車輛加熱系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】在一個或多個實施例中，本實用新型提供一種用于具有發(fā)動機和增壓空氣冷卻器的車輛的車輛加熱系統(tǒng)，該車輛加熱系統(tǒng)包括聯(lián)接至發(fā)動機的高溫冷卻回路、聯(lián)接至增壓空氣冷卻器并包括低溫冷卻器的低溫冷卻回路以及聯(lián)接至低溫冷卻回路的加熱熱交換器。
【專利說明】車輛加熱系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請
[0002]本申請要求2013年06月20日提交的第102013211700.0號德國專利申請的權(quán)益，該專利文獻(xiàn)的內(nèi)容通過參考結(jié)合于此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本實用新型公開的構(gòu)思總體上涉及車輛加熱系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0004]車輛加熱系統(tǒng)用于獨立于外部影響加熱封閉車輛的內(nèi)部。除了因此實現(xiàn)舒適度的提高以外，這樣的系統(tǒng)還承擔(dān)與安全相關(guān)的功能。在這個意義上，首先是通過車輛的裝有玻璃的部分的清楚的視野。因此，例如，低的外界溫度導(dǎo)致內(nèi)部的水蒸氣冷凝在窗子上。結(jié)果，冷凝的水蒸氣變成霧氣甚至結(jié)上一層冰，使視野模糊不清甚至完全看不清。
[0005]尤其就機動車輛而言，從內(nèi)燃發(fā)動機中的燃料獲得的相當(dāng)一部分能量轉(zhuǎn)化成熱量。為了確保內(nèi)燃發(fā)動機的經(jīng)濟、尤其長效的利用，發(fā)動機必須在特定的溫度范圍內(nèi)運行。為了保持在該范圍內(nèi)，尤其在頂部，需要適當(dāng)?shù)睦鋮s措施。為此，風(fēng)冷內(nèi)燃發(fā)動機(aircooled internal combust1n engine)具有總體上肋狀外部結(jié)構(gòu)的區(qū)域。憑借用這種方法擴大的表面面積，一些運行熱量釋放到環(huán)境空氣中。相比之下，就水冷內(nèi)燃發(fā)動機(watercooled internal combust1n engine)而言,憑借導(dǎo)管在發(fā)動機機體和氣缸蓋周圍流動的冷卻液最初吸收產(chǎn)生的一大部分廢熱。為了防止冷卻液的連續(xù)熱量吸收和過熱，然后該冷卻液經(jīng)過合適的冷卻器。在該過程中，一些熱量憑借設(shè)計為氣體/冷卻液熱交換器的冷卻器釋放到環(huán)境空氣中。
[0006]自從引入水冷卻之后，使用的冷卻液還用于加熱車輛的內(nèi)部。為此，除了冷卻器以外，加熱熱交換器(heating heat exchanger)已經(jīng)集成到內(nèi)燃發(fā)動機的高溫冷卻回路中。設(shè)計為氣體/冷卻液熱交換器，這使得冷卻液中包含的熱能能夠釋放到車輛內(nèi)部的空氣中。為此，從外面或從內(nèi)部吸進(jìn)空氣，并且引導(dǎo)空氣經(jīng)過加熱熱交換器或通過內(nèi)部。在該過程中，在引導(dǎo)空氣進(jìn)入車輛的內(nèi)部之前，空氣吸收一些熱能。
[0007]為了增加現(xiàn)代內(nèi)燃發(fā)動機的有效性，越來越多地為它們提供了壓縮的燃燒空氣。電力驅(qū)動或通過來自機動車輛的廢氣流驅(qū)動用于該目的的渦輪增壓器(turbocharger)或氣動壓力波機。目的是壓縮引入的空氣，從而增加每單位體積的氧氣(O2)的比例，因此增加反應(yīng)性。這樣，實現(xiàn)燃料的更有效燃燒。而且，現(xiàn)代內(nèi)燃發(fā)動機可以以這種方式發(fā)展高功率，盡管只有較小的排油量。
[0008]進(jìn)氣的壓縮與其溫度的增加關(guān)聯(lián)。為了進(jìn)一步增加氧氣的富集，以這種方式壓縮的空氣在引入內(nèi)燃發(fā)動機之前必須進(jìn)行冷卻。
[0009]更進(jìn)一步的發(fā)展預(yù)期了增壓空氣冷卻器(charge air cooler)的使用，增壓空氣冷卻器從燃燒空氣中去除一些熱能。為了使從燃燒空氣中撤出的熱量釋放到環(huán)境中，增壓空氣冷卻器還可以與另一冷卻器一起整合到單獨的低溫冷卻回路中。
