СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ
VEHICLE HEATING SYSTEM

Изобретение относится к системе отопления автомобиля, которая может использоваться для обогрева стоящего на стоянке автомобиля.
Такие системы отопления автомобилей, называемые, как правило, также системами стояночного отопления, выполнены так, что передающий тепло на нагреваемую среду, работающий на топливе отопитель прочно установлен в автомобиле, как правило, в зоне моторного отсека. Отопитель подключен к направляющей среду системе автомобиля, например, чтобы через эту направляющую среду систему подавать нагретый отопителем воздух в салон автомобиля или нагретую жидкость – в контур охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания автомобиля. Отопитель подключен также к бортовой электросети автомобиля, чтобы, с одной стороны, питать электроэнергией отопитель, в частности приданный ему блок управления и/или насос для подачи топлива в отопитель, а, с другой стороны, передавать на отопитель информацию об эксплуатационном состоянии автомобиля, в частности термическом состоянии.
Задачей изобретения является создание системы отопления автомобиля, которая при простой конструкции обладала бы высокой гибкостью для автомобиля.
Согласно изобретению, эта задача решается посредством системы отопления автомобиля, включающей в себя:
- размещенный или размещаемый на автомобиле приемный контейнер;
- расположенный в приемном контейнере, работающий на топливе отопитель;
- расположенный в приемном контейнере топливный бак для отопителя.
Система отопления, согласно изобретению, выполнена со своими существенными компонентами в виде системы, принципиально независимой от автомобиля. Это означает, что система отопления может эксплуатироваться также принципиально независимо от автомобиля. Благодаря этому конструктивному и функциональному отделению системы отопления от автомобиля, с одной стороны, легко возможно дооборудовать такой системой отопления любой автомобиль или эксплуатировать такую систему отопления в сочетании с самыми разными автомобилями. Систему отопления не требуется возить на автомобиле. Система отопления или ее части может/могут оставаться, например, в гараже, если обогреваемый такой системой автомобиль эксплуатируется в режиме движения.
Поскольку предложенная система отопления или ее существенные компоненты размещена/размещены в предусмотренном для этого приемном контейнере, на или в самом автомобиле для этого не требуется никакого существенного конструктивного пространства. Таким образом, отпадают как расходы на интеграцию системы отопления в автомобиль, так и затраты, необходимые для подключения системы отопления к электрической системе автомобиля, например к бортовой системе напряжения или к системе передачи данных. Другое преимущество заключается в том, что образованный внутри приемного контейнера объем может использоваться также для размещения других, например, перевозимых в автомобиле предметов.
Чтобы сделать систему отопления независимой от компонентов автомобиля, предложено, что отопителю придан расположенный в приемном контейнере блок управления и/или расположенный в приемном контейнере топливный насос и/или, по меньшей мере, один накопитель электроэнергии. В частности, наличие, по меньшей мере, одного, независимого от автомобиля накопителя электроэнергии вызывает то преимущество, что бортовая система напряжения автомобиля не нагружается его системой отопления. То же касается предусмотренного для эксплуатации автомобиля топлива, поскольку отопителю придан независимый от автомобиля топливный бак. Это позволяет эксплуатировать отопитель также с другим, вызывающим, например, в режиме сгорания меньшие токсичные выбросы топливом, чем двигатель внутреннего сгорания автомобиля. За счет этого конструктивного и функционального развязывания системы отопления от автомобиля она подходит, в частности, также в качестве стояночного отопления для электромобилей, у которых топливный бак отсутствует.
Для компактного выполнения предложено, что в приемном контейнере расположен, по меньшей мере, один накопитель электроэнергии. Далее может быть предусмотрено, что, по меньшей мере, один накопитель электроэнергии расположен в несущем приемный контейнер автомобиле, причем электрическое соединение с отопителем создается посредством выведенного из автомобиля кабеля. Чтобы независимо от эксплуатации автомобиля можно было снова зарядить такой накопитель электроэнергии, предложено, что, по меньшей мере, один накопитель электроэнергии может быть отделен от системы отопления и подключен к ней через устройство сопряжения. Отделенный от системы отопления или автомобиля накопитель энергии может быть подключен затем для зарядки, например в режиме движения автомобиля, т.е. тогда, когда система отопления не работает, к имеющейся в гараже или здании электросети.
