车辆空调废热利用方法以及系统与流程

1.本技术实施例涉及混合动力汽车废热利用技术领域，尤其涉及一种车辆空调废热利用方法以及系统。


背景技术：

2.发动机冷启动比热启动困难，特别是在环境温度很低，燃油为柴油时。这是因为冷启动时发动机内部温度太低，燃油不容易汽化。另外，冷启动时发动机内部的润滑油可能处于凝固或沉淀状态，造成个别零部件的润滑不良。
3.发动机启动距离达到发动机最佳工作温度95度一般仍然有50-70度水温的偏差，在低温环境就温差更大，此过程发动机启动阻力较大，油耗较多，三元催化器升温较慢，尾气排放物转换效率受限，颗粒物排放较多，并且空燃比进入闭环控制时间偏长，污染物排放量多。
4.现有混合动力动车辆在环境温度大约在25～45度之间会开启电动空调压缩机给乘客舱降温，空调系统的冷凝器会释放大量的热量，而一般情况下该热量被直接排入机舱空气中浪费掉。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本技术实施例所解决的技术问题之一在于提供一种车辆空调废热利用方法以及系统，用以克服上述部分或全部技术问题。
6.本技术实施例提供了一种车辆空调废热利用方法，包括：
7.若车辆空调处于工作状态且发动机处于冷机未启动状态，将冷却换热管路连通，从空调循环管路中吸热，向发动机冷却回路放热；
8.若车辆空调处于未工作状态且发动机处于未启动过状态，将冷却换热管路断开，空调循环管路与发动机冷却回路分别独立运行；
9.若车辆空调处于工作状态且发动机处于启动过状态，将冷却换热管路断开，空调循环管路与发动机冷却回路分别独立运行。
10.可选的，在本技术的一种实施例中，当环境温度小于等于0℃时，冷却换热管路连通，空调循环管路从车辆内部环境吸热，向发动机冷却回路放热。
11.可选的，在本技术的一种实施例中，在将冷却换热管路连通之后，还包括：
12.若发动机的冷却液温度小于第一设定温度，保持冷却换热管路连通；
13.若发动机的冷却液温度大于或等于第一设定温度，将冷却换热管路断开。
14.可选的，在本技术的一种实施例中，将冷却换热管路连通，包括：
15.将第一阀门打开、第二阀门关闭，冷却换热管路与空调循环管路连通；
16.将第三阀门打开，冷却换热管路与发动机冷却回路连通。
17.可选的，在本技术的一种实施例中，将冷却换热管路断开，包括：
18.将第一阀门关闭、第二阀门打开，冷却换热管路与空调循环管路断开；
19.将第三阀门关闭，冷却换热管路与发动机冷却回路断开。
20.本技术实施例还提供了一种车辆空调废热利用系统，包括空调循环管路及发动机冷却回路，还包括冷却换热管路，冷却换热管路与空调循环管路连接，冷却换热管路与发动机冷却回路连接，当车辆空调处于工作状态且发动机处于冷机未启动状态，将冷却换热管路连通，从空调循环管路中吸热，向发动机冷却回路放热；车辆空调处于未工作状态且发动机处于未启动过状态，将冷却换热管路断开，空调循环管路与发动机冷却回路分别独立运行；车辆空调处于工作状态且发动机处于启动过状态，将冷却换热管路断开，空调循环管路与发动机冷却回路分别独立运行。
21.可选的，在本技术的一种实施例中，冷却换热管路包括第一冷凝器与第一换热器，第一冷凝器用于吸收空调循环管路中制冷工质的热量，并与第一换热器进行换热，第一换热器用于对发动机冷却回路中的冷却液放热。
22.可选的，在本技术的一种实施例中，第一冷凝器与空调循环管路之间设有至少一个第一阀门；空调的冷凝器与冷却换热管路之间设有至少一个第二阀门。
23.可选的，在本技术的一种实施例中，第一换热器与发动机冷却回路之间设有至少一个第三阀门。
24.可选的，在本技术的一种实施例中，第一阀门为电磁阀，和/或，第二阀门为电磁阀，和/或，第三阀门为电磁阀。
25.可选的，在本技术的一种实施例中，第一冷凝器为水冷冷凝器，第一换热器为水冷换热器。
