RU156464U1

RU156464U1 - CAR INDUCTION HEATER

Info

Publication number: RU156464U1
Application number: RU2015105936/07U
Authority: RU
Inventors: Алексей Евгеньевич Барышев
Original assignee: Алексей Евгеньевич Барышев
Priority date: 2015-02-20
Filing date: 2015-02-20
Publication date: 2015-11-10

Abstract

1. Автомобильный индукционный нагреватель, содержащий корпус, параллельно соединенные между собой по питанию и последовательно соединенные между собой по управлению вход питания, вход управления, блок контроля напряжения, генератор, блок гальванической (оптической) развязки, силовой каскад, датчик температуры и нагревательный индуктор, отличающийся тем, что он снабжен параллельно соединенными трансформатором, таймером работы и дополнительным датчиком температуры в зоне индукционного нагрева.2. Автомобильный индукционный нагреватель по п. 1, отличающийся тем, что он может быть исполнен с расположением трансформатора, нагревательного индуктора и датчика температуры вне корпуса устройства на постоянном их штекерном подключении к корпусу устройства.3. Автомобильный индукционный нагреватель по п. 1, отличающийся тем, что питание устройства может быть реализовано от аккумулятора автотранспортного средства.1. Automotive induction heater comprising a housing, parallel connected to each other by power and connected in series to each other by control, the power input, control input, voltage control unit, generator, galvanic (optical) isolation unit, power stage, temperature sensor and heating inductor, characterized in that it is equipped with a parallel-connected transformer, an operation timer and an additional temperature sensor in the induction heating zone. 2. An automobile induction heater according to claim 1, characterized in that it can be arranged with an arrangement of a transformer, a heating inductor and a temperature sensor outside the device’s body on their constant plug-in connection to the device’s body. 3. An automobile induction heater according to claim 1, characterized in that the device can be powered by a vehicle battery.

Description

Полезная модель «Автомобильный индукционный нагреватель» относится к устройствам индукционного нагрева и может быть использована в промышленности, при термическом нагреве картера двигателя автотранспортного средства, при отрицательной температуре окружающей среды. Использование полезной модели позволяет прогреть вязкое (охлажденное) моторное масло перед пуском двигателя, что значительно уменьшает его износ и нагрузку на стартер, и аккумулятор транспортного средства. Также заявленное устройство может использоваться для прогрева вязкого дизельного топлива в бензобаке и топливной системе автотранспортного средства и (или) прогрева теплоносителя салонной печки автотранспортного средства.The utility model "Automotive induction heater" refers to induction heating devices and can be used in industry, with thermal heating of the crankcase of a motor vehicle, at a negative ambient temperature. Using the utility model allows warming up viscous (chilled) engine oil before starting the engine, which significantly reduces its wear and load on the starter and vehicle battery. Also, the claimed device can be used for heating viscous diesel fuel in a gas tank and fuel system of a vehicle and (or) heating the heat carrier of the passenger compartment heater of a vehicle.

Известны различные технические решения, относящиеся к конструкциям индукционных нагревателей и индукционному нагреву.Various technical solutions are known relating to the designs of induction heaters and induction heating.

