一种节能型汽车座舱加热系统及其操控方法

本发明涉及汽车，具体是涉及一种节能型汽车座舱加热系统及其操控方法。

背景技术：

1、现有汽车座舱加热方式主要有三种：一是增加一套热泵系统，利用制冷剂的相变释放潜热加热汽车环境，比如申请号为202110488856.8和202111679489.6的中国专利均提出了一种电动汽车座舱加热系统及其控制方法，包括压缩机、电子膨胀阀、传感器、冷凝器、制冷剂回路等，利用制冷剂的相变对电动汽车座舱内的空气进行加热。该系统的正常运行需要额外供应电能，运行原理和运行效果与现有燃油汽车空调的原理和效果无异。二是利用电加热系统对汽车坐垫或靠垫进行加热，比如申请号为201220332159.x、201320283285.5和201810761844.6的中国专利均是通过在汽车坐垫或靠垫中设置电加热装置，来提高乘车人员的舒适性。该种方式利用电能加热坐垫或靠垫，需要额外消耗电能。三是回收发动机废气余热进行座舱采暖，比如申请号为202110488856.8和202110290048.0的中国专利均分别提出了一种利用发动机废气余热的汽车采暖装置和系统，这两个专利通过增加换热器将发动机废气余热进行回收利用，节能环保，但是该两件专利提出的系统仅仅是对汽车座舱内的空气进行加热，加热效果与现有汽车空调一样。

2、现有燃油汽车发动机运行时，大量的能量以废热形式排入大气中，造成能源浪费和一定的环境热污染。再者，很多驾驶员和乘客驾乘汽车时，对腰部、颈部、脚部等不同身体部位有加热需求，尤其在寒冷季节对长时间驾乘人员或中老年人，这种需求尤为突出。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种节能型汽车座舱加热系统及其工作方式，以解决背景技术中提出的问题，以满足了驾乘人员的需求。

2、本发明通过利用发动机废热对座舱相应位置进行加热，无需额外消耗电能，且加热装置与现有汽车空调的送风末端有所区别，适用于对腰部、颈部或脚部等部位有加热需求的人员，可以大大提高汽车座舱环境的热舒适性，同时减小汽车运行对大气环境的热污染。

3、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

4、一种节能型汽车座舱加热系统，包括汽车发动机和安置在汽车发动机舱内的第一水泵、风冷散热器、散热风扇、电动二通阀、第一换热器、第二水泵和水温感应器，其特征在于，还包括安置在座舱中的数显温度计、比例三通阀和控制器，安置在座椅靠背上的若干并联的第二换热器套件和座椅下部的若干并联的第三换热器以及与之相对应的若干第一手动旋钮和若干第二手动旋钮；其中，所述第二换热器套件包含第一软管、第二换热器、第二软管，所述汽车发动机的a端通过管道和所述风冷散热器的a端相连，所述发动机的b端通过管道和所述第一水泵的出口相连，所述第一水泵的进口通过管道与所述风冷散热器的b端连接，所述风冷散热器的a端通过管道和所述电动二通阀的a端相连，所述电动二通阀的b端通过管道与所述第一换热器的a端连接，所述风冷散热器的b端通过管道与所述第一换热器的b端连接，所述第一换热器的c端通过管道与所述比例三通阀的a端连接，所述比例三通阀的b端通过管道与所述第一软管连接，所述第一软管通过管道与所述第二换热器的a端连接，所述第二换热器的b端通过管道与所述第二软管的连接，所述第二软管通过管道与所述第二水泵的进口连接，所述第二水泵的出口通过管道与所述第一换热器的d端连接，所述比例三通阀的c端通过管道与所述第三换热器的a端连接，所述第三换热器的b端通过管道连接所述第二水泵的进口，所述电动二通阀的控制端、比例三通阀的控制端通过导线与所述控制器的输出端相连，所述第一手动旋钮、第二手动旋钮通过导线与所述控制器的输入端相连，所述第二水泵通过导线与所述比例三通阀联动控制，所述水温感应器安装在所述汽车发动机的冷却液回水管道上，所述水温感应器通过导线与所述散热风扇的电机连接。