В одном варианте может быть предусмотрено, что, по меньшей мере, одному накопителю электроэнергии придан зарядный блок.
Например, такой зарядный блок может включать в себя установленный на приемном контейнере преимущественно с возможностью изменения положения солнечный модуль и/или установленный на приемном контейнере преимущественно с возможностью изменения положения блок ветрового колеса. Таким образом, можно снова зарядить посредством зарядного блока, по меньшей мере, один накопитель электроэнергии также в режиме отопления или в режиме движения автомобиля. При этом особенно предпочтительным является изменяемое по положению расположение солнечного модуля или блока ветрового колеса на приемном контейнере, поскольку за счет этого, что осуществляется, в частности, также самостоятельно соответствующим зарядным блоком, можно обеспечить оптимальную ориентацию относительно солнца или воздушного потока и, тем самым, эффективный режим зарядки.
Для передачи созданного в режиме отопления отопителя тепла на автомобиль предложено, что отопителю придано направляющее теплоноситель устройство для направления отдаваемого из отопителя теплоносителя в автомобиль.
При этом может быть предусмотрено, что направляющее теплоноситель устройство содержит ведущий от отопителя, преимущественно гибкий шланг и/или направляющее теплоноситель устройство содержит отдающее теплоноситель устройство для отдачи теплоносителя в автомобиль.
В одном поддерживающем гибкое использование системы отопления варианте предложено, что отдающее теплоноситель устройство разъемно размещено или размещается на автомобиле преимущественно в зоне открытого окна. В качестве альтернативы отдающее теплоноситель устройство может быть прочно установлено на автомобиле и содержать устройство сопряжения для подключения шланга.
В одном варианте, особенно предпочтительном, прежде всего, в отношении защиты обогреваемого автомобиля и в отношении тепловой эффективности, может быть предусмотрен, по меньшей мере, частично закрывающий автомобиль, гибкий чехол. Такой чехол не только обеспечивает, чтобы отдаваемая отопителем нагретая среда эффективно передавала переносимое в ней тепло на автомобиль, а тепловые потери наружу были в самой значительной степени предотвращены, но и препятствует, в частности зимой, образование льда на внешней стороне автомобиля.
При этом предложено, что отдаваемая отопителем среда отдается в закрытое чехлом внутреннее пространство и/или отдаваемая отопителем среда отдается в предусмотренные в чехле направляющие среду каналы.
Чтобы отдавать отдаваемую отопителем среду через направляющие среду каналы в закрытое чехлом внутреннее пространство, предложено, что в направляющих среду каналах выполнены отверстия для отдачи протекающей через них среды в закрытое чехлом внутреннее пространство.
Чехол может иметь, по меньшей мере, одну, наполняемую воздухом формообразующую камеру. При этом предусмотрена преимущественно воздуходувка для подачи воздуха, по меньшей мере, в одну формообразующую камеру чехла и/или, по меньшей мере, один клапан для удержания воздуха, по меньшей мере, в одной формообразующей камере чехла.
Чтобы равномерно распределять в салоне автомобиля тепло, передаваемое на автомобиль нагретой отопителем средой, предложено, что в нагреваемом салоне автомобиля расположен или располагается воздухоподающий блок, по меньшей мере, с одной электровоздуходувкой.
Для питания воздухоподающего блока электроэнергией он может быть соединен или может соединяться, по меньшей мере, с одним, приданным отопителю накопителем электроэнергии.
