ОБОГРЕВАТЕЛЬ СО ВСТРОЕННЫМ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ГЕНЕРАТОРОМ Российский патент 2022 года по МПК F02N19/04 

Изобретение относится к вспомогательным средствам обогрева и может быть использовано для облегчения запуска двигателей внутреннего сгорания транспортных средств (ТС), находящихся на длительном хранении с поддержанием высокой готовности ТС к движению в течение всего срока хранения, для обогрева кабин, фургонов, пассажирских салонов и отсеков ТС, отопления стационарных или временных помещений, разборных домов, палаток (далее – Объект Подогрева), а также энергоснабжения устройств, установленных на ТС и Объекте Подогрева путем создания нагретого воздушного потока с одновременной генерацией электрической энергии от источника нагрева жидкостного или воздушного теплоносителя без пуска двигателя внутреннего сгорания и расхода электрической энергии, запасенной в аккумуляторной батареи (АКБ) ТС с одновременным мониторингом состояния систем хранимых транспортных средств, поддерживаемых в состоянии полной готовности в течение всего срока хранения.

Известна система прогрева бензиновых двигателей автомобилей ЗиЛ, содержащая котел-подогреватель с газоотводящим патрубком, электровентилятор, топливный бачек, электромагнитный запорный клапан, соединительные трубопроводы и пульт управления. Нагретая в подогревателе вода, используемая как охлаждающая жидкость системы жидкостного охлаждения, поступает самотеком в рубашку охлаждения двигателя и далее снова в подогреватель. Электровентилятор предназначен для нагнетания воздуха в горелочное устройство котла-нагревателя. Подогрев картера двигателя осуществляется продуктами сгорания топлива. Электропитание системы прогрева обеспечивается штатным аккумулятором автомобиля. (В.А. Родичев. Устройство и эксплуатация грузовыхавтомобилей. М.: Издательский центр «Академия», 2004 г., с.47-48). Известное устройство характеризуется сложностью эксплуатационного обслуживания, низкой эффективностью, требует расхода электрической энергии аккумуляторной батареи ТС не осуществляя при этом ее подзаряд, не обеспечивает современного уровня автоматизации и контроля функционирования при работе.

Известны предпусковые подогреватели двигателей, в которых для предпускового подогрева предлагается использовать тепловые аккумуляторы, запасающие теплоту выхлопных газов во время работы двигателя (патент РФ № 2150020 на изобретение «СПОСОБ ПРЕДПУСКОВОГО РАЗОГРЕВА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ» , МПК F 02 N 17, опубл. 27.05.2000, патент РФ №2153098 на изобретение «СПОСОБ И СИСТЕМА ПОДОГРЕВА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ», МПК F 02 N 17/00, опубл. 20.07.2000, патент РФ №2150603 на изобретение «ТЕПЛОВОЙ АККУМУЛЯТОР ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА», МПК F 02 N 17/00, опубл. 10.06.2000, патент РФ №2022154, на изобретение «СИСТЕМА ПРЕДПУСКОВОГО ОБОГРЕВА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА», МПК F 02 N 17/00, опубл. 30.10.1994). Известные устройства целесообразно использовать только при коротких перерывах в работе тепловых двигателей транспортных средств. Использование вышеуказанных предпусковых подогревателей для обеспечения долговременной готовности транспортных средств невозможно ввиду ограниченности запасаемой тепловой энергии в тепловом аккумуляторе, имеющим допустимые весе и габариты для его установки на ТС, а также отсутствия возможности возобновления заряда аккумуляторной батареи ТС, используемого для прокачки охлаждающей жидкости.

Известна отопительная установка со встроенным термогенератором, содержащая камеру сгорания с источником воспламенения топлива, устройство подачи воздуха, топливный насос, электронный блок управления с преобразователем DC-DC, термоэлектрический генератор в составе термоэлектрических генераторных модулей, холодного жидкостного теплообменника и горячего теплообменника в виде резервуара из теплопроводящих сплавов с теплопроводностью не менее 200 Вт/(м*К), а также теплообменник охлаждающей жидкости, датчики температуры и горения, насос охлаждающей жидкости (патент РФ №2699757 на изобретение «ОТОПИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА СО ВСТРОЕННЫМ ТЕРМОГЕНЕРАТОРОМ», МПК H01M 14/00, H02K 7/18, F02N 19/04, опубл. 10.09.2019). Недостатками известного устройства является недостаточно высокая надежность и нестабильность показателей генерации, обусловленных отсутствием защитного чехла на термоэлектрических генераторных модулях, а также большим весом устройства из-за наличия упрочняющих конструкций, обеспечивающих отсутствие коробления в циклах «нагрев»-«остывание». Кроме того, известное устройство не обеспечивает подогрева салона ТС, а также не может быть использовано для обогрева постоянного или временного помещения.

Известен нагреватель с термоэлектрическим генератором, содержащий корпус; нагнетающий воздушный вентилятор, топливный насос, горелочное устройство и камеру сгорания, термоэлектрический генератор, систему жидкостного охлаждения, жидкостный насос, жидкостно-воздушный теплообменник, устройство управления. преобразователем (патент США № US5450869A на изобретение «Heater mechanism including a light compact thermoelectric converter», МПК B60H 1/22 ; F23D 11/00 ,; F23D 11/04 ; F24H 1/00 ; H01L 035/32 , опубл. 19.09.1995). Недостатком известного нагревателя является необходимость вакуумизации всего объема, занимаемого термоэлектрическими модулями, отсутствие в составе устройств управления горением, обеспечивающих повышение эффективности работы устройства в целом, а также невозможности полезного использования генерируемой электрической энергии после полного заряда аккумуляторной батареи.

Известен предпусковой подогреватель для двигателя внутреннего сгорания, содержащий горелочный узел, теплоприемник с наружной поверхностью, выполненной в виде многогранной призмы, термоэлектрические батареи, расположенные на гранях теплоприемника, теплообменник охлаждения батарей, дополнительный теплообменник и механизм прижима батарей к теплоприемнику. Механизм прижима снабжен кольцами, охватывающими теплообменник, колодками и втулками, установленными между колодками и теплообменником. (Патент РФ № 2006660 на изобретение «ПРЕДПУСКОВОЙ ПОДОГРЕВАТЕЛЬ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ», МПК F02N 17/04, опубл. 30.01.1994). Недостатками известного технического решения является отсутствие раздельного управления температурой различных узлов двигателя, требующих подогрева и находящихся в разных температурных условиях, невозможность нагрева масла в картере двигателя, отсутствие узла подогрева аккумуляторной батареи, топливопроводов и топлива в баке ТС.