26.本技术实施例中所提供的车辆空调废热利用方法，包括：若车辆空调处于工作状态且发动机处于冷机未启动状态，将冷却换热管路连通，从空调循环管路中吸热，向发动机冷却回路放热；若车辆空调处于未工作状态且发动机处于未启动过状态，将冷却换热管路断开，空调循环管路与发动机冷却回路分别独立运行；若车辆空调处于工作状态且发动机处于启动过状态，将冷却换热管路断开，空调循环管路与发动机冷却回路分别独立运行。本技术实施例通过增加冷却换热管路，并根据空调与发动机的工况可以进行冷却换热管路的通断切换，利用冷却换热管路从制冷空调的压缩机输出的高温制冷工质中吸收热量，并对发动机冷却液进行放热，从而提高发动机冷却液温度，进而实现对发动机整体的加热升温，使得发动机在启动过程中燃油充分汽化、润滑油液化均匀，于是通过本技术实施例，可以有效利用制冷空调的废热来解决发动机冷启动的问题，使得发动机可以在启动过程中，发动机受到的阻力更小，发动机的油耗更低，尾气排放的污染物更少。
附图说明
27.后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本技术实施例的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比值绘制的。附图中：
28.图1为本技术实施例提供的车辆空调废热利用方法的流程图；
29.图2为本技术实施例提供的车辆空调废热利用方法的流程图；
30.图3为本技术实施例提供的车辆空调废热利用方法的流程图；
31.图4为本技术实施例提供的车辆空调废热利用系统示意性结构图；
32.图5为本技术实施例提供的车辆空调废热利用系统的空调循环管路的示意性结构图；
33.图6为本技术实施例提供的车辆空调废热利用系统的发动机冷却回路的示意性结构图；
34.图7为本技术实施例提供的车辆空调废热利用系统的冷却换热管路的示意性结构图；
35.图8为本技术实施例提供的车辆空调废热利用系统的示意性结构图；
36.图9为本技术实施例提供的车辆空调废热利用系统的连通冷却换热管路后的示意性结构图；
37.图10为本技术实施例提供的车辆空调废热利用系统的断开冷却换热管路后的示意性结构图；
38.附图中标记分别表示：
39.1-空调循环管路，11-冷凝器，12-压缩机，13-蒸发器，2-发动机冷却回路，21-发动机，22-电子泵，23-散热器，31-第一阀门，32-第二阀门，33-第三阀门，4-冷却换热管路，41-第一冷凝器，42-第一换热器。
具体实施方式
40.在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
41.应当理解，本技术说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
42.下面结合本技术实施例附图进一步说明本技术实施例具体实现。
43.实施例一
44.如图1-10所示，图1为本技术实施例提供的车辆空调废热利用方法的流程图，图2为本技术实施例提供的车辆空调废热利用方法的流程图，图3为本技术实施例提供的车辆空调废热利用方法的流程图，图4为本技术实施例提供的车辆空调废热利用系统示意性结构图，图5为本技术实施例提供的车辆空调废热利用系统的空调循环管路的示意性结构图，图6为本技术实施例提供的车辆空调废热利用系统的发动机冷却回路的示意性结构图，图7为本技术实施例提供的车辆空调废热利用系统的冷却换热管路的示意性结构图，图8为本技术实施例提供的车辆空调废热利用系统的示意性结构图，图9为本技术实施例提供的车辆空调废热利用系统的连通冷却换热管路后的示意性结构图，图10为本技术实施例提供的
车辆空调废热利用系统的断开冷却换热管路后的示意性结构图，本技术实施例提供了一种车辆空调废热利用方法，包括：
45.若车辆空调处于工作状态且发动机21处于冷机未启动状态，将冷却换热管路4连通，从空调循环管路1中吸热，向发动机冷却回路2放热。