[0010]具有集成的加熱裝置的增壓空氣冷卻器系統(tǒng)從至今未公布的DE 102013 203643.4號專利文獻(xiàn)中得以知曉。用于該目的的渦輪增壓器布置包括憑借至少一個渦輪增壓器增壓的內(nèi)燃發(fā)動機和設(shè)置在渦輪增壓器和內(nèi)燃發(fā)動機之間并且位于進(jìn)氣部分(intakesect1n)的增壓空氣冷卻器。在這種情況下，增壓空氣冷卻器聯(lián)接至低溫冷卻回路，同時內(nèi)燃發(fā)動機聯(lián)接至高溫冷卻回路。為了去除有時出現(xiàn)在增壓內(nèi)燃發(fā)動機中的冷凝物，高溫冷卻回路的熱能用于加熱低溫冷卻回路。
[0011]同樣尚未公布的DE 10 2013 206 082.3號專利文獻(xiàn)公開了包括內(nèi)燃發(fā)動機、渦輪增壓器和增壓空氣冷卻器的車輛的發(fā)動機系統(tǒng)。此外內(nèi)燃發(fā)動機和增壓空氣冷卻器聯(lián)接至各自的冷卻回路。為了允許以盡可能及時的方式達(dá)到內(nèi)燃發(fā)動機的運行溫度，推薦針對冷卻回路內(nèi)的路徑的多種修改，其中低溫冷卻回路用于加熱高溫冷卻回路。
[0012]當(dāng)冷啟動時，為了能夠盡可能快地使內(nèi)燃發(fā)動機變熱，其高溫冷卻回路首先減小尺寸。在這種情況下，在沒有釋放熱能，因此吸收至熱交換器的情況下，大多數(shù)冷卻液圍繞發(fā)動機機體和氣缸蓋流動。在已經(jīng)達(dá)到預(yù)先確定的冷卻液溫度之后，通過整合任何熱交換器擴大小的冷卻回路。特別是在內(nèi)燃發(fā)動機的冷啟動之后的內(nèi)燃發(fā)動機的冷運行階段(cold running phase),因此存在著較長的一段時間沒有可用于加熱內(nèi)部的足夠暖和的冷卻液。
[0013]隨著技術(shù)開發(fā)的進(jìn)步正變得更有效的柴油和汽油發(fā)動機允許燃料向期望的動能的增加的轉(zhuǎn)化。由于隨之發(fā)生的有效性的增加，在燃燒過程中產(chǎn)生的熱量同時降低。因此，來自現(xiàn)代燃燒發(fā)動機的廢熱有時不再足以確保內(nèi)部的加熱達(dá)到足夠的水平。由于這個原因，需要使用輔助加熱器，當(dāng)需要時該輔助加熱器產(chǎn)生缺少的熱能。對于大多數(shù)市場，“PTC”加熱元件典型地用于該目的，使電能轉(zhuǎn)化為熱能。其使用特別是由于PTC加熱元件無需暴露的電熱絲，因此不會產(chǎn)生可能的安全危害。
[0014]PTC加熱元件或PTC熱敏電阻是陶瓷半導(dǎo)體，其電阻根據(jù)溫度不時發(fā)生突變。在這里，“PTC”代表“正溫度系數(shù)(Positive Temperature Coefficient) ”,其指示在低溫度時電阻的降低。結(jié)果，由于憑借PTC加熱元件生成的熱能取決于已經(jīng)現(xiàn)存的溫度，因此存在一種自我調(diào)整。只要一超過特定溫度，PTC熱敏電阻的電阻就以沒有更多額外的熱能生成這樣的方式增大。
[0015]盡管存在這些優(yōu)點，但車輛中PTC加熱元件的使用相應(yīng)地成本昂貴。而且，車輛重量和車輛加熱系統(tǒng)的復(fù)雜性增加。此外，這類輔助加熱器需要由通過內(nèi)燃發(fā)動機操作的發(fā)電機相應(yīng)地提供的熱能。由于車輛還必須配備有的車載的其它負(fù)載，一個或多個這樣的輔助加熱器可用的電能是有限的，特別是當(dāng)內(nèi)燃發(fā)動機空轉(zhuǎn)時。因此，與現(xiàn)代的整體更為有效、同時產(chǎn)生較少的廢熱的內(nèi)燃發(fā)動機相結(jié)合的、加熱內(nèi)部所需的加熱系統(tǒng)還依然留有改進(jìn)的空間。
實用新型內(nèi)容
[0016]在一個或多個實施例中，本實用新型提供一種用于具有發(fā)動機和增壓空氣冷卻器的車輛的車輛加熱系統(tǒng)，該車輛加熱系統(tǒng)包括聯(lián)接至發(fā)動機的高溫冷卻回路、聯(lián)接至增壓空氣冷卻器并包括低溫冷卻器的低溫冷卻回路以及聯(lián)接至低溫冷卻回路的加熱熱交換器(heating heat exchanger)。
[0017]低溫冷卻回路可以進(jìn)一步包括用于繞過低溫冷卻器的旁通管。
[0018]加熱熱交換器可以位于在增壓空氣冷卻器的下游。
[0019]車輛加熱系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括在第一和第二位置可操作的閥，當(dāng)處在第一和第二位置中的一個時，加熱熱交換器憑借閥的旁通管下游與低溫冷卻回路連通。可選擇地，閥可以位于增壓空氣冷卻器的下游和加熱熱交換器的上游。