В частности, если такой накопитель электроэнергии расположен, например, в приемном контейнере, т.е. вне обогреваемого автомобиля, для связи, по меньшей мере, с одним накопителем электроэнергии может быть предусмотрен беспроводной тракт связи.
Приемный контейнер преимущественно выполнен с возможностью размещения:
- на крыше автомобиля, т.е. в виде крышного бокса, и/или
- на тягово-сцепном устройстве, и/или
- в зоне открытого окна автомобиля, и/или
- в задней части автомобиля.
Чтобы можно было обеспечить термические условия, подходящие для эффективной эксплуатации отопителя и/или перевозки предметов, отопитель может быть выполнен для обогрева внутреннего пространства приемного контейнера.
Изобретение подробно описано ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых представлено следующее:
фиг. 1 - принципиальный вид автомобиля, оборудованного системой отопления;
фиг. 2 - соответствующий фиг. 1 вид с альтернативной системой отопления;
фиг. 3 - вид автомобиля, оборудованного системой отопления, иллюстрирующий подачу нагретого воздуха в салон автомобиля;
фиг. 4 - вид спереди автомобиля, оборудованного системой отопления;
фиг. 5 - другой вид сбоку автомобиля, оборудованного системой отопления;
фиг. 6 - вид сверху на автомобиль, оборудованный системой отопления, причем система отопления содержит закрывающий автомобиль чехол;
фиг. 7 - вид сбоку автомобиля, оборудованного системой отопления с чехлом;
фиг. 8 - соответствующий фиг. 7 вид, в котором система отопления содержит лишь частично закрывающий автомобиль чехол;
фиг. 9 - частичный разрез чехла;
фиг. 10 - соответствующий фиг. 9 вид альтернативного выполнения чехла;
фиг. 11 - чехол из фиг. 10 с другого направления при рассмотрении;
фиг. 12 - частичный вид автомобиля, оборудованного системой отопления с частично закрывающим автомобиль чехлом и расположенным в салоне автомобиля воздухоподающим блоком.
На фиг. 1 изображен принципиальный вид автомобиля 10 с системой 12 отопления. Она выполнена или эксплуатируется, в основном, автономно от автомобиля 10 и содержит размещенный или размещаемый снаружи на нем приемный контейнер 14. Последний в примере на фиг. 1 выполнен в виде крышного бокса и размещен на крыше 16 автомобиля 10, например на крышном рейлинге.
Внутри приемного контейнера 14 расположен работающий на топливе отопитель 18. Он содержит воздуходувку воздуха для горения, которая подает в узел камеры сгорания отопителя 18 требуемый для горения воздух. Внутри приемного контейнера 14 расположен приданный отопителю 18 топливный бак 20, в котором может храниться требуемое для горения с воздухом для горения топливо. Посредством топливного насоса 22, например насоса-дозатора, это топливо может подаваться в узел камеры сгорания отопителя 18, чтобы образовать в нем смесь из воздуха для горения и топлива. Посредством системы отвода отработавших газов (не показана) возникающие при горении отработавшие газы могут отводиться из отопителя 18 и приемного контейнера 14 наружу.
Следует указать на то, что такой отопитель 18 содержит, как правило, также теплообменник, в котором нагреваемая среда, т.е., например, подаваемый в салон автомобиля воздух, поглощает тепло отработавших газов. Такой теплообменник может содержать корпус, наружная сторона которого обтекается нагреваемой средой, или нагреваемая среда течет через образованный в нем объем для протекания теплоносителя. Открытая в окружающее пространство линия в случае, если в качестве нагреваемой среды используется воздух, может направлять этот подаваемый воздуходувкой воздух к расположенному внутри приемного контейнера отопителю 18.
Отопителю 18 придан далее блок управления, который, например, может быть интегрирован в отопитель 18 и управляет работой различных системных компонентов отопителя 18 или регулирует ее. Эти системные компоненты могут включать в себя, например, насос-дозатор 22, запальный орган, например калильный штифт, и, если отопитель 18 служит для нагрева воздуха, также воздуходувку для подачи нагретого или нагреваемого воздуха.