Известен наиболее близкий к заявляемому решению по совокупности существенных признаков и выбранный в качестве прототипа обогреватель со встроенным термоэлектрическим генератором, содержащий: горелочное устройство; устройство подачи воздуха в горелочное устройство; топливное оборудование; термоэлектрический генератор (ТЭГ), электрически связанный с аккумуляторной батарей; электронный блок управления; систему отвода продуктов сгорания; средство подачи теплоносителя к нагреваемым частям; позисторный нагреватель, установленный в топливном баке, датчики температуры масла и охлаждающей жидкости двигателя, соединенные с входами блока управления; электромагнитные клапаны с приводами, установленные на входе в насос подачи охлаждающей жидкости и на выходе теплообменника для холодного спая. Позисторный нагреватель, приводы топливного насоса, насоса охлаждающей жидкости, устройства подачи воздуха и электромагнитных клапанов электрически связаны с преобразователем напряжения термоэлектрического генератора, первый, второй и третий выходы электронного блока управления связаны с приводами топливного насоса, насоса охлаждающей жидкости и устройства подачи воздуха соответственно с возможностью регулирования их производительности, четвертый и пятый выходы электронного блока управления связаны с приводами электромагнитных клапанов с возможностью регулирования расхода охлаждающей жидкости двигателя, а выход газохода расположен под картером двигателя. (патент РФ № 2268393 на изобретение «УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЛЕГЧЕНИЯ ЗАПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ», МПК F02N 17/04, опубл. 20.01.2006) . Устройство обеспечивает автономность системы запуска за счет встроенного источника электроэнергии термоэлектрического генератора, вырабатываемое им тепло и электроэнергия полностью используются в системах двигателя внутреннего сгорания. Однако известное устройство не может быть использовано для обогрева салона ТС, временных или постоянных помещений, не предусматривает подогрева всех агрегатов транспортного средства и не обеспечивает оптимизации горения топлива.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является разработка высокоэффективного обогревателя со встроенным термоэлектрическим генератором для нагрева различных Объектов Подогрева без пуска двигателя внутреннего сгорания и расхода электрической энергии, запасенной в аккумуляторной батарее ТС.

Технические результаты, достигаемые в результате решения поставленной задачи, во всех случаях исполнения заявленного технического решения заключаются в:

- повышении надежности устройства и увеличении ресурса его работы;

- снижении расхода топлива;

- генерации необходимой электрической мощности, обеспечивающей компенсацию разряда и саморазряда аккумуляторной батареи;

- генерации дополнительной электрической мощности.

Технические результаты, достигаемые в результате решения поставленной задачи, в предпочтительных случаях исполнения заявленного технического решения заключаются в:

- расширении функциональных возможностей за счет обеспечения возможности использования без задействования ресурса двигателя внутреннего сгорания ТС и электрической емкости АКБ ТС, в том числе для обогрева, как агрегатов транспортного средства, так и помещений.

- повышении эффективности контроля состояния полной готовности транспортных средств при долговременной работе Обогревателя в условиях их хранения на открытых стоянках и/или неотапливаемых укрытиях автотранспортных парков;

Указанные технические результаты достигаются тем, что обогреватель со встроенным термоэлектрическим генератором содержит: горелочное устройство; устройство подачи воздуха в горелочное устройство; топливное оборудование; электронный блок управления; термоэлектрический генератор (ТЭГ), электрически связанный через блок управления с аккумуляторной батарей транспортного средства (ТС); систему отвода продуктов сгорания; средство подачи теплоносителя к Объекту Подогрева, нагреватели, датчики температуры и электрические нагреватели, соединенные с входами электронного блока управления. В выхлопном патрубке системы отвода продуктов сгорания установлен датчик концентрации остаточного кислорода в продуктах сгорания (λ-зонд, Лямбда-зонд), связанный с электронным блоком управления. Горелочное устройство состоит из: камеры сгорания, форсунки, свечи для поджигания топливно-воздушной смеси. Камера сгорания представляет собой монолитную толстостенную конструкцию, внутренняя поверхность которой имеет цилиндрическую форму, а наружная – призматическую. Внутри камеры сгорания, открытой частью ко входу потока топливно-воздушной смеси, установлен рассекательный стакан, на боковой и торцевой поверхностях которого выполнены отверстия.

В предпочтительном варианте исполнения топливное оборудование содержит: проходной топливный бак, топливный насос, топливные магистрали, фильтр топливной магистрали питания горелочного устройства.

В предпочтительном варианте исполнения ТЭГ содержит термоэлектрические генераторные модули, крепежные узлы пружинной температурной компенсации, холодный теплообменник, электрическую арматуру.

ТЭГ может содержать первую секцию, включающую термоэлектрические генераторные модули, установленные на наружной поверхности камеры сгорания, имеющие плоскую конструкцию и помещенные в герметичный тонкостенный чехол из нержавеющей стали, содержащий внутренние электроизоляционные прокладки и заполненный инертным газом.

ТЭГ также может содержать вторую секцию, включающую термоэлектрические генераторные модули, установленные на выхлопном патрубке системы отвода продуктов сгорания, имеющие кольцевую конструкцию и помещенные в герметичный тонкостенный чехол из нержавеющей стали, содержащий внутренние электроизоляционные прокладки и заполненный инертным газом.

В предпочтительном варианте исполнения Обогреватель также содержит связанный с электронным блоком управления электрический нагреватель воздуха, подаваемого в Объект Подогрева.

В предпочтительном варианте исполнения устройство подачи воздуха в горелочное устройство содержит: нагнетающий воздушный вентилятор, входной воздушный коллектор, воздуховод подогретого воздуха, теплообменник для подогрева входного воздуха, входной воздушный патрубок.

В предпочтительном варианте исполнения электронный блок управления содержит силовые интерфейсные блоки: для подключения АКБ, выходов ТЭГ, нагревателей, вентиляторов, клапанов и насосов; высоковольтный интерфейсный блок питания свечи поджига топливо-воздушной смеси; блоки входных интерфейсов датчиков и дополнительного энергоснабжения с разъемом для раздачи дополнительной электроэнергии; управляющий контроллер устройства контроля и управления работой Обогревателя; пульт управления и индикации режимов работы Обогревателя; дополнительный выносной пульт; приемопередатчик; кабели и электрическую арматуру.

В предпочтительном варианте исполнения Обогреватель содержит: датчик температуры нагреваемого воздуха Объекта Подогрева; датчик температуры корпуса топливного насоса Обогревателя; датчик температуры топливной магистрали Обогревателя; датчик температуры фильтра топливной магистрали питания горелочного устройства Обогревателя; датчик температуры проходного топливного бака; датчик температуры холодного теплообменника ТЭГ; датчик температуры АКБ ТС; электрический нагреватель АКБ ТС; электрический нагреватель топливного насоса ТС; электрический нагреватель топлива в баке ТС; электрический нагреватель топливной магистрали ТС; электрический нагреватель фильтра топливной магистрали ТС.

В отдельных случаях исполнения в качестве теплоносителя для обогрева Объекта Подогрева может быть использована воздушная среда, при этом в качестве холодных теплообменников ТЭГ используют воздушные радиаторы, обеспечивающие нагрев теплоносителя; Обогреватель дополнительно содержит электрический нагреватель системы жидкостного охлаждения (СЖО) ТС, установленный в жидкостном радиаторе ТС, а средство подачи теплоносителя к Объекту Подогрева включает: входной диффузор воздуха Объекта Подогрева; воздушный канал; входной воздуховод воздуха Объекта Подогрева; патрубок подвода воздуха; воздушную управляемую заслонку, обеспечивающую подмешивание холодного воздуха окружающей среды через патрубок подвода воздуха в воздушный поток, поступающий на вход нагнетающего воздушного вентилятора.

В других случаях исполнения в качестве теплоносителя для обогрева Объекта Подогрева используют жидкий теплоноситель типа охлаждающей жидкости (ОЖ) двигателя внутреннего сгорания (ДВС) ТС, при этом в качестве холодных теплообменников ТЭГ использованы жидкостные радиаторы, обеспечивающие нагрев теплоносителя; Обогреватель дополнительно содержит электрический нагреватель воздуха Объекта Подогрева, а средство подачи теплоносителя к Объекту Подогрева содержит: насос для прокачки ОЖ в Обогревателе и двигателе ТС; трубопроводы для прокачки ОЖ в Обогревателе и трубопроводную арматуру.

В отдельных случаях исполнения электрические нагреватели могут быть установлены на наружных поверхностях обогреваемых агрегатов.

В других случаях исполнения электрические нагреватели могут быть встроены в обогреваемые агрегаты.

