用于加热具有内燃机的车辆的车辆内部空间的加热系统和方法_2

文档序号:9277693阅读:来源:国知局
0033]以下根据实施例参照附图详细描述本发明。其中:
[0034]图1示出强调第一热循环回路的作为本发明实施例的车辆加热系统的方框图;
[0035]图2示出强调第二热循环回路的根据图1的加热系统的方框图;
[0036]图3示出借助于按照图1和2的加热系统实施的按照本发明的加热策略的流程图;以及
[0037]图4示出作为本发明的另一实施例的车辆加热系统的方框图。
【具体实施方式】
[0038]混合动力车辆的按照图1和2的用于混合动力车辆内部空间的加热系统的结构包括内燃机I以及加热器热交换器2,该加热器热交换器是混合动力车辆的空调设备的一部分。内燃机I以及加热器热交换器2通过加热回路相互耦联。
[0039]该加热回路一方面包括连接管路LI且另一方面包括连接管路L2,该连接管路LI将加热器热交换器2通过电动冷却水泵5和二位三通换向阀3与内燃机I的冷却剂入口1.2连接,该连接管路L2将内燃机I的冷却剂出口 1.1通过加热源4与加热器热交换器2连接。
[0040]此外该加热回路还包括绕过内燃机I的旁通管L,该旁通管可以由二位三通换向阀3作为旁通阀来打开或关闭。为了测量朝向加热器热交换器2方向的内燃机冷却剂出口1.1处的冷却剂温度Tl,设有第一温度传感器SI。该第一温度传感器SI如此设置在内燃机I的冷却循环回路中,使得该第一温度传感器与旁通阀3的开关状态无关地被冷却剂环流并因此总是提供冷却剂温度的代表值。
[0041]借助于第二温度传感器S2探测内燃机I的冷却剂入口 1.2处的冷却剂温度T2。第三温度传感器S3测量沿冷却剂流动方向在加热源4紧前方的冷却剂温度T3,也就是设置在旁通管L通入到连接管路L2的通入处之后。最后,为了测量加热器热交换器2之前的始流温度,在连接管路L2中设置有第四温度传感器S4。
[0042]如果旁通管L被该旁通阀3关闭,那么产生第一热循环回路W1,在该第一热循环回路中冷却剂从加热器热交换器2开始通过冷却水泵5和旁通阀3进入到内燃机I中并且从那里通过连接管路L2又流回到加热器热交换器2中。该第一热循环回路Wl在图1中以图形方式在连接管路LI和L2方面以比旁通管L更粗的线示出。在该第一热循环回路Wl激活的情况下内燃机I的余热用作加热系统的热源并因此用于加热车辆内部空间。
[0043]如果与此相反旁通管L由旁通阀3打开,那么形成第二热循环回路W2,在该第二热循环回路中冷却剂从加热器热交换器2开始通过冷却水泵5、旁通阀3接着通过旁通管L流回到加热器热交换器2中。该第二热循环回路W2在图2中以图形方式在连接管路LI直至旁通阀3、旁通管L以及留下的连接管路L2直至热交换器2方面以粗线强调。在第二热循环回路W2激活的情况下仅加热源4用作加热冷却剂的热源并因此用于加热车辆内部空间。
[0044]借助于按照图1和2的加热系统实施的加热策略在下文中根据按照图3的流程图阐明。
[0045]为了实施该加热策略,温度传感器SI至S4的温度值周期地/循环地根据图3的流程图被查询、相互比较并且在这些温度值的特定关系下按照预定条件实施不同动作,亦即根据图3的流程图实施动作I至3之一。
[0046]根据图3,在开始之后检查第一条件BI,即:内燃机I的冷却剂出口 1.1上的冷却剂温度Tl是否大于预先给定的、在加热器热交换器2之前的额定始流温度T4,S()11(T1>T4,S()11)。如果满足第一条件BI,那么作为动作1,激活第一热循环回路W1,也就是说旁通阀3关闭旁通管L,从而仅内燃机I用作该加热回路的唯一热源并因此用于车辆内部空间。
[0047]如果不满足第一条件BI,那么在接下去的步骤中检查是否存在第二条件B2,该第二条件包括两个子条件B21和B22。
[0048]假如按照子条件B21,按照图1的第一热循环回路Wl被激活并且在内燃机I的冷却剂出口 1.1上的冷却剂温度Tl大于在内燃机I的冷却剂入口 1.2上的冷却剂温度T2(T1>T2),那么作为动作2,附加地激活加热源4作为除了内燃机I之外的另一热源。
[0049]如果该子条件Β21不满足,那么检查第二子条件Β22。假如按照该子条件Β22,按照图2的第二热循环回路W2被激活并且在内燃机I的冷却剂出口 1.1上的冷却剂温度Tl大于在加热源4之前的的冷却剂温度Τ3(Τ1>Τ3),那么作为动作2,切换到第一热循环回路W1,从而除了加热源4用作该加热回路的热源之外也将内燃机I用作另外的热源用以加热车辆内部空间。
