一种机动车采暖循环系统的制作方法

本发明涉及采暖循环系统技术领域，尤其涉及一种机动车采暖循环系统。

背景技术：

自2016年1月1日起，gb19578-2014《乘用车燃料消耗量限值》及gb27999-2014《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》两项强制性国家标准正式实施。同时，为落实《节能与新能源机动车产业发展规划(2012-2020年)》的要求，2020年国产乘用车平均油耗要实现降至5.0l/100km的目标，对单车燃料消耗量限值和企业平均目标值同时进行考核。面对如此严苛的油耗法规，各机动车企业不得不对节油技术进行研究储备。

根据内燃机能量分布数据统计，内燃机燃料燃烧后，大约有35％的能量从机动车尾气中排出，如对机动车尾气中的能量进行有效回收，机动车节油方面能得到较好的提升。

如图1所示，一种现有的机动车采暖循环原理示意图，该原理图中，通过冷却液将源于发动机的热量带到暖风加热器，冷却液通过发动机水泵进行循环。

图1中的采暖循环依附于发动机冷却循环，其具有诸多缺点，首先，在水泵选型时需要考虑暖风回路的流量需求，这增加了水泵的功耗；其次，当发动机初始启动时，由于暖风回路的热损失(热损失现象在寒带地区或者冬季尤为明显)，导致发动机暖机时间加长，增加了油耗；最后，寒带地区或者冬季对采暖需求比较高的地区，发动机水温本身升温缓慢，导致乘员舱采暖效果较差，而乘员舱的采暖又导致了发动机水温偏低，发动机水温低也带来了一系列的不利损伤。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种机动车采暖循环系统，在满足乘员舱采暖需求的同时，缩短发动机暖机时间，减小发动机水泵的能耗。

本发明提供了一种机动车采暖循环系统，包括通过连接管道依次相连的电子水泵、气液换热器以及暖风加热器，电子水泵、气液换热器、暖风加热器以及连接管道组成循环回路，循环回路中设置有冷却液，电子水泵可驱动冷却液依次通过气液换热器、暖风加热器并回到电子水泵，气液换热器可与高温机动车尾气发生热交换以吸收高温机动车尾气的热量，暖风加热器可利用气液换热器吸收的热量为乘员舱供暖。

作为本发明的进一步优化，气液换热器包括进气口、进水口、出水口以及出气口，高温机动车尾气的出口与气液换热器的进气口相连，气液换热器的进气口和出气口之间形成有并联的换热通道和排气管道，换热通道中设置有换热芯体，换热芯体上设置有进水口和出水口，换热芯体内的冷却液通过进水口和出水口循环流动以与高温机动车尾气发生热交换。

作为本发明的进一步优化，气液换热器还包括阀门和阀门控制器、阀门设置在换热通道入口与排气管道入口的连接处，阀门控制器可驱动阀门移动以控制高温机动车尾气进入换热通道或排气管道中。