Объектом Подогрева могут являться: или агрегаты ТС, и/или отсеки ТС, и/или стационарные помещения, и/или временные помещения.

Сопоставительный анализ заявляемого изобретения с прототипом показал, что во всех случаях исполнения оно отличается от известного, наиболее близкого технического решения:

- наличием датчика концентрации остаточного кислорода в продуктах сгорания (λ-зонд, Лямбда-зонд), установленного в выхлопном патрубке системы отвода продуктов сгорания и связанного с электронным блоком управления;

- выполнением горелочного устройства, содержащим: камеру сгорания, форсунку, свечу для поджигания топливно-воздушной смеси;

- выполнением камеры сгорания, представляющей собой монолитную толстостенную конструкцию, внутренняя поверхность которой имеет цилиндрическую форму, а наружная – призматическую;

- наличием рассекательного стакана, установленного внутри камеры сгорания, открытой частью ко входу потока топливно-воздушной смеси;

- наличием на боковой и торцевой поверхностях стакана отверстий.

Сопоставительный анализ заявляемого изобретения с прототипом показал, что в предпочтительном случае исполнения оно отличается от известного, наиболее близкого технического решения:

- выполнением топливного оборудования, содержащим: проходной топливный бак, топливный насос, топливные магистрали, фильтр топливной магистрали питания горелочного устройства;

- выполнением ТЭГ, содержащим термоэлектрические генераторные модули, крепежные узлы пружинной температурной компенсации, холодный теплообменник, электрическую арматуру;

- выполнением ТЭГ, содержащим первую секцию, включающую термоэлектрические генераторные модули, установленные на наружной поверхности камеры сгорания, имеющие плоскую конструкцию и помещенные в герметичный тонкостенный чехол из нержавеющей стали, содержащий внутренние электроизоляционные прокладки и заполненный инертным газом;

- выполнением ТЭГ, содержащим вторую секцию, включающую термоэлектрические генераторные модули, установленные на выхлопном патрубке системы отвода продуктов сгорания, имеющие кольцевую конструкцию и помещенные в герметичный тонкостенный чехол из нержавеющей стали, содержащий внутренние электроизоляционные прокладки и заполненный инертным газом;

- наличием связанного с электронным блоком управления электрического нагревателя воздуха, подаваемого в Объект Подогрева;

- выполнением устройства подачи воздуха в горелочное устройство, содержащим: нагнетающий воздушный вентилятор, входной воздушный коллектор, воздуховод подогретого воздуха, теплообменник для подогрева входного воздуха, входной воздушный патрубок;

- выполнением электронного блока управления, содержащим: силовые интерфейсные блоки для подключения АКБ, выходов ТЭГ, нагревателей, вентиляторов, клапанов и насосов; высоковольтный интерфейсный блок питания свечи поджига топливо-воздушной смеси; блоки входных интерфейсов датчиков и дополнительного энергоснабжения с разъемом для раздачи дополнительной электроэнергии; управляющий контроллер устройства контроля и управления работой Обогревателя; пульт управления и индикации режимов работы Обогревателя; дополнительный выносной пульт; приемопередатчик; кабели и электрическую арматуру;

- наличием: датчика температуры нагреваемого воздуха Объекта Подогрева, датчика температуры корпуса топливного насоса Обогревателя, датчика температуры топливной магистрали Обогревателя, датчика температуры фильтра топливной магистрали питания горелочного устройства Обогревателя, датчика температуры проходного топливного бака, датчика температуры холодного теплообменника ТЭГ, датчика температуры АКБ ТС, электрического нагревателя АКБ ТС, электрического нагревателя топливного насоса ТС, электрического нагревателя топлива в баке ТС, электрического нагревателя топливной магистрали ТС, электрического нагревателя фильтра топливной магистрали ТС;

- использованием воздушной среды в качестве теплоносителя для обогрева Объекта Подогрева, а в качестве холодных теплообменников ТЭГ - воздушных радиаторов, обеспечивающих нагрев теплоносителя, наличием электрического нагревателя системы жидкостного охлаждения (СЖО) ТС, установленного в жидкостном радиаторе ТС; выполнением средства подачи теплоносителя к Объекту Подогрева, включающим: входной диффузор воздуха Объекта Подогрева, воздушный канал, входной воздуховод воздуха Объекта Подогрева, патрубок подвода воздуха, воздушную управляемую заслонку, обеспечивающую подмешивание холодного воздуха окружающей среды через патрубок подвода воздуха в воздушный поток, поступающий на вход нагнетающего воздушного вентилятора;

- использованием жидкого теплоносителя (типа ОЖ ДВС ТС) в качестве теплоносителя для обогрева Объекта Подогрева, а в качестве холодных теплообменников ТЭГ - жидкостных радиаторов, обеспечивающих нагрев теплоносителя, наличием электрического нагревателя воздуха Объекта Подогрева; выполнением средства подачи теплоносителя к Объекту Подогрева, содержащим: насос для прокачки ОЖ в Обогревателе и двигателе ТС, трубопроводы для прокачки ОЖ в Обогревателе и трубопроводную арматуру;

- выполнением электрических нагревателей, установленными на наружных поверхностях обогреваемых агрегатов;

- выполнением электрических нагревателей, встроенными в обогреваемые агрегаты;

- использованием в качестве Объекта Подогрева: или агрегатов ТС, и/или отсеков ТС, и/или стационарных помещений, и/или временных помещений.

Наличие рассекательного стакана, установленного внутри камеры сгорания, открытой частью ко входу потока топливно-воздушной смеси, повышает эффективность нагрева горячих теплообменников ТЭГ, термоэлектрические генераторные модули которого установлены на наружной поверхности камеры сгорания.

Продукты сгорания топливо-воздушной смеси проходят через отверстия в боковой и торцевой поверхностях рассекательного стакана в полость между наружной стороной рассекательного стакана и внутренней поверхностью камеры сгорания, обеспечивая ее нагрев. Дополнительный нагрев внутренней поверхности камеры сгорания, обеспечивающий повышение эффективности генерации электрической энергии в ТЭГ, осуществляется за счет инфракрасного излучения, испускаемого наружной поверхностью рассекательного стакана, образующегося за счет его нагрева проходящими через него газообразными продуктами сгорания.

С помощью выходного сигнала λ-зонда, установленного в выпускном патрубке системы отвода продуктов сгорания, электронным блоком управления формируются напряжения питания нагнетающего воздушного вентилятора и топливного насоса Обогревателя, обеспечивающие оптимальный режим горения топливо-воздушной смеси.

Подача на вход камеры сгорания Обогревателя воздуха, подготовленного в камере подогрева входного воздуха повышает полноту сгорания топливо-воздушной смеси и общего коэффициента полезного действия Обогревателя.

Электронный блок управления обеспечивает оптимальный режим нагрева топлива в баке ТС, топливной магистрали ТС, корпуса топливного насоса ТС, аккумуляторной батареи ТС, теплоносителя системы охлаждения ТС, воздуха в Объекте Подогрева, оптимальную зарядку АКБ ТС, оптимальный расход топлива в Обогревателе, а также генерацию дополнительной электрической энергии, которая может быть использована для иных нужд.

Выполнение термоэлектрических генераторных модулей, помещенными в герметичный тонкостенный чехол из нержавеющей стали, содержащий внутренние электроизоляционные прокладки и заполненный инертным газом, а также наличие индивидуальных пружинных компенсационных прижимов термоэлектрических генераторных модулей, устанавливаемых на теплообменниках ТЭГ, повышает надежность и срок службы Обогревателя.

