СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ САЛОНА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к системе отопления салона транспортного средства.
Уровень техники
Системы отопления транспортных средств предназначены для отопления внутреннего пространства закрытого транспортного средства независимо от воздействия окружающей среды. Помимо создания комфортных условий, такие системы также позволяют повысить безопасность. Прежде всего, они позволяют обеспечить хорошую видимость через стекла транспортного средства. Например, при низких температурах на стеклах может происходить конденсация водяного пара, находящегося внутри салона. В этом случае может происходить запотевание или даже обледенение стекол, в результате чего видимость значительно снижается или пропадает совсем.
В случае моторных транспортных средств, значительная часть энергии, полученной от топлива в двигателе внутреннего сгорания, преобразуется в тепло. Для обеспечения экономичной и продолжительной эксплуатации двигателя внутреннего сгорания он должен работать в определенном температурном диапазоне. Для поддержания данного диапазона, в частности, в его верхней части, необходимо предпринять соответствующие меры, направленные на охлаждение. В связи с этим системы воздушного охлаждения двигателя внутреннего сгорания могут иметь участки с внешней ребристой конструкцией. Подобное увеличение поверхности позволяет передать часть рабочего тепла двигателя в окружающий воздух. Напротив, в двигателях внутреннего сгорания с системой водяного охлаждения через каналы, проходящие вокруг блока двигателя и головки цилиндра, большую часть образующейся тепловой энергии забирает охлаждающая жидкость. Для обеспечения постоянного отбора тепла и предотвращения перегрева охлаждающей жидкости она направляется через соответствующий охладитель. При этом часть тепла предается через охладитель, представляющий собой жидкостно-воздушный теплообменник, в окружающий воздух.
После водяного охлаждения используемая охлаждающая жидкость также обеспечивает отопление во внутреннем пространстве транспортного средства. С этой целью в высокотемпературный охлаждающий контур двигателя внутреннего сгорания нагревающий теплообменник встраивается в высокотемпературный охлаждающий контур двигателя внутреннего сгорания, в дополнение к охладителю. Являясь жидкостно-воздушным теплообменником, он может отдавать содержащуюся в охлаждающей жидкости тепловую энергию воздуху внутри салона транспортного средства. Для этого выполняется всасывание воздуха снаружи или изнутри салона, после чего он направляется вдоль теплообменника или проходит через него. При этом воздух отбирает часть тепловой энергии перед тем, как попасть внутрь салона транспортного средства.
Например, в публикации патентной заявки DE 102009032566 (А1) от 13.01.2011 раскрыта система, применяемая для отопления салона транспортного средства, содержащего двигатель внутреннего сгорания, контур теплопередачи для выхлопных газов и контур охлаждения двигателя. В контуре теплопередачи содержится теплообменник для выхлопных газов и теплообменник для нагревания воздуха, подаваемого в салон транспортного средства. Воздух проходит сначала через теплообменник контура охлаждения двигателя, а затем через теплообменник контура теплопередачи для выхлопных газов, который является замкнутым. Данная система может быть выбрана в качестве ближайшего аналога полезной модели.
2
Для повышения эффективности современных двигателей внутреннего сгорания в них все чаще подают сжатый воздух для сгорания. Используемые для этого турбонагнетатели или газодинамические импульсные устройства, либо имеют электрический привод, либо работают за счет прохождения потока выхлопных газов транспортного средства. Данные устройства предназначены для сжатия всасываемого воздуха и повышения доли содержания кислорода (О) в воздухе, что позволяет повысить горючесть. Таким образом, достигается более эффективное сгорание топлива. Кроме того, это позволяет современным двигателям внутреннего сгорания достичь большей мощности несмотря на уменьшение рабочего объема.
Сжатие впускаемого воздуха сопровождается повышением его температуры. Для дальнейшего обогащения кислородом сжатый воздух необходимо охладить до поступления в двигатель внутреннего сгорания.
Другие подходы предусматривают использование охладителей наддувочного воздуха, которые отбирают часть тепловой энергии воздуха для сгорания. Для переноса тепла, полученного из воздуха для сгорания, в окружающую атмосферу, охладитель наддувочного воздуха может быть установлен в отдельном низкотемпературном контуре охлаждения вместе с другим охладителем.
Для обеспечения максимально быстрого достижения рабочей температуры двигателя внутреннего сгорания может быть предложено несколько способов, относящихся к движению потоков внутри контуров охлаждения, при этом низкотемпературный охлаждающий контур используется для нагрева высокотемпературного охлаждающего контура.
