CN207942906U - 车用取暖系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了车用取暖系统及车辆，在水泵的入水口与发动机的出水口之间串设有用于调节流向车内取暖回路的水流量的流量调节阀，通过减小流量调节阀的开度以增加流向车内取暖系统的水的流量，使车内的温度快速升高；在加热器模块工作过程中，若车内温度较高，不会采用增大流量调节阀的开度来降温，因为这样会导致加热器油耗增加，而是一般会通过调节加热器模块的功率来调节车内温度，这样既调节了车内温度，又节省了燃油消耗。另外，在关闭加热器模块之后，就可以进一步通过增大流量调节阀的开度来降温。因此，采用流量调节阀好加热器可以根据车内温度的高低合理的调节车内的温度，满足乘客的需求，空调制暖效果好，车内温度上升比较快。

Description

车用取暖系统及车辆

技术领域

本实用新型属于车辆空调取暖技术领域，特别涉及车用取暖系统及车辆。

背景技术

车辆取暖系统作为车辆的标准配置，已经在车辆上进行了广泛的应用，现有的车辆取暖系统一般由水泵、发动机、发动机散热回路及车内取暖回路组成，如图1所示的发动机散热回路结构示意图，在寒冷的环境下，若发动机启动，发动机散热回路开始工作，水泵提升水水压，然后流经发动机，利用发动液散热来加热水温，最后水流回水泵，完成发动机散热的一个循环水路，那么，流经发动机的水的温度将会慢慢上升。由于车内取暖回路的阻力远大于发动机散热回路的阻力，且发动机散热回路中的水的水流动的速度V_x远大于车内取暖回路中的水的流动的速度V_k，所以，流过车内取暖系统的水的流量比较小，空调散热器温度较低，导致空调制热效果差，车内温度上升缓慢。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供车用取暖系统及车辆，用于解决现有技术中的车用取暖系统取暖效果差的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种车用取暖系统，包括以下技术方案：

系统方案一，一种车用取暖系统，包括发动机和从所述发动机引出的发动机散热回路和车内取暖回路，所述发动机散热回路上串设有第一水泵，所述发动机散热回路上串设有用于调节流向所述车内取暖回路的水流量的流量调节阀。

系统方案二，在系统方案一的基础上，还包括控制器及用于设置在车内的检测车内温度的温度传感器，所述温度传感器的信号输出端与所述控制器的信号输入端连接，且所述控制器的信号输出端与所述流量调节阀连接。

系统方案三、系统方案四，分别在系统方案一或系统方案二的基础上，还包括从所述发动机引出的发动机冷却回路，所述第一水泵的出水口直接与所述发动机的入水口连接，所述发动机冷却回路的两端分别与第一水泵的入水口和发动机的出水口连接，所述发动机冷却回路上串设有节温器和散热器，当水温达到节温器开启温度时，发动机冷却回路导通。

系统方案五、系统方案六，分别在系统方案三或系统方案四的基础上，所述车内取暖回路的两端分别与第一水泵的入水口和发动机的出水口连接，所述车内取暖回路中设置有加热器模块，所述加热器模块设置在车内取暖回路的进水端，用于对进入车内取暖回路中的水进行加热。

系统方案七、系统方案八，分别在系统方案五或系统方案六的基础上，所述加热器模块包括第二水泵和加热器。

系统方案九、系统方案十，分别在系统方案五或系统方案六的基础上，所述加热器模块为加热器。

系统方案十一、系统方案十二，分别在系统方案五或系统方案六的基础上，所述加热器模块关闭时的温度点小于所述节温器开启时的温度点。

系统方案十三、系统方案十四，分别在系统方案十一或系统方案十二的基础上，所述车内取暖回路包括加热器模块支路、第一取暖支路和第二取暖支路，所述第一取暖支路与所述加热器模块支路串联，所述第一取暖支路与所述第二取暖支路串联，所述第一取暖支路上串设有除霜模块和司机取暖模块，所述第二取暖支路上串设有至少两个乘客取暖模块。