46.若车辆空调处于未工作状态且发动机21处于未启动过状态，将冷却换热管路4断开，空调循环管路1与发动机冷却回路2分别独立运行。
47.若车辆空调处于工作状态且发动机21处于启动过状态，将冷却换热管路4断开，空调循环管路1与发动机冷却回路2分别独立运行。
48.本技术实施例通过增加冷却换热管路4，并根据空调与发动机21的工况可以切换冷却换热管路4的通断，利用冷却换热管路4从制冷空调的压缩机12输出的高温制冷工质中吸收热量，并对发动机21冷却液进行换热，从而用于提高发动机21冷却液温度，进而实现对发动机21整体的加热升温，使得发动机21在启动过程中燃油充分汽化、润滑油液化均匀，于是通过本技术实施例，可以有效利用制冷空调的废热来解决发动机21冷启动的问题，使得发动机21可以在启动过程中，发动机21受到的阻力更小，发动机21的油耗更低，尾气排放的污染物更少。
49.区别于传统采用发动机21尾气的废热来解决发动机21冷启动的技术方案，发动机21在利用尾气的废热来加热冷却液的过程，发动机21依旧是从冷启动开始，只是将从冷启动到达到最佳工作温度的时间缩短，但是本质上并没有解决冷启动存在的油耗大、排污大的问题解决，本技术实施例通过采用空调的废热来将发动机21冷却液的加热，从根源上解决了发动机21冷启动存在的问题。
50.可选的，在本技术的一种实施例中，当环境温度小于等于0℃时，冷却换热管路4连通，空调循环管路1从车辆内部环境吸热，向发动机冷却回路2放热。当室外环境温度低于零度时，发动机21的冷却液存在冻结或流动缓慢的问题，导致发动机21低温冷启动的阻力矩及污染物排放较大，通过利用空调压缩机12的反向工作所产生的的热泵效应，利用空调进行制热，通过冷却换热管路4对发动机冷却回路2进行加热，提高发动机21冷却液温度，从而将发动机升温，变相减少低温冷启动的阻力矩及污染物排放，降低油耗。
51.实施例二
52.本实施例中，如图1-10所示，在本技术的一种实施例中，在将冷却换热管路4连通之后，还可以包括：
53.若发动机21的冷却液温度小于第一设定温度，保持冷却换热管路4连通。
54.若发动机21的冷却液温度大于或等于第一设定温度，将冷却换热管路4断开。
55.通过在冷却换热管路4连通后，增加对发动机21冷却液温度的检测，确定是否从空调循环管路1中进行吸热或继续吸热，进行实时监控发动机21冷却液温度，以便在满足发动机21完成启动需要后，进行管路切换。
56.为了使得本方法更加完善，在冷却换热管路4连通后，确定空调废热利用已经满足解决发动机21冷却启动的热量需要后，能及时进行冷却换热管路4的切换，防止发动机21过热。如图1-2所示，本实施例将实施例一的方法各个步骤进行细分，建立控制切换点，实现车辆在充分进行空调废热利用后，空调以及发动机能及时进入正常工作模式。
57.具体为，本技术实施例提供的方法，包括以下步骤：
58.110、若车辆空调处于工作状态且发动机21处于冷机未启动状态，执行步骤120。
59.120、将冷却换热管路4连通，执行步骤121与122。
60.121、若发动机21的冷却液温度小于第一设定温度，执行步骤130。
61.122、若发动机21的冷却液温度大于或等于第一设定温度，执行步骤220。
62.130、从空调循环管路1中吸热，向发动机冷却回路2放热。
63.211、若车辆空调处于未工作状态且发动机21处于未启动过状态，执行步骤220。
64.212、若车辆空调处于工作状态且发动机21处于启动过状态，执行步骤220。
65.220、将冷却换热管路4断开，执行步骤230。
66.230、空调循环管路1与发动机冷却回路2分别独立运行。
67.通过本技术实施例提供的方法，车辆控制控制系统根据空调工作状态，以及发动机21的工作状态，进行实时的管路切换，保证空调废热的利用不会导致发动机21温度过高。