Предлагаемый обогреватель со встроенным термоэлектрическим генератором иллюстрируется схемными чертежами, представленными на фиг. 1-4.

На фиг. 1 представлен схемный чертеж обогревателя со встроенным термоэлектрическим генератором, общий вид.

На фиг. 2 представлен схемный чертеж обогревателя со встроенным термоэлектрическим генератором с воздушной средой в качестве теплоносителя, общий вид.

На фиг. 3 представлен схемный чертеж обогревателя со встроенным термоэлектрическим генератором с жидкой средой в качестве теплоносителя, общий вид.

На фиг. 4 представлена выноска элемента А на фиг. 2, 3.

Обогреватель со встроенным термоэлектрическим генератором содержит: горелочное устройство 1; устройство 2 подачи воздуха в горелочное устройство; термоэлектрический генератор (ТЭГ) 3, систему 4 отвода продуктов сгорания; топливное оборудование 5; электронный блок управления 6; средство 7 подачи теплоносителя к Объекту Подогрева, датчики температуры и электрические нагреватели, соединенные с входами электронного блока управления 6. Термоэлектрический генератор (ТЭГ) 3 электрически связан через блок управления 6 с аккумуляторной батарей 25 транспортного средства. Горелочное устройство 1 содержит: камеру сгорания 120, форсунку 121, свечу 122 для поджигания топливно-воздушной смеси. В качестве свечи 122 для поджигания топливо-воздушной смеси может быть использована свеча зажигания, либо свеча накаливания. В выхлопном патрубке 125 системы отвода продуктов сгорания 4 установлен датчик 48 концентрации остаточного кислорода в продуктах сгорания (λ-зонд, Лямбда-зонд), связанный с электронным блоком управления 6. Камера сгорания 120 представляет собой монолитную толстостенную конструкцию, внутренняя поверхность которой имеет цилиндрическую форму, а наружная – призматическую. Внутри камеры сгорания 120 открытой частью ко входу потока топливно-воздушной смеси установлен рассекательный стакан 123, на боковой и торцевой поверхностях которого выполнены отверстия малого диаметра (до 1 мм). Горелочное устройство 1 установлено внутри корпуса (на чертеже не показан) обогревателя.

Обогреватель содержит линии 8 подачи электрической энергии, шины 9 данных и управления.

Топливное оборудование Обогревателя содержит фильтр 130 топливной магистрали питания горелочного устройства, топливный насос 131, проходной топливный бак 132, топливные магистрали 133, 134 и 135. В отдельных случаях исполнения, топливное оборудование может содержать дополнительный электромагнитный клапан (на чертеже не показан), обеспечивающий подключение или отключение проходного топливного бака 132 и топливного насоса 131, включаемый в разрыв топливной магистрали 134.

Термоэлектрический генератор (ТЭГ) 3 содержит термоэлектрические генераторные модули (60 и 63), горячие теплообменники (61 и 65), холодные теплообменники (62 и 64), узлы крепления термогенераторных модулей с пружинными прижимами для компенсации температурных расширений и электрическую арматуру (на чертеже не показаны).

Термоэлектрический генератор 3 может содержать две секции. Секция №1 ТЭГ охватывает наружную сторону камеры сгорания 120, секция № 2 ТЭГ установлена на выхлопной патрубок 125 системы 4 отвода продуктов сгорания.

Горячим теплообменником 61 секции № 1 ТЭГ является плоская наружная грань толстостенной монолитной металлической камеры сгорания 120. Горячим теплообменником 65 секции № 2 ТЭГ является наружная цилиндрическая поверхность выхлопного патрубка 125 для отвода продуктов сгорания из выпускного коллектора 124.

Холодные теплообменники 62 и 64 ТЭГ Обогревателя с жидкостным теплоносителем представляет собой оребренную замкнутую полость, через ребра которой осуществляется сброс в прокачиваемый теплоноситель тепла, отводимого от горячих спаев термоэлектрических генераторных модулей. При необходимости, внешняя поверхность холодных теплообменников может быть дополнительно теплоизолирована.

Термоэлектрические генераторные модули 60 секции № 1 ТЭГ состоят из плоских термоэлектрических генераторных батарей, помещенных в герметичный тонкостенный чехол из нержавеющей стали, содержащий внутренние электроизоляционные прокладки и заполненный инертным газом (на чертеже не показаны).

Термоэлектрические генераторные модули 63 секции № 2 ТЭГ состоят из кольцевых термоэлектрических генераторных батарей, помещенных в цилиндрический герметичный тонкостенный чехол из нержавеющей стали, содержащий внутренние электроизоляционные прокладки и заполненный инертным газом (на чертеже не показаны).

Пружинный прижим для компенсации температурных расширений для термоэлектрических генераторных модулей секции №1 ТЭГ имеет плоскую конструкцию, для термоэлектрических генераторных модулей секции № 2 ТЭГ имеет кольцевую конструкцию (на чертеже не показаны).

Система 4 отвода продуктов сгорания содержит выпускной коллектор 124 камеры сгорания 120 и выхлопной патрубок 125 для отвода продуктов сгорания из выпускного коллектора 124. Конструктивно выпускной коллектор 124 имеет сложную, предпочтительно конусообразную форму, обеспечивая сопряжение камеры сгорания 120 и выхлопного патрубка 125, и размещается на выходе камеры сгорания 120. Последовательно по ходу выхлопных газов за выпускным коллектором 124 располагается выхлопной патрубок 125.

Электрический нагреватель 70 воздуха, подаваемого в Объект Подогрева, связан с электронным блоком управления 6.

Устройство 2 подачи воздуха в горелочное устройство 1 содержит нагнетающий воздушный вентилятор 110, входной воздушный коллектор 111, воздуховод 112 подогретого воздуха, камеру 113 подогрева входного воздуха, теплообменник 114 подогрева входного воздуха, входной воздушный патрубок 115. Камера 113 подогрева входного воздуха представляет собой замкнутую полость, сквозь которую нагнетающим воздушным вентилятором 110 прокачивается входной воздух, поступающий через входной воздушный патрубок 115 в камеру сгорания 120 горелочного устройства. Нагрев поступающего воздуха осуществляется отработанными газами через теплообменник 114 подогрева входного воздуха. Теплообменник 114 располагается на выпускном коллекторе 124 камеры сгорания 120 либо на выхлопном патрубке 125 системы 4 отвода продуктов сгорания за секцией № 2 ТЭГ (на чертеже не показаны).

Воздуховод 112 подогретого воздуха одним концом подсоединен к входному воздушному коллектору 111, другим концом - к камере 113 подогрева входного воздуха, располагаемой вокруг теплообменника 114 подогрева входного воздуха, который, в свою очередь, расположен на выпускном коллекторе 124 камеры сгорания 120 или выхлопном патрубке 125 системы 4 отвода продуктов сгорания за секцией № 2 ТЭГ.

Электронный блок управления 6 содержит: силовой интерфейсный блок 140 для подключения АКБ; силовой интерфейсный блок 141 для подключения выходов секций № 1 и № 2 термоэлектрического генератора; высоковольтный интерфейсный блок 142 питания свечи поджига топливо-воздушной смеси; блок 143 входных интерфейсов датчиков; силовой интерфейсный блок 144 для подключения нагревателей, вентиляторов, клапанов и насосов; пульт 145 управления и индикации режимов работы Обогревателя; блок 146 дополнительного энергоснабжения с разъемом для раздачи дополнительной электроэнергии; приемопередатчик 147; управляющий контроллер 148 электронного блока 6 управления Обогревателя, а также дополнительную электрическую арматуру. В дополнительную электрическую арматуру входят: шина 149 сигналов от датчиков, кабель 150 питания нагревателей, вентиляторов, насосов и переключателей, кабель 151 высоковольтного импульсного напряжения на свечу зажигания, силовые кабели 152 секций № 1 и № 2 термоэлектрического генератора, силовой кабель 153 зарядки АКБ, кабель 154 управления жидкостным управляемым клапаном, кабель 155 управления смесителем воздуха салона ТС или другого Объекта Подогрева, дополнительный выносной пульт 156, подсоединительный разъем 157.