Чтобы питать эти электрические системные компоненты электроэнергией, система 12 отопления содержит далее, по меньшей мере, один накопитель 24 электроэнергии, т.е., например, аккумулятор и т.п. В примере на фиг. 1 этот накопитель 24 электроэнергии может быть размещен внутри самого автомобиля 10 и посредством выводимого из автомобиля 10 электрического кабеля 26 электрически подключен к размещенным внутри приемного контейнера 14 электрическим системным компонентам системы 12 отопления. Следует указать на то, что, разумеется, внутри приемного контейнера 14 может быть размещен этот или, при необходимости, дополнительный накопитель 24 электроэнергии, так что, при необходимости, может отпасть направленное внутри автомобиля 10 электрическое кабельное соединение.
Накопитель 24 электроэнергии может быть прочно установлен в системе 12 отопления. Однако накопитель 24 электроэнергии выполнен преимущественно так, что он может быть, в принципе, отделен от системы 12 отопления и через устройство сопряжения электрически соединен с электрическими системными компонентами системы 12 отопления. Это позволяет отделить накопитель электроэнергии для зарядки от системы 12 отопления или от автомобиля 10 и зарядить в здании с помощью соответствующей зарядной станции.
Чтобы зарядить накопитель 24 электроэнергии, в качестве альтернативы или дополнительно может быть также предусмотрено, что система 12 отопления содержит зарядный блок 28. Посредством этого зарядного блока 28 электроэнергия может подаваться к накопителю 24 электроэнергии также в режиме отопления системы 12 отопления или также в режиме движения автомобиля 10.
Зарядный блок 28 может содержать, например, солнечный модуль 30. Последний установлен преимущественно на приемном контейнере 14. Солнечному модулю 30 может быть придан привод, посредством которого он может выдвигаться и убираться и самопроизвольно ориентироваться по солнцестоянию, что обеспечивает эффективный режим зарядки.
В качестве альтернативы или дополнительно зарядный блок 28 может содержать блок 32 ветрового колеса. Также он установлен преимущественно на приемном контейнере 14 таким образом, что посредством приданного блоку ветрового колеса привода тот может ориентироваться по обтекающему приемный контейнер 14 воздушному потоку, что обеспечивает эффективный режим зарядки.
На фиг. 1 видно далее, что система отопления содержит, в основном, полностью закрывающий автомобиль 10 чехол 34. Чехол 34 может быть, например, привязан к приемному контейнеру 14 и иметь такую форму, что он доходит до нижней краевой зоны кузова автомобиля 10. Чехол 34 препятствует, с одной стороны, образованию слоя льда при низких окружающих температурах на внешней стороне стоящего на открытом воздухе автомобиля. С другой стороны, чехол 34 образует теплоизоляцию, которая подробно описанным ниже образом обеспечивает эффективное использование отдаваемой отопителем 18 нагретой среды, т.е., например, нагретого воздуха, для обогрева автомобиля 10.
На фиг. 2 изображен альтернативный вариант системы 12 отопления. Здесь приемный контейнер 14 с размещенными в нем системными компонентами, в частности отопителем 18, установлен в задней части 36 автомобиля, например на тягово-сцепном устройстве (не показано) или на задней двери или на крышке багажника автомобиля 10. Также в этом варианте автомобиль 10 может быть закрыт чехлом 34.
На фиг. 3 нагретая отопителем 18 среда, в данном примере нагретый воздух, может подаваться в салон 38 автомобиля 10. Для этого предусмотрено направляющее теплоноситель устройство 40. Оно содержит выведенный от отопителя 18 и из приемного контейнера 14, преимущественно гибкий шланг 42, который подает нагретый отопителем 18 воздух в направлении отдающего теплоноситель устройства 44. Последнее в примере на фиг. 3 выполнено так, что оно, в принципе, отделено от автомобиля 10 и может быть расположено, например, в зоне его открытого окна 46. Отдающее теплоноситель устройство 44 может содержать, например, коробчатый контейнер, который принимает подаваемый по шлангу 42 нагретый воздух и отдает его в салон 38 через множество обращенных внутрь салона 38 отверстий. При этом отдающее теплоноситель устройство 44 может быть, например, зажато окном 46 и, тем самым, удерживаться, например, в зоне двери 48 автомобиля 10.