作为本发明的进一步优化，电子水泵与补偿水箱相连，补偿水箱中储存有冷却液，冷却液可从补偿水箱进入电子水泵以加注冷却液。

作为本发明的进一步优化，循环回路上设置有放气管路，以排出循环回路内的气体。

作为本发明的进一步优化，放气管路设置在循环管路的高点位置上。

作为本发明的进一步优化，循环回路中还设置有辅助电热元件，辅助电热元件与暖风加热器并联以增强机动车采暖循环系统对乘员舱的供暖能力。

作为本发明的进一步优化，辅助电热元件为空调加热器。

作为本发明的进一步优化，暖风加热器或辅助电热元件设置在乘员舱内。

本发明的机动车采暖循环系统具有以下优点：

1)将暖风采暖循环独立出来，不再依附于发动机冷却系统，从而缩短发动机暖机时间，减小发动机水泵的能耗。

2)回收机动车排气中的热量用于乘员舱采暖，减小排气余热的浪费，达到整车节油的目的。

3)利用机动车尾气中的废热给乘员舱供暖，缩短了乘员舱升温时间，提高乘员舱采暖舒适性。

附图说明

图1为现有的机动车采暖循环系统的原理图；

图2为本发明的机动车采暖循环系统的原理图；

图3为本发明的机动车采暖循环系统中的气液换热器工作原理图；

图4为不同工作模式下，发动机的转速和扭转力关系图；

图5为使用本发明的机动车采暖循环系统的方法示意图。

附图标记说明：

1-进气口2-阀门3-进水口4-阀门控制器5-出水口6-出气口

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

如图2所示，本发明的机动车采暖循环系统包括电子水泵，电子水泵与气液换热器和暖风加热器组成循环回路，循环回路中设置有冷却液，电子水泵可驱动冷却液依次通过气液换热器、暖风加热器并回到电子水泵，气液换热器可与高温机动车尾气发生热交换以吸收高温机动车尾气的热量，暖风加热器利用气液换热器吸收的热量为乘员舱供暖。

进一步，电子水泵与补偿水箱相连，补偿水箱中储存有冷却液，冷却液可从补偿水箱进入电子水泵进行加注。循环回路上设置有放气管路，放气管路优选设置在循环管路的高点，以排出循环回路内的气体。

由此，乘员舱采暖的热量来源于机动车尾气的废热回收，电子水泵可驱动冷却液进行循环，通过一个气液换热器将机动车尾气中的热量回收到冷却液中，暖风加热器利用冷却液吸收的热量为乘员舱供暖，最终将热量传递到乘员舱，该采暖循环从发动机冷却系统中独立出来，不需要依赖发动机冷却系统，缩短了发动机暖机时间，也减小了发动机水泵的能耗。

进一步，循环回路中还设置有ptc辅助电热元件，辅助电热元件与暖风加热器并联，辅助电热元件可以是空调加热器，以增强机动车采暖循环系统对乘员舱的供暖能力。

如图3所示，气液换热器的工作原理图，气液换热器包括进气口1、阀门2、进水口3、阀门控制器4、出水口5以及出气口6。高温机动车尾气在鼓风机的作用下从气液换热器的进气口1进入，阀门2控制尾气的流动方向，当阀门2在a位置时，机动车尾气通过换热通道进入换热芯体，换热芯体上设置有进水口3和出水口5，换热芯体内的冷却液通过进水口3和出水口5循环流动，换热芯体中的冷却液可与高温机动车尾气进行热交换；当阀门在b位置时，机动车尾气进入排气管道。阀门控制器4可控制阀门2的运动以达到控制阀门2所处位置的目的，从换热通道或排气管道流出的机动车尾气通过出气口6排出到大气中。

由于换热芯体自身的阻力，机动车尾气通过换热芯体时会导致排气管路的背压增大，对机动车动力性能会产生一定影响，因此阀门的开启需根据采暖的需求以及机动车运行工况共同确认。

图4示出了图3中气液换热器的几种工作模式，该采暖循环主要有以下几种工作模式：

1)热回收模式：机动车冷启动采暖工况时或者机动车动力需求一般时，电子水泵工作，机动车尾气进入换热芯体进行热量回收，乘员舱需求热量由气液换热器提供。

2)旁通模式：乘员舱不需要采暖或机动车需要较大的动力输出，电子水泵不工作，机动车尾气进入排气管道排出。

3)热回收模式+辅助ptc：乘员舱有采暖需求，但由于外部环境温度极低，气液换热器回收的热量不足以提供采暖，这时辅助ptc工作提供热量，满足乘员舱的采暖需求。

应注意的是，图4中a代表旁通模式，b代表热回收模式，图4仅为参考示意图，气液换热器的工作模式需要根据机动车采暖需求、负荷以及控制策略以及换热器阀门控制特性共同确认。

图5示出了一种利用本发明的机动车采暖循环系统进行采暖的方法步骤图，其中当乘员舱不需要采暖时，采用旁通模式，当乘员舱需要采暖时，采用热回收模式，当乘员舱需要采暖且仅利用暖风加热器不能满足采暖需求时，采用热回收模式+辅助ptc。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。