Связь управляющего контроллера 148 Обогревателя с датчиками осуществляется через блок 143 входных интерфейсов датчиков по шине 149 сигналов от датчиков; управление силовыми периферийными устройствами (электрическими нагревателями, насосами, вентиляторами) - через силовой интерфейсный блок 144 по кабелю 150 питания нагревателей, вентиляторов, насосов и переключателей.

Посредством силового интерфейсного блока 141 для подключения выходов секций № 1 и № 2 термоэлектрического генератора и кабеля 152 осуществляется преобразование генерируемого электрического напряжения, через силовой интерфейсный блок 140 и силовой кабель 153 осуществляется подзаряд АКБ ТС.

С помощью высоковольтного блока питания 142 и кабеля 151 обеспечивается поджиг топливо-воздушной смеси.

С помощью пульта управления и индикации 145 и дополнительного выносного пульта 156 осуществляется управление работой Обогревателя. Приемопередатчик 147 обеспечивает в автоматическом режиме с заданной периодичностью передачу радиосигнала, содержащую информацию о работе Обогревателя и возникших неисправностях. Через блок 146 осуществляется дополнительное энергоснабжение потребителей, подсоединительный разъем 157 обеспечивает подключение датчиков и оборудования Обогревателя в случае его выполнения вне моторного отсека ТС или другого Объекта Подогрева.

В состав датчиков, обеспечивающих работу Обогревателя входят: датчик 48 концентрации кислорода (Лямбда-зонд, λ-зонд), датчик 49 температуры корпуса топливного насоса Обогревателя, датчики 50, 51, 53 температуры топливных магистралей Обогревателя, датчик 52 температуры топлива в проходном топливном баке 132 Обогревателя, датчик 56 фильтра топливной магистрали Обогревателя, датчик 55 температуры холодного теплообменника ТЭГ, датчик 41 температуры АКБ ТС.

В состав устройств нагрева, обеспечивающих работу Обогревателя входят: электрические нагреватели 71, 79, 82 топливных магистралей Обогревателя, электрический нагреватель 80 корпуса топливного насоса Обогревателя, электрический нагреватель 81 проходного топливного бака Обогревателя, электрический нагреватель 84 топливного фильтра Обогревателя.

В состав устройств нагрева, обеспечивающих выполнение требований назначения Обогревателя входят: электрические нагреватели 72 и 78 топливных магистралей ТС, электрический нагреватель 73 АКБ, электрический нагреватель 74 СЖО ТС, электрический нагреватель 75 масла в картере двигателя ТС, электрический нагреватель 76 корпуса топливного насоса ТС, электрический нагреватель 77 топлива в баке ТС, электрический нагреватель 83 фильтра топливной магистрали ТС.

Для Обогревателя с жидкостным теплоносителем в состав устройств нагрева входит электрический нагреватель 70 воздуха салона ТС или другого Объекта Подогрева. В случае использования жидкостного теплоносителя средство 7 подачи теплоносителя к Объекту Подогрева содержит жидкостные трубопроводы 100, 102, 103, 104, жидкостный управляемый клапан 101, насос 105.

В случае использования воздуха в качестве теплоносителя, в состав средства 7 подачи теплоносителя к Объекту Подогрева входят: нагнетающий воздушный вентилятор 90 теплоносителя, вентилятор 91 воздуха салона ТС или другого Объекта Подогрева, входной диффузор 92 воздуха салона ТС или другого Объекта Подогрева, воздушный канал 93, входной воздуховод 94 воздуха салона ТС или другого Объекта Подогрева, патрубок 95 подвода воздуха, воздушная управляемая заслонка 96, выходной воздуховод 97 воздуха салона ТС или другого Объекта Подогрева, а также жидкостный управляемый клапан 101, насос ОЖ 105.

Клапан 101 и насос 105 включают в разрыв магистрали системы охлаждения транспортного средства через жидкостный управляемый клапан 101, обеспечивая прокачку средствами Обогревателя охлаждающей жидкости СЖО ТС, нагреваемой электрическими нагревателями.

Для поддержания требований по газовому составу воздуха в Объекте Подогрева предусматривается замешивание воздуха окружающей среды через патрубок 95 подвода воздуха и воздушную управляемую заслонку 96 в воздушный поток, поступающий во входной диффузор 92.

Патрубок 95 подвода воздуха окружающей среды для воздушного Обогревателя располагается таким образом, чтобы избежать попадания во входной воздуховод 97 воздуха салона ТС или другого Объекта Подогрева выхлопных газов из выхлопного патрубка 125 для отвода продуктов сгорания из выпускного коллектора 124.

Электрические нагреватели могут быть установлены на наружных поверхностях обогреваемых агрегатов или встроены в обогреваемые агрегаты.

Объектами Подогрева могут являться: или агрегаты ТС, и/или отсеки ТС, и/или стационарные помещения, и/или временные помещения.

В воздушном обогревателе со встроенным термоэлектрическим генератором обеспечение предпускового прогрева для облегчения запуска двигателя внутреннего сгорания , отопление и создание комфортных условий в салонах ТС или других Объектах Подогрева при пониженных температурах окружающей среды осуществляют созданием нагретого воздушного потока с одновременной генерацией электрической энергии от источника нагрева воздушного потока.

В жидкостном обогревателе со встроенным термоэлектрическим генератором обеспечение предпускового прогрева для облегчения запуска тепловых двигателей, отопление и создание комфортных условий в Объектах Подогрева при пониженных температурах окружающей среды осуществляют нагревом и прокачкой теплоносителя через систему охлаждения ТС и жидкостно-воздушный радиатор отопителя салона ТС или жидкостно-воздушный теплообменник, установленный на другом Объекте Подогрева, с одновременной генерацией электрической энергии от источника нагрева жидкостного теплоносителя.

Обогреватель с термоэлектрическим генератором стационарно устанавливается либо в моторный отсек ТС или в другой Объект Подогрева (встроенный обогреватель), либо представляет собой переносное (мобильное) устройство, конструктивно не связанное с Объектом Подогрева (отдельный обогреватель).

Во встроенном Обогревателе отсутствует подсоединительный разъем 157, а датчик 40 температуры нагреваемого воздуха салона ТС или другого Объекта Подогрева, датчик 41 температуры АКБ ТС, датчик 42 температуры теплоносителя СЖО ТС, датчик 43 температуры масла в картере двигателя ТС, датчик 44 температуры корпуса топливного насоса ТС, датчики 45, 46 температуры топливной магистрали, датчик 47 температуры топлива ТС в топливном баке 31, датчик 56 температуры фильтра 33 топливной магистрали ТС, а также электрические нагреватели 72 и 78 топливной магистрали ТС, электрический нагреватель 73 АКБ, электрический нагреватель 74 СЖО ТС, электрический нагреватель 75 масла в картере двигателя ТС, электрический нагреватель 76 корпуса топливного насоса ТС, электрический нагреватель 77 топлива в баке ТС, электрический нагреватель 83 фильтра топливной магистрали ТС постоянно подключены непосредственно к электронному блоку управления 6 . Трубопроводы 100, 104, жидкостный управляемый клапан 101, насос ОЖ 105 включаются постоянно в разрыв магистрали системы охлаждения транспортного средства, обеспечивая прокачку жидкостного теплоносителя сквозь обогреватель.