系统方案十五、系统方案十六，分别在系统方案十三或系统方案十四的基础上，某两个相邻的乘客取暖模块之间设置有第三水泵。

本实用新型还提供了一种车辆，包括以下技术方案：

车辆方案一，一种车辆，包括车用取暖系统，所述系统包括发动机和从所述发动机引出的发动机散热回路和车内取暖回路，所述发动机散热回路上串设有第一水泵，所述发动机散热回路上串设有用于调节流向所述车内取暖回路的水流量的流量调节阀。

车辆方案二，在车辆方案一的基础上，还包括控制器及用于设置在车内的检测车内温度的温度传感器，所述温度传感器的信号输出端与所述控制器的信号输入端连接，且所述控制器的信号输出端与所述流量调节阀连接。

车辆方案三、车辆方案四，分别在车辆方案一或车辆方案二的基础上，所述车内取暖回路的两端分别与第一水泵的入水口和发动机的出水口连接，所述车内取暖回路中设置有加热器模块，所述加热器模块设置在车内取暖回路的进水端，用于对进入车内取暖回路中的水进行加热。

车辆方案五、车辆方案六，分别在车辆方案三或车辆方案四的基础上，所述加热器模块包括第二水泵和加热器。

车辆方案七、车辆方案八，分别在车辆方案三或车辆方案四的基础上，所述加热器模块为加热器。

车辆方案九、车辆方案十，分别在车辆方案三或车辆方案四的基础上，所述加热器模块关闭时的温度点小于节温器开启时的温度点。

车辆方案十一、车辆方案十二，分别在车辆方案九或车辆方案十的基础上，所述车内取暖回路包括加热器模块支路、第一取暖支路和第二取暖支路，所述第一取暖支路与所述加热器模块支路串联，所述第一取暖支路与所述第二取暖支路串联，所述第一取暖支路上串设有除霜模块和司机取暖模块，所述第二取暖支路上串设有至少两个乘客取暖模块。

车辆方案十三、车辆方案十四，分别在车辆方案十一或车辆方案十二的基础上，某两个相邻的乘客取暖模块之间设置有第三水泵。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的车用空调取暖系统，在水泵的入水口与发动机的出水口之间串设有用于调节流向车内取暖回路的水流量的流量调节阀，通过减小流量调节阀的开度以增加流向车内取暖系统的水的流量，使车内的温度快速升高，当车内的温度过高时，还可以增大流量调节阀的开度，以减少流向车内取暖系统的水流量，使车内的温度降低以至于不那么热，因此，采用流量调节阀可以根据车内温度的高低合理的调节车内的温度，满足乘客的需求，空调制暖效果好，车内温度上升比较快。

进一步地，还设置了控制器及车内温度传感器，温度传感器与控制器连接，且控制器控制连接流量调节阀，控制器根据温度传感器采集的车内的温度自动控制流量调节阀的开度，采用控制器自动控制的方式节约了人力、且控制效率高，缩短了温度上升的时间，使车内的温度快速升高。

进一步地，车内取暖回路上设置有加热器模块，若流量调节阀的开度调节到最小仍然满足不了车内温度的需要，则开启加热器模块对流向车内取暖回路上的水加热，使车内的温度提高。而且，在加热器模块工作过程中，当车内温度较高时，不会采用增大流量调节阀的开度来降温，因为这样会导致加热器油耗增加，而是一般会通过调节加热器模块的功率来调节车内温度，这样既调节了车内温度，又节省了燃油消耗。另外，在关闭加热器模块之后，就可以进一步通过增大流量调节阀的开度来降温。