Известен «Низкочастотный индукционный нагреватель», состоящий из одной или более катушек, каждая из которых выполнена в виде однослойной архимедовой спирали из электропроводного материала с внешней изоляцией с малым удельным электрическим сопротивлением, в котором катушки соединены между собой и помещены в электроизоляционный материал, а выходные концы катушек выполнены с возможностью подключения к источнику электрического тока промышленной частоты, предлагается катушки между собой соединить электрически и скрепить электроизоляционным материалом в однослойное индукционное полотно, с обеих поверхностей индукционного полотна установить листы из черного металла, например стальные листы, которые предложено жестко соединить между собой с обеспечением полного соприкосновения внутренней поверхности каждого листа с прилегающей к ней боковой поверхностью индукционного полотна. Катушки могут быть размещены по площади однослойного индукционного полотна в один или более рядов. По геометрическим размерам катушки могут быть изготовлены разными между собой. Электрическое соединение катушек между собой может быть выполнено последовательно, параллельно или параллельно-последовательно. Техническим результатом является повышение удобства эксплуатации нагревателя и снижение затрат времени на его установку (патент РФ на изобретение 2301508, МПК H05B 6/10, публикация 20.06.2007 г.).The well-known "Low-frequency induction heater", consisting of one or more coils, each of which is made in the form of a single-layer archimedean spiral made of electrically conductive material with external insulation with low electrical resistivity, in which the coils are interconnected and placed in electrical insulation material, and the output ends coils are made with the possibility of connecting to a source of electric current of industrial frequency, it is proposed to connect the coils to each other electrically and fasten the electrical insulation using ionic material in a single-layer induction sheet, install sheets of ferrous metal from both surfaces of the induction sheet, for example steel sheets, which are proposed to be rigidly connected to each other to ensure full contact of the inner surface of each sheet with the adjacent side surface of the induction sheet. Coils can be placed over the area of a single-layer induction sheet in one or more rows. The geometrical dimensions of the coil can be made different from each other. The electrical connection of the coils with each other can be performed in series, parallel or parallel-series. The technical result is to increase the usability of the heater and reduce the time required to install it (RF patent for the invention 2301508, IPC H05B 6/10, publication June 20, 2007).

Также известно устройство «Схема управления установкой индукционного нагрева», содержащее входной выпрямитель, усилитель-регулятор напряжения питания с силовым транзистором и блоком ШИМ, LC-фильтр, выходной усилитель мощности (инвертор), задающий генератор, формирователь 12-тактного сигнала и два резистивных шунта тока, причем выпрямитель, усилитель-регулятор напряжения питания, LC-фильтр и инвертор соединены последовательно, выход задающего генератора соединен с входом формирователя 12-тактного сигнала, выход которого подключен к сигнальным входам инвертора, один резистивный шунт включен между минусом конденсатора LC-фильтра и землей и соединен с первым входом по току блока ШИМ, второй резистивный шунт включен между минусовой шиной питания инвертора и землей и также соединен с первым входом по току блока ШИМ, вход плюсовой шины питания инвертора, соединенный с выходом дросселя LC-фильтра, подключен к первому входу по напряжению блока ШИМ, вход минусовой шины питания инвертора соединен с первым входом по току блока ШИМ, ко второму входу по току блока ШИМ подключен источник опорного напряжения, выход блока ШИМ соединен с силовым транзистором усилителя-регулятора, входом схемы служит вход выпрямителя, соединенный с внешним источником напряжения питания, выходом являются выходы инвертора, к которым подключена нагрузка - устройство индукционного нагрева (патент РФ на полезную модель 28793, МПК H02M 5/40, G05F 1/10, публикация 10.04.2003 г.).Also known is the device "Induction heating installation control circuit", comprising an input rectifier, an amplifier-regulator of a supply voltage with a power transistor and a PWM unit, an LC filter, an output power amplifier (inverter), a master oscillator, a 12-clock signal shaper, and two resistive shunts current, moreover, a rectifier, an amplifier-regulator of the supply voltage, an LC filter and an inverter are connected in series, the output of the master oscillator is connected to the input of a 12-clock signal shaper, the output of which is connected to to the inverter inputs, one resistive shunt is connected between the minus of the LC filter capacitor and ground and connected to the first current input of the PWM block, the second resistive shunt is connected between the negative inverter power bus and ground and is also connected to the first current input of the PWM block, plus input the inverter power bus connected to the output of the LC filter choke is connected to the first voltage input of the PWM block, the input of the negative inverter power bus is connected to the first current input of the PWM block, the source is connected to the second current input of the PWM block voltage, the PWM block output is connected to the power transistor of the amplifier-regulator, the input of the rectifier is connected to the external voltage source, the output is the inverter outputs to which the load is connected - induction heating device (RF patent for utility model 28793, IPC H02M 5/40, G05F 1/10, publication 04/10/2003).