Для встроенного Обогревателя с воздушным теплоносителем воздуховод 94 воздуха, подаваемого в салон ТС, одним концом крепится к выходному фланцу воздушного канала Обогревателя, а другим концом включается в разрыв воздуховода системы вентиляции салона ТС.

В переносном Обогревателе датчик 40 температуры нагреваемого воздуха салона ТС или другого Объекта Подогрева, датчик 41 температуры АКБ ТС, датчик 42 температуры теплоносителя СЖО ТС, датчик 43 температуры масла в картере двигателя ТС, датчик 44 температуры корпуса топливного насоса ТС, датчики 45, 46 температуры топливной магистрали, датчик 47 температуры топлива ТС в топливном баке 31, датчик 56 температуры фильтра 33 топливной магистрали ТС, а также электрические нагреватели 72 и 78 топливной магистрали ТС, электрический нагреватель 73 АКБ, электрический нагреватель 74 СЖО ТС, электрический нагреватель 75 масла в картере двигателя ТС, электрический нагреватель 76 корпуса топливного насоса ТС, электрический нагреватель 77 топлива в баке ТС, электрический нагреватель 83 фильтра топливной магистрали ТС подключены к электронному блоку управления 6 через подсоединительный разъем 157. Трубопроводы 100, 104, жидкостный управляемый клапан 101, насос ОЖ 105 подключаются в разрыв магистрали системы охлаждения транспортного средства гибкими шлангами с быстроразъемными непроливающимися соединителями (БРНС).

Для переносного Обогревателя с воздушным теплоносителем воздуховод 94 воздуха, подаваемого в салон ТС, одним концом крепится к выходному фланцу воздушного канала Обогревателя, а другим концом закрепляется в Объекте Подогрева.

Шина 149 сигналов от датчиков, кабель 150 питания нагревателей, вентиляторов, насосов и переключателей, кабель 151 высоковольтного импульсного напряжения на свечу зажигания, силовой кабель 152 секций термоэлектрического генератора и силовой кабель 153 зарядки АКБ, дополнительный кабель 154 управления для жидкостного управляемого клапана, а также дополнительный кабель 155 управления смесителем воздуха салона ТС или другого Объекта Подогрева подключаются к устройствам назначения, устанавливаемых на агрегатах ТС (аккумуляторная батарея 25, радиатор 26 системы охлаждения ТС, двигатель 27 ТС и его частях 28, 29, топливной магистрали 32, насосе 30 и баке 31 ТС) и электронному блоку управления 6.

Вентилятор 91 воздуха Объекта Подогрева, электрический нагреватель 70 воздуха Объекта Подогрева (для жидкостного Обогревателя) и датчик 40 температуры нагреваемого воздуха Объекта Подогрева устанавливают в отдельном локализованном объеме, исключающем попадание продуктов сгорания, образуемых при работе Обогревателя в этот объем, при этом вентилятор 91воздуха Объекта Подогрева, датчик 40 температуры воздуха Объекта Подогрева, а также электрический нагреватель 70 воздуха Объекта Подогрева для жидкостного Обогревателя конструктивно вынесены из корпуса Обогревателя.

Вентилятор 91 для Обогревателя с жидкостным теплоносителем конструктивно объединен с электрическим нагревателем 70 и располагается внутри салона ТС или другого Объекта Подогрева в произвольном месте.

Вентилятор 91 для Обогревателя с воздушным теплоносителем размещается на выходе воздуховода 94 воздуха Объекта Подогрева.

Управление температурой внутри Объекта Подогрева осуществляется с помощью выносного пульта 156.

Предлагаемый обогреватель со встроенным термоэлектрическим генератором работает следующим образом.

Переводом переключателя на пульте управления и индикации 145 в положение «Вкл» или радиосигналом запуска с выхода приемопередатчика 147 по кабелю 153 от АКБ ТС 25 подается напряжение на вход интерфейсного блока 140, осуществляется запуск Обогревателя в работу, при этом последовательно выполняется запуск управляющего контроллера 148 и проверка остаточной емкости АКБ ТС 25 и передача приемопередатчиком 147 сигнала о включении Обогревателя.

При необходимости, управляющим сигналом от интерфейсного блока 144 включается электромагнитный клапан (на чертеже не показан), обеспечивающий подключение проходного топливного бака 132 и топливного насоса 131 Обогревателя в разрыв топливной магистрали ТС.

При недостаточной емкости АКБ ТС 25 на пульте управления и индикации 145 отображается информация о невозможности запуска Обогревателя и соответствующий сигнал передается приемопередатчиком 147.

При достаточном уровне заряда АКБ 25 осуществляется проверка работоспособности интерфейсных блоков 140-144, проверка работоспособности датчиков 48-53, датчика температуры теплоносителя 54 для Обогревателя с жидкостным теплоносителем или датчика 55 температуры нагревающего воздуха, датчика 48 концентрации кислорода, электрических нагревателей 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78,79, 80, 81, 82, 83, 84, вентиляторов 91, 110 для Обогревателя с жидкостным теплоносителем или вентиляторов 90, 91,110 для Обогревателя с воздушным теплоносителем, насосов 105, 131, воздушной управляемой заслонки 96, проверка исправности секций термоэлектрического генератора.

При отрицательном результате проверки на пульте управления и индикации 145 отображается информация о неисправном узле и осуществляется передача радиосигнала с информацией о неисправном узле.

При положительном результате проверки приемопередатчиком 147 передается соответствующий радиосигнал, а затем электрическая мощность АКБ 25 через интерфейсные блоки 140 и 144 подается на электрические нагреватели 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78,79, 80, 81, 82, 83, 84.

Питание электрических нагревателей импульсное. В зависимости от остаточного уровня заряда АКБ ТС 25 скважность импульсной последовательности питающего напряжения, формируемой управляющим контроллером 148, может быть различной для различных нагревателей.

В первую очередь обеспечивается необходимый для поджига топливо-воздушной смеси уровень температуры топлива в проходном топливном баке 132 и топливных магистралях 133 и 135, во вторую – топливных магистралях и топливном баке ТС. В случае низкого остаточного уровня заряда АКБ, напряжение на электрические нагреватели топливной магистрали ТС и топлива в топливном баке ТС может быть подано после выхода ТЭГ Обогревателя в режим устойчивой электрической генерации.

Контроль температуры нагреваемых узлов осуществляется по датчикам температуры 40-48. Контроль нагревателей осуществляется управляющим контроллером 148 по току потребления каждого нагревателя. В случае возникновения аварии по любому из нагревателей приемопередатчиком 147 формируется и передается радиосигнал, содержащий сведения о виде аварии и аварийном узле.

При достижении необходимой для поджига топливно-воздушной смеси температуры топлива в проходном баке 132 и топливопроводах 133 и 135 электронным блоком управления 6 электрическими нагревателями 78-84 обеспечивается режим поддержания требуемой температуры, подается напряжение питания от АКБ ТС 25 на нагнетающий воздушный вентилятор 110 и топливный насос 131, в результате чего на входе в камеру сгорания 120 форсункой 121 нагнетательным вентилятором 110 формируется топливо-воздушная смесь.

Контроль работоспособности нагнетающего вентилятора 110 и топливного насоса 131 осуществляется в электронном блоке управления 6 по токам потребления.