68.可选的，在本技术的一种实施例中，第一设定温度可以为80-90℃之间，大部分发动机21的最佳工作温度在95℃，因此发动机21冷却液温度需要控制在95℃以下，因为发动机21启动后对冷却液进行放热，通过第一设定温度与最佳工作温度之间建立缓冲区间，能防止发动机21出现过热的问题。
69.可选的，在本技术的一种实施例中，将冷却换热管路4连通，包括：
70.将第一阀门31打开、第二阀门32关闭，冷却换热管路4与空调循环管路1连通。
71.将第三阀门33打开，冷却换热管路4与发动机冷却回路2连通。
72.示例性的，如图4、图8所示，通过在冷却换热管路4与空调循环管路1以及发动机冷却回路2之间增加阀门，可以便捷实现上述方法的需要，其中，可以为第一阀门31打开冷却换热管路4与空调循环管路1连通，此时为了保证空调废热快速将发动机21冷却液升温，空调循环管路1的冷凝器11通过第二阀门32关闭来进行断路，避免空调的冷凝器11进行散热。其中，可以为第三阀门33打开，冷却换热管路4与发动机冷却回路2连通，此时发动机21冷却液可以从冷却换热管路4中吸收热量。
73.通过本实施例提供的方法，可以便捷对冷却换热管路4的切换进行控制，图示的阀门位置与个数并不唯一，只要能满足上述需要即可。
74.可选的，在本技术的一种实施例中，将冷却换热管路4断开，可以包括：
75.将第一阀门31关闭、第二阀门32打开，冷却换热管路4与空调循环管路1断开。
76.将第三阀门33关闭，冷却换热管路4与发动机冷却回路2断开。
77.同理，通过对应的阀门控制，就可以实现将冷却换热管路4的切断，发动机冷却回路2不再吸收空调废热，可以在离最佳工作温度尽量小的温差情况下进行启动，启动后发动机21冷却液对发动机21进行吸热，冷却液温度提高至最佳工作温度，发动机21可以进行油耗低、污染小的启动运行。
78.实施例三
79.如图4-10所示，本技术实施例还提供了一种车辆空调废热利用系统，包括空调循环管路1及发动机冷却回路2，还包括冷却换热管路4，冷却换热管路4与空调循环管路1连接，冷却换热管路4与发动机冷却回路2连接，当车辆空调处于工作状态且发动机21处于冷机未启动状态，将冷却换热管路4连通，从空调循环管路1中吸热，向发动机冷却回路2放热；车辆空调处于未工作状态且发动机21处于未启动过状态，将冷却换热管路4断开，空调循环
管路1与发动机冷却回路2分别独立运行；车辆空调处于工作状态且发动机21处于启动过状态，将冷却换热管路4断开，空调循环管路1与发动机冷却回路2分别独立运行。
80.在本实施例中，通过在原有的空调循环管路1与发动机冷却回路2之间，增设冷却换热管路4，车辆hcu根据空调与发动机21的工作状态进行冷却换热管路4的连通与断开的切换，在发动机21处于冷机且空调进行工作时，将冷却换热管路4连通，使得空调废热能通过冷却换热管路4进行收集并释放到发动机冷却回路2中，通过加热发动机21冷却液，发动机21整体受到冷却液的加热，使得发动机21不再是冷机状态，发动机21在启动的时候便克服了冷机启动的弊端，在将空调废热利用的同时，并使得发动机21启动的油耗以及排污更少。
81.可选的，在本技术的一种实施例中，如图7-8所示，冷却换热管路4包括第一冷凝器41与第一换热器42，第一冷凝器41用于吸收空调循环管路1中制冷工质的热量，并与第一换热器42进行换热，第一换热器42用于对发动机冷却回路2中的冷却液放热。由于车辆空调的冷凝器11多为风冷冷凝器11，风冷冷凝器11并不适用于快速换热，本实施例通过增加匹配第一冷凝器41与第一换热器42，用于吸热与放热，减少对原有的空调循环管路1的改动。第一冷凝器41与空调的冷凝器11为并联关系，只需要在空调循环管路1中增加三通管件即可，第一换热器42与发动机21的散热器23也为并联关系，也只需要增加三通管件。
82.在本实施例中，可以将三通管件升级为电控三通阀门，通过车辆的hcu对三通阀门进行切换，即可完