Патент США на гидравлическую систему транспортного средства, обеспечивающую обогрев салона. Патент (Патент № 6,220,521, выдан 24 апреля 2001 г.) обстоятельства, требующие от владельца патента лицензировать других на разумных условиях, как это предусмотрено условиями DE-FC05-970R22605, выданного Министерством энергетики. Другими словами, это изобретение было сделано при поддержке правительства в соответствии с DE-FC05-9.70R22605, выданный Министерством энергетики. Правительство имеет определенные права на это изобретение.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение в целом относится к системам обогрева транспортных средств и, более конкретно, к системам обогрева транспортных средств, использующих гидравлические устройства.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Для обогрева пассажирских салонов транспортных средств было разработано множество систем. Некоторые из этих предыдущих систем основывались на методе отвода тепла от охлаждающей жидкости двигателя для обеспечения теплом пассажирского салона транспортного средства.
Охлаждающая жидкость проходит через теплообменник, где тепло жидкости передается воздуху, поступающему в салон. Как только охлаждающая жидкость проходит через теплообменник, она возвращается в двигатель для рециркуляции. Поскольку тепло от работы двигателя отвечает за нагрев охлаждающей жидкости, а также из-за неотъемлемых свойств охлаждающей жидкости, этим системам часто требуется значительное время для обогрева салона после холодного запуска. Кроме того, поскольку эти системы обогрева получают тепло от дополнительной жидкости, а не от существующей моторной жидкости, двигатели, использующие эти системы обогрева, должны иметь дополнительный насос и водопровод. Хотя эти системы хорошо зарекомендовали себя, есть возможности для улучшения.
Настоящее изобретение направлено на преодоление одной или нескольких проблем, изложенных выше, и на улучшение характеристик систем обогрева пассажирского салона.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Транспортное средство включает в себя корпус транспортного средства, который образует пассажирский салон.
К корпусу транспортного средства прикреплена гидравлическая система, которая включает гидравлическую жидкость, протекающую по меньшей мере через один канал в гидравлической системе. Также к корпусу автомобиля прикреплена система обогрева салона. Система обогрева салона включает теплообменник, при этом часть теплообменника представляет собой участок по меньшей мере одного канала гидравлической системы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
РИС. 1 представляет собой схематическое изображение транспортного средства согласно настоящему изобретению.
РИС. 2 представляет собой схематический вид двигателя транспортного средства по фиг. 1.
РИС. 3 представляет собой схематический вид системы впрыска топлива с гидравлическим приводом в соответствии с одним аспектом изобретения.
НАИЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ссылаясь на фиг. 1 и 2 показано транспортное средство 10, в данном случае грузовик, согласно настоящему изобретению.
Транспортное средство 10 включает в себя пассажирский салон 20, образованный корпусом 11 транспортного средства, и двигатель 30. Оператор в пассажирском салоне 20 может управлять двигателем 30, манипулируя набором органов управления 21, расположенных в пассажирском салоне 20.
Обратимся теперь к фиг. 2, двигатель 30 включает в себя кожух 45 двигателя. Масляный поддон 37, заполненный некоторым количеством смазочного масла 40, содержится внутри двигателя 30 и частично ограничен кожухом 45 двигателя. В двигателе 30 содержится обычная смазочная система 52, включая нагнетательный насос 54. Параллельно системе смазки 52 работает гидравлическая система 60, которая предпочтительно использует смазочное масло 40 в качестве гидравлической жидкости для приведения в действие множества гидравлических устройств 44. Гидравлическая система 60 также включает в себя насос высокого давления 38, расположенный в масле. поддон 37 и частично погруженный в масло 40. В то время как любая имеющаяся моторная жидкость может использоваться гидравлической системой 60 в качестве рабочей жидкости, в настоящем изобретении используется масло 40.