进一步地，在某两个相邻的散热器模块之间设置一个水泵，保证了对车内环境均匀散热。

附图说明

图1为现有技术的发动机的小循环回路系统结构示意图；

图2为未增加流量调节阀的车用取暖系统的结构示意图；

图3为增加了流量调节阀的车用取暖系统的结构示意图；

图4为本实用新型的发动机的小循环回路系统结构框图；

图5为本实用新型的发动机的大循环回路的结构框图；

图6为本实用新型的车内取暖回路的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明：

一种车用取暖系统，包括发动机和从该发动机引出的发动机散热回路和车内取暖回路，发动机散热回路上串设有第一水泵，第一水泵的出水口与发动机的入水口连接，水泵的入水口与发动机的出水口之间串设有用于调节流向车内取暖回路的水流量的流量调节阀，流量调节阀的原理为，在多回路水系统中，当流量调节阀的阀门开启度为0时，该回路关闭，水流向发生变化。

本实施例的车用取暖系统还包括从该发动机引出的发动机冷却回路，第一水泵的出水口直接与发动机的入水口连接，发动机冷却回路的两端分别与第一水泵的入水口和发动机的出水口连接，发动机冷却回路上串设有节温器和散热器，当水温达到节温器开启温度时，发动机冷却回路导通。

其中车内取暖回路的两端分别与第一水泵的入水口和发动机的出水口连接，车内取暖回路中设置有加热器模块，加热器取暖模块设置在车内取暖回路的进水端，用于对进入车内取暖回路中的水进行加热。车内取暖回路包括加热器模块支路、第一取暖支路和第二取暖支路，第一取暖支路与加热器模块支路串联，第一取暖支路与第二取暖支路串联，第一取暖支路上串设有除霜模块和司机取暖模块，第二取暖支路上串设有至少两个乘客取暖模块。加热器模块包括第二水泵和加热器，作为其他实施方式加热器模块为加热器，加热器模块只选用加热器时，使车内取暖回路和发动机散热回路共用一个水泵，节约了资源，且工作效率得到了提升，且该加热器为燃油加热器，当然也可以采用燃气加热器或其他类型的加热器。

具体而言，如图2所示，车用取暖系统包括一个发动机及与发动机配套的发动机水套缸盖系统，从该发动机引出的发动机散热回路，发动机散热回路即为图 2中的发动机小循环水系统，发动机散热回路上串设有第一水泵，即图2中的发动机水泵，发动机水泵包括出水口和入水口，发动机包括出水口及入水口，发动机水泵的出水口与发动机的入水口连接，水泵的入水口与发动机的出水口之间串设有用于调节流向车内取暖回路的水流量的流量调节阀；还包括从该发动机引出的发动机冷却回路，发动机冷却回路即为图2中的发动机大循环水系统，发动机冷却回路上串设有节温器和水箱散热器；还包括从发动机引出的车内取暖回路，车内取暖回路即为图2中的车用空调取暖水系统，在取暖回路，即发动机的出水口与取暖回路连接的管道上靠近取暖回路的进水端设置有加热器，加热器与车内连接的管道比较短，可以减少加热器的热量损失，与加热器所在的支路串联的第一支路上串设有除霜模块和司机取暖模块，且与除霜模块和司机取暖模块所在的支路并联的第二支路上串设有至少两个乘客取暖模块，其中某两个相邻的乘客取暖模块之间设置有第三水泵，水泵的设置位置需能够保证乘客取暖模块的数量前后或左右相同，以保证乘客区散热均匀。

本实施例的发动机取暖系统的工作过程为：发动机开始工作后，发动机水泵同步开始工作，使水在车用取暖系统中流动，各循环系统水路工作如下：

发动机散热回路工作过程，即发动机小循环水路的具体工作过程为，当水温低于节温器开启温度条件时，水系统在小循环水路和车内空调取暖水路(即车内取暖回路)流动。如图4所示的小循环水路：水经过发动机水泵来提升水压，然后流经发动机通过发动机的散热加热水的温度，若加热后的水温未达到节温器的开启温度，则节温器关闭，水经过发动机小循环水管和流量调节阀流回发动机水泵，此过程充分利用发动机余热，节省燃油加热器的燃油消耗。