Для обеспечения максимально быстрого нагрева двигателя внутреннего сгорания при холодном пуске высокотемпературный охлаждающий контур сначала имеет небольшие размеры. При этом большая часть охлаждающей жидкости циркулирует вокруг блока двигателя и головки блока цилиндров, не передавая тепловую энергию теплообменнику. После достижения заранее заданной температуры охладителя небольшой охлаждающий контур увеличивается за счет добавления соответствующих теплообменников. В частности, во время холодного цикла двигателя внутреннего сгорания после холодного пуска для отопления салона в течение длительного срока теплой охлаждающей жидкости будет недостаточно.
Двигатели, работающие на бензине или дизельном топливе, в последнее время становятся более эффективными и обеспечивают повышенное преобразование топлива в желаемую кинетическую энергию. За счет увеличенной производительности двигателя при этом снижается количество тепла, образующегося во время сгорания. Впоследствии, отводимого тепла современных двигателей внутреннего сгорания может не хватать для того, чтобы обеспечить достаточный нагрев внутреннего пространства транспортного средства. В этом случае нужно необходимо использовать дополнительные системы отопления, которые при необходимости могут производить требуемую тепловую энергию. В большинстве случаев для этого используются нагревательные элементы с положительным температурным коэффициентом сопротивления (Positive Temperature Coefficient, РТС), которые превращают электрическую энергию в тепловую. В частности, их применение объясняется тем, что данные нагревательные элементы с РТС не нуждаются в открытых нагревательных нитях и, таким образом, не создают опасных условий.
В случае нагревательных элементов или термисторов с РТС, речь идет о керамических полупроводниках, электрическое сопротивление которых меняется в зависимости от температуры, в некоторых случаях данное изменение имеет скачкообразный характер. При этом, «РТС» означает «положительный температурный коэффициент сопротивления», что указывает на уменьшение электрического сопротивления при низких температурах. Это позволяет выполнять саморегулировку, так как произведенная при помощи нагревательных элементов с РТС тепловая энергия зависит от достигнутой ранее температуры. При превышении определенного значения температуры происходит такое увеличение электрического сопротивления термисторов с РТС, которое не позволит создать дополнительную тепловую энергию.
Несмотря на эти преимущества, применение нагревательных элементов с РТС в транспортных средствах является достаточно дорогостоящим. Кроме того, вес транспортного средства и степень сложности системы отопления транспортного средства повышаются. Кроме того, такой дополнительный обогреватель требует электрической энергии, которая, в свою очередь, производится с помощью генератора с приводом от двигателя внутреннего сгорания. Поскольку в транспортном средстве также установлены другие потребители электрической энергии, доступная электрическая энергия для питания одного или нескольких таких дополнительных нагревателей, в частности, на холостом ходу двигателя внутреннего сгорания, является ограниченной. В сочетании с более эффективными современными двигателями внутреннего сгорания, имеющими меньшие потери производимого тепла, которое используется для отопления внутреннего пространства транспортного средства, системы отопления имеют дополнительные возможности для улучшений.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом полезной модели является более быстрый и экономичный нагрев внутреннего пространства транспортного средства на холостом ходу, в частности, во время холодного цикла двигателя внутреннего сгорания, оснащенного турбонагнетателем и охладителем наддувочного воздуха.
Для достижения указанного эффекта предложена система отопления внутреннего пространства транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания и турбонагнетателем. Между турбонагнетателем и двигателем внутреннего сгорания установлен охладитель наддувочного воздуха. При этом турбонагнетатель и охладитель наддувочного воздуха имеют форму и компоновку, которые обеспечивают подачу сжатого воздуха для сгорания в двигатель внутреннего сгорания через турбонагнетатель, при этом предварительно воздух для сгорания охлаждается в охладителе наддувочного воздуха. Для этого может быть предусмотрен впускной канал, в котором со стороны всасывания воздуха расположен турбонагнетатель, а со стороны двигателя внутреннего сгорания (после турбонагнетателя) расположен охладитель наддувочного воздуха.
Для обеспечения контролируемого охлаждения двигателя внутреннего сгорания и охладителя наддувочного воздуха предусмотрены два отделенных охлаждающего контура. Они отличаются максимальной температурой охлаждающей жидкости, циркулирующей внутри соответствующего охлаждающего контура. Таким образом, двигатель внутреннего сгорания гидравлически соединен с высокотемпературным контуром охлаждения жидкости, а охладитель наддувочного воздуха гидравлически соединен с низкотемпературным контуром охлаждения жидкости.
