用于加熱具有內燃機的車輛的車輛內部空間的加熱系統和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種按照權利要求1或2的前序部分所述的用于加熱具有內燃機的車輛的車輛內部空間的加熱系統。此外本發明還涉及一種用于在使用按照本發明加熱系統的條件下加熱車輛內部空間的加熱策略。
【背景技術】
[0002]已知的是，在具有與車輛空調設備的加熱器熱交換器耦聯的內燃機的車輛中，發動機熱被用于加熱車輛客艙。在混合動力車輛中除了內燃機之外還使用電驅動裝置，其中如此控制內燃機和電驅動裝置，使得在能效方面盡可能實現最優。但是這導致:內燃機的熱生成保持很低并因此發動機熱不總是足以加熱車輛內部空間，因此還使用電加熱源、例如高伏PTC加熱器(HV-PTC)。
[0003]因此對于混合動力車輛需要在混合動力車輛的能效和電氣作用范圍方面優化地利用車輛中存在的熱源的加熱系統和加熱策略。
[0004]用于具有內燃機的車輛的這類加熱系統由文獻DE 10 2008 035 955 Al已知，其中內燃機通過冷卻劑入口和冷卻劑出口與具有用于車輛內部空間的加熱器的第一熱循環回路耦聯。此外，為了形成第二熱循環回路，在內燃機的冷卻劑入口與冷卻劑出口之間設有第一熱循環回路的旁通管。由旁通閥控制的旁通管具有電氣的或用排氣加熱的加熱源以及溫度傳感器，其中該加熱源和所屬的溫度傳感器也可以在第一熱循環回路中沿流動方向布置在為內部空間而設的加熱器之前。如果由設置在內燃機的冷卻劑出口上的溫度傳感器探測到一特定的溫度，那么內燃機的冷卻劑入口上的入口閥被打開，從而冷卻劑不僅被引導通過內燃機而且通過旁通管。該旁通閥僅當調溫器打開通往車輛冷卻器的冷卻劑循環回路時才關閉，因為否則通過附加的加熱源提供的熱量會通過冷卻劑循環回路導出到車輛冷卻器。在內燃機起動時，冷卻劑在旁路閥打開和內燃機的冷卻劑入口處的入口閥關閉的情況下直接通過旁通管和附加的加熱源被輸送用以加熱內部空間。因此在內燃機冷起動時其沒有被冷卻劑流經，其中同時借助于加熱源加熱冷卻劑。
[0005]該已知的加熱系統的缺點可以在下述中看出:在該加熱系統應用在混合動力車輛中的情況下不是在驅動裝置的所有運行狀態下都可實現最高可能的能效。

【發明內容】

[0006]基于該現有技術的背景，本發明的目的在于，如此改進開始所述類型的加熱系統，使得在應用在車輛中、特別是應用在具有已存在的熱源和加熱源的混合動力車輛中時實現高能效。此外本發明的目的還在于提出一種用于在使用按照本發明的加熱系統的條件下加熱車輛的車輛內部空間的加熱策略。
[0007]第一目的通過具有權利要求1的特征和具有權利要求2的特征的加熱系統來實現。
[0008]按照第一解決方案的用于借助加熱器熱交換器加熱具有內燃機的車輛的車輛內部空間的這種加熱系統包括:
[0009]-使加熱器熱交換器與內燃機耦聯的、由冷卻劑流經的第一熱循環回路；
[0010]-用于形成第二熱循環回路的、第一熱循環回路的繞過內燃機的旁通管，該旁通管具有旁通閥；
[0011]-沿冷卻劑流動方向設置在旁通管之后的至少一個加熱源；以及
[0012]-用于測量在內燃機的冷卻劑出口上的冷卻劑溫度的第一溫度傳感器，按照本發明其突出之處在于，
[0013]-設有用于測量在內燃機的冷卻劑入口上的冷卻劑溫度的第二溫度傳感器，
[0014]-設有用于測量沿冷卻劑流動方向在至少一個加熱源之前的冷卻劑溫度的第三溫度傳感器，以及
[0015]-在存在第一條件一一該第一條件是:第一溫度傳感器探測到加熱器熱交換器的至少一個預先給定的額定始流溫度一一的情況下，第一熱循環回路僅以內燃機作為熱源運行；而在不存在該第一條件并且存在第二條件的情況下，當該第二條件是在第一熱循環回路的運行中第一溫度傳感器檢測到的冷卻劑溫度比由第二溫度傳感器探測到的冷卻劑溫度高時，所述至少一個加熱源作為另外的熱源運行，或者當該第二條件是在第二熱循環回路的運行中第一溫度傳感器檢測到的冷卻劑溫度比由第三溫度傳感器探測到的冷卻劑溫度高時，第一熱循環回路和所述至少一個加熱源一起運行。
[0016]按照第二解決方案的加熱系統按照本發明其突出之處在于:
[0017]-設有用于測量在旁通閥的入口上的冷卻劑溫度的第二溫度傳感器，
