CN108749509A - 提升汽车空调采暖性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提升汽车空调采暖性能的方法，汽车空调系统的进风具有三种状态，分别为内循环状态、外循环状态和中间补偿状态，该方法主要利用中间补偿状态进行提升采暖性能；该方法包括以下步骤：响应于车辆已上电到ON档，判断当前温度设置是否为采暖状态；若为非采暖状态，则判断暖通空调进风口的当前模式是否设置成外循环状态，若是，则控制循环风门到外循环状态，若否，则控制循环风门到内循环状态；若为采暖状态，则判断暖通空调进风口的当前模式是否设置成外循环状态，若否，则控制循环风门到内循环状态，若是，则判断鼓风机的当前挡位是否大于预设挡位，若是，则控制循环风门到中间补偿状态，若否，则控制循环风门到外循环状态。本发明能够有效提升空调采暖性能。

Description

提升汽车空调采暖性能的方法
技术领域
本发明属于汽车空调领域，具体涉及一种提升汽车空调采暖性能的方法。
背景技术
随着动力技术的改进，发动机越来越追求优良的动力经济性，也带来一些不利的影响。比如发动机效能提升后，发动机自身的发热量进一步减少，从而发动机水温降低，导致依赖于发动机水温进行采暖的效果变差，在冬季北方的大部分寒冷地域对汽车空调的采暖需求强烈，从而无法满足用户的舒适性需求。
为了提升空调采暖性能，传统汽车往往使用辅助加热设备来提升采暖效果，比如PTC加热器、燃油辅助加热器等，虽然能够明显改善采暖效果，但是因为加热器本身的价格基本都在300元以上，并且用车过程也会产生额外的能源消耗，也就大幅增加了用户的购车和用车的费用。若没有使用辅助加热设备，传统的暖通空调技术会采用电子水阀、增大暖风芯体换热量等手段来提升暖风芯体进出水温和采暖效果，但开发周期和开发成本也较高。
因此，有必要开发一种新的提升汽车空调采暖性能的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种提升汽车空调采暖性能的方法，能有效提升空调采暖性能。
本发明所述的提升汽车空调采暖性能的方法，汽车空调系统的进风具有三种状态，分别为内循环状态、外循环状态和中间补偿状态，该方法主要利用中间补偿状态进行提升采暖性能；当空调的进风全部为循环风，则为内循环状态；当空调的进风为部分新风和部分循环风的混合进风，则为中间补偿状态；当空调的进风全部为新风，则为外循环状态；该方法包括以下步骤：
响应于车辆已上电到ON档，判断当前温度设置是否为采暖状态；
若为非采暖状态，则判断暖通空调进风口的当前模式是否设置成外循环状态，若是，则控制循环风门到外循环状态，若否，则控制循环风门到内循环状态；
若为采暖状态，则判断暖通空调进风口的当前模式是否设置成外循环状态，若否，则控制循环风门到内循环状态，若是，则判断鼓风机的当前挡位是否大于预设挡位，若是，则控制循环风门到中间补偿状态，若否，则控制循环风门到外循环状态。
还包括：
在冷车启动时，响应于点火钥匙已上电，记录当前温度风门的位置及当前的鼓风机挡位值或电压值，并对条件a至条件e进行判断；
a、当前车外温度低于第一温度预设值；
b、发动机水温低于第二温度预设值；
c、鼓风机已开启；
d、发动机处于运行状态；
e、温度设置旋钮或按键未调整；
若条件a-e均满足时，则控制温度风门到最冷位置，并控制鼓风机电压到预设值，直到发动机水温升高到第三温度预设值后再控制温度风门到记忆位置，并控制鼓风机电压到记忆值；
若条件a-d中的任意一个不满足时，则控制温度风门到记忆位置，并控制鼓风机电压到记忆值；
若条件e不满足时，则控制温度风门到与设定温度所对应的位置；
在车外温度较低的情况下，减少由外循环风口进入的冷风量，并避免冷风直接吹到暖风芯体减缓水温上升速率的问题，有利于在冷车启动时提升发动机水温的升温速率以及出风温度。
在采暖且外循环状态下，空调控制器根据当前的鼓风机的设置挡位控制外循环风门和内循环风门的开度，达到控制暖通空调进风口进入的新风风量和循环风风量的比例，从而提高暖通空调进风温度，以提升采暖效果的目的。