В соответствии с полезной моделью система отопления транспортного средства имеет нагревающий теплообменник, который сообщается с низкотемпературным охлаждающим контуром. Кроме того, низкотемпературный охлаждающий контур имеет низкотемпературный охладитель. Низкотемпературный охладитель обеспечивает охлаждение низкотемпературной охлаждающей жидкости, циркулирующей внутри низкотемпературного охлаждающего контура. Таким образом, обеспечивается постоянное охлаждение низкотемпературной охлаждающей жидкости. Кроме того, низкотемпературный охлаждающий контур имеет обводную линию. При этом обводная линия расположена таким образом, чтобы обеспечивать обход низкотемпературного охладителя низкотемпературной охлаждающей жидкостью.
Особое преимущество предложенной системы состоит в том, что с ее помощью для отопления салона транспортного средства можно использовать тепловую энергию охладителя наддувочного воздуха. Воздух для сгорания, сжатый при помощи турбонагнетателя, изначально имеет очень высокую температуру. Нагревание воздуха производится за счет нагнетания, при этом образующееся тепло отдается непосредственно в низкотемпературный охлаждающий контур. Так как количество тепла низкотемпературного охлаждающего контура меньше, чем количество тепла высокотемпературного охлаждающего контура, за короткое время в теплообменник может быть передано значительное количество тепловой энергии, а оттуда - в салон транспортного средства.
Особым преимуществом использования обводной системы является то, что низкотемпературная охлаждающая жидкость охлаждается низкотемпературным охладителем не постоянно, а только при определенных условиях.
В соответствии с полезной моделью система отопления транспортного средства и, в частности, нагревающий теплообменник, установленный ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, может быть объединен с другими нагревательными элементами. В частности, в качестве нагревательных элементов может быть предусмотрен еще один нагревающий теплообменник, соединенный с высокотемпературным контуром охлаждения, и/или нагреватель с РТС. Разумеется, что такими нагревательными элементами могут быть любые устройства генерирования тепловой энергии.
В предпочтительном варианте реализации системы отопления транспортного средства предусмотрена система теплообменника, расположенная ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха. Это важно, поскольку низкотемпературный охлаждающий контур, как правило, оборудован низкотемпературным охладителем, через который проходит охлаждаемая низкотемпературная охлаждающая жидкость с повышенной температурой. Через нагревающий теплообменник, установленный ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, низкотемпературная охлаждающая жидкость, выходящая из охладителя наддувочного воздуха, сначала проходит через теплообменник, а затем - в низкотемпературный охладитель. Таким образом, предпочтительно, чтобы тепловая энергия от низкотемпературной охлаждающей жидкости, выходящая из охладителя наддувочного воздуха, частично передавалась теплообменнику до того, как будет охлаждена низкотемпературная охлаждающая жидкость.
В другом предпочтительном варианте осуществления нагревающий теплообменник может быть расположен внутри ответвления, ведущего к низкотемпературному охлаждающему контуру. Наличие ответвления позволяет исключить постоянное прохождение низкотемпературной охлаждающей жидкости низкотемпературного охлаждающего контура через нагревающий теплообменник. Для этого необходимы соответствующие регулирующие системы, которые будут выполнять соответствующее управление потоком низкотемпературной охлаждающей жидкости. Кроме того, разветвленная система позволяет легко встроить дополнительный нагревающий теплообменник в дополнение к уже имеющемуся главному теплообменнику, без необходимости выполнения серьезных изменений существующей системы отопления.
Согласно предпочтительному варианту осуществления вышеупомянутое регулировочное устройство может представлять собой по крайней мере один клапан. Предпочтительно, чтобы клапан был установлен выше по потоку от теплообменника, находящегося между ответвлением и низкотемпературным контуром охлаждения. Такое регулировочное устройство, расположенное выше по потоку от теплообменника, обеспечивает направление низкотемпературной охлаждающей жидкости низкотемпературного охлаждающего контура в нагревающий теплообменник только при определенных условиях. Кроме того, клапан может представлять собой узловую точку, при этом в случае необходимости при открывании ответвления происходит перекрытие низкотемпературного охлаждающего контура.