[0018]-在存在第一條件一一該第一條件是:第一溫度傳感器探測到加熱器熱交換器的至少一個預先給定的額定始流溫度一一的情況下，第一熱循環回路僅以內燃機作為熱源運行；而在不存在該第一條件并且在存在第二條件的情況下，當該第二條件是在第一熱循環回路的運行中第一溫度傳感器檢測到的冷卻劑溫度比由第二溫度傳感器探測到的冷卻劑溫度高時，所述至少一個加熱源作為另外的熱源運行，或者當該第二條件是在第二熱循環回路的運行中第一溫度傳感器檢測到的冷卻劑溫度比由第二溫度傳感器探測到的冷卻劑溫度高時，第一熱循環回路和所述至少一個加熱源一起運行。
[0019]借助于按照所述解決方案的這樣的本發明加熱系統，借助于三個或兩個在合適的位置上設置在熱循環回路中的冷卻劑溫度傳感器來保證用于從第一熱循環回路切換到第二熱循環回路和反之從第二熱循環回路切換到第一熱循環回路的對于能量而言理想的時亥IJ，在第一熱循環回路中內燃機的發動機熱可供使用，而在第二熱循環回路中借助于旁通管繞過內燃機。根據所獲取的這些溫度的特定關系，引起在這兩個熱循環回路之間的相應的切換。此外可以借助于這三個溫度傳感器使得在這兩個熱循環回路之間的切換性能的魯棒性最大化。
[0020]第二解決方案與第一解決方案的區別在于，通過將第二溫度傳感器沿冷卻劑流動方向設置在旁通閥之前，從而不僅在激活的第一熱循環回路中而且在激活的第二熱循環回路中均可測量在適合的位置上的冷卻劑溫度，該第二溫度傳感器也承擔第三溫度傳感器的功能。當兩個熱循環回路的管路長度非常短并因此僅可能出現可忽略的熱損耗時，可以應用該解決方案。
[0021]這兩種按照本發明的解決方案的另一優點在于，為實現按照本發明的加熱系統僅需要小的應用成本，這是因為不必對于內燃機變型和加熱器熱交換器的變型的每種組合都給出用于不同工作點的準確的特性曲線族。
[0022]最后，利用按照這兩種解決方案的這樣的本發明加熱系統，可獲得較好的加熱動態，這是因為通過(在內燃機不再可用作加熱源并因此由旁通管繞過時)及時切換到第二熱循環回路，只須加熱少量的冷卻劑。
[0023]如果按照本發明的設計方案既不滿足第一條件也不滿足第二條件，那么僅第二熱循環回路利用所述至少一個加熱源作為熱源運行。在該情況下，即如果兩個條件都不滿足，那么內燃機是散熱器。因此阻止了內燃機通過借助于加熱源的電加熱而被一起加熱，該加熱源優選是熱交換器和/或PTC電阻和/或化石加熱器。
[0024]第二目的通過具有權利要求5和6的特征的加熱策略來實現。
[0025]按照第一解決方案的這種加熱策略用于借助于加熱器熱交換器在使用
[0026]-使加熱器熱交換器與內燃機耦聯的、由冷卻劑流經的第一熱循環回路；
[0027]-用于形成第二熱循環回路的、第一熱循環回路的繞過內燃機的具有旁通閥的旁通管；以及
[0028]-沿冷卻劑流動方向設置在旁通管之后的至少一個加熱源的條件下對具有內燃機的車輛的車輛內部空間進行加熱，這種加熱策略按照本發明其突出之處在于，
[0029]-在存在第一條件一一該第一條件是:在內燃機的冷卻劑出口上的冷卻劑溫度達到加熱器熱交換器的至少一個預先給定的額定始流溫度一一的情況下，第一熱循環回路僅利用內燃機作為熱源運行；而在不存在該第一條件并且存在第二條件的情況下，當第二條件是在第一熱循環回路的運行中在內燃機的冷卻劑出口上的冷卻劑溫度高于在內燃機的冷卻劑入口上的冷卻劑溫度時，附加地將所述至少一個加熱源作為另外的熱源運行，或者當第二條件是在第二熱循環回路的運行中在內燃機的冷卻劑出口上的冷卻劑溫度高于沿冷卻劑流動方向在至少一個加熱源之前的冷卻劑溫度時，使第一熱循環回路以及附加地還有所述至少一個加熱源運行。
[0030]第二解決方案按照本發明其突出之處在于，在存在第一條件一一該第一條件是內燃機的冷卻劑出口上的冷卻劑溫度達到加熱器熱交換器的至少一個預先給定的額定始流溫度一一的情況下，第一熱循環回路僅利用內燃機作為熱源運行；而在不存在該第一條件并且存在第二條件的情況下，當第二條件是在第一熱循環回路的運行中在內燃機的冷卻劑出口上的冷卻劑溫度高于在旁通閥的入口上的冷卻劑溫度時，附加地使所述至少一個加熱源作為另外的熱源運行，或者當第二條件是在第二熱循環回路的運行中在內燃機的冷卻劑出口上的冷卻劑溫度高于在旁通閥的入口上的冷卻劑溫度時，使第一熱循環回路以及附加地還有所述至少一個加熱源運行。
[0031]結合按照本發明的加熱系統所述的優點也適用于所述加熱策略。
[0032]有利地按照改進方案規定，在既不滿足第一條件也不滿足第二條件的情況下，僅第二熱循環回路利用所述至少一個加熱源作為唯一的熱源運行。
【附圖說明】
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