Также известно техническое решение «Вихре токовый / гистерезисный нагреватель. Устройство и способ использования», содержащее по меньшей мере один аппликатор, для удаления соприкасающихся с автомобильными деталями, и вмятинами автомобильного кузова, при этом способ включает следующие стадии: использование вихревых токов / гистерезисной схемы с подходящим источником питания; использование подходящего аппликатора и цепи устройства в функциональной форме; размещение аппликатора связано с площадью автомобильного транспортного средства, которое необходимо нагревать, и, если необходимо, перемещение аппликатора вдоль детали до нагрева не будет достигнута (патент US 6563096 B1, МПК H05B 6/02, публикация 13.05.2003 г.).The technical solution “Eddy current / hysteresis heater. Device and method of use "containing at least one applicator for removing contact with automotive parts and dents of a car body, the method includes the following steps: use eddy currents / hysteresis circuits with a suitable power source; use of a suitable applicator and device chain in functional form; the placement of the applicator is related to the area of the automobile vehicle that needs to be heated, and if necessary, the movement of the applicator along the part before heating will not be achieved (patent US 6563096 B1, IPC H05B 6/02, publication 05/13/2003).

Наиболее близким аналогом представленной полезной модели является «Устройство для индукционного нагрева», содержащее последовательно соединенные: источник напряжения, высокочастотный инвертор, основной индуктор, систему управления инвертором, а также дополнительный индуктор, подключенный последовательно с основным индуктором, и двумя конденсаторами, подсоединенными параллельно индукторам. Техническим результатом, решаемым данной полезной моделью, является индукционный нагрев вращающихся деталей в форме диска переменной толщины с требуемыми скоростями нагрева и равномерным распределением температур в радиальном направлении для обеспечения заданного термонапряженного состояния в разных тепловых зонах детали (патент РФ на полезную модель 12315, МПК H05B 6/06, публикация 16.12.1999 г.).The closest analogue of the presented utility model is the “Device for induction heating”, containing serially connected: voltage source, high-frequency inverter, main inductor, inverter control system, as well as an additional inductor connected in series with the main inductor and two capacitors connected in parallel to the inductors. The technical result solved by this utility model is the induction heating of rotating parts in the form of a disk of variable thickness with the required heating rates and uniform temperature distribution in the radial direction to ensure a given thermally stressed state in different thermal zones of the part (RF patent for utility model 12315, IPC H05B 6 / 06, published December 16, 1999).

Недостатком рассмотренного технического решения являются ограниченные возможности его применения, в частности рассмотренный ближайший аналог, невозможно применить для стационарного, многоразового нагрева картера двигателя автотранспортного средства в силу его технических особенностей, в том числе потребляемой мощности.The disadvantage of the considered technical solution is the limited possibilities of its application, in particular, the closest analogue considered, it is impossible to apply for stationary, reusable heating of the crankcase of a motor vehicle due to its technical features, including power consumption.

В основу предложенной полезной модели поставлена задача создания устройства для индукционного нагрева, которое позволит его использование в любом автотранспортном средстве для целей индукционного нагрева картера двигателя и тем самым прогрева застывшего моторного масла, при автономном использовании устройства за счет питания от аккумуляторной батареи автотранспортного средства.The proposed utility model is based on the task of creating a device for induction heating, which will allow its use in any motor vehicle for the purpose of induction heating of the crankcase and thereby warming up frozen engine oil when the device is used autonomously due to the power supply from the vehicle’s battery.

Поставленная основная задача полезной модели решается за счет реализации описанного назначения устройства. Дополнительная задача нагрева картера двигателя решается за счет реализации основных признаков устройства.The main task of the utility model is solved by implementing the described purpose of the device. An additional task of heating the crankcase is solved by implementing the main features of the device.