进一步，所述暖通空调进风口包括壳体、外循环风门和内循环风门；所述壳体具有外循环进风口、内循环进风口和进风口外壳；所述外循环风门设在外循环进风口处，该外循环风门通过转动控制所述外循环进风口的开闭；所述内循环风门设在内循环进风口处，该内循环风门通过转动控制所述内循环进风口的开闭；所述风门驱动组件安装在壳体上，该门驱动组件分别与内循环风门和外循环风门相连，使所述内循环风门和外循环风门能够在风门驱动组件的驱动下旋转；
当所述外循环风门完全关闭，且内循环风门完全打开时，所述汽车空调系统的进风状态为内循环状态；
当所述外循环风门和内循环风门均部分开启时，汽车空调系统的进风状态为中间补偿状态；
当所述外循环风门完全开启，且内循环风门完全关闭，所述汽车空调系统的进风状态为外循环状态。
所述风门驱动组件包括伺服电机、固定基座、外循环摇臂、内循环摇臂和凸轮盘；所述伺服电机安装在固定基座上，固定基座安装在壳体上；所述外循环风门与外循环摇臂连接，内循环风门与内循环摇臂连接，外循环摇臂以及内循环摇臂的摇臂柄分别装入凸轮盘上的两条滑槽内，凸轮盘的中心轴由伺服电机拖动，伺服电机运行时，能使外循环风门和内循环风门联动，以控制暖通空调的新风和循环风的进风比例，用一个伺服电机控制两个风门，其成本较低，且占用空间较小。
进一步，所述风门驱动组件包括外循环伺服电机和内循环伺服电机；所述外循环伺服电机和内循环伺服电机均安装在壳体上；所述外循环风门与外循环伺服电机连接，内循环风门与内循环伺服电机连接。
本发明具有以下优点：
(1)通过对比试验发现，在实施本发明方案后，相同运行时间的冷车启动后的发动机水温、吹脚风口温度均提升11℃以上，乘员脚部温度也提升7℃～9℃，显著改善了采暖效果。
(2)在车外温度较低的情况下，减少由外循环风口进入的冷风量，并避免冷风直接吹到暖风芯体减缓水温上升速率的问题，有利于在冷车启动时提升发动机水温的升温速率以及出风温度；根据实车数据验证，在相同条件下，暖风芯体进水温度从-18℃升至30℃所需时间从264秒缩短至116秒，提升了两分钟以上的升温速率。
综上所述，本发明能够有效提升空调采暖性能，实现了用较低的成本大幅度提高了用户的满意度。
附图说明
图1为本发明中暖通空调进风口的外部结构图；
图2为本发明中暖通空调进风口的结构爆炸图；
图3为本发明中暖通空调进风口由外循环运行到内循环状态示意图；
图4为本发明中暖通空调进风口的由内循环运行到中间补偿状态示意图；
图5为本发明中暖通空调进风口的由内循环运行到外循环状态示意图；
图6为本发明中凸轮轴的结构示意图；
图7为本发明中循环风补偿的空调控制策略流程图；
图8为本发明中冷车启动空调控制策略流程图；
图9为采用本发明和现有技术的的对比曲线图(暖风芯体进水温度从-18℃升至30℃所需时间)；
图10为本发明中双电机控制的结构示意图；
图中，1、外循环进风口，2、内循环进风口，3、凸轮盘，3a、滑槽，4、固定基座，5、伺服电机，6、进风口外壳，7、外循环风门，8、内循环风门，9、内循环摇臂，10、外循环摇臂，11、外循环伺服电机，12、内循环伺服电机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明所述的提升汽车空调采暖性能的方法，适用于进风状态具有内循环状态、外循环状态和中间补偿状态的汽车空调系统。该方法主要利用中间补偿状态进行提升采暖性能。
实施例一
如图1至图5所示，本实施例中，所述暖通空调进风口包括壳体、外循环风门7和内循环风门8；所述壳体具有外循环进风口1、内循环进风口2和进风口外壳6；所述外循环风门7设在外循环进风口1处，该外循环风门7通过转动控制所述外循环进风口1的开闭；所述内循环风门8设在内循环进风口2处，该内循环风门8通过转动控制所述内循环进风口2的开闭；所述风门驱动组件安装在壳体上，该门驱动组件分别与内循环风门8和外循环风门7相连，使所述内循环风门8和外循环风门7能够在风门驱动组件的驱动下旋转。
如图1至图6所示，本实施例中，所述风门驱动组件包括伺服电机5、固定基座4、外循环摇臂10、内循环摇臂9和凸轮盘3。所述伺服电机5安装在固定基座4上，固定基座4安装在壳体上。所述外循环风门7与外循环摇臂10连接，内循环风门8与内循环摇臂9连接，外循环摇臂10以及内循环摇臂9的摇臂柄分别装入凸轮盘3上的两条滑槽3a内，为点线滑动机构。凸轮盘3的中心轴由伺服电机5拖动，伺服电机5运行时，能够使外循环风门7和内循环风门8联动，以控制暖通空调的新风和循环风的进风比例，用一个伺服电机5控制两个风门，成本较低且占用空间较小。