Это позволяет гидравлической системе 60 быть напрямую соединенной с системой смазки 52. Насос высокого давления 38 включает в себя множество поршней 42, которые совершают возвратно-поступательное движение при вращении вала 43 насоса. Вход насоса 39расположен на насосе высокого давления 38 так, чтобы он находился рядом с дном масляного поддона 37, чтобы всегда иметь доступ к готовой подаче масла 40. Масло под давлением выходит из насоса высокого давления 38 через выпускное отверстие 41 и течет через канал подачи высокого давления 35. к входу 49 коллектора 48 высокого давления.
Коллектор 48 высокого давления имеет множество выходов 50, каждый из которых соединен с соответствующим патрубком 51. Каждый патрубок 51 соединен с входом 46 устройства отдельного гидравлическое устройство 44. Для целей настоящего изобретения гидравлические устройства 44 могут быть устройствами, прикрепленными к двигателю 30, как показано, такими как гидравлические топливные форсунки, тормоза с выхлопом или газообменные клапаны.
Альтернативно, гидравлические устройства 44 могут быть устройствами, отделенными от двигателя 30, но прикрепленными к корпусу 11 транспортного средства, такими как гидравлический двигатель, гидравлическое механическое устройство или гидравлический цилиндр. В такой альтернативе гидравлическая система могла бы, но, скорее всего, не делила бы жидкость с системой смазки двигателя. В проиллюстрированном примерном варианте осуществления каждое гидравлическое устройство 44 включает выпускное отверстие 47 устройства, которое впадает в возвратную трубу 53, которая позволяет маслу 40 возвращаться в масляный поддон 37 для рециркуляции. Масло 40, протекающее по обратному трубопроводу 53, быстро нагревается как в результате работы гидравлических устройств 44, так и в результате повышения температуры в двигателе 30.
Нагретое масло 40, протекающее по возвратной трубе 53, проходит через систему нагрева 31, прежде чем вернуться в масляный поддон 37 для рециркуляции. Система 31 отопления включает в себя канал 36 подачи в систему отопления, первый конец 32 которого открыт для относительно холодного воздуха, а второй конец 55 открыт для пассажирского салона 20.
Предпочтительно вентилятор 34 расположен в канале 36 подачи системы отопления и используется для нагнетания воздуха. воздуха в салон 20. Прежде чем попасть в салон 20, относительно холодный воздух, проходящий через подводящий канал 36 системы отопления, проходит через теплообменник 33. Теплообменник 33 может быть прикреплен к любому подходящему месту на корпусе 11 транспортного средства, но предпочтительно располагаться рядом с двигателем. 30. Теплообменник 33 передает тепло от масла 40 к относительно холодному воздуху. Теперь более охлажденное масло 40, вытекающее из теплообменника 33, возвращается в масляный поддон 37 для рециркуляции через возвратную трубу 53. Как указывалось ранее, хотя гидравлическая система 60 показана присоединенной к двигателю 30, она может быть прикреплена к корпусу 11 транспортного средства, но отделен от двигателя 30, например, в случае навесного оборудования бульдозера.
Обратимся теперь к фиг. 3 показана гидравлическая система 60, здесь система впрыска топлива с гидравлическим приводом, адаптированная для двигателя 30.
Система 60 впрыска топлива включает в себя по меньшей мере одну топливную форсунку 44 с гидравлическим приводом, каждая из которых приспособлена для размещения в соответствующем положении. отверстие головки блока цилиндров двигателя 30. Система впрыска топлива 60 включает в себя источник рабочей жидкости 16 для подачи рабочей жидкости в каждую топливную форсунку 44 на входе 46 устройства и источник топлива 18 для подачи топлива в каждую топливную форсунку 44 на входе 46 устройства. впускное отверстие 22 для топлива. Система впрыска топлива 60 также включает в себя средство для рециркуляции рабочей жидкости 72, содержащее гидравлический двигатель 75, который способен восстанавливать гидравлическую энергию от масла 40, выходящего из топливных форсунок 44. Компьютер 70 также включен в систему впрыска топлива. 60 для контроля времени и продолжительности событий инъекции.