После формирования топливо-воздушной смеси в камере сгорания 120 с выхода интерфейсного блока питания свечи поджига 142 топливо-воздушной смеси подается высоковольтная импульсная последовательность, обеспечивающая ее поджиг свечой зажигания 122. При использовании свечи накаливания с выхода блока 142 подается постоянное напряжение.

Контроль горения топливо-воздушной смеси осуществляется по выходному напряжению ТЭГ

В случае срыва горения топливо-воздушной смеси, управляющим контроллером перекрывается электромагнитный клапан топливной магистрали 134 и передача приемопередатчиком 147 сигнала о срыве горения.

Одновременно с поджигом топливо-воздушной смеси электронным блоком управления 6 с помощью жидкостного управляющего клапана 101 осуществляется включение насоса ОЖ 105, подключение жидкостных магистралей 102 и 103 Обогревателя с жидкостным теплоносителем к жидкостной магистрали ТС или нагнетающего воздушного вентилятора 90 для воздушного Обогревателя.

Во время работы Обогревателя, топливо, запасенное в проходном топливном баке Обогревателя 132 дополняется повторной заправкой или топливом, поступающим из топливного бака ТС 31.

По мере горения топливо-воздушной смеси в камере сгорания 120 происходит повышение температуры горячих теплообменников 61, 65 секций ТЭГ 3, между горячими и холодными сторонами термоэлектрических генераторных модулей 60, 63 образуется разность температур, обуславливающая генерацию электрической энергии.

С ростом перепада температуры между горячими и холодными сторонами термоэлектрических генераторных модулей 60, 63 количество генерируемой электрической энергии растет.

При достижении выходным напряжением ТЭГ нижнего порогового уровня, в силовом интерфейсном блоке 140 формируется импульсный зарядный ток АКБ ТС 25.

Постоянно, в процессе заряда АКБ ТС 25 электронным блоком управления 6 осуществляется контроль уровня заряда АКБ и задание оптимальной скважности зарядного тока.

При достижении АКБ ТС 25 достаточного уровня заряда, например - не менее 80% от уровня полного заряда аккумуляторной батареи, электронным блоком управления 6 подается импульсное напряжение на электрические нагреватели 72,78 топливной магистрали ТС, электрический нагреватель 73 АКБ, электрический нагреватель 74 СЖО ТС, электрический нагреватель 75 масла в картере двигателя ТС, электрический нагреватель 76 топливного насоса ТС, электрический нагреватель 77 топлива в баке ТС.

При необходимости, управляющим контроллером 148 дополнительно включаются вентилятор 91 воздуха салона ТС или другого Объекта Подогрева.

Задание требуемой температуры воздуха в салоне ТС или другом Объекта Подогрева обеспечивается через пульт 145 управления и индикации режимов работы Обогревателя или по радиоканалу через приемопередатчик 147 или через дополнительный выносной пульт 156.

Требуемая температура в салоне ТС или другом Объекте Подогрева обеспечивается для Обогревателя с жидкостным теплоносителем регулировкой электрического нагревателя 70 по сигналу датчика температуры 40 и вентилятором воздуха 91 и подачей нагретого воздуха по входному воздуховоду 94 воздуха салона ТС или другого Объекта Подогрева.

В обогревателе с воздушным теплоносителем для управления температурой воздуха и частичного его обновления в салоне ТС или Объекта Подогрева используется управляемая воздушная заслонка 96, с помощью которой через патрубок подвода воздуха 95 осуществляется подмешивание холодного воздуха в воздушный поток, поступающий на вход нагнетающего воздушного вентилятора 90 по выходному воздуховоду 97 воздуха салона ТС или Объекта Подогрева.

Оптимальный состав топливо-воздушной смести для текущих значений температуры и влажности воздуха обеспечивается регулированием расхода воздуха посредством управления скоростью вращения нагнетательного вентилятора 110 и расходом топлива посредством управления топливным насосом Обогревателя 131. Формирование оптимального состава топливо-воздушной смеси осуществляется по сигналам датчика 48 концентрации остаточного кислорода в выхлопных газах.

Контроль температуры АКБ ТС 25, теплоносителя СЖО ТС в радиаторе 26 СЖО ТС, масла в картере двигателя ТС 29, температуры корпуса топливного насоса ТС 30, топливной магистрали ТС 32, топлива ТС в топливном баке 31, а также температура топливного оборудования Обогревателя - топливных магистралей 133,135, фильтра 130 и топливного насоса 131, топлива в проходном топливном баке 132, обеспечивается по сигналам датчиков температуры 49-57.

Контроль непревышения температурой теплоносителя в холодных теплообменниках 62, 64 ТЭГ предельно допустимых значений обеспечивается датчиками 54 температуры теплоносителя на выходе ТЭГ для Обогревателя с жидкостным теплоносителем и температурным датчиком 55 для Обогревателя с воздушным теплоносителем. В том случае, если температура холодных теплообменников близка к критической, то управляющим контроллером снижается подача топливо-воздушной смести в камеру сгорания, что приводит к снижению количества тепла, проходящего через ТЭГ и к снижению температуры на холодном теплообменнике.

При достижении температурами АКБ ТС 25, охлаждающей жидкости в радиаторе 26, масла в картере двигателя 29 топлива в топливном баке ТС 31 требуемых значений, электронным блоком управления 6 увеличивается скважность напряжения питания соответствующего электрического нагревателя 72-78. При необходимости, также осуществляется изменение скважности напряжения питания электрических нагревателей топливного оборудования Обогревателя 71, 79-84. Кроме того, при приближении АКБ ТС 25 к уровню полного заряда, электронным блоком управления 6 увеличивается скважность импульсного тока заряда.

Высвободившаяся электрическая энергия может быть использована для повышения интенсивности нагрева воздуха салона ТС или Объекта Подогрева, либо передана через разъем блока дополнительного энергоснабжения 146 иным дополнительным потребителям.

В том случае, если при снижении средней мощности питания электрических нагревателей 71-84 избыточная электрическая мощность генерации не востребуется, электронным блоком управления 6 дополнительно снижаются расход воздуха нагнетательным вентилятором 110 и подача топлива топливным насосом 131 Обогревателя с поддержанием остаточного кислорода в выхлопных газах нулевым или близким к нулю.

При необходимости увеличения генерируемой электрической мощности или температур АКБ ТС 25, охлаждающей жидкости в радиаторе 26, масла в картере 27 двигателя ТС, топлива в топливном баке ТС 30, а также узлов 130-135 топливного оборудования Обогревателя, электронным блоком управления 6 увеличивается подача воздуха нагнетательным вентилятором 110 и подача топлива топливным насосом 131, что приводит к увеличению теплоты сгорания топливо-воздушной смеси и росту генерируемой электрической энергии.

При переводе переключателя на пульте управления и индикации режимов работы 145 в положение «Выкл» или приходе радиосигнала на выключение Обогревателя выхода приемопередатчика 147 выключаются топливный насос 131, нагнетательный вентилятор 110, насос ОЖ 105. Жидкостный управляемый клапан 101 переводится в положение, замыкающее магистрали 100 и 104 СЖО двигателя ТС, приемопередатчиком 147 передается радиосигнал об успешном отключении Обогревателя, снимается управляющее напряжение электронного блока управления 6.

Для выносного Обогревателя необходимо ручное отсоединение средства подачи теплоносителя к Объекту Подогрева 7 и подсоединительного разъема 157.

Предлагаемое изобретение относится к вспомогательным средствам для обогрева и облегчения запуска двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано с любыми транспортными средствами, содержащими тепловой двигатель, как в варианте встроенного предпускового подогревателя, так и в виде отдельного переносного устройства, практически без ограничения времени функционирования при условии периодического пополнения топливного бака транспортного средства или проходного топливного бака предпускового подогревателя с встроенным термоэлектрическим генератором.