如图3所示，当外循环风门7完全关闭，内循环风门8完全打开时，空调的进风全部为循环风，则此时的进风状态为内循环状态。如图4所示，当外循环风门7和内循环风门8均部分开启时，空调的进风为部分新风和部分循环风的混合进风，则此时的进风状态为中间补偿状态。如图5所示，当外循环风门7完全开启，内循环风门8完全关闭，则此时的进风状态为外循环状态。
利用循环风对采暖性能进行补偿的机制为：当在采暖且外循环状态下，空调控制器根据当前的鼓风机的设置挡位控制暖通空调外循环风门7和内循环风门8的开度，从而控制暖通空调进风口进入的新风和循环风的风量比例，以达到提高暖通空调进风温度以提升采暖效果的目的。
如图7所示，所述提升汽车空调采暖性能的方法，包括以下步骤：
开始，首先判断当前整车是否已上电，即点火钥匙是否在ON挡。
响应于车辆已上电到ON档，判断当前温度设置是否为采暖状态。
若为非采暖状态(不需要进行循环风补偿)，则判断暖通空调进风口的当前模式是否设置成外循环状态，若是，则控制循环风门到外循环状态，若否，则控制循环风门到内循环状态。
若为采暖状态(需要进行循环风补偿)，则判断暖通空调进风口的当前模式是否设置成外循环状态，若不是设置成外循环状态，则控制循环风门到内循环状态，若是设置成外循环状态，则判断鼓风机的当前挡位是否大于预设挡位，若鼓风机的当前挡位大于预设挡位，则控制循环风门到中间补偿状态，即进行循环风补偿，否则控制循环风门到外循环状态。
之所以要判断鼓风机的当前挡位是否大于预设挡位或设定电压，主要是因为在中间补偿状态下，外循环进风口1和内循环进风口2是处于贯通状态，如图4所示。虽然内循环风门8对进风气流起到导入空调箱的作用，但是在高速工况、且低风量或未开启鼓风机的情况下，可能存在迎风气流从外部经内循环进风口2灌入车内的情况。若鼓风机的当前挡位大于一定挡位或设定电压，内循环进风口2区域则处于空气负压区，则不会存在高速灌风的问题。具体的设定值可以标定获得。
本实施例中，车型为手动空调配置，且配合该暖通空调进风口结构，当鼓风机的当前挡位大于2挡时，在任何吹风模式下都无高速灌风问题，则本车型中的鼓风机的预设挡位为2挡。
经过本案例车型实施的对比试验发现，使用本实施例所述的提升汽车空调采暖性能的方法，能够有效地提升空调暖风性能，对比试验数据详见表1。因为进风将吹过暖风芯体，表1中所示的暖风芯体进水温度和暖风芯体出水温度直接受进风温度影响；而暖风芯体的进水和出水温度又直接影响吹脚风口的温度；吹脚风口的温度直接决定乘员脚部的温度。通过对比试验发现，在实施本方案后，相同运行时间的冷车启动后的发动机水温、吹脚风口温度均提升11℃以上，乘员脚部温度也提升7℃～9℃，显著改善了采暖效果，故本实施例所述的提升汽车空调采暖性能的方法是一种性价比较高的采暖性能提升方法。
表1
本实施例中，还包括一项在冷车启动时，有利于采暖性能提升的策略，详见图8。在冷车启动时，首先判断点火钥匙是否上电，即IGN电压是否为ON挡。当点火钥匙已上电，则记录当前温度风门的位置及当前的鼓风机挡位值或电压值，并对条件a至条件e进行判断。
条件a至条件e如下：
a、当前车外温度低于第一温度预设值(根据实际情况设定)；
b、发动机水温低于第二温度预设值(根据实际情况设定)；
c、鼓风机已开启；
d、发动机处于运行状态；
e、温度设置旋钮或按键未调整。
若条件a-e均满足时，则控制温度风门到最冷位置，并控制鼓风机电压到预设值，直到发动机水温升高到第三温度预设值(根据实际情况设定)后再控制温度风门到记忆位置，并控制鼓风机电压到记忆值。若条件a-d中的任意一个不满足时，则控制温度风门到记忆位置，并控制鼓风机电压到记忆值。若条件e不满足时，则控制温度风门到与设定温度所对应的位置。从而避免了在车外温度较低的情况下，减少由外循环风口进入的冷风量，并且避免冷风直接吹到暖风芯体减缓水温上升速率的问题，有利于在冷车启动时提升暖风芯体进水温度的升温速率以及出风温度，且上述的所有预设值均可以根据不同车型做调整。
根据实车数据验证，在相同条件下，实施本方法，暖风芯体进水温度从-18℃升至30℃的时间将从264秒缩短至116秒，提升了两分钟以上的升温速率。详见图9的对比曲线。
实施例二