Другой альтернативный вариант системы 12 отопления изображен на фиг. 4. В этом примере приемный контейнер 14 выполнен или имеет такие габариты, что аналогично описанному со ссылкой на фиг. 3 он может быть размещен в зоне открытого окна автомобиля 10 и зажат, например, окном. Внутри приемного контейнера 14 расположен отопитель 18 с описанными выше и приданными ему системными компонентами, в частности также топливным баком 20 и топливным насосом 22. Чтобы отдать в салон 38 автомобиля 10 нагретую среду, т.е. в данном примере воздух, приемный контейнер может иметь на своей обращенной к салону 38 стороне одно или несколько отверстий, через которые нагретый воздух может выводиться из приемного контейнера. В качестве альтернативы или дополнительно ведущий от отопителя шланг может вести через приемный контейнер 14 к выполненному в нем отверстию, чтобы в этой зоне можно было отдавать в салон 38 нагретый воздух.
Другой альтернативный вариант изображен на фиг. 5. Также здесь приемный контейнер 14 расположен в задней части 36 автомобиля 10. В этом примере отдающее теплоноситель устройство 44 прочно установлено на автомобиле и через устройство сопряжения соединяется со шлангом 42, выводящим нагретый воздух или нагретую среду из приемного контейнера 14. В частности, выполнение может быть таким, что тогда, когда приемный контейнер 14 размещается на автомобиле 10, автоматически создается соединение между шлангом 42 и отдающим теплоноситель устройством 44.
На фиг. 6 и 7 изображен вариант системы 12 отопления с, в основном, полностью закрывающим автомобиль 10 чехлом 34. В то время как в примере на фиг. 1 чехол 34 выполнен так, что он благодаря своей гибкости прилегает к внешней стороне автомобиля 10, чехол 34 на фиг. 6 и 7 выполнен так, что он, в частности при работе системы 12 отопления, принимает форму, в основном, независимую от формы автомобиля. Для этой цели привязанный, например, в верхней части к приемному контейнеру 14 чехол 34 может иметь несколько формообразующих камер 50, в которые воздух подается с помощью воздуходувки, которая размещена, например, в приемном контейнере 14, выполнена отдельно от отопителя и может питаться электроэнергией, например, также от приданного отопителю 18 накопителя электроэнергии. За счет созданного, таким образом, давления воздуха, которое может поддерживаться, например, непрерывно работающей в режиме отопления воздуходувкой, формообразующие камеры чехла принимают определенную форму, которая заботится, например, о том, чтобы между внутренней стороной чехла 34 и внешней стороной автомобиля 10 образовалась воздушная подушка.
В одном особенно предпочтительном, в частности, для энергосберегающего режима работы варианте может быть предусмотрено, что воздуходувка для создания давления в формообразующей камере или камерах чехла эксплуатируется только для подачи воздуха и для создания давления. Чтобы поддерживать давление воздуха в формообразующей камере или камерах чехла, может быть предусмотрен, по меньшей мере, один, препятствующий выходу воздуха клапан. Для создания давления воздуха воздуходувка может подавать воздух через этот клапан. При созданном в формообразующей камере или камерах чехла давлении воздуха и при отсутствующем после выключения воздуходувки давлении подачи клапан может самопроизвольно перейти в закрытое состояние. Для выпуска воздуха из формообразующей камеры или камер чехла такой клапан, например за счет приведения в действие вручную или за счет активирования приданного клапану исполнительного органа, может быть переведен в открытое состояние, в котором воздух может выйти из формообразующей камеры или камер чехла. Также могут быть предусмотрены несколько клапанов, причем воздух через один или несколько клапанов может подаваться в формообразующую камеру или камеры чехла и через один или несколько других клапанов может выпускаться из формообразующей камеры или камер чехла.