Источник рабочей жидкости 16 предпочтительно включает масляный поддон 37, один или несколько фильтров рабочей жидкости 80, насос высокого давления 38 для создания высокого давления в масле 40, как обсуждалось для ФИГ.
2, и, по меньшей мере, один коллектор 48 высокого давления. Выход 41 насоса высокого давления 38 сообщается по текучей среде с коллектором 48 высокого давления через подающий канал 35. Отводные каналы 51 соединяют вход 46 устройства каждой топливной форсунки 44 с коллектором высокого давления. 48. После работы в каждой топливной форсунке 44 масло 40 выходит через выпускное отверстие 47 устройства в возвратную трубу 53. Масло 40 подается в систему отопления 31 по обратной трубе 53, которая обеспечивает гидравлическое соединение топливных форсунок 44 с теплообменником 33. После прохождения теплообменника 33, часть рециркулируемого масла 40 направляется в насос высокого давления 38, а другая часть возвращается в масляный поддон 37 по возвратной трубе 83.
Источник топлива 18 предпочтительно включает в себя регулирующий клапан подачи топлива 99 и циркуляционный и обратный каналы 97, расположенные в жидкостном сообщении между топливными форсунками 44 и топливным баком 92. Топливо подается к топливным форсункам 44 через систему подачи топлива.
канал 94, сообщающийся по текучей среде между топливным баком 92 и впускным отверстием 22 для топлива каждой топливной форсунки 44. Топливо, подаваемое через канал 94 подачи топлива, проходит через насос 96 для перекачки топлива низкого давления и один или несколько топливных фильтров 9.8.
Система включает в себя компьютер 70 с электронным модулем управления 61, который контролирует время и продолжительность впрыска и давление в коллекторе высокого давления 48. На основе различных входных параметров, включая температуру, дроссельную заслонку, нагрузку двигателя и т. д. (S1-S8) электронный модуль 61 управления может определять требуемое время и продолжительность впрыска, а также давление в коллекторе, чтобы обеспечить некоторую желаемую производительность в определенных рабочих условиях.
Промышленное применение
Обратимся теперь к фиг. 1, 2 и 3, масло 40 всасывается во впускное отверстие 39 насоса и сжимается под действием возвратно-поступательных поршней 42.
Масло 40 под давлением выходит из насоса высокого давления 38 через выпускное отверстие 41 насоса и течет через канал подачи высокого давления 35 в коллектор высокого давления 48. Это масло 40 под давлением поступает в гидравлические устройства 44 через ряд ответвлений 51, где масло 40 под давлением действует как гидравлическая жидкость для приведения в действие гидравлических устройств 44. Когда масло 40 проходит через гидравлические устройства 44, оно нагревается. Масло 40, которое используется в качестве рабочей жидкости в гидравлических устройствах 44, является той же жидкостью, что и масло 40, используемое для смазки двигателя 30, которое также нагревается при циркуляции через движущиеся части двигателя 30. Нагретое масло 40 выходит из гидравлических устройств. 44 через выпускные отверстия устройства 47 и впадает в возвратную трубу 53.
Нагретое масло 30, протекающее по возвратной трубе 53, поступает в теплообменник 33, который передает тепло от масла 40 относительно холодному воздуху, проходящему через подводящий канал 36 системы отопления.
Теперь относительно нагретый воздух подается в салон 20 вентилятором 34, который находится в подающем канале 36 системы отопления. Затем относительно холодное масло 40 выходит из теплообменника 33 и течет по возвратной трубе 53 в масляный поддон 37 для рециркуляции.