如图10所示，本实施例中，所述风门驱动组件包括外循环伺服电机11和内循环伺服电机12；所述外循环伺服电机11和内循环伺服电机12均安装在壳体上；所述外循环风门7与外循环伺服电机11连接，内循环风门8与内循环伺服电机12连接。通过两个伺服电机分别控制两个风门，在中间补偿状态时，能够精确控制新风和循环风的比例。
其余部分与实施例一相同。

Claims (6)

1.一种提升汽车空调采暖性能的方法，其特征在于：汽车空调系统的进风具有三种状态，分别为内循环状态、外循环状态和中间补偿状态；当空调的进风全部为循环风，则为内循环状态；当空调的进风为部分新风和部分循环风的混合进风，则为中间补偿状态；当空调的进风全部为新风，则为外循环状态；该方法包括以下步骤：
响应于车辆已上电到ON档，判断当前温度设置是否为采暖状态；
若为非采暖状态，则判断暖通空调进风口的当前模式是否设置成外循环状态，若是，则控制循环风门到外循环状态，若否，则控制循环风门到内循环状态；
若为采暖状态，则判断暖通空调进风口的当前模式是否设置成外循环状态，若否，则控制循环风门到内循环状态，若是，则判断鼓风机的当前挡位是否大于预设挡位，若是，则控制循环风门到中间补偿状态，若否，则控制循环风门到外循环状态。
2.根据权利要求1所述的提升汽车空调采暖性能的方法，其特征在于，还包括：
在冷车启动时，响应于点火钥匙已上电，记录当前温度风门的位置及当前的鼓风机挡位值或电压值，并对条件a至条件e进行判断；
a、当前车外温度低于第一温度预设值；
b、发动机水温低于第二温度预设值；
c、鼓风机已开启；
d、发动机处于运行状态；
e、温度设置旋钮或按键未调整；
若条件a-e均满足时，则控制温度风门到最冷位置，并控制鼓风机电压到预设值，直到发动机水温升高到第三温度预设值后再控制温度风门到记忆位置，并控制鼓风机电压到记忆值；
若条件a-d中的任意一个不满足时，则控制温度风门到记忆位置，并控制鼓风机电压到记忆值；
若条件e不满足时，则控制温度风门到与设定温度所对应的位置。
3.根据权利要求1或2所述的提升汽车空调采暖性能的方法，其特征在于：在采暖且外循环状态下，空调控制器根据当前的鼓风机的设置挡位控制外循环风门（7）和内循环风门（8）的开度。
4.根据权利要求3所述的提升汽车空调采暖性能的方法，其特征在于：所述暖通空调进风口包括壳体、外循环风门（7）和内循环风门（8）；所述壳体具有外循环进风口（1）、内循环进风口（2）和进风口外壳（6）；所述外循环风门（7）设在外循环进风口（1）处，该外循环风门（7）通过转动控制所述外循环进风口（1）的开闭；所述内循环风门（8）设在内循环进风口（2）处，该内循环风门（8）通过转动控制所述内循环进风口（2）的开闭；所述风门驱动组件安装在壳体上，该门驱动组件分别与内循环风门（8）和外循环风门（7）相连，使所述内循环风门（8）和外循环风门（7）能够在风门驱动组件的驱动下旋转；
当所述外循环风门（7）完全关闭，且内循环风门（8）完全打开时，所述汽车空调系统的进风状态为内循环状态；
当所述外循环风门（7）和内循环风门（8）均部分开启时，汽车空调系统的进风状态为中间补偿状态；
当所述外循环风门（7）完全开启，且内循环风门（8）完全关闭，所述汽车空调系统的进风状态为外循环状态。
5.根据权利要求4所述的提升汽车空调采暖性能的方法，其特征在于：所述风门驱动组件包括伺服电机（5）、固定基座（4）、外循环摇臂（10）、内循环摇臂（9）和凸轮盘（3）；所述伺服电机（5）安装在固定基座（4）上，固定基座（4）安装在壳体上；所述外循环风门（7）与外循环摇臂（10）连接，内循环风门（8）与内循环摇臂（9）连接，外循环摇臂（10）以及内循环摇臂（9）的摇臂柄分别装入凸轮盘（3）上的两条滑槽（3a）内，凸轮盘（3）的中心轴由伺服电机（5）拖动，伺服电机（5）运行时，能使外循环风门（7）和内循环风门（8）联动，以控制暖通空调的新风和循环风的进风比例。
6.根据权利要求4所述的提升汽车空调采暖性能的方法，其特征在于：所述风门驱动组件包括外循环伺服电机（11）和内循环伺服电机（12）；所述外循环伺服电机（11）和内循环伺服电机（12）均安装在壳体上；所述外循环风门（7）与外循环伺服电机（11）连接，内循环风门（8）与内循环伺服电机（12）连接。
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