[0020]高溫冷卻回路可以與低溫冷卻回路分開。
[0021]在另一或更多實施例中，提供包括連接至增壓空氣冷卻器的發(fā)動機的車輛的車輛加熱系統(tǒng)，其中車輛加熱系統(tǒng)包括聯(lián)接至發(fā)動機并且包括第一加熱熱交換器和恒溫器的高溫冷卻回路以及聯(lián)接至增壓空氣冷卻器并且包括第二加熱熱交換器的低溫冷卻回路。
[0022]高溫冷卻回路可以進(jìn)一步包括高溫冷卻器和高溫冷卻器的閥上游。低溫冷卻回路可以進(jìn)一步包括增壓空氣冷卻器的低溫冷卻器下游和用于繞過低溫冷卻器的旁通管。低溫冷卻回路可以進(jìn)一步包括位于增壓空氣冷卻器的下游和第二加熱熱交換器的下游的泵。車輛加熱系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括閥，使得第二加熱熱交換器位于閥和泵之間。
[0023]當(dāng)結(jié)合附圖時，根據(jù)以下詳細(xì)說明的一個或多個實施例，在這里描述的一個或多個有利特征將容易顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]為了更加全面地理解本實用新型的一個或多個實施例，現(xiàn)在對結(jié)合附圖更加詳細(xì)說明且在以下描述的一個或多個實施例進(jìn)行參照，附圖中:
[0025]圖1表示根據(jù)本實用新型的一個或多個實施例的車輛加熱系統(tǒng)的示意圖，其強調(diào)低溫冷卻回路；
[0026]圖2表示參照圖1中的車輛加熱系統(tǒng)的另一示意圖，其強調(diào)高溫冷卻回路內(nèi)的小回路；
[0027]圖3表示參照圖1中的車輛加熱系統(tǒng)的又一示意圖，其強調(diào)高溫冷卻回路內(nèi)的大回路；
[0028]圖4表示參照圖1中的車輛加熱系統(tǒng)的又一示意圖，其強調(diào)低溫冷卻回路；
[0029]圖5表示參照圖4中的車輛加熱系統(tǒng)的另一示意圖，其以第一改型強調(diào)低溫冷卻回路；
[0030]圖6表示參照圖4中的車輛加熱系統(tǒng)的又一示意圖，其以第二改型強調(diào)低溫冷卻回路；
[0031]圖7表不參照圖6中的車輛加熱系統(tǒng)的另一不意圖，其以具有不同路徑的另一方式強調(diào)低溫冷卻回路；以及
[0032]圖8表示參照圖6中的車輛加熱系統(tǒng)的又一示意圖，其以第三改型強調(diào)低溫冷卻回路。

【具體實施方式】
[0033]參照附圖，相同的附圖標(biāo)記用于指相同的組件。在以下說明中，對不同構(gòu)建的實施例描述各種操作參數(shù)和組件。這些具體參數(shù)和組件是作為實施例列出的，不是為了限制。
[0034]本實用新型在一個或多個實施例中至少有利于提供一種車輛加熱系統(tǒng)和一種使用車輛加熱系統(tǒng)甚至在空轉(zhuǎn)或在車輛的冷運行階段相對更快且更經(jīng)濟地加熱車輛內(nèi)部的方法。
[0035]根據(jù)本實用新型的一個或多個實施例的用于加熱車輛的內(nèi)部的車輛加熱系統(tǒng)包括內(nèi)燃發(fā)動機和渦輪增壓器。此外增壓空氣冷卻器設(shè)置在渦輪增壓器和內(nèi)燃發(fā)動機之間。渦輪增壓器和增壓空氣冷卻器以這樣的方式設(shè)計和設(shè)置:可以由渦輪增壓機向內(nèi)燃發(fā)動機供應(yīng)在壓縮狀態(tài)下首先被增壓空氣冷卻器冷卻的壓縮的燃燒空氣。為此，可以提供以進(jìn)氣側(cè)為起點，首先具有渦輪增壓器，并且朝向內(nèi)燃發(fā)動機具有在渦輪增壓器后面設(shè)置的增壓空氣冷卻器的進(jìn)氣部分。
[0036]為了允許內(nèi)燃發(fā)動機和增壓空氣冷卻器的受控制的冷卻，提供兩個相互分開的冷卻回路。它們在各自的冷卻回路內(nèi)循環(huán)的冷卻液的最高溫度不同。在這個背景下，內(nèi)燃發(fā)動機流體聯(lián)接至高溫冷卻回路，同時增壓空氣冷卻器流體聯(lián)接至低溫冷卻回路。
[0037]根據(jù)本實用新型的一個或多個實施例，車輛加熱系統(tǒng)具有加熱熱交換器，其流體聯(lián)接至低溫冷卻回路。而且，低溫冷卻回路具有低溫冷卻器。為了冷卻低溫冷卻回路內(nèi)循環(huán)的低溫冷卻液的目的提供低溫冷卻器。這允許低溫冷卻液的連續(xù)冷卻。此外，低溫冷卻回路具有旁通管(bypass)。在這種情況下，旁通管以這樣的方式設(shè)置:其可以用于繞過用于低溫冷卻液的低溫冷卻器。