Основным техническим результатом заявленной полезной модели является снижение коэффициента трения поршня двигателя внутреннего сгорания о стенки цилиндра двигателя, за счет прогретого моторного масла внутри корпуса двигателя во время его первого пуска в условиях отрицательной температуры. Данный технический результат достигается за счет использования заявленной полезной модели.The main technical result of the claimed utility model is to reduce the coefficient of friction of the piston of an internal combustion engine against the walls of the engine cylinder, due to the heated engine oil inside the engine housing during its first start-up in conditions of negative temperature. This technical result is achieved through the use of the claimed utility model.

Сущность заявленного устройства заключается в следующем.The essence of the claimed device is as follows.

Автомобильный индукционный нагреватель, содержащий корпус, параллельно соединенные между собой по питанию и последовательно соединенные между собой по управлению: вход питания (1), дополнительные входы управления (2 и 3), блок контроля напряжения (4), генератор (5), блок управления «верхним и нижним ключами» гальванической (оптической) развязки (6), силовой каскад (7), датчик температуры (8), трансформатор (9), нагревательный индуктор (10), тепловой датчик (12). При этом питание всего устройства осуществляется от напряжения постоянного тока (использование устройства возможно при напряжении тока от 12 до 25 Вольт).An automobile induction heater comprising a housing parallel connected to each other by power and connected in series between each other for control: power input (1), additional control inputs (2 and 3), voltage control unit (4), generator (5), control unit “Upper and lower keys” of galvanic (optical) isolation (6), power stage (7), temperature sensor (8), transformer (9), heating inductor (10), thermal sensor (12). In this case, the power of the entire device is carried out from a DC voltage (use of the device is possible with a voltage of 12 to 25 Volts).

При подключении напряжения к устройству через вход питания (1), напряжение поступает на блок контроля напряжения (4), величина поступающего напряжения сравнивается схемой (защитой от пониженного напряжения) в блоке (4), если поступившее напряжение (сигнал) не ниже заранее выставленной минимальной величины (необходимое напряжение для последующего запуска двигателя), то сигнал поступает на таймер, находящийся в блоке (4), таймер определяет необходимое время работы всего устройства. После чего блок контроля напряжения усиливает напряжение до необходимой величины, обеспечивающей правильную работу устройства. После того, как достигнут необходимый уровень напряжения, сигнал поступает на генератор (5), который формирует необходимую частоту и импульсы сигнала нужной формы и скважности. После того, как генератор (5) сформировал сигнал нужной частоты и формы, сигнал поступает на блок гальванической (оптической) развязки (6). В блоке гальванической (оптической) развязки (6) сигнал усиливается и увеличивается по амплитуде и поступает на силовой каскад (7). Силовой каскад (7) подает сигнал в виде импульсов определенной частоты и амплитуды на трансформатор (9). Трансформатор (9) наводит электродвижущую силу в катушке индуктора (10), в зоне (11) действия которого расположен нагреваемый объект (картер двигателя). За счет работы всего устройства и под действием высокочастотных электромагнитных полей происходит нагрев картера двигателя. По мере достижения заранее выставленной максимальной температуры в зоне нагрева (11), за счет срабатывания датчика температуры (12) происходит отключение всего устройства. Датчик температуры (12) необходим для защиты зоны (11) нагрева от ее чрезмерного перегрева (более 70°C для картера двигателя). При этом датчик температуры (8) необходим для предотвращения перегрева силового каскада (7) более 60°C.When voltage is connected to the device through the power input (1), the voltage is supplied to the voltage control unit (4), the magnitude of the incoming voltage is compared by the circuit (undervoltage protection) in block (4), if the incoming voltage (signal) is not lower than the minimum values (the required voltage for subsequent engine start), then the signal goes to the timer located in block (4), the timer determines the necessary operating time of the entire device. After that, the voltage control unit amplifies the voltage to the required value, ensuring the correct operation of the device. After the necessary voltage level is reached, the signal is fed to the generator (5), which generates the necessary frequency and pulses of the signal of the desired shape and duty cycle. After the generator (5) has generated a signal of the desired frequency and shape, the signal is fed to the galvanic (optical) isolation unit (6). In the galvanic (optical) isolation unit (6), the signal is amplified and increased in amplitude and fed to the power stage (7). The power stage (7) supplies a signal in the form of pulses of a certain frequency and amplitude to a transformer (9). The transformer (9) induces an electromotive force in the inductor coil (10), in the zone (11) of which the heated object (engine crankcase) is located. Due to the operation of the entire device and under the influence of high-frequency electromagnetic fields, the crankcase is heated. As the pre-set maximum temperature in the heating zone (11) is reached, the entire device is switched off due to the operation of the temperature sensor (12). The temperature sensor (12) is necessary to protect the heating zone (11) from excessive overheating (more than 70 ° C for the crankcase). In this case, the temperature sensor (8) is necessary to prevent overheating of the power stage (7) over 60 ° C.