发动机大循环水路(即发动机冷却回路)的工作过程：当水温达到节温器开启温度条件时，水系统在大循环水路和空调取暖水路流动。如图5所示的大循环水路：水经过发动机水泵来提升水压，然后流经发动机通过发动机的散热加热水的温度，若加热后的水的温度达到节温器开启温度，则节温器开启，水通过水箱散热器进行热交换，降低水的温度，最终水流回到发动机水泵。

空调取暖水系统(即车内取暖回路)的工作过程：空调取暖水路系统检修水阀开启状态时，水在空调系统流动。如图6所示的空调取暖水路：此时流量调节阀的开度为零，从发动机出水后流出来的水全部流向车内取暖回路，水经过发动机水泵来提升水压，然后流经发动机通过发动机的散热加热水的温度，若加热后的水温未达到节温器的开启温度，则节温器关闭，水流经车内各散热器(即乘客取暖模块)，最终流回发动机水泵。

由于在寒冷环境下，发动机启动，水温开始上升，未达到节温器开启条件时，节温器关闭，水路走发动机小循环和空调取暖水路。因为空调取暖水路阻力h_k远大于发动机小循环阻力h_x，小循环水流量V_x则远大于空调取暖水流量V_k。水经过小循环发动机加热，多个循环后，升温至节温器开启温度，节温器开启，水路切换为大循环和空调取暖水路。同样，因为空调取暖水路阻力h_k远大于发动机大循环阻力h_d，大循环水流量V_d则远大于空调取暖水流量V_k。水经过大循环散热器快速冷却(因为环境温度低，水箱散热器功率大散热快)，水温快速下降至节温器关闭条件，节温器关闭，水系统切换成小循环和空调取暖循环模式。所以无论发动机水路流经大循环或者小循环，均远大于空调取暖水流量V_k，导致空调取暖效果差：空调取暖水流量V_k小，空调散热器水温低，空调散热器出风温度低，至车内温度上升缓慢。当空调效果较差时，会启动燃油加热器对空调水系统的水进行加热升温，但是开启加热器会产生很大的油耗，约与车辆行驶时发动机的油耗持平，因此，多数情况下，司机会因为油耗问题不愿意开启加热器，导致车内乘客舒适性差。

因此，在水泵的入水口与发动机的出水口之间串设的用于调节流向车内取暖回路的水流量的流量调节阀，如图3所示，可以调节流量调节阀的开度增大流向车内取暖回路的水流量，以增加车内的温度，满足乘客的要求，还包括控制器及用于设置在车内的第一温度传感器，第一温度传感器的信号输出端与控制器的信号输入端连接，且控制器的信号输出端与流量调节阀连接，根据车内温度进行调节小循环流量V_x大小，从而达到合理增加空调取暖水流量V_k，减小加热器工作时间，降低节温器工作频率，快速提升车内温度的目的，当车内温度过高时，可以采用增大流量调节阀的开度，以减少流向车内取暖系统的水流量，使车内温度降低。

带有流量调节阀的车用取暖系统的工作过程为，在寒冷环境下，发动机启动，水温开始上升，未达到节温器开启条件时，节温器关闭。同时，车内温度传感器检测到车内温度低时，控制器根据车内温度对应输出流量调节阀流量小的调节指令，流量调节阀进行小循环流量V_x的调节，即将小循环流量减小，空调取暖水路水流量V_k增大。初始启动时，随着发动机持续工作，水被加热升温。水温未达到节温器开启温度，同时车内温度低时，节温器、流量调节阀都关闭，水系统中循环水全部从空调取暖系统中流过。使得初始时间段，空调取暖用水流量最大化，支持空调取暖效果。