[0038]根據(jù)本實用新型的一個或多個實施例的布置的特定優(yōu)點是其允許來自增壓空氣冷卻器的在任何情況下可用的熱能直接用于加熱車輛的內(nèi)部。由于渦輪增壓器的正常連續(xù)運行，由增壓機壓縮的燃燒空氣使高的熱能從一開始可用?？諝庥稍鰤哼^程本身加熱，并且在該過程中產(chǎn)生的廢熱直接釋放到低溫冷卻回路中。由于低溫冷卻回路的熱質(zhì)量小于高溫冷卻回路的熱質(zhì)量，因此相關(guān)量的熱能釋放到加熱熱交換器中，從而在短時間內(nèi)釋放到車輛內(nèi)部。
[0039]旁通管的布置的特定優(yōu)點可以認(rèn)為是可以讓低溫冷卻器不連續(xù)地冷卻低溫冷卻液而是僅當(dāng)需要時對其進(jìn)行冷卻。
[0040]原則上，可以預(yù)期根據(jù)本實用新型的一個或多個實施例的車輛加熱系統(tǒng)，尤其是設(shè)置在增壓空氣冷卻器后面的加熱熱交換器可以與另外的加熱元件組合。在根據(jù)本實用新型的一個或多個實施例的意義上，已經(jīng)聯(lián)接至高溫冷卻回路和/或至少一個PTC加熱元件的另外的加熱熱交換器尤其可以認(rèn)為是另外的加熱元件。當(dāng)然，加熱元件還可以包括用來以熱量的形式生成能量的所有這樣的加熱元件。
[0041 ] 在車輛加熱系統(tǒng)的一個或多個特定實施例中，本實用新型在一個或多個實施例中預(yù)期加熱熱交換器可以設(shè)置在增壓空氣冷卻器的下游。這是相關(guān)的，因為為了冷卻加熱的低溫冷卻液，低溫冷卻回路通常具有接收源源不斷的加熱的低溫冷卻液的低溫冷卻器。由于加熱熱交換器設(shè)置在增壓空氣冷卻器后面，離開增壓空氣冷卻器的低溫冷卻液在其被引導(dǎo)至低溫冷卻器之前首先經(jīng)過加熱熱交換器。這樣，憑借離開增壓空氣冷卻器的低溫冷卻液可用的一些熱能在冷卻低溫冷卻液之前有利地釋放到加熱熱交換器中。
[0042]在另一有利的實施例中，可以預(yù)期加熱熱交換器可以設(shè)置在通向低溫冷卻回路的支路(branch)內(nèi)。支路的布置使加熱熱交換器不接收連續(xù)流動的低溫冷卻回路的低溫冷卻液成為可能。為此，為了相應(yīng)地引導(dǎo)低溫冷卻液的流動，需要對應(yīng)的驅(qū)動裝置。而且，支路的布置在無需在很大程度上影響現(xiàn)有車輛加熱系統(tǒng)的情況下允許額外的加熱熱交換器簡單整合到已經(jīng)現(xiàn)存的主加熱熱交換器中。
[0043]根據(jù)一有利的開發(fā)成果，上述驅(qū)動裝置可以由至少一個閥形成。閥可以設(shè)置在加熱熱交換器的上游，在支路和低溫冷卻回路之間。設(shè)置驅(qū)動裝置在加熱熱交換器的前面確保僅當(dāng)需要時向加熱熱交換器供應(yīng)低溫冷卻回路的低溫冷卻液。此外閥可以設(shè)計為當(dāng)需要時能夠引起低溫冷卻回路的分開，同時合并支路的接合點(junct1n)。
[0044]此外可以想到合適的自動化系統(tǒng)，其控制根據(jù)預(yù)先確定的規(guī)則的有關(guān)的閥。因此，每當(dāng)車輛的內(nèi)部需要的能量的量不足以加熱內(nèi)部時，打開有利于支路的閥將是值得做的。在內(nèi)燃發(fā)動機已經(jīng)冷啟動之后，在內(nèi)燃發(fā)動機的冷階段中這將是尤其值得做的，在該冷啟動中，高溫冷卻回路將還沒有運載足夠暖和的高溫冷卻液。
[0045]原則上，如果高溫冷卻回路與低溫冷卻回路分開被認(rèn)為是有利的。因此，也不提供將引起低溫冷卻液與高溫冷卻液的混合的另外的元件或裝置。
[0046]總體上消除高溫冷卻液與低溫冷卻液以及低溫冷卻液與高溫冷卻液的任何混合的優(yōu)點基于高溫冷卻回路的熱質(zhì)量非常高。由于隨之產(chǎn)生的高熱量存儲容量，特別是在內(nèi)燃發(fā)動機的冷階段中，如果發(fā)生混合，低溫冷卻回路的熱能將快速轉(zhuǎn)移至高溫冷卻回路，因此用于車輛內(nèi)部的加熱的積極效果將非常小。
[0047]加熱熱交換器可以是在任何情況下車載的主加熱熱交換器或作為選擇地除了主加熱熱交換器以外提供的額外的加熱熱交換器。如果提供單個主加熱熱交換器，其不僅流體聯(lián)接至高溫冷卻回路，而且流體聯(lián)接至車輛加熱系統(tǒng)的低溫冷卻回路。在這種情況下，盡管高溫和低溫冷卻回路具有與主加熱熱交換器的接合點連接，但冷卻回路之間也尤其存在分隔。換句話說，在該情況下，在回路之間由主熱交換器形成的接合點處的兩個冷卻回路中的冷卻液之間也不存在混合。因此，盡管存在對主加熱熱交換器的共有進(jìn)入權(quán)，但低溫冷卻液在低溫冷卻回路內(nèi)循環(huán)，并且高溫冷卻液在高溫冷卻回路中循環(huán)。