Кроме того, можно предусмотреть соответствующую автоматическую систему, управляющую данным клапаном в соответствии с заранее заданными правилами. Так, открывание клапана в сторону ответвления будет выполняться в случае, когда требуется подача дополнительного тепла в салон транспортного средства. В частности, это может быть целесообразно во время холодного цикла двигателя внутреннего сгорания после холодного пуска, при котором высокотемпературная охлаждающая жидкость в высокотемпературном охлаждающем контуре не достигла достаточной температуры.
Целесообразным является выполнение высокотемпературного охлаждающего контура отдельно от низкотемпературного охлаждающего контура. По этой причине не были предусмотрены другие элементы или приспособления, которые могли бы привести к перемешиванию низкотемпературной и высокотемпературной охлаждающих жидкостей.
Преимущество исключения возможности перемешивания высокотемпературной и низкотемпературной охлаждающих жидкостей заключается в том, что высокотемпературный охлаждающий контур является очень горячим. Таким образом, благодаря высокой способности аккумулирования тепловой энергии, в случае перемешивания тепловая энергия низкотемпературного охлаждающего контура, в частности, при холодном цикле двигателя внутреннего сгорания, быстро переходит в высокотемпературный охлаждающий контур так, что положительный эффект для обогрева салона транспортного средства значительно снижается.
Нагревающий теплообменник может представлять собой уже установленный в транспортном средстве основной нагревающий теплообменник, или дополнительный нагревающий теплообменник. Если предусмотрен только один основный нагревающий теплообменник, он может быть гидравлически соединен как с высокотемпературным охлаждающим контуром, так и с низкотемпературным охлаждающим контуром для жидкости системы отопления транспортного средства. Несмотря на совместное подключение высокотемпературного и низкотемпературного охлаждающих контуров к основному теплообменнику, предпочтительно предусмотреть раздельные контуры охлаждения. Другими словами, в узловой точке, образованной между обоими контурами охлаждения основным теплообменником, не происходит перемешивания охлаждающей жидкости между указанными контурами. Несмотря на то, что охлаждающая жидкость поступает в один основной нагревающий теплообменник, низкотемпературная охлаждающая жидкость циркулирует внутри низкотемпературного охлаждающего контура, а высокотемпературная охлаждающая жидкость - внутри высокотемпературного охлаждающего контура.
В полезной модели предлагается особенно предпочтительная система отопления транспортного средства, которая позволяет обеспечить обогрев внутреннего пространства транспортного средства очень экономичным способом. За счет использования минимального количества дополнительных компонентов, значительного увеличения веса транспортного средства не происходит. Кроме того, представленное решение является очень экономичным, так как система содержит минимальное количество дополнительных нагревателей, например, нагревателей с РТС, или совсем их не использует. За счет исключения дополнительных нагревателей сложность системы отопления транспортного средства можно дополнительно снизить, что, кроме более простой сборки автомобиля, позволяет облегчить его техническое обслуживание и ремонт. Кроме того, минимальное количество компонентов предложенной системы отопления транспортного средства минимизирует количество возможных источников дефектов.
Благодаря быстрому и постоянному созданию тепловой энергии с помощью низкотемпературного охлаждающего контура, в частности, на холостом ходу и во время холодного цикла двигателя внутреннего сгорания, обеспечивается достаточный обогрев салона транспортного средства почти на всех этапах использования транспортного средства.
Обогрев салона с выше описанной системой отопления транспортного средства происходит следующим образом. Как уже показано, данная система отопления использована в транспортном средстве, которое имеет двигатель внутреннего сгорания, соединенный с высокотемпературным контуром охлаждения, а также турбонагнетатель и охладитель наддувочного воздуха. При этом через турбонагнетатель в двигатель внутреннего сгорания подается сжатый воздух для сгорания, который предварительно охлаждается с помощью охладителя наддувочного воздуха, соединенного с низкотемпературным контуром охлаждения.
В системе предусмотрен нагревающий теплообменник, гидравлически соединенный с низкотемпературным контуром охлаждения жидкости. При этом при необходимости низкотемпературная охлаждающая жидкость, циркулирующая в низкотемпературном контуре охлаждения, направляется, по крайней мере частично, в нагревающий теплообменник. Кроме того, низкотемпературный охлаждающий контур имеет обводную линию для обеспечения обхода низкотемпературного охладителя. Таким образом, низкотемпературная охлаждающая жидкость может быть направлена, по крайней мере частично, либо через низкотемпературный охладитель, либо через обводную линию. Благодаря этому можно поддерживать температуру низкотемпературной охлаждающей жидкости на одинаковом предпочтительном уровне.