Настоящее изобретение улучшает предшествующие системы обогрева салона за счет использования нагретого масла из гидравлических устройств для нагрева воздуха, подаваемого в салон. Поскольку температура масла повышается намного быстрее, чем температура охлаждающей жидкости двигателя, настоящее изобретение может улучшить работу систем обогрева салона. Кроме того, поскольку настоящая система использует имеющееся тепло от гидравлической системы 60 для обогрева салона, настоящее изобретение может уменьшить или устранить потребность в охладителе рабочей жидкости. Фактически, теплообменник 33 мог бы заменить прежние охладители рабочей жидкости. В таком случае может потребоваться вентиляция нагретого воздуха после того, как салон прогреется до нужной температуры.
Следует понимать, что приведенное выше описание предназначено только для иллюстрации концепций настоящего изобретения и никоим образом не предназначено для ограничения потенциального объема настоящего изобретения. Например, хотя теплообменник в настоящем изобретении показан на фиг. 2, как расположенный ниже по потоку от гидравлических устройств, следует понимать, что теплообменник также может быть расположен выше по потоку от гидравлических устройств с небольшим изменением эффективности или без него. Кроме того, хотя транспортное средство, показанное на фиг. 1 представляет собой грузовой автомобиль, следует понимать, что настоящее изобретение также найдет применение в морских транспортных средствах. Кроме того, хотя настоящее изобретение показано с присоединенной к двигателю гидравлической системой, в которой в качестве рабочей жидкости используется смазочное масло, ее можно модифицировать. Например, гидравлическая система может быть изолирована от двигателя и использовать отдельную жидкость в качестве рабочей жидкости, или гидравлическая система может быть изолирована от двигателя, но при этом использовать смазочное масло в качестве рабочей жидкости.
Таким образом, могут быть выполнены различные модификации без отклонения от предполагаемой сущности и объема изобретения, как определено в формуле изобретения ниже.
Гидравлические символы 305 – символы контроля состояния
Символы контроля состояния являются менее известными и редко используемыми в гидравлической библиотеке. Дело не в том, что компоненты или символы, представляющие их, не служат полезной цели. Это порядок операций при проектировании и чертеже гидравлической системы: приводы, насос(ы), регулирующие клапаны, а затем компоненты кондиционирования.
Символы контроля обозначают наличие компонентов, которые могут быть необязательными в предложении на пакет гидравлического управления. Таким образом, хотя манометр следует считать обязательным, возможно, он не показан на схеме, исходя из предположения, что техник установит его везде, где это позволит водопровод.
Конечно, существует и другая крайность, когда заказчик придерживается десятистраничного документа со спецификацией, требующего наличия всех доступных компонентов мониторинга.
Это мои любимые клиенты не только из-за любви к дизайну системы, но и из-за большей цифры в правом нижнем углу их заказа на покупку.
Если вы помните из «Гидравлическая символика 101», многие символы мониторинга начинаются с маленького круга. В Рисунок 1 вы увидите три таких маленьких круга, каждый по-своему. Первый символ является общим представлением для любого типа индикатора. X посередине, кажется, привлекает ваше внимание, говоря: «Посмотрите сюда, я важен». Круг расположен поверх сплошной линии, представляющей наблюдаемую жидкость. В зависимости от того, как вы рисуете круг, эта линия может исходить из любого из 360 градусов круга.
Рисунок 1. Индикаторы контроля состояния
Индикатор может отображать одно из многих гидравлических состояний, хотя, если не считать всплывающих индикаторов перепада давления, используемых на фильтрах, его использование, на мой взгляд, лениво. Он может обозначать давление, расход или уровень жидкости, но каждый из них имеет определенные символы, более полезные на чертеже, особенно при диагностике или устранении неполадок.
Более лаконичный символ манометра находится рядом с индикатором, четко показывая стрелку, обозначающую стрелку, и ее диагональную ориентацию, общую для всех переменных символов. Предпочтительно, чтобы символ указывал на положение 1:30 на «часах», но перелистывание и поворот в программном обеспечении САПР иногда приводит к различным ориентациям.