[0048]本實用新型在一個或多個實施例中公開了一種非常有利的車輛加熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)使整體上經(jīng)濟地加熱車輛的內(nèi)部成為可能。由于除了已經(jīng)現(xiàn)有的元件以外所需要的最小量的零件，在本實用新型的一個或多個實施例的背景下車輛的重量不存在明顯增加。而且，提出的解決方案非常低成本，因為例如采取PTC加熱元件的形式的任何另外的輔助加熱器的附加布置可以降低至最小量甚至完全去除。輔助加熱器的去除進(jìn)一步降低了車輛加熱系統(tǒng)的復(fù)雜性，不僅允許生產(chǎn)中的較容易的構(gòu)造，而且允許簡化的維修和維護(hù)。而且，將根據(jù)本實用新型的一個或多個實施例的車輛加熱系統(tǒng)的構(gòu)造減少至僅僅幾個零件將錯誤的任何來源減小至最小量。
[0049]由于憑借低溫冷卻回路的熱能的快速可用性，回路在非常短的時間內(nèi)可供使用，而且此外實際上是連續(xù)地可供使用，特別是在空轉(zhuǎn)時和內(nèi)燃發(fā)動機的冷運行階段的過程中，以便確保在使用車輛的幾乎所有階段中的內(nèi)部的足夠的加熱。
[0050]此外本實用新型一個或多個實施例還提出一種方法，憑借該方法，使以上指出的具有車輛加熱系統(tǒng)的車輛的內(nèi)部的加熱成為可能。如上已經(jīng)指出的那樣，車倆加熱系統(tǒng)包括聯(lián)接至高溫冷卻回路的內(nèi)燃發(fā)動機、渦輪增壓器和增壓空氣冷卻器。在該布置中，由渦輪增壓器內(nèi)燃發(fā)動機供應(yīng)壓縮的燃燒空氣，其中壓縮的燃燒空氣首先在壓縮狀態(tài)下被聯(lián)接至低溫冷卻回路的增壓空氣冷卻器冷卻。
[0051]根據(jù)本實用新型的一個或多個實施例，提供加熱熱交換器，其流體聯(lián)接至低溫冷卻回路。在這里，根據(jù)本實用新型的一個或多個實施例的措施當(dāng)需要時提供通過低溫冷卻回路循環(huán)的至少一些低溫冷卻液引導(dǎo)至加熱熱交換器。而且，低溫冷卻回路具有用于繞過低溫冷卻器的旁通管。這樣，至少一些低溫冷卻液可以要么經(jīng)過低溫冷卻器，要么經(jīng)過旁通管。低溫冷卻液的溫度由此可以保持在期望水平。
[0052]已經(jīng)在提出的車輛加熱系統(tǒng)的背景下說明了所產(chǎn)生的優(yōu)點，因此現(xiàn)在要注意本說明書內(nèi)的相應(yīng)的陳述。而且，這還適用于與本實用新型的一個或多個實施例的方法的部分相關(guān)的以下說明。
[0053]因此，根據(jù)本實用新型的一個或多個實施例的方法的特定措施預(yù)期加熱熱交換器設(shè)置在增壓空氣冷卻器的下游，因此處在增壓空氣冷卻器后面。這樣，為了將包含在低溫冷卻液中的至少一些熱能憑借加熱熱交換器釋放到車輛的內(nèi)部，離開增壓空氣冷卻器的低溫冷卻液可以經(jīng)過加熱熱交換器。
[0054]另一有利實施例推薦低溫冷卻回路聯(lián)接至低溫冷卻器。低溫冷卻器用來將憑借低溫冷卻液吸收的熱能從增壓空氣冷卻器釋放到環(huán)境空氣中。離開增壓空氣冷卻器的低溫冷卻液可以專門地通過低溫冷卻器。作為另一選擇，離開增壓空氣冷卻器的至少一些低溫冷卻液可以預(yù)先經(jīng)過加熱熱交換器。這樣，沒有、一部分或幾乎所有包含在低溫冷卻液中的熱能可以通過加熱熱交換器。
[0055]根據(jù)一有利的開發(fā)成果，加熱熱交換器可以設(shè)置在通向低溫冷卻回路的支路內(nèi)。在該背景下的特定措施預(yù)期低溫冷卻液要么僅在低溫冷卻回路內(nèi)以第一模式循環(huán)，要么通過低溫冷卻回路并且至少憑借支路至少部分地通過加熱熱交換器以第二模式循環(huán)。