Нагревающий теплообменник устанавливают ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, т.е. после охладителя наддувочного воздуха. Таким образом, выходящая из охладителя наддувочного воздуха низкотемпературная охлаждающая жидкость может быть направлена через нагревающий теплообменник, чтобы тепловая энергия низкотемпературной охлаждающей жидкости может быть передана, по крайней мере частично, через нагревающий теплообменник в салон транспортного средства.
Еще один предпочтительный вариант осуществления предусматривает соединение низкотемпературного охлаждающего контура с низкотемпературным охладителем. Низкотемпературный охладитель предназначен для переноса тепловой энергии, получаемой низкотемпературной охлаждающей жидкостью из охладителя наддувочного воздуха, в окружающий воздух. Выходящая из охладителя наддувочного воздуха низкотемпературная охлаждающая жидкость направляется исключительно к низкотемпературному охладителю. В качестве альтернативы выходящая из охладителя наддувочного воздуха низкотемпературная охлаждающая жидкость сначала может быть направлена, по крайней мере, частично, через нагревающий теплообменник. Таким образом, тепловая энергия низкотемпературной охлаждающей жидкости может быть передана в нагревающий теплообменник либо полностью, либо почти полностью, либо не передаваться вообще.
Согласно предпочтительному варианту осуществления нагревающий теплообменник может быть установлен внутри ответвления, ведущего к низкотемпературному охлаждающему контуру. В связи с этим, предпочтительно, чтобы низкотемпературная охлаждающая жидкость либо циркулировала либо в первом режиме только внутри низкотемпературного охлаждающего контура, либо во втором режиме через низкотемпературный охлаждающий контур и, по крайней мере частично, через ответвление в нагревающий теплообменник.
Особо предпочтительным является вариант осуществления, в котором поток высокотемпературной охлаждающей жидкости, циркулирующей в высокотемпературном контуре охлаждения, изменяется в зависимости от холодного или теплого цикла двигателя внутреннего сгорания. Другими словами, высокотемпературная охлаждающая жидкость, циркулирующая в высокотемпературном контуре охлаждения, может проходить по малому или большому контуру охлаждения. В частности, в идеальной ситуации охлаждающая жидкость проходит через малый контур при холодном цикле двигателя внутреннего сгорания, в котором высокотемпературная охлаждающая жидкость, в основном, циркулирует только вокруг блока двигателя, а также вокруг относящейся к нему головки цилиндров, но не через другие компоненты. Таким образом, обеспечивается быстрый нагрев двигателя внутреннего сгорания до его рабочей температуры. При достижении рабочей температуры двигателя открывается большой контур. В нем жидкость высокотемпературного охлаждающего контура проходит через высокотемпературный охладитель. Таким образом, высокотемпературная охлаждающая жидкость охлаждается с помощью высокотемпературного охладителя после достижения рабочей температуры двигателя внутреннего сгорания.
Согласно предложенному решению низкотемпературная охлаждающая жидкость, циркулирующая в низкотемпературном контуре охлаждения, при необходимости может быть направлена, по крайней мере частично, в нагревающий теплообменник, вне зависимости от холодного и/или теплого цикла двигателя внутреннего сгорания. Таким образом, можно получить тепловую энергию, переданную через низкотемпературный охлаждающий контур, как при холодном, так и при теплом цикле двигателя внутреннего сгорания.
Следует отметить, что отдельные вышеописанные признаки могут быть объединены друг с другом любым технически предпочтительным способом для создания новых вариантов осуществления. Нижеследующее описание подробно характеризует и уточняет сущность полезной модели со ссылкой на сопроводительные чертежи.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 приведена схема системы отопления транспортного средства с отдельным одним низкотемпературным охлаждающим контуром.
На Фиг. 2 показана система отопления транспортного средства с Фиг. 1 с выделением малого контура внутри высокотемпературного охлаждающего контура.
На Фиг. 3 показана система отопления транспортного средства с Фиг. 1 с выделением большого контура внутри высокотемпературного охлаждающего контура.
На Фиг. 4 показана система отопления транспортного средства с Фиг. 1 с выделением низкотемпературного охлаждающего контура.
На Фиг. 5 показана система отопления транспортного средства с Фиг. 4 с выделением низкотемпературного охлаждающего контура в соответствии с первым вариантом осуществления.
На Фиг. 6 показана система отопления транспортного средства с Фиг. 4 с выделением низкотемпературного охлаждающего контура в соответствии со вторым вариантом осуществления.