Безопасность повседневного использования устройства достигается за счет того, что каждый датчик температуры, отключает свой рабочий элемент, при достижении заранее выставленной максимальной температуры нагрева в определенной зоне нагрева. В том случае, если устройство работает заранее определенный промежуток времени, но ни один из датчиков температуры (8 или 12) не срабатывает и не отключает свой рабочий элемент (датчик температуры неисправен и (или) максимальная температура по различным причинам не достигается), по истечении заранее выставленного промежутка времени срабатывает таймер времени работы всего устройства, расположенный в блоке (4) контроля напряжения и отключает питание всего устройства.The safety of everyday use of the device is achieved due to the fact that each temperature sensor turns off its working element when it reaches a pre-set maximum heating temperature in a certain heating zone. In the event that the device operates a predetermined period of time, but none of the temperature sensors (8 or 12) does not work and does not turn off its operating element (the temperature sensor is faulty and (or) the maximum temperature is not reached for various reasons), after a pre-set time interval, the operating time timer of the entire device is activated, located in the voltage control unit (4) and turns off the power to the entire device.

На сегодняшний день предложенная полезная модель за счет своей новизны и любой формы конструкции индуктора (10), может стать наиболее эффективным средством для предпускового прогрева моторного масла в двигателе автотранспортного средства. За счет простоты конструкции устройства, существует возможность его быстрого и не сложного монтажа на рабочую поверхность двигателя и под капот транспортного средства. Предложенная полезная модель способна работать от напряжения в 12-25 Вольт, что позволяет автономное использование устройства от аккумулятора автотранспортного средства, без необходимости подключения дополнительных питающих элементов или сети переменного тока.Today, the proposed utility model, due to its novelty and any form of inductor design (10), can become the most effective means for starting oil heating in the engine of a motor vehicle. Due to the simplicity of the design of the device, it is possible to quickly and easily install it on the working surface of the engine and under the hood of the vehicle. The proposed utility model is capable of operating at a voltage of 12-25 Volts, which allows autonomous use of the device from the vehicle’s battery, without the need to connect additional power elements or AC power.

Предложенное техническое решение позволяет расширить арсенал имеющихся технических средств, предназначенных для предпускового прогрева двигателя автотранспортного средства и может найти применение в автомобильной промышленности.The proposed technical solution allows you to expand the arsenal of available technical equipment designed for preheating the engine of a vehicle and can be used in the automotive industry.

Claims

1. Automotive induction heater, comprising a housing, parallel connected to each other by power and connected in series to each other to control the power input, control input, voltage control unit, generator, galvanic (optical) isolation unit, power stage, temperature sensor and heating inductor, characterized in that it is equipped with a parallel-connected transformer, an operation timer and an additional temperature sensor in the induction heating zone.

2. Automotive induction heater according to claim 1, characterized in that it can be arranged with an arrangement of a transformer, a heating inductor and a temperature sensor outside the device’s body at their constant plug-in connection to the device’s body.

3. Automotive induction heater according to claim 1, characterized in that the device can be powered by a vehicle battery.