[0056]如果在高溫冷卻回路中循環(huán)的高溫冷卻液的路徑與內(nèi)燃發(fā)動機的冷階段或暖階段相匹配，則認(rèn)為是尤其有利的。換句話說，在高溫冷卻回路中循環(huán)的高溫冷卻液可以經(jīng)過小回路，或者，作為選擇，通過大回路。尤其在內(nèi)燃發(fā)動機的冷階段中，其理想地經(jīng)過小回路，在該小回路中，高溫冷卻液幾乎專門地圍繞發(fā)動機機體和關(guān)聯(lián)的氣缸蓋循環(huán)，而不通過任何其它設(shè)備。內(nèi)燃發(fā)動機向其運行溫度的快速加熱由此成為可能。只要一達(dá)到運行溫度，冷卻液就經(jīng)過大回路。其包含流體聯(lián)接至高溫冷卻回路的高溫冷卻器。這樣，只要一達(dá)到內(nèi)燃發(fā)動機的運行溫度，高溫冷卻液就由高溫冷卻器冷卻。
[0057]根據(jù)本實用新型的一個或多個實施例，獨立于內(nèi)燃發(fā)動機的冷階段和/或暖階段，當(dāng)需要時通過低溫冷卻回路循環(huán)的低溫冷卻液引導(dǎo)至加熱熱交換器現(xiàn)在是可行的。這樣，由低溫冷卻回路輸送的熱能獨立于內(nèi)燃發(fā)動機的冷階段或暖階段可用。
[0058]圖1表示根據(jù)本實用新型的一個或多個實施例的車輛加熱系統(tǒng)I的示意圖。車輛加熱系統(tǒng)I用于加熱車輛的內(nèi)部(未具體不出)。
[0059]車輛加熱系統(tǒng)I可以包括內(nèi)燃發(fā)動機2，在本實施例中，其分為發(fā)動機機體3和氣缸蓋4。為了在操作中向內(nèi)燃發(fā)動機2供應(yīng)壓縮的燃燒空氣，提供渦輪增壓器(未具體示出)，該渦輪增壓器憑借增壓空氣冷卻器5流體連接至內(nèi)燃發(fā)動機2的氣缸蓋4。因此，增壓空氣冷卻器5設(shè)置在內(nèi)燃發(fā)動機2和渦輪增壓器之間。
[0060]此外內(nèi)燃發(fā)動機2流體聯(lián)接至高溫冷卻回路(HT)，參照圖1中的說明，可以以粗實線分辨出高溫冷卻回路。此外存在低溫冷卻回路(NT)，在本實施例中，低溫冷卻回路表示為粗點劃線。在這種情況下，增壓空氣冷卻器5流體聯(lián)接至低溫冷卻回路(NT)。已經(jīng)選擇使用點劃線以使能夠容易地通過憑目視區(qū)分低溫冷卻回路(NT)與高溫冷卻回路(HT)。如可以看出的那樣，低溫冷卻回路(NT)和高溫冷卻回路(HT)構(gòu)建為相互分隔，因此相互分開。
[0061]即使本實用新型的一個或多個實施例公開了高溫冷卻回路(HT)和低溫冷卻回路(NT)的分隔，但與使用膨脹水箱(這里未具體示出)相聯(lián)系，可以預(yù)期高溫冷卻回路(HT)和低溫冷卻回路(NT)的流體連接。在這種情況下，低溫冷卻回路(NT)可以具有補償管道，其中可以設(shè)置節(jié)流器。在該布置中，為了使兩個冷卻回路(NT、HT)的混合最小化，節(jié)流器應(yīng)當(dāng)具有1.0至2.0mm的直徑,這在本實施例中未示出。
[0062]在內(nèi)燃發(fā)動機運行的過程中，當(dāng)高溫冷卻液以沒有具體示出的方式通過高溫冷卻回路(HT)的至少一些部分循環(huán)時，低溫冷卻液(同樣未具體示出)通過低溫冷卻回路(NT)流動。由于低溫冷卻回路(NT)和高溫冷卻回路(HT)的分隔，因此不存在低溫冷卻液和高溫冷卻液以及高溫冷卻液與低溫冷卻液的混合。
[0063]而且，提供高溫冷卻器6和加熱熱交換器7，其中高溫冷卻器6流體聯(lián)接至高溫冷卻回路(HT)，并且加熱熱交換器7同樣地流體聯(lián)接至高溫冷卻回路(HT)。按照系統(tǒng)的本質(zhì)，加熱熱交換器7是流體加熱熱交換器。同樣設(shè)置在高溫冷卻回路(HT)內(nèi)的是恒溫器9和彈簧負(fù)載止逆閥10，它們同樣地流體聯(lián)接至高溫冷卻回路(HT)。
[0064]另一方面，此外存在低溫冷卻器8和泵11，每一個都流體聯(lián)接至低溫冷卻回路(NT)0在低溫冷卻回路(NT)的目前的改型中，此外回路具有另外的加熱熱交換器12。在該布置中，加熱熱交換器12設(shè)置在增壓空氣冷卻器5的下游。
[0065]加熱熱交換器7、12每一個都是為加熱車輛的內(nèi)部(未具體示出)而提供的熱交換器。為了使它們能夠更容易地得到區(qū)分，聯(lián)接至高溫冷卻回路(HT)的加熱熱交換器7以下稱為主加熱熱交換器7，并且聯(lián)接至低溫冷卻回路(NT)的加熱熱交換器12稱為附加加熱熱交換器12。
[0066]為了解釋清楚高溫冷卻回路(HT)的可能的狀態(tài)，以下將更加詳細(xì)地說明圖2。
[0067]與圖1中的說明相比，圖2專注于強調(diào)高溫冷卻回路(HT)，并且在這種情況下，特別是高溫冷卻回路(HT)的小冷卻回路(HTl)。為了更加清楚，為此低溫冷卻回路(NT)再次以點劃線表示，而高溫冷卻回路(HT)以虛線部分地示出。以粗實線示出的高溫冷卻回路(HT)的剩余部分形成小冷卻回路(HTl)。為了使內(nèi)燃發(fā)動機2能夠盡可能快速地變暖至其運行溫度，小冷卻回路在緊隨內(nèi)燃發(fā)動機2的冷啟動之后的內(nèi)燃發(fā)動機2的冷階段中尤其有效。
