Устройство подогрева для автомобильного двигателя жидкостного охлаждения

 

Изобретение относится к устройствам подогрева для автомобильного двигателя жидкостного охлаждения с автономным отопителем с использованием воды в качестве теплоносителя отопительной системы. Устройство подогрева для автомобильного двигателя жидкостного охлаждения имеет по меньшей мере один внешний, независимый от двигателя отопитель, причем система, подключенная к циркуляционному контуру хладагента двигателя, в качестве нагреваемых зон охватывает по меньшей мере одну систему предварительного разогрева двигателя, систему обогрева салона и систему нагрева аккумуляторной батареи, а отопительная система имеет по меньшей мере один постоянно тепловой датчик, включающий отопительную систему при превышении предельного значения температуры. Отопитель или несколько отопителей могут включаться с помощью ручного переключения. Отопительная система пригодна, в частности, в тех случаях, когда наружная температура находится в диапазоне -60^oC. Изобретение обеспечивает надежную конструкцию в эксплуатации при низких наружных температурах. 10 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройству подогрева для автомобильного двигателя жидкостного охлаждения с автономным (внешним), то есть независимым от двигателя отопителем, причем в качестве теплоносителя для отопительной системы используют воду.

В большинстве известных устройств для подогрева двигателя применяют воздух в качестве теплоносителя (см. выложенные заявки ФРГ N 383297 и N 3834540). Однако воздух как среда для теплоносителя не подходит для низких внешних температур вследствие малой теплоемкости. Известны также устройства подогрева, использующие воду в качестве среды для теплоносителя с автономным источником тепла (см. выложенные заявки ФРГ N 2351472 и N 3730598, а также патент Австрии N 179994). С помощью воды как среды теплоносителя нагревается, однако, только двигатель или двигатель с кабиной как комбинация с автономным источником тепла. Правда, двигатель и двигатель вместе с кабиной отапливаются с помощью воды как среды теплоносителя также и при более низких наружных температурах, однако известные устройства подогрева с помощью воды как среды теплоносителя не рассчитаны на очень низкие внешние температуры. Например, нельзя гарантировать, что, применяя известную смесь "вода-гликоль" в качестве охлаждающей жидкости, можно достичь необходимой морозоустойчивости при -60^oC. Точка замерзания водно-гликолевой смеси лежит максимально около -48^oC (при соотношении смеси вода/гликоль приблизительно 1:1).

Техническим результатом изобретения является создание устройства подогрева, имеющего простую и компактную конструкцию и надежного в эксплуатации, даже при чрезвычайно низких наружных температурах, таких как приблизительно - 60^oC.

Это достигается тем, что устройство подогрева для автомобильного двигателя жидкостного охлаждения, содержащее установленный вне двигателя отопитель, соединенный с системой предварительного разогрева двигателя и с системой обогрева салона, ручной переключатель, соединенный с отопителем, содержит по меньшей мере одно управляющее температурой устройство, соединенное с отопителем, который соединен с по крайней мере системой нагрева аккумуляторной батареи, а также насос, связанный с отопителем и системами.

Управляющее температурой устройство может содержать термоэлемент и электронную переключающую схему, соединенную с отопителем.

Управляющее температурой устройство может быть выполнено в виде температурного переключателя.

По меньшей мере одна из систем может содержать температурный зонд, соединенный с управляющим температурой устройством.

Системы могут быть подсоединены параллельно, либо подсоединены последовательно - система предварительного нагрева двигателя, система обогрева салона и система нагрева аккумуляторной батареи, система предварительного разогрева двигателя и система обогрева салона.

Управляющее температурой устройство может быть в блоке управления, включающем приоритетную схему обогрева, соединенную с ручным селективным переключателем.

Приоритетная схема обогрева может быть соединена исполнительными органами, соединенными с соответствующими системами.

Исполнительные органы могут быть выполнены в виде магнитных клапанов.

Температура для включения устройства управления температурой может находиться ниже - 40^oC при использовании в качестве охлаждающей жидкости водно-гликолевой смеси.

Устройство может содержать несколько отопителей.