На Фиг. 7 показана система отопления транспортного средства с Фиг. 6 с выделением низкотемпературного охлаждающего контура в другом режиме с другим путем потока.
На Фиг. 8 показана система отопления транспортного средства с Фиг. 6 с выделением низкотемпературного охлаждающего контура в третьем варианте.
Осуществление полезной модели
На разных фигурах одинаковые детали обозначены одинаковыми ссылочными позициями, соответственно их описание будет приведено только один раз.
На Фиг. 1 приведено схематическое изображение системы отопления 1 транспортного средства согласно полезной модели. Система отопления 1 транспортного средства предназначена для отопления салона транспортного средства (не показано).
Транспортное средство имеет двигатель внутреннего сгорания 2, который в данном случае разделен на блок 3 двигателя и головку 4 цилиндров. Для подачи в двигатель 2 сжатого воздуха для сгорания предусмотрен турбонагнетатель (не показан), который через охладитель 5 наддувочного воздуха гидравлически сообщается с головкой 4 цилиндров двигателя 2. Таким образом, охладитель 5 наддувочного воздуха установлен между двигателем 2 внутреннего сгорания и турбонагнетателем.
Кроме того, двигатель 2 гидравлически сообщается с высокотемпературным охлаждающим контуром (ВТ), который на Фиг. 1 изображен жирной сплошной линией. Кроме того, предусмотрен низкотемпературный охлаждающий контур (НТ), который, в данном случае, изображен жирной штрихпунктирной линией. При этом охладитель 5 наддувочного воздуха гидравлически сообщается с низкотемпературным охлаждающим контуром (НТ). Штрихпунктирная линия используется для обеспечения различимости низкотемпературного охлаждающего контура (НТ) и высокотемпературного охлаждающего контура (ВТ). Очевидно, что низкотемпературный охлаждающий контур (НТ) и высокотемпературный охлаждающий контур (ВТ) сконструированы отдельно друг от друга и не соединены друг с другом.
Хотя в соответствии с предложенным решением предпочтительным является разделение высокотемпературного охлаждающего контура (ВТ) и низкотемпературного охлаждающего контура (НТ), возможно их гидравлическое сообщение через расширительный бачок (не показан). При этом низкотемпературный охлаждающий контур (НТ) может иметь разгрузочную линию со вставленным в нее дроссельным клапаном. При этом дроссельный клапан должен иметь диаметр от 1,0 до 2,0 мм, чтобы перемешивание между обоими контурами охлаждения (НТ, ВТ) поддерживалось на минимальном возможном уровне.
При работе двигателя внутреннего сгорания высокотемпературная охлаждающая жидкость циркулирует через, по крайней мере, некоторые участки высокотемпературного охлаждающего контура (ВТ), а через низкотемпературный охлаждающий контур (НТ) проходит низкотемпературная охлаждающая жидкость. Следовательно, за счет разделения низкотемпературного охлаждающего контура (НТ) и высокотемпературного охлаждающего контура (ВТ), перемешивания низкотемпературной и высокотемпературной охлаждающих жидкостей не происходит.
Кроме того, предусматриваются гидравлическое сообщение между высокотемпературным охлаждающим контуром (ВТ) и высокотемпературным охладителем 6, а также гидравлическое сообщение между высокотемпературным охлаждающим контуром (ВТ) и нагревающим теплообменником 7. Под нагревающим теплообменником 7 подразумевается жидкостный теплообменник. Кроме того, в высокотемпературном охлаждающем контуре (ВТ) установлены термостат 9 и подпружиненный обратный клапан 10, которые также гидравлически сообщаются с высокотемпературным охлаждающим контуром (ВТ).
Кроме того, в системе также предусмотрены низкотемпературный охладитель 8 и насос 11, которые гидравлически соединены с низкотемпературным охлаждающим контуром (НТ). В настоящем варианте низкотемпературный охлаждающий контур (НТ) также имеет еще один нагревающий теплообменник 12. Этот нагревающий теплообменник 12 расположен ниже по потоку от охладителя 5 наддувочного воздуха.
Под нагревающими теплообменниками 7, 12 подразумеваются теплообменники, которые предназначены для обогрева салона транспортного средства (не показан). Для их различения в дальнейшем описании нагревающий теплообменник 7, соединенный с высокотемпературным охлаждающим контуром (ВТ), называется основным нагревающим теплообменником 7, а нагревающий теплообменник 12, соединенный с низкотемпературным охлаждающим контуром (НТ), называется дополнительным нагревающим теплообменником 12.