В то время как в примере на фиг. 6 и 7 закрытое чехлом 34 внутреннее пространство 52, в основном, полностью заключает в себе автомобиль 10, в примере на фиг. 8 чехол 34 выполнен так, что только верхняя часть, охватывающая также окна автомобиля, заключена в этом внутреннем пространстве 52 и закрыта чехлом 34.
На фиг. 9 показан участок чехла 34 с выполненными в нем формообразующими камерами 50, в которые посредством упомянутой воздуходувки подается воздух для придания чехлу 34 нужной формы. В чехле выполнены также направляющие среду каналы 54, в которые подается нагретая отопителем 18 среда, т.е., в частности, нагретый воздух. Протекающая по направляющим каналам 54 среда может передавать переносимое ею тепло через чехол 34 на имеющийся в закрытом внутреннем пространстве 52 воздух, в результате чего нагревается находящийся в этом внутреннем пространстве 52 автомобиль 10. Например, может быть предусмотрено, что среда покидает направляющие ее каналы 54 в нижней части чехла 34.
На фиг. 10 и 11 представлены приданные направляющим среду каналам 54 отверстия 56, через которые среда, т.е. например, нагретый воздух, может выходить в закрытое чехлом 34 внутреннее пространство 52. Таким образом, обеспечивается прямой термический контакт нагретой, поступающей во внутреннее пространство 52 среды с закрытой чехлом 34 зоной автомобиля 10 (фиг. 12).
Чтобы передаваемое на автомобиль 10 тепло равномерно распределить в его салоне 38, система 12 отопления может содержать далее расположенный или располагаемый в салоне 38 воздухоподающий блок 58. Он может располагаться, например, в зоне ветрового стекла 60 автомобиля и содержать одну или несколько электровоздуходувок 62, которые подают нагретый воздух из той зоны автомобиля 10 или его салона 38, где первоначально нагревается имеющийся там воздух, в другие зоны салона 38.
Чтобы питать воздухоподающий блок 58 электроэнергией, он может быть подключен к приданному отопителю 18 накопителю электроэнергии. Если он, как показано на фиг. 1, размещен внутри автомобиля 10, то электрическое соединение воздухоподающего блока 58 с накопителем электроэнергии может осуществляться непосредственно подключаемым к нему электрическим кабелем. Если, как показано на фиг. 12, такой накопитель электроэнергии расположен в приемном контейнере 14, т.е. вне автомобиля 10, то электрическое соединение между накопителем электроэнергии и воздухоподающим блоком 58 может включать в себя расположенный, например, в зоне ветрового стекла беспроводной тракт 64 связи. Через этот беспроводной тракт 64 связи электроэнергия может передаваться, например, за счет электромагнитного взаимодействия между кабелем, расположенным вне салона 38, и кабелем, расположенным внутри салона 38.
Описанная система отопления обеспечивает режим работы, в основном, независимый от обогреваемого автомобиля или его системных компонентов. Система отопления или ее системные компоненты, в принципе, не связаны с системными компонентами автомобиля, например, чтобы питать систему отопления электроэнергией или топливом и подавать на систему отопления из электрической системы автомобиля информацию об его термическом состоянии. Это позволяет использовать такую систему отопления в сочетании с различными автомобилями. Кроме того, предотвращается нагрузка на расположенные в автомобиле энергоаккумуляторы или расход предусмотренного для эксплуатации автомобиля топлива. Благодаря этой возможности эксплуатации системы отопления независимо от автомобиля она может использоваться не только в различных автомобилях, но и, в частности, в сочетании с электромобилями, не имеющими топливного бака.