本实施例的燃油加热器上设置有第二温度传感器，在燃油加热器工作且第二温度传感器检测到车内温度比较高的时候，一般不会增大流量调节阀的开度来降温，因为如果一边调节流量调节阀的开度一边采用燃油加热器加热，会导致燃油加热器的油耗增加，因此，此时可采用关闭或调节燃油加热器的燃烧功率来调节车内的温度，节省了燃油加热器的燃油消耗。另外，在关闭加热器模块之后，就可以进一步通过增大流量调节阀的开度来降温。

通过空调散热器工作，对车内空气进行加热，因为此时水温相对大循环水路开启时要高，空调散热器散热效果好，车内温度上升快，空调取暖效果得到保障。

在上述过程中，空调散热器散发的热量Qs对流经的水进行降温，与发动机对水加热余热Qf形成能量关系；实际应用过程会出现以下几种情况：

情况1，在寒冷环境(很冷)下：

若空调散热器散发的热量Qs＞发动机余热Qf，加热器启动，对水系统进行燃油辅助加热的热量为Qj，Qj+Qf＞Qs，确保取暖效果。水温慢慢上升时，车内温度也跟着慢慢上升。当水温到达加热器关闭温度时，车内温度舒适，加热器关闭。加热器关闭后，水温下降，车内温度降低；当水温降到加热器启动温度时，加热器启动。完成一个加热器启动/关闭循环。在此过程中，水温始终低于节温器开启温度，节温器一直处于关闭状态，水箱散热器一直未工作。由此，使得发动机余热Qf及燃油加热器加热的能量Qj最大化的转换成车内空调取暖的能量，在这个过程中，水箱散热器一直未工作，未浪费热量，发动机余热得到了最大利用，且节温器一直处于关闭状态，减少了节温器的开启次数，增加了节温器的寿命，加热器非持续工作，降低了加热器的燃油消耗，增加了燃油加热器的寿命。

情况2，在一般低温环境(不太冷)下：

若Qs＝Qf，即车内需求能量与发动机余热能量持平，加热器停止工作。水温稳定，系统处于能量平衡稳定中。既保证了空调散热器取暖，又充分利用了发动机余热，同时无燃油加热器消耗，此过程中，水箱散热器一直未工作，未浪费热量，发动机余热得到了最大利用，且节温器一直处于关闭状态，增加了节温器的寿命，燃油加热器不工作，不会产生燃油消耗。

情况3，在高温环境下：

若Qs＜Qf，即车内需求能量小于发动机余热能量，水温持续上升，当达到节温器开启温度时，节温器打开，水箱散热器工作，降低水温，水温到达节温器关闭温度时，节温器关闭；完成一个节温器开/关循环。

若燃油加热器关闭温度大于节温器开启温度点，导致节温器开启工作，燃油加热器工作时，水箱散热器也开启工作，即当水温通过燃油加热器加热升上来，达到节温器开启温度，节温器会开启，发动机水箱散热器工作，系统水温快速下降；导致水温持续不能上升，燃油加热器持续长时间工作，消耗大量燃油；且在工作周期中，在小循环水路对水加热和燃油加热器对水加热后，达到节温器开启条件，节温器开启，由于水的温度再经过水箱散热器冷却快速下降，出现瞬间高温峰值，时间短，导致水温波动大，最终导致平均水温低，导致发动机燃油经济性较低，且水温长时间停留在节温器开启条件下，节温器开启频繁，在发动机出水口高水压的反复冲击下，节温器的寿命缩短，容易损坏。因此，设置燃油加热器关闭温度小于节温器开启温度点，节约了燃油能耗，且减少了节温器的开启次数，增加节温器的使用寿命。

本实用新型还提供了一种车辆，该车辆包括车用取暖系统，系统包括发动机和从发动机引出的发动机散热回路和车内取暖回路，发动机散热回路上串设有第一水泵，发动机散热回路上串设有用于调节流向车内取暖回路的水流量的流量调节阀。