Для представления возможных состояний высокотемпературного охлаждающего контура (ВТ) он подробно рассматривается со ссылкой на Фиг. 2.
В отличие от Фиг. 1, описание со ссылкой на Фиг. 2 будет сфокусировано на выделении в высокотемпературном охлаждающем контуре (ВТ) малого контура (ВТ1). Кроме того, низкотемпературный охлаждающий контур (НТ) представлен для наглядности штрихпунктирной линией, а высокотемпературный контур (ВТ) охлаждения частично представлен пунктирной линией. Остальная, представленная сплошными жирными линиями часть высокотемпературного охлаждающего контура (ВТ) образует малый контур (ВТ1). Этот малый контур, в частности, активен при холодном цикле двигателя 2 после холодного пуска, с целью обеспечения максимально быстрого нагрева двигателя 2 до его рабочей температуры.
Элементом, подающим сигнал для использования малого охлаждающего контура (ВТ1), является термостат 9, который в его первом положении исключает возможность подачи высокотемпературной охлаждающей жидкости через высокотемпературный охладитель 6 в двигатель 2. Таким образом, можно ограничить циркуляцию высокотемпературной охлаждающей жидкости через малый контур (ВТ1). Малый контур (ВТ1) обеспечивает движение большей части высокотемпературной охлаждающей жидкости через двигатель 2 и выход через обратный клапан 10 обратно в двигатель 2. При этом малая часть высокотемпературной охлаждающей жидкости проходит также через нагревающий теплообменник 7 и через термостат 9 обратно в двигатель 2. Высокотемпературный или малый высокотемпературный охлаждающий контур (ВТ) может работать также и без обратного клапана 10. Преимущество применения обратного клапана 10 состоит в том, что он позволяет обеспечить достаточную подачу высокотемпературной охлаждающей жидкости в нагревающий теплообменник 7, даже при низкой скорости вращения двигателя 2 и, соответственно, при низких объемах потоков. В данном случае, насос, необходимый для циркуляции высокотемпературной охлаждающей жидкости (не показан), установлен на блоке 3 двигателя 2.
На Фиг. 3 показано состояние высокотемпературного охлаждающего контура (ВТ) после того, как термостат 9 достиг заранее заданной температуры высокотемпературной охлаждающей жидкости и переключит его во второе положение.
Очевидно, что во втором положении термостата 9 высокотемпературная охлаждающая жидкость может проходить через высокотемпературный охладитель 6. Таким образом, в данном случае показан большой контур (ВТ2) высокотемпературного охлаждающего контура (ВТ), который обеспечивает охлаждение высокотемпературной охлаждающей жидкости через высокотемпературный охладитель 6. Как показано на Фиг. 2, большой контур (ВТ2) также изображен сплошной жирной линией.
На Фиг. 4, в первую очередь, показан низкотемпературный охлаждающий контур (НТ). Он показан сплошной жирной линией, а высокотемпературный охлаждающий контур (ВТ) показан пунктирной линией. Очевидно, что низкотемпературная охлаждающая жидкость, циркулирующая внутри низкотемпературного охлаждающего контура (НТ), может работать независимо от положения термостата 9 и, таким образом, независимо от работы малого контура (ВТ1) или большого контура (ВТ2). Для этого, низкотемпературная охлаждающая жидкость нагнетается с помощью насоса 11 по низкотемпературному охлаждающему контуру (НТ). При этом тепловая энергия, переданная низкотемпературной охлаждающей жидкости, передается через охладитель 5 наддувочного воздуха в дополнительный нагревающий теплообменник 12, проходя через него. Стандартный теплообменник, представляющий собой жидкостно-воздушный дополнительный нагревающий теплообменник 12, омывается и/или продувается воздухом, чтобы отдать, по крайней мере, часть тепловой энергии низкотемпературной охлаждающей жидкости воздуху.
На Фиг. 5 показан альтернативный вариант системы отопления 1 транспортного средства, в которой не используется дополнительный нагревающий теплообменник 12, а используется только единственный нагревающий теплообменник 7. Можно увидеть, что нагревающий теплообменник 7 объединяет в себе показанный ранее основной нагревающий теплообменник 7 и дополнительный нагревающий теплообменник 12. При этом, нагревающий теплообменник 7 гидравлически соединен как с низкотемпературным охлаждающим контуром (НТ), так и с высокотемпературным охлаждающим контуром (ВТ). В этой системе перемешивание низкотемпературной и высокотемпературной охлаждающих жидкостей исключено.