Сущность изобретения заключается в наличии комбинированной отопительной системы, подсоединенной к системе циркуляции хладоагента автомобильного двигателя жидкостного охлаждения и охватывающей в качестве нагреваемых зон по меньшей мере систему предварительного разогрева двигателя, систему обогрева салона и систему нагрева аккумуляторной батареи. В качестве обогреваемых зон могут быть также дополнительно предусмотрены нагрев топлива, нагрев масла и нагрев коробки передач.

В системе отопления предусмотрены один или несколько автономных (внешних), т.е. независимых от двигателя питаемых от независимых источников энергии отопителей с насосами, обеспечивающими циркуляцию жидкости, причем отопители работают преимущественно на дизельном топливе или на электроэнергии. Кроме того, в отопительной системе может быть предусмотрено по меньшей мере одно постоянно работающее тепловое реле, которое при превышении предельной температуры автоматически включает отопительную систему, либо отопитель, или соответственно отопители могут включаться с помощью ручного выключателя, равно как отопительная система может быть оснащена как тепловыми реле, так и ручным выключателями.

Передача тепла к отдельным отапливаемым зонам осуществляется через уже существующие или соответственно добавленные проводящие ветви системы охлаждения двигателя. Все отапливаемые зоны подсоединены соответствующим образом к системе охлаждения. За счет последовательного или параллельного включения можно определить, какие компоненты в первую очередь должны нагреваться. С помощью исполнительных элементов (например, магнитных клапанов) и системы управления можно реализовать, например, зависящее от температуры приоритетное включение.

В основном имеются две возможности осуществления обогрева.

Первая возможность.

Как известно, при соотношении составных компонентов смеси 1:1 самая нижняя точка замерзания хладоагента составляет около - 48^oC (в случае водно-гликолевой смеси). Для достижения необходимой хладостойкости - 60^oC активируется встроенное в отопительную систему тепловое реле, которое включает устройство подогрева при превышении предельной температуры, в результате чего надежно предотвращается замерзание системы охлаждения. Поскольку процесс подогрева определяется включением или регулировкой, то нагрев до стартовой температуры начинается и, соответственно, заканчивается путем простого ручного включения агрегата.

Вторая возможность.

Через насос циркуляционной системы гликольно-водная смесь, вязкотекучая при температуре -60^oC, приводится во вращение и относительно быстро нагревается посредством отопления. В результате быстрого изменения консистенции достигается высокая температура циркуляции.

Таким образом, с помощью изобретения становится возможным пользоваться автомобилем при более низких наружных температур, чем это было возможно, не подвергая опасности замерзания хладоагента. За счет приоритетного включения отопления самые важные узлы автомобиля могут быть быстро нагреты до стартовой температуры. Комбинированное устройство согласно изобретению имеет особенно простую и компактную конструкцию и обладает, в частности, надежностью в эксплуатации.

На фиг. 1 изображено устройство для подогрева автомобильного двигателя жидкостного охлаждения с параллельно включенными отдельными обогреваемыми зонами комбинированной системы обогрева; на фиг. 2 - устройство для подогрева по фиг. 1 с приоритетным включением обогрева нагреваемых зон системы обогрева; на фиг. 3 - устройство для подогрева по фиг. 1 с последовательно включенными обогреваемыми зонами системы обогрева.

Согласно фиг. 1 устройство подогрева 20 для автомобильного двигателя 8 жидкостного охлаждения содержит систему отопления, подключенную к циркуляционному контуру хладоагента двигателя, с системой 21 предварительного разогрева двигателя, с системой 2 обогрева салона кабины водителя и с системой 22 подогрева аккумуляторной батареи в качестве нагреваемых зон.

Другие нагреваемые зоны, такие как нагрев топлива, масла и коробки передач, также могут быть подключены. Обогреваемые зоны могут подключаться также и параллельно.

Встроенные в систему отопления автономный (внешний), т.е. снабжающий энергией от независимого источника отопитель 1 и насос 6, обеспечивающий циркуляцию, подводят дополнительную тепловую энергию. Может быть предусмотрено также и несколько автономных отопителей 1.

Один или несколько температурных зондов 3, установленных в соответствующих местах (в данном случае, например, на радиаторе), передают постоянно информацию о температуре системы управляющему температурой устройству 4.

Управляющее температурой устройство работает постоянно и не может быть выключено. При повышении предельной наружной температуры приводятся в действие отопитель 1 и насос 6.

Функция управляющего температурой устройства 4 может быть реализована за счет термоэлемента с подключенной электронной схемой или за счет соответствующего зависимого от температуры выключателя, который приводит в действие непосредственно отопитель 1 и насос 6.

На фиг. 3 изображены все зоны, включенные последовательно. Сначала теплом снабжается двигатель 8, затем система 2 отопления салона и наконец корпус аккумуляторной батареи 7 системы 22 нагрева аккумуляторной батареи.

Согласно фиг. 2 устройство подогрева управляется управляющим устройством 9 приоритетной схемы обогрева. С помощью селективного переключателя 10 можно выбрать определенный режим. Посредством исполнительных органов (9a, 9b , 9c) подключаются и отключаются отдельные зоны. В представленном варианте исполнения тепловой датчик 4 интегрирован в управляющее устройство 9. Также и здесь температурные зонды 3 обеспечивают управляющее устройство 9 сигналами, необходимыми для выполнения функции теплового датчика.

Кроме того, через эти сигналы можно оказывать дополнительное воздействие на процесс нагрева.

С помощью приводимого в действие переключателя 5 происходит включение и выключение процесса подогрева.

Тепловой датчик или соответственно тепловые датчики 4 заботятся о том, чтобы температура воды даже при падении наружной температуры постоянно оставалась больше и равна - 45^oC.

С другой стороны, насос 6 должен быть в состоянии привести во вращении и быстро нагреть вязкую водно-гликолевую смесь также при температуре воды от -55 до -60^oC, либо а) через малый короткозамкнутый циркуляционный контур и постоянный столбик давления на остаточную холодную систему, чтобы относительно холодный столбик жидкости быстро достиг отопителя 1, либо б) через насос со строго определенными параметрами, который прогоняет названный столбик жидкости через отопитель 1.

Через другой помещенный в корпус аккумуляторной батареи 7 температурный зонд 3а контролируется температура аккумуляторной батареи. После того, как достигнута максимально допустимая температура аккумуляторной батареи, ее нагрев заканчивается через включение исполнительного органа.

Формула изобретения

1. Устройство подогрева для автомобильного двигателя жидкостного охлаждения, содержащее установленный вне двигателя отопитель, соединенный с системой предварительного разогрева двигателя и системой обогрева салона, ручной переключатель, соединенный с отопителем, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере одно управляющее температурой устройство, соединенное с отопителем, который соединен с по крайней мере системой нагрева аккумуляторной батареи, а также насос, связанный с отопителем и системами.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что управляющее температурой устройство содержит термоэлемент и электронную переключающую схему, соединенную с отопителем.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что управляющее температурой устройство выполнено в виде температурного переключателя.

4. Устройство по любому по пп. 1-3, отличающееся тем, что по меньшей мере одна из систем содержит температурный зонд, соединенный с управляющим температурой устройством.

5. Устройство по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что системы подсоединены параллельно.

6. Устройство по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что системы подсоединены последовательно - система предварительного нагрева двигателя, система обогрева салона и система нагрева аккумуляторной батареи, или система нагрева аккумуляторной батареи, система предварительного разогрева двигателя и система обогрева салона.

7. Устройство по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что управляющее температурой устройство содержится в блоке управления, включающем приоритетную схему обогрева, соединенную с ручным селективным переключателем.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что приоритетная схема обогрева соединена исполнительными органами, соединенными с соответствующими системами.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что исполнительные органы выполнены в виде магнитных клапанов.

10. Устройство по любому из пп. 1-9, отличающееся тем, что температура для включения устройства управления температурой находится ниже -40^oC при использовании в качестве охлаждающей жидкости водно-гликолевой смеси.

11. Устройство по любому из пп. 1-10, отличающееся тем, что содержит несколько отопителей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3