5、进一步，所述第一换热器的c端与所述比例三通阀的a端之间的管道上由近至远依次设置有自动排气阀和数显温度计。

6、进一步，所述自动排气阀安装于所述系统的最高处。

7、进一步，所述若干的数量与所述汽车座舱中的座椅数量等同。

8、进一步，所述第二换热器和所述第三换热器均为槽道结构换热器。

9、进一步，所述控制器为包括若干输入端口和2个输出端口的pid控制器。

10、进一步，所述第一换热器为套管式或管壳式或板式的液-液换热器。

11、进一步，一种基于权利要求1～7任一项所述的一种节能型汽车座舱加热系统的操控方法，其特征在于：以所述第二换热器组、第三换热器组、第一手动旋钮组、第二手动旋钮组所包含的a部分为例，包括以下三种工作模式的操控方法：

12、(1)第二换热器(腰部或颈部)加热模式的操控方法：

13、汽车运行时，旋动所述第一手动旋钮，所述控制器控制所述比例三通阀动作，按照旋钮开度比例调节a端和b端的开度，所述比例三通阀联动控制所述第二水泵动作，热水分别流经所述比例三通阀的a端和b端，进入所述第一软管和所述第二换热器的a端，与所述第二换热器周围环境换热，换热后通过所述第二换热器的b端流出，依次进入所述第二软管、第二水泵、第一换热器，吸热后再次进入所述比例三通阀的a端，依次循环；

14、(2)第三换热器(脚部)加热模式的操控方法：

15、汽车运行时，旋动所述第二手动旋钮，所述控制器控制所述比例三通阀动作，按照旋钮开度比例调节a端和c端的开度，所述比例三通阀联动控制所述第二水泵动作，热水分别流经所述比例三通阀的a端和c端，进入所述第三换热器的a端和所述第三换热器周围环境换热，换热后通过从所述第三换热器的b端流出，依次进入所述第二水泵和第一换热器，吸热后再次进入所述比例三通阀的a端，依次循环；

16、(3)直接排热模式的操控方法：

17、汽车运行时，当所述水温感应器所测温度达到90℃时，联动控制所述散热风扇动作，为所述风冷散热器散热，此模式与传统汽车散热模式相同。

18、进一步，系统不工作时，所述比例三通阀的各端口处于常闭状态。

19、进一步，所述第一手动旋钮和第二手动旋钮分别动作时，则分别实现所述模式(1)和模式(2)；当所述第一手动旋钮和第二手动旋钮同时动作时，则同时实现所述模式(1)和模式(2)。

20、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

21、1、本发明通过合理设计利用汽车发动机余热，对驾乘人员的腰部、颈部或脚部等部位进行加热，为有需要的人员提供点对点加热服务，提高了汽车座舱环境的热舒适性，满足了驾乘人员的需求。