На Фиг. 6 показано устройство низкотемпературного охлаждающего контура (НТ) на основе предложенной системы отопления 1 транспортного средства с Фиг. 1-4. При этом предусматривается ответвление 13, ведущее к низкотемпературному охлаждающему контуру (НТ), которое проходит параллельно участку низкотемпературного охлаждающего контура (НТ) между охладителем 5 наддувочного воздуха и клапаном 11. Таким образом, данное ответвление 13 представляет собой обводную линию указанного выше участка низкотемпературного охлаждающего контура (НТ). Внутри ответвления 13 установлен дополнительный нагревающий теплообменник 12. Дополнительный нагревающий теплообменник 12 также гидравлически соединен с низкотемпературным охлаждающим контуром (НТ). Кроме того, выше по потоку от дополнительного нагревающего теплообменника (12) установлен клапан 14. При этом данный клапан 14 встроен между ответвлением 13 и низкотемпературным охлаждающим контуром (НТ).
На Фиг. 6 показан первый режим M1 низкотемпературного охлаждающего контура (НТ), в котором, поскольку активным является первое положение клапана, низкотемпературная охлаждающая жидкость 14 циркулирует только внутри низкотемпературного охлаждающего контура (НТ). Соответственно, ответвление 13, изображенное жирной пунктирной линией, и, следовательно, дополнительный нагревающий теплообменник 12, не получают тепловую энергию от низкотемпературной охлаждающей жидкости. Еще одно положение клапана 14 и соответствующий ему путь движения низкотемпературной охлаждающей жидкости показаны на Фиг. 7.
На Фиг. 7 показан путь прохождения низкотемпературной охлаждающей жидкости во втором режиме М2 низкотемпературного охлаждающего контура (НТ). Очевидно, что в данном положении клапана 14, низкотемпературная охлаждающая жидкость проходит через ответвление 13 так, что тепловая энергия низкотемпературной охлаждающей жидкости попадает в дополнительный нагревающий теплообменник 12. В данном случае поток низкотемпературной охлаждающей жидкости через дополнительный нагревающий теплообменник 12 изображен сплошной жирной линией. В противоположность этому, в изображенном втором режиме М2 низкотемпературного охлаждающего контура (НТ) начинается прохождение потока низкотемпературной охлаждающей жидкости на участке ниже по потоку от клапана 14, что показано жирной штриховой линией.
На Фиг. 8 показан еще один предпочтительный вариант низкотемпературного охлаждающего контура (НТ). Можно увидеть, что в данном случае используется еще один клапан 15, установленный между насосом 11 и низкотемпературным охладителем 8. Клапан 15 связан с обводной линией 16, через которую низкотемпературный охлаждающий контур (НТ) может работать в обход низкотемпературного охладителя 8. Таким образом, в зависимости от положения клапана 15 можно прекратить непрерывное охлаждение низкотемпературной охлаждающей жидкости через низкотемпературный охладитель 8, если это требуется. При использовании устройства управления (не показано) температура низкотемпературной охлаждающей жидкости может поддерживаться на определенном уровне.
Описанная выше система отопления транспортного средства согласно полезной модели не ограничиваются представленными вариантами осуществления, они могут быть реализованы в альтернативных вариантах, обеспечивающих аналогичный технический эффект.
Перечень ссылочных позиций:
1
Система отопления транспортного средства
2
Двигатель внутреннего сгорания
3
Блок двигателя для поз. 2
4
Головка цилиндра для поз. 2
5
Охладитель наддувочного воздуха
6
Высокотемпературный охладитель в ВТ
7
Нагревающий теплообменник в ВТ (основной нагревающий теплообменник)
8
Низкотемпературный охладитель в НТ
9
Термостат в ВТ
10
Обратный клапан в ВТ
11
Насос в НТ
12
Нагревающий теплообменник в НТ (дополнительный нагревающий теплообменник)
13
Ответвление от НТ
14
Клапан между НТ и поз. 13
15
Клапан между поз. 8 и поз. 11
16
Обводная линия для НТ
ВТ
Высокотемпературный охлаждающий контур
ВТ1
Большой охлаждающий контур от ВТ
ВТ2
Малый охлаждающий контур от ВТ
M1
Первый режим НТ
М2
Второй режим НТ
НТ
Низкотемпературный охлаждающий контур