[0050]该第二条件意味着:只要内燃机I能用作加热车辆内部空间的加热源,就连入该内燃机作为加热源加热车辆内部空间。
[0051]假如不满足第二条件Β2,也就是既不满足子条件Β21也不满足子条件Β22,那么按照图3,作为动作3,切换到第二热循环回路W2并将其激活,从而仅加热源4用作该加热回路的热源。通过借助于旁通阀3打开旁通管L,作为热源的内燃机I被解耦,这是因为该内燃机否则将是对于由加热源4产生的热量的散热器。这就是如下时候的情况,即:内燃机I在第一热循环回路Wl激活期间首先用作热源,但接着被冷却到如下程度,使得该内燃机关于冷却剂变成散热器并因此被由一个加热源4或由多个这样的加热源4电气产生的热加热。这将与已存在的热源的高能效的应用相矛盾。
[0052]假如在后面这种情况下不能提供加热源4供使用,那么又激活第一热循环回路Wl并且加热系统仅利用内燃机I的余热。
[0053]为了确保按照本发明的加热策略的鲁棒的、特别是稳定的功能,上述温度关系是理想典型的并且必须为实际应用对所述温度关系补充相应的迟滞和最小停留时间,以便例如阻止在第一热循环回路Wl与第二热循环回路W2之间不停地进行切换。
[0054]图4示出了按照本发明的用于混合动力车辆的加热系统的可选结构,该加热系统与按照图1和2的加热系统的不同之处在于,第三温度传感器S3的功能由第二温度传感器S2承担,其中然而在该情况下第二温度传感器S2沿冷却剂流动方向在旁通阀3之前连接到冷却剂循环回路中,也就是位于旁通阀3与冷却剂泵5之间。因此该第二温度传感器S2既位于第一热循环回路Wl中也位于第二热循环回路W2中。当管路长度非常短并因此几乎不可能出现热损失时,可以应用按照图4的该结构。相应的加热策略与按照图3的加热策略的不同之处仅仅在于,代替温度Τ3在子条件Β22中使用第二温度传感器S2的温度Τ2。按照图4的加热系统的优点在于温度传感器的数量较少,因为不需要根据按照图1和2的加热系统的第三温度传感器Τ3。
[0055]在上述这些实施例中仅使用了唯——个加热源4,当然也可以使用多个这样的加热源。适合作为加热源使用的有PTC加热器(例如HV-PTC)和/或热泵的热交换器和/或化石加热器。
[0056]借助于按照本发明的加热策略,借助于三个或两个在合适的位置上布置在加热系统中的冷却剂温度传感器SI至S3或SI和S2来确保对于从第一热循环回路Wl (在第一热循环回路中内燃机I的发动机热可供使用)切换到第二热循环回路W2 (在第二热循环回路中借助于旁通管L绕过内燃机I)和反之从第二热循环回路W2切换到第一热循环回路Wl而言在能量方面理想的时刻。由此避免:内燃机在借助于一个或多个加热源电加热时被一起加热。该加热策略借助于温度传感器允许内燃机作为热源或作为散热器进行平衡,从而根据情形促使最有效率的接线以及可能附加地还有对用于加热机动车内部空间的附加热源的激活。
[0057]如果例如对于内部空间要求用于加热器热交换器的特定的冷却剂始流温度,那么借助于按照本发明的加热策略可高能效地满足该要求,其中为此应用“最有利的”热源,在该情况下为内燃机余热。在应用多个热源的情况下在考虑最有利的功率系数(COP)的条件下进行所述多个热源的激活。
[0058]如果例如混合动力车辆在冷状态下起动并且首先纯电动地行驶,内部空间的加热仅借助于附加的加热源4来实现,其中发动机被识别为散热器,那么激活第二热循环回路,经加热的冷却剂可以因此不流经“冷的”内燃机I。如果在行驶的过程中内燃机I例如由于高的速度而被起动,那么该内燃机变得越来越热。一旦内燃机I热到如下程度,即其余热可以有助于内部空间的加热,也就是说当冷却剂温度Tl满足第二条件时,那么内燃机I就借助于第一热循环回路Wl连入,从而内部空间不仅由内燃机的余热而且由加热源4作为热源加热。然而一旦冷却剂温度Tl基于越来越多的余热达到加热器热交换器2的与温度调节有关的始流温度,那么附加的加热源4或多个这样的加热源4就逐级地关断,从而仅内燃机I作为唯一的加热源承担给内部空间加热的任务。
[0059]为了实施该加热策略,仅需要所述温度传感器SI至S3或SI和S2,也就是说与发动机类型和空调设备的类型无关。内燃机和加热器热交换器的能量平衡仅通过温度传感器SI至S3来检测。因此,在相应的应用软件中不需要内燃机和加热器热交换器的专门的热力学模型。
[0060]应用成本很小,因为不必对于内燃机和加热器热交换器的变型的每种组合都给出对于不同工作点的准确的
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