22、2、本发明的系统无需额外消耗电能，减小了汽车对大气环境的热污染。

技术特征：

1.一种节能型汽车座舱加热系统，包括汽车发动机(1)和安置在汽车发动机舱内的第一水泵(2)、风冷散热器(3)、散热风扇(4)、电动二通阀(5)、第一换热器(6)、第二水泵(14)和水温感应器(18)，其特征在于，还包括安置在座舱中的数显温度计(8)、比例三通阀(9)和控制器(17)，安置在座椅靠背上的若干并联的第二换热器套件(19)和座椅下部的若干并联的第三换热器(13)以及与之相对应的若干第一手动旋钮(15)和若干第二手动旋钮(16)；其中，所述第二换热器套件(19)包含第一软管(10)、第二换热器(11)、第二软管(12)，所述汽车发动机(1)的a端通过管道和所述风冷散热器(3)的a端相连，所述发动机(1)的b端通过管道和所述第一水泵(2)的出口相连，所述第一水泵(2)的进口通过管道与所述风冷散热器(3)的b端连接，所述风冷散热器(3)的a端通过管道和所述电动二通阀(5)的a端相连，所述电动二通阀(5)的b端通过管道与所述第一换热器(6)的a端连接，所述风冷散热器(3)的b端通过管道与所述第一换热器(6)的b端连接，所述第一换热器(6)的c端通过管道与所述比例三通阀(9)的a端连接，所述比例三通阀(9)的b端通过管道与所述第一软管(10)连接，所述第一软管(10)通过管道与所述第二换热器(11)的a端连接，所述第二换热器(11)的b端通过管道与所述第二软管(12)的连接，所述第二软管(12)通过管道与所述第二水泵(14)的进口连接，所述第二水泵(14)的出口通过管道与所述第一换热器(6)的d端连接，所述比例三通阀(9)的c端通过管道与所述第三换热器(13)的a端连接，所述第三换热器(13)的b端通过管道连接所述第二水泵(14)的进口，所述电动二通阀(5)的控制端、比例三通阀(9)的控制端通过导线与所述控制器(17)的输出端相连，所述第一手动旋钮(15)、第二手动旋钮(16)通过导线与所述控制器(17)的输入端相连，所述第二水泵(14)通过导线与所述比例三通阀(9)联动控制，所述水温感应器(18)安装在所述汽车发动机(1)的冷却液回水管道上，所述水温感应器(18)通过导线与所述散热风扇(4)的电机连接。

2.根据权利要求1所述的一种节能型汽车座舱加热系统，其特征在于，所述第一换热器(6)的c端与所述比例三通阀(9)的a端之间的管道上由近至远依次设置有自动排气阀(7)和数显温度计(8)。

3.根据权利要求2所述的一种节能型汽车座舱加热系统，其特征在于，所述自动排气阀(7)安装于所述系统的最高处。

4.根据权利要求1所述的一种节能型汽车座舱加热系统，其特征在于，所述若干的数量与所述汽车座舱中的座椅数量等同。

5.根据权利要求1所述的一种节能型汽车座舱加热系统，其特征在于：所述第二换热器(11)和所述第三换热器(13)均为槽道结构换热器。

6.根据权利要求1所述的一种节能型汽车座舱加热系统，其特征在于，所述控制器(17)为包括若干输入端口和2个输出端口的pid控制器。

7.根据权利要求1所述的一种节能型汽车座舱加热系统，其特征在于，所述第一换热器(6)为套管式或管壳式或板式的液-液换热器。

8.一种基于权利要求1～7任一项所述的一种节能型汽车座舱加热系统的操控方法，其特征在于：包括以下三种工作模式的操控方法：

9.根据权利要求8所述的一种节能型汽车座舱加热系统的操控方法，其特征在于：系统不工作时，所述比例三通阀(9)的各端口处于常闭状态。

10.根据权利要求8所述的一种节能型汽车座舱加热系统的操控方法，其特征在于：所述第一手动旋钮(15)和第二手动旋钮(16)分别动作时，则分别实现所述模式(1)和模式(2)；当所述第一手动旋钮(15)和第二手动旋钮(16)同时动作时，则同时实现所述模式(1)和模式(2)。

技术总结
本发明公开了一种节能型汽车座舱加热系统及其操控方法，所述系统由汽车发动机、第一水泵、风冷散热器、散热风扇、电动二通阀、第一换热器、自动排气阀、数显温度计、比例三通阀、第二换热器套件、第三换热器、第二水泵、第一手动旋钮、第二手动旋钮、控制器、水温感应器组成。系统通过合理设计，充分利用汽车发动机余热进行座舱加热，无需额外消耗电能，且末端加热装置与现有汽车空调的送风末端有所区别，提高了汽车座舱环境的热舒适性，适用于对腰部、颈部或脚部等部位有加热需求的驾乘人员，同时减小汽车对大气环境的热污染。

技术研发人员：唐春丽,李红明,梁天池
受保护的技术使用者：江苏科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12