Символ расходомера легко запомнить; это похоже на бейсбол. Противоположные дуги внутри круга показывают путь уменьшенного потока, например ограничение потока, но это ограничение существует только для измерения потока. Отдельный символ может не отображать черные линии, выходящие с обеих сторон круга, но я включил их здесь, чтобы показать путь потока.
Символы мониторинга становятся более совершенными по мере того, как компоненты, которые они представляют, становятся более совершенными. Датчик уровня/температуры входит в стандартную комплектацию, как и гидравлические резервуары. Более длинный прямоугольник, заполненный термометром, показанный на рисунке 9.
Рис. 2. Усовершенствованные символы мониторинга состояния
Понимание этой конфигурации переключателя разделяет гидравлику и электрику с помощью разной терминологии. Нормально закрытый в гидравлической системе означает блокировку жидкости в нейтральном положении. И наоборот, нормально закрытый в электрических терминах означает замкнутый переключатель, по которому текут электроны. Нормально разомкнутый электрический контакт означает отсутствие потока электронов в нейтральном состоянии.
В этом случае символ переключателя измеряет уровень жидкости и в настоящее время отображается как нормально открытый и нормально закрытый. Многие переключатели предлагают эту гибкость, используя общий вход слева, а затем два контакта на стороне выхода.
В показанном здесь состоянии провода можно было подключить к обоим правым контактам; верхний узел нормально открыт, а нижний узел нормально закрыт. Обычно он подключается только одним способом, часто по желанию проектировщика электротехники. Если проводка нормально разомкнута, верхний контакт замкнется и подаст сигнал ПЛК или другому устройству о низком уровне масла.
Два квадратных символа в середине рисунка 2 являются общими электрическими символами, не обязательно относящимися к гидравлической силе. Символ переключателя потока больше всего похож на сцену, которую вы видите на фервее на местном поле для гольфа, с флагом, установленным на наклонной лужайке, спускающейся к лунке справа. Флаг представляет поток и находится при разомкнутом контакте переключателя. Этот символ нарисован нормально открытым, что означает отсутствие потока электронов, который возникает в нейтральном положении. Поток, действующий на механическую часть устройства, замыкает контакт, позволяя выходному сигналу сигнализировать ПЛК, сигнальной лампе или другой последующей функции.
Символ переключателя температуры очень похож на переключатель потока, за исключением зигзага символа термостата над переключателем. Этот пример почти идентичен электрическому символу той же функции. Температурные переключатели контролируют работу функций, связанных с температурой, например, реле запуска теплообменника.
Последние несколько символов используют электрические символы, что может вызвать вопрос, почему они являются контрольными символами. Где бы и когда бы вы ни измеряли свойство жидкости, будь то визуальная, механическая, электрическая или даже гидравлическая обратная связь, это можно рассматривать как функцию мониторинга.
Последний символ представляет собой составной компонент, способный выполнять множество жизненно важных функций. Внутри верхнего круга находится термометр, отражающий характер измерения температуры этим устройством. Круг ниже показывает поплавок, плавающий над жидкостью, что также сигнализирует о том, что устройство измеряет уровень жидкости.
Нисходящая линия показывает еще два поплавка, один внизу, а другой вверху. Наконец, с правой стороны появляются два квадрата, один со стрелкой переменной, а другой символ преобразователя (как описано в Гидравлической символике 301).
Этот цифровой датчик уровня и температуры выполняет множество полезных функций. Используемый в гидравлическом резервуаре датчик измеряет уровень жидкости в двух дискретных точках: одна внизу, чтобы предупредить о критически низком уровне масла, а другая в верхней части, чтобы подтвердить, что жидкость заполнена. Вторая функция заключается в подаче сигнала температуры на ПЛК для управления работой теплообменника, который может как нагревать, так и охлаждать.
Этого символа нет в каталоге производителя, предлагающего этот продукт. Устройство также имеет цифровой дисплей, показывающий температуру и программирующий функции переключателя температуры. В верхней части устройства находится разъем M12, что делает интерфейс между устройством и ПЛК быстрым и простым.