Изобретение может быть использовано как подогреватель салонов, кабин, фургонов и отсеков различных транспортных средств, помещений, как стационарных, так и легковозводимых, складных и перевозимых, а также палаток, навесов и иных конструкций, используемых для обитания в полевых условиях.

Изобретение относится к вспомогательным средствам обогрева и может быть использовано для облегчения запуска двигателей внутреннего сгорания. Обогреватель со встроенным термоэлектрическим генератором (ТЭГ) (3) содержит горелочное устройство (1), устройство (2) подачи воздуха в горелочное устройство; топливное оборудование (5); электронный блок (6) управления (ЭБУ). ТЭГ (3) электрически связан через ЭБУ (6) с аккумуляторной батареей (25). Также содержит систему (4) отвода продуктов сгорания, средство (7) подачи теплоносителя к объекту подогрева, датчики температуры и электрические нагреватели, соединенные с ЭБУ (6). Содержит связанный с электронным блоком (6) управления датчик (48) кислорода в продуктах сгорания и горелочное устройство (1), состоящее из камеры (120) сгорания, форсунки (121), свечи (122). Камера (120) сгорания представляет собой монолитную конструкцию, внутренняя поверхность которой имеет цилиндрическую форму, наружная – призматическую. Внутри камеры (120) сгорания, открытой частью ко входу потока топливно-воздушной смеси, установлен рассекательный стакан (123). Технический результат заключается в увеличении ресурса работы, снижении расхода топлива, а также генерации дополнительной электрической мощности. 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Обогреватель со встроенным термоэлектрическим генератором, содержащий: горелочное устройство; устройство подачи воздуха в горелочное устройство; топливное оборудование; электронный блок управления; термоэлектрический генератор (ТЭГ), электрически связанный через блок управления с аккумуляторной батареей транспортного средства (ТС); систему отвода продуктов сгорания; средство подачи теплоносителя к объекту подогрева, датчики температуры и электрические нагреватели, соединенные с входами электронного блока управления, отличающийся тем, что содержит связанный с электронным блоком управления датчик концентрации остаточного кислорода в продуктах сгорания (λ- зонд, Лямбда-зонд), установленный в выхлопном патрубке системы отвода продуктов сгорания, и горелочное устройство, состоящее из камеры сгорания, форсунки, свечи для поджигания топливно-воздушной смеси; при этом камера сгорания представляет собой монолитную толстостенную конструкцию, внутренняя поверхность которой имеет цилиндрическую форму, наружная – призматическую; а внутри камеры сгорания, открытой частью ко входу потока топливно-воздушной смеси, установлен рассекательный стакан, на боковой и торцевой поверхностях которого выполнены отверстия.

2. Обогреватель по п. 1, отличающийся тем, что топливное оборудование содержит: проходной топливный бак, топливный насос, топливные магистрали, фильтр топливной магистрали питания горелочного устройства.

3. Обогреватель по п. 1, отличающийся тем, что ТЭГ содержит: термоэлектрические генераторные модули, крепежные узлы пружинной температурной компенсации, холодный теплообменник, электрическую арматуру.

4. Обогреватель по п. 3, отличающийся тем, что ТЭГ содержит первую секцию, включающую термоэлектрические генераторные модули, установленные на наружной поверхности камеры сгорания, имеющие плоскую конструкцию и помещенные в герметичный тонкостенный чехол из нержавеющей стали, содержащий внутренние электроизоляционные прокладки и заполненный инертным газом.

5. Обогреватель по п. 3, отличающийся тем, что ТЭГ содержит вторую секцию, включающую термоэлектрические генераторные модули, установленные на выхлопном патрубке системы отвода продуктов сгорания, имеющие кольцевую конструкцию и помещенные в герметичный тонкостенный чехол из нержавеющей стали, содержащий внутренние электроизоляционные прокладки и заполненный инертным газом.

6. Обогреватель по п. 1, отличающийся тем, что содержит связанный с электронным блоком управления электрический нагреватель воздуха, подаваемого в объект подогрева.

7. Обогреватель по п. 1, отличающийся тем, что устройство подачи воздуха в горелочное устройство содержит: нагнетающий воздушный вентилятор, входной воздушный коллектор, воздуховод подогретого воздуха, теплообменник для подогрева входного воздуха, входной воздушный патрубок.

8. Обогреватель по п. 1, отличающийся тем, что электронный блок управления содержит: силовые интерфейсные блоки для подключения: АКБ, выходов ТЭГ, нагревателей, вентиляторов, клапанов и насосов; высоковольтный интерфейсный блок питания свечи поджига топливовоздушной смеси; блоки входных интерфейсов датчиков и дополнительного энергоснабжения с разъемом для раздачи дополнительной электроэнергии; управляющий контроллер устройства контроля и управления работой обогревателя; пульт управления и индикации режимов работы обогревателя; дополнительный выносной пульт; приемопередатчик; кабели и электрическую арматуру.

9. Обогреватель по п. 1, отличающийся тем, что содержит: датчик температуры нагреваемого воздуха объекта подогрева, датчик температуры корпуса топливного насоса обогревателя, датчик температуры топливной магистрали обогревателя, датчик температуры фильтра топливной магистрали питания горелочного устройства обогревателя, датчик температуры проходного топливного бака, датчик температуры холодного теплообменника ТЭГ, датчик температуры АКБ ТС, электрический нагреватель АКБ ТС, электрический нагреватель топливного насоса ТС, электрический нагреватель топлива в баке ТС, электрический нагреватель топливной магистрали ТС, электрический нагреватель фильтра топливной магистрали ТС.

10. Обогреватель по п. 1, отличающийся тем, что в качестве теплоносителя для обогрева объекта подогрева использована воздушная среда, при этом в качестве холодных теплообменников ТЭГ использованы воздушные радиаторы, обеспечивающие нагрев теплоносителя, при этом обогреватель дополнительно содержит электрический нагреватель системы жидкостного охлаждения (СЖО) ТС, установленный в жидкостном радиаторе ТС, а средство подачи теплоносителя к объекту подогрева включает: входной диффузор воздуха объекта подогрева, воздушный канал, входной воздуховод воздуха объекта подогрева, патрубок подвода воздуха, воздушную управляемую заслонку, обеспечивающую подмешивание холодного воздуха окружающей среды через патрубок подвода воздуха в воздушный поток, поступающий на вход нагнетающего воздушного вентилятора.

11. Обогреватель по п. 1, отличающийся тем, что в качестве теплоносителя для обогрева объекта подогрева использован жидкий теплоноситель типа охлаждающей жидкости (ОЖ) двигателя внутреннего сгорания (ДВС) ТС, при этом в качестве холодных теплообменников ТЭГ использованы жидкостные радиаторы, обеспечивающие нагрев теплоносителя, обогреватель дополнительно содержит электрический нагреватель воздуха объекта подогрева, а средство подачи теплоносителя к объекту подогрева содержит: насос для прокачки ОЖ в обогревателе и двигателе ТС, трубопроводы для прокачки ОЖ в обогревателе и трубопроводную арматуру.

12. Обогреватель по п. 10, отличающийся тем, что электрические нагреватели установлены на наружных поверхностях обогреваемых агрегатов.

13. Обогреватель по п. 10, отличающийся тем, что электрические нагреватели встроены в обогреваемые агрегаты.

14. Обогреватель по п. 1, отличающийся тем, что объектом подогрева являются: или агрегаты ТС, и/или отсеки ТС, и/или стационарные помещения, и/или временные помещения.