература

1. Луков Н.М. Основы автоматики и автоматизации тепловозов. - М.: Транспорт, 1989. - 296 с.

2. Луков Н.М. Автоматизация тепловозов, газотурбовозов и дизель-поездов. - М.: Машиностроение, 1988. - 272 с.

3. А.С. (СССР) №206627. Устройство для автоматического регулирования температуры охлаждающей среды холодильника тепловоза. / Н.М.Луков, опубл. 1967, БИ №1.

4. Луков Н.М. Автоматическое регулирование температуры двигателей. - М.: Машиностроение, 1977. - 224 с.

5. А.С. (СССР) №231266. Система автоматического регулирования температуры наддувочного воздуха. / Н.М.Луков, опубл. 1968, БИ №35.

6. А.С. (СССР) №427157. Устройство для автоматического регулирования температуры охлаждающей среды тепловой машины. / Н.М.Луков и др., опубл. 1974, БИ №17.

7. А.С. (СССР) №446674. Устройство для автоматического регулирования температуры в системе охлаждения дизеля тепловоза. / Н.М.Луков и др., опубл. 1974, БИ №38.

8. А.С. (СССР) №524000. Регулятор температуры охлаждающей среды для двигателя. / Н.М.Луков и др., опубл. 1976, БИ №29.

9. А.С. (СССР) №659773. Система автоматического регулирования температуры охлаждающей среды тепловой машины. / Н.М.Луков и др., опубл. 1979, БИ №18.

10. Луков Н.М. Автоматическое регулирование температуры двигателей. - М.: Машиностроение, 1995. - 271 с.

11. А.С. (СССР) №840430. Двигатель внутреннего сгорания. / Н.М.Луков и др., опубл. 1981, БИ №23.

12. А.С. (СССР) №1094974. Регулятор температуры охлаждающей среды тепловой машины. / Н.М.Луков и др., опубл. 1976, БИ №29.

13. А.С. (СССР) №954580. Опубл. 1980, кл. F 01 Р 7/10.

14. А.С. (СССР) №1305413. Система охлаждения. / В.В.Лукин и др., опубл. 1987, БИ №15.

15. Патент РФ SU 2215881. Регулятор температуры охлаждающей среды тепловой машины. / В.А.Петраков и др., опубл. 2003, БИ №31.

16. Патент РФ SU 2204029. Устройство для регулирования температуры рабочей среды двигателя внутреннего сгорания. / В.Н.Тимофеев и др. опубл. 2003, БИ №13.