以上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于以上所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (17)

1.一种车用取暖系统，包括发动机和从所述发动机引出的发动机散热回路和车内取暖回路，所述发动机散热回路上串设有第一水泵，其特征在于，所述发动机散热回路上串设有用于调节流向所述车内取暖回路的水流量的流量调节阀。

2.根据权利要求1所述的车用取暖系统，其特征在于，还包括控制器及用于设置在车内的检测车内温度的温度传感器，所述温度传感器的信号输出端与所述控制器的信号输入端连接，且所述控制器的信号输出端与所述流量调节阀连接。

3.根据权利要求1或2所述的车用取暖系统，其特征在于，还包括从所述发动机引出的发动机冷却回路，所述第一水泵的出水口直接与所述发动机的入水口连接，所述发动机冷却回路的两端分别与第一水泵的入水口和发动机的出水口连接，所述发动机冷却回路上串设有节温器和散热器，当水温达到节温器开启温度时，发动机冷却回路导通。

4.根据权利要求3所述的车用取暖系统，其特征在于，所述车内取暖回路的两端分别与第一水泵的入水口和发动机的出水口连接，所述车内取暖回路中设置有加热器模块，所述加热器模块设置在车内取暖回路的进水端，用于对进入车内取暖回路中的水进行加热。

5.根据权利要求4所述的车用取暖系统，其特征在于，所述加热器模块包括第二水泵和加热器。

6.根据权利要求4所述的车用取暖系统，其特征在于，所述加热器模块为加热器。

7.根据权利要求4所述的车用取暖系统，其特征在于，所述加热器模块关闭时的温度点小于所述节温器开启时的温度点。

8.根据权利要求7所述的车用取暖系统，其特征在于，所述车内取暖回路包括加热器模块支路、第一取暖支路和第二取暖支路，所述第一取暖支路与所述加热器模块支路串联，所述第一取暖支路与所述第二取暖支路串联，所述第一取暖支路上串设有除霜模块和司机取暖模块，所述第二取暖支路上串设有至少两个乘客取暖模块。

9.根据权利要求8所述的车用取暖系统，其特征在于，某两个相邻的乘客取暖模块之间设置有第三水泵。

10.一种车辆，其特征在于，包括车用取暖系统，所述系统包括发动机和从所述发动机引出的发动机散热回路和车内取暖回路，所述发动机散热回路上串设有第一水泵，所述发动机散热回路上串设有用于调节流向所述车内取暖回路的水流量的流量调节阀。

11.根据权利要求10所述的车辆，其特征在于，还包括控制器及用于设置在车内的检测车内温度的温度传感器，所述温度传感器的信号输出端与所述控制器的信号输入端连接，且所述控制器的信号输出端与所述流量调节阀连接。

12.根据权利要求10或11所述的车辆，其特征在于，所述车内取暖回路的两端分别与第一水泵的入水口和发动机的出水口连接，所述车内取暖回路中设置有加热器模块，所述加热器模块设置在车内取暖回路的进水端，用于对进入车内取暖回路中的水进行加热。

13.根据权利要求12所述的车辆，其特征在于，所述加热器模块包括第二水泵和加热器。

14.根据权利要求12所述的车辆，其特征在于，所述加热器模块为加热器。

15.根据权利要求12所述的车辆，其特征在于，所述加热器模块关闭时的温度点小于节温器开启时的温度点。

16.根据权利要求15所述的车辆，其特征在于，所述车内取暖回路包括加热器模块支路、第一取暖支路和第二取暖支路，所述第一取暖支路与所述加热器模块支路串联，所述第一取暖支路与所述第二取暖支路串联，所述第一取暖支路上串设有除霜模块和司机取暖模块，所述第二取暖支路上串设有至少两个乘客取暖模块。

17.根据权利要求16所述的车辆，其特征在于，某两个相邻的乘客取暖模块之间设置有第三水泵。