[0068]小冷卻回路(HTl)的激活的決定性因素是恒溫器9，該恒溫器9在第一位置阻止高溫冷卻液憑借高溫冷卻器6引導(dǎo)至內(nèi)燃發(fā)動機2。這減少了高溫冷卻液向小冷卻回路(HTl)的循環(huán)。小冷卻回路(HTl)確保大多數(shù)高溫冷卻液通過內(nèi)燃發(fā)動機2流動，離開小冷卻回路(HTl)并憑借止逆閥10回到內(nèi)燃發(fā)動機2。同時，一小部分高溫冷卻液也通過加熱熱交換器7流動，并且憑借恒溫器9回到內(nèi)燃發(fā)動機2。原則上，還可以在沒有止逆閥10的情況下操作高溫冷卻回路或小高溫冷卻回路(HTl)。利用止逆閥10的優(yōu)點是由此可以確保甚至在內(nèi)燃發(fā)動機2的低速時以及因此低體積流動時存在通過加熱熱交換器7的高溫冷卻液的足夠流動。在本實施例中，高溫冷卻液的循環(huán)同樣需要的泵設(shè)置在內(nèi)燃發(fā)動機2的發(fā)動機機體3上，并且不再進(jìn)一步說明。
[0069]然后圖3表示在已經(jīng)達(dá)到高溫冷卻液的預(yù)先確定溫度、恒溫器9切換到第二位置之后的高溫冷卻回路(HT)的狀態(tài)。
[0070]如可以看出的那樣，然后可以在恒溫器9的第二位置，高溫冷卻液還可以憑借高溫冷卻器6通過。因此，在本實施例中，示出高溫冷卻回路(HT)的大冷卻回路(HT2)，允許通過高溫冷卻器6進(jìn)行高溫冷卻液的冷卻。如圖2中說明的那樣，大冷卻回路(HT2)同樣由粗實線表示。
[0071]圖4還主要專注于說明低溫冷卻回路(NT)。為此，低溫冷卻回路由粗實線表示，同時高溫冷卻回路(HT)簡化為由虛線表示。如可以看出的那樣，可以獨立于恒溫器9的位置，并且因此獨立于小冷卻回路(HTl)或大冷卻回路(HT2)的運行操作在低溫冷卻回路(NT)內(nèi)循環(huán)的低溫冷卻液。為此，低溫冷卻液憑借泵11經(jīng)過低溫冷卻回路(NT)。在該過程中，在增壓空氣冷卻器5中由低溫冷卻液吸收的熱能轉(zhuǎn)移到附加加熱熱交換器12中并經(jīng)過附加加熱熱交換器12。為了將至少一些熱能從低溫冷卻液釋放到空氣中，然后可以使空氣通過和/或圍繞附加加熱熱交換器12流動，附加加熱熱交換器12以傳統(tǒng)的方式構(gòu)建為氣體/冷卻液熱交換器。
[0072]圖5表示根據(jù)本實用新型的一個或多個實施例的車輛加熱系統(tǒng)I的供選擇的實施例，該實施例省掉附加加熱熱交換器12而支持單個加熱熱交換器7。如可以看出的那樣，力口熱熱交換器7組合上述主加熱熱交換器本身和附加加熱熱交換器12。在該布置中，加熱熱交換器7流體聯(lián)接至低溫冷卻回路(NT)和高溫冷卻回路(HT)。在該布置中，可以預(yù)期在這種情況下將不存在低溫冷卻液與高溫冷卻液的混合。
[0073]圖6表示基于根據(jù)本實用新型的一個或多個實施例的來自圖1到4的車輛加熱系統(tǒng)I的低溫冷卻回路(NT)的構(gòu)造的變體。在這里，提供通向低溫冷卻回路(NT)的支路13，支路平行于低溫冷卻回路(NT)的一部分在增壓空氣冷卻器5和閥11之間延伸。因此支路13形成通向低溫冷卻回路(NT)的旁通管。附加加熱熱交換器12設(shè)置在支路13內(nèi)。在這里，附加加熱熱交換器12當(dāng)然也流體聯(lián)接至低溫冷卻回路(NT)。此外閥14設(shè)置在附加加熱熱交換器(12)的上游。閥14集成在支路13和低溫冷卻回路(NT)之間。
[0074]圖6現(xiàn)在表不低溫冷卻回路(NT)的第一模式Ml,在該模式中，由于閥14的第一位置，低溫冷卻液僅在低溫冷卻回路(NT)內(nèi)循環(huán)。因此，在這里沒有向由粗實線表示的支路13以及因此附加加熱熱交換器12供應(yīng)低溫冷卻液的熱能。閥14的另一位置以及由此產(chǎn)生的低溫冷卻液的路徑在圖7中示出。
[0075]圖7表示低溫冷卻回路(NT)的第二模式M2中的低溫冷卻液的路徑。如可以看出的那樣，在閥14的該位置，低溫冷卻液現(xiàn)在通過支路13流動，結(jié)果是向附加加熱熱交換器12供應(yīng)低溫冷卻液的熱能。在本實施例中，通過附加加熱熱交換器12的低溫冷卻液的路徑由粗實線表示。在低溫冷卻回路(NT)的所示的第二模式M2中，相比之下，中斷在閥14后面的部分中的低溫冷卻液的流動，在本實施例中，該部分由粗虛線表示。
[0076]圖8表示與低溫冷卻回路(NT)有關(guān)的另一有利變體。如可以看出的那樣，該變體具有另一個閥15，其設(shè)置在泵11和低溫冷卻器8之間。在本實施例中，閥15連接至旁通管16，憑借過該旁通管16，當(dāng)繞過低溫冷卻器8時可以操作低溫冷卻回路(NT)。根據(jù)閥15的位置，因此在期望的情況下可以有利地阻止原本由低溫冷卻器8進(jìn)行的低溫冷卻液的連續(xù)冷卻。與控制系統(tǒng)(未具體示出)結(jié)合，由此將低溫冷卻液的溫度保持在特定水平是可行的。
[0077]在一個或多個實施例中，相信如這里詳盡解釋的那樣的本實用新型已經(jīng)克服了由公知的產(chǎn)生車輛內(nèi)部加熱面臨的某些挑戰(zhàn)。然而，所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員將根據(jù)這樣的討論，并根據(jù)附圖和權(quán)利要求認(rèn)識到在不背離由以下權(quán)利要求限定的本實用新型的真實主旨和合理范圍的情況下可以作出各種改變、修改和變化。
【權(quán)利要求】
1.一種用于具有發(fā)動機和增壓空氣冷卻器的車輛的車輛加熱系統(tǒng)，其特征在于，包含: 聯(lián)接至發(fā)動機的高溫冷卻回路； 聯(lián)接至增壓空氣冷卻器并包括低溫冷卻器的低溫冷卻回路；以及 聯(lián)接至低溫冷卻回路的加熱熱交換器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，低溫冷卻回路進(jìn)一步包括用于繞過低溫冷卻器的旁通管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛加熱系統(tǒng)，其特征在于，加熱熱交換器位于增壓空氣冷卻器的下游。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛加熱系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包含在第一和第二位置可操作的閥，當(dāng)處在第一和第二位置中的一個時，加熱熱交換器憑借閥的旁通管下游與低溫冷卻回路連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車輛加熱系統(tǒng)，其特征在于，閥位于增壓空氣冷卻器的下游和加熱熱交換器的上游。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛加熱系統(tǒng)，其特征在于，高溫冷卻回路與低溫冷卻回路分開。
7.一種包括連接至增壓空氣冷卻器的發(fā)動機的車輛的車輛加熱系統(tǒng)，其特征在于，包含: 聯(lián)接至發(fā)動機并包括第一加熱熱交換器和恒溫器的高溫冷卻回路；以及 聯(lián)接至增壓空氣冷卻器并包括第二加熱熱交換器的低溫冷卻回路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車輛加熱系統(tǒng)，其特征在于，高溫冷卻回路進(jìn)一步包括高溫冷卻器和高溫冷卻器的閥上游。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車輛加熱系統(tǒng)，其特征在于，低溫冷卻回路進(jìn)一步包括位于增壓空氣冷卻器的下游和第二加熱熱交換器的下游的泵。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的車輛加熱系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包含閥，使得第二加熱熱交換器位于閥和泵之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車輛加熱系統(tǒng)，其特征在于，低溫冷卻回路進(jìn)一步包括增壓空氣冷卻器的低溫冷卻器下游和用于繞過低溫冷卻器的旁通管。
【文檔編號】B60H1/04GK204109739SQ201420304429
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月20日
【發(fā)明者】漢斯·京特·庫克斯, 安德里亞斯·庫斯克, 弗朗茨·阿恩德·佐默霍夫, 諾伯特·安德里亞斯·朔恩, 赫爾穆特·馬提亞斯·金德爾, 萬科·斯邁亞諾夫斯基, 約爾格·克梅林 申請人:福特全球技術(shù)公司