Webasto принцип действия: Принцип работы Вебасто для бензина и дизеля. Устройство подогревателя двигателя Webasto

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Соответственно, целью настоящего изобретения является удовлетворение большого количества различных требований управления с помощью одного контроллера.

Для достижения этой и других целей предусмотрен контроллер, который имеет память для различных программ управления и регулирования и возможность настройки для выбора одной из программ. Различные программы учитывают требования и возможности самых разных обогревателей, а также позволяют осуществлять комплексное управление. Такое хранилище программ может быть предоставлено по относительно низкой цене. При назначении контроллера на конкретный тип нагревателя заданного размера жестко запрограммирован запрос ответственной программы.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Другие цели и преимущества изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники из следующего описания одного конкретного варианта его осуществления, как показано на прилагаемых чертежах, на которых:

РИС. 1 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую установку контроллера в соответствии с изобретением в системе отопления;

РИС. 2 — блок-схема контроллера; и

РИС. 3 в качестве примера показана простая блок-схема работы контроллера.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ВОПЛОЩЕНИЯ

РИС. 1 показано включение контроллера 10 в систему отопления, состоящую из обогревателя 12, самого контроллера и панели 14 индикации и управления, а также множества датчиков от обогревателя и внешних по отношению к обогревателю, которые сообщают контроллеру 10 , в закодированной форме, измеренные переменные, представляющие интерес. Панель 14 включает в себя главный выключатель, индикаторные лампы работы и дисплей с регулировочной клавишей. При сборке тип и размер подключаемого нагревателя 12 вводятся в контроллер 10 через ряд проводников, каждый из которых соответствует двоичному разряду, и этот ввод продолжает существовать на протяжении всей работы контроллера совместно с обогреватель. Таким образом, контроллер 10 может быть адаптирован к большому количеству обогревателей.

РИС. 2 показана базовая конфигурация контроллера 10, воплощающего изобретение, в котором внешние выводы, показанные на чертеже, соответствуют выводам на фиг. 1. Другими словами, с левой стороны соединительные кабели подключены к нагревателю 12, а с правой стороны соединительные кабели подключены к панели индикации и управления 14. На верхней стороне контроллера 10 предусмотрены соединения. к датчикам, расположенным в различных точках снаружи отопителя, а на нижней стороне выводы подключены к средствам кодирования посредством жесткой проводки. Как описано выше, при сборке для каждого конкретного отопительного агрегата задается фиксированное кодирование, чтобы выбор программных частей и параметров в хранилище всегда был одинаковым в данной установке.

Более подробно, контроллер 10 содержит блок 16 кондиционирования с измеряемой переменной, соединенный для приема сигнала контроля пламени, сигнала датчика перегрева и сигнала управления температурой от датчиков в самом нагревателе 12. Кроме того, этот блок 16 кондиционирования с измеряемой переменной также получает сигнал температуры всасываемого воздуха, сигнал температуры внутреннего пространства и сигнал напряжения питания (иногда называемый напряжением на плате) от датчиков, которые являются внешними по отношению к нагревателю 12. Основная функция блок 16 предназначен для проверки правильности работы датчиков и формирования пороговых значений для полученных значений. В частности, в блоке 16 предусмотрена проверка на короткое замыкание и обрыв сигнальных трактов датчика пламени и датчика перегрева, а также два порога датчика пламени (один порог указывает на то, что пламя горит, а другой порог указывает на то, что пламя горит). не горит) и три пороговых значения контрольной температуры, как показано на фиг. 3.

После обработки в блоке 16 сигналы проходят через селектор измерительных переменных 18, который выбирает обработанные сигналы датчика в соответствии с сигналами от программатора 20 последовательности. Затем эти выбранные сигналы передаются в блок 20 программатора последовательности. работа блока программатора последовательности 20 осуществляется в соответствии с выбранными частями программы и параметрами, хранящимися в блоке 22 и выбранными селектором 24.

Селектор 24, в свою очередь, управляется декодированными сигналами размера и типа нагревателя, подаваемого от декодеров 26 и 28, а также от сигнала от панели индикации и управления 14, указывающего, требуется ли вентиляция или обогрев. Кодовые сигналы для размера и типа нагревателя имеют двоичную форму и позволяют выбирать определенные части программы и параметры из памяти 22 для размещения различных нагревателей способом, упомянутым выше. В частности, блок памяти 22 содержит программные части и параметры, подходящие для различных отопителей. В зависимости от конкретных кодовых сигналов для размера и типа обогревателя, для конкретного обогревателя могут быть выбраны конкретные подходящие части программы сохранения и параметры.

Выход блока 20 программирования последовательности подключен к блоку питания 30, который обеспечивает выходные сигналы для нагревателя, как показано на фиг. 2. Таким образом, достигается управление нагревателем для обеспечения надлежащего нагрева способом, описанным ниже.

В дополнение к рассмотренным выше элементам блок 20 программирования последовательности также принимает основной сигнал включения/выключения и сигнал сообщения о неисправности от схемы 32 анализа и сообщения о неисправностях. Схема 32 анализа и сообщения о неисправностях принимает выходные сигналы. от датчика контроля пламени и датчика перегрева на нагревателе 12. Эти полученные значения проверяются схемой 32 анализа неисправности и сообщения, чтобы определить, существует ли неисправность в пламени или произошел ли перегрев. Выходы блока 32 представляют собой сигналы отображения и состояния для индикации условий отказа. Блок 32 также выдает блокирующий сигнал, который подается на программатор 20 последовательности для предотвращения повторного запуска нагревательного устройства без внешнего воздействия (например, кратковременного отключения напряжения питания) в случае возникновения неисправности. Блок 32 может сигнализировать о погасании пламени и перегреве, например, выключением лампы и миганием этой лампы соответственно.

Несмотря на то, что схема 32 анализа неисправностей и отчетов была указана как отдельно получающая сигнал монитора пламени и сигнал датчика перегрева, следует понимать, что блок 32 может быть подключен для получения этих значений после обработки от блока 16.

РИС. 3 показана блок-схема последовательности операций, которая может быть реализована с помощью контроллера в соответствии с принципами изобретения с помощью известных методов программирования. Как видно на фиг. 3, этапы работы нагревателя регулируются в соответствии с состоянием пламени и уровнем контрольной температуры. Таким образом, если температура превышает θ _R2 снижение нагрева путем переключения на частичную нагрузку. С другой стороны, если температура превышает θ _R3 , нагреватель отключается. Следует отметить, что хотя эта блок-схема на фиг. 3, и контроллер по фиг. 2 для нагревателя, использующего сжигание топлива, его можно легко модифицировать для электрического нагревателя путем соответствующего контроля проводимости электрической катушки, а не уровня пламени и расхода топлива.

В блоке памяти 22, помимо собственно программ, память предпочтительно включает в себя другие предварительно выбираемые параметры, такие как время предварительной подачи, время безопасности, время поиска, тактовая частота топливного насоса, различные сигналы контроля горения, различные температурные пороги состояния перегрева и срабатывания регулирования, расхода топлива и воздуха при частичной нагрузке и т. д. Выбор программы в зависимости от типа отопителя также включает в себя выбор соответствующих характеристических параметров через фиксированный запрос запроса которым контроллер 10 становится контроллером для указанного нагревателя.

В предпочтительном варианте программы хранятся в виде отдельных программных частей, которые могут по-разному комбинироваться для разных типов отопителей, так что объем памяти используется с большей выгодой. Преимущественно, собственно запоминающее устройство встроено в полупроводниковое устройство, в частности, в микрокомпьютер с одной микросхемой, а также представляет собой постоянное запоминающее устройство или программируемое постоянное запоминающее устройство, фиксированная настройка чтения которого размещается во время сборки в связи с соответствующим нагревателем. например, путем постоянной проводки или пайки незакрепленных концов или печатной платы с заземлением или заданным уровнем напряжения, чтобы получить двоичный код, который в закодированной форме указывает соответствующий нагреватель.

Управление с помощью выбранной и фиксированной программы управления позволяет процедурам управления достичь максимальной оптимизации эффективности за счет обработки переменных возмущения, таких как данные, относящиеся к анализу пламени, динамическому анализу выхлопных газов, температуре и давлению подача воздуха для горения и массовый расход воздуха для горения и топлива. Это особенно желательно, когда требуется непрерывное регулирование мощности нагрева, например, путем введения регулирования расхода топлива и воздуха для горения в насосах или воздуходувках, при котором достигаются особые преимущества в отношении снижения шума, экономии электроэнергии и топливо, и более равномерная стабилизация температуры. Для поддержания оптимальной топливно-воздушной смеси при всех нагрузках измеренные значения анализа выхлопных газов или пламени, прямого или косвенного измерения массового расхода воздуха для горения и топлива и т. д. также обрабатываются в заранее заданном взвешивание для контроля. Напряжение питания транспортного средства также обрабатывается как переменная возмущения. Эта переменная возмущения используется для компенсации неудовлетворительных значений соотношения между топливом и воздухом для горения (далее λ), потому что, когда скорость вращения нагнетателя воздуха для горения падает при низком напряжении питания, меньшее количество воздуха для горения передается. Без соответствующих контрмер произойдет нежелательное изменение λ. Напротив, в настоящем изобретении, когда напряжение питания падает, подача топлива может автоматически регулироваться, например, уменьшая тактовую частоту топливного насоса таким образом, чтобы λ оставалась постоянной. Это является еще одним преимуществом, поскольку нагреватель потребляет меньше электроэнергии для своей работы, причем мощность во время предварительного нагрева обычно берется только от батареи. При определенных условиях батарея может быть полностью разряжена. Контроллер, воплощающий изобретение, может быть выполнен таким образом, чтобы он проверял состояние нагрузки аккумулятора и выключал обогреватель всякий раз, когда запуск двигателя едва ли возможен.

Программирование также может быть выполнено таким образом, что при падении напряжения аккумулятора происходит переключение на остаточное отопление. Мониторинг емкости батареи может, например, выполняться таким образом, что пользователь сначала вводит емкость батареи в контроллер, а затем, в то время как заданная нагрузка, т. е. один из выходов силовой части 30 включен, т.е. подключен к аккумулятору, микрокомпьютер следит за подаваемым в этот момент напряжением питания. Вместо контроля порога таким образом с нагрузкой, которая пропорциональна емкости батареи, схема также может быть спроектирована таким образом, чтобы микрокомпьютер различал изменение напряжения питания во времени, определяя по нему кривую разряда батареи как функцию емкости батареи, установленной изначально, и следит за тем, чтобы нагреватель выключался, когда заданное пороговое значение слишком низкое.

Для облегчения ремонта панель 14 индикации и управления, соединенная с контроллером 10, может включать световые индикаторы, которые можно использовать для сообщения о неисправностях, например, когда свет гаснет, отображается общая неисправность, а мигает свет указывает на перегрев. Кроме того, контроллер 10 может иметь возможность подключения к внешнему документирующему устройству, что позволяет быстро диагностировать даже неисправности в контроллере или в системе отопления.

Для обеспечения синхронизирующих импульсов для работы системы предусмотрен генератор 34 для создания выходного сигнала, который может быть динамически разделен по частоте для активации силовой секции 30 для привода топливного насоса. Генератор 34, предпочтительно кварцевый генератор, подключен к контроллеру 10 через программатор 20 последовательности и выдает тактовую частоту, из которой аналогичным образом выводятся все другие импульсы и времена управления для контроллера (включая, например, время безопасности). , время преднакала и время после выбега). Кроме того, частота генератора и/или динамическое деление могут быть определены под программным управлением посредством кодирования, влияния окружающей среды и рабочих условий. Например, кодирование может надлежащим образом определить основную частоту и, тем самым, зафиксировать диапазон мощности нагревателя, в то время как влияние окружающей среды, такое как давление воздуха, напряжение питания и температура окружающей среды, а также условия эксплуатации, в частности условия горения, могут изменять основную частоту в соответствии с фиксированной программой, например весовой таблицы. Кроме того, осциллятор 34 предпочтительно может управлять таймером 36. С помощью программного управления точность всех значений времени, полученных от генератора 34, может регулироваться пользователем в цифровом виде. Например, самостоятельно изменяя коэффициент деления, пользователь может легко регулировать в определенных пределах точность перемещения временного переключателя 36, активируемого генератором 34, и точность синхронизации полученных импульсов, а также контрольных времен. , в течение срока службы контроллера, например, пользователь может переключиться в режим калибровки, в котором на дисплее таймера 36 отображаются предварительно определенные кодовые числа, представляющие определенные изменения тактовой частоты таймера 36, и пользователь может изменять эти коды номера с помощью кнопок установки таймера, чтобы тем самым компенсировать разницу хода часов в течение 24 часов. Таким образом, может быть достигнута высокая точность на протяжении всего срока службы при относительно высоких допусках компонентов. Такие реле времени 36, однако без вышеупомянутого режима калибровки, известны для использования в системах отопления, как описано в заявке на патент США Сер. № 279599, озаглавленный «Процесс и устройство для определения и использования количества энергии предварительного нагрева», поданный Фальком Ламкевицем и Йозефом Ридмайером 1 июля 1981 г. и переданный тому же правопреемнику, что и настоящее изобретение. Еще одним преимуществом является то, что для массового производства можно использовать компоненты с широкими допусками и, следовательно, по разумной цене. Благодаря передаче функции таймера контроллеру 10 таким образом количество проводов между контроллером и панелью управления может быть уменьшено до двух, что является очень выгодным с точки зрения веса установки и технических затрат на монтаж.

С помощью программного управления возможны и другие многочисленные усовершенствования, например, возможность назначать приоритет обогреву двигателя или обогреву салона. Преимущественно, для переключения между этими двумя вариантами в соответствии с управляющими сигналами от контроллера 10 предусмотрен клапан с электромагнитным приводом. начальной температуры и, когда требуется предварительный нагрев, можно запрограммировать время отправления для управления началом времени предварительного нагрева, после чего предварительный нагрев начинается автоматически в соответствующее время.

В основном компоненте контроллера 10 на фиг. 2 подходит микрокомпьютер, такой как INTEL 8021 или Motorola 6805. Микрокомпьютер содержит программатор 20 последовательности, селектор 18 измеряемой переменной, блок 32 анализа ошибок и составления отчета, хранилище 22 для частей программы и параметров, селектор 24 программы и параметра и блоки 26 и 28 декодирования. и таймер 36 также может определяться микрокомпьютером. В качестве альтернативы блок 26 может быть отдельным блоком, включающим в себя операционные усилители. Силовой блок 30 может состоять из отдельного блока, который, как правило, содержит реле и управляющие транзисторы для реагирования на формирование выходных сигналов в соответствии с командами от программатора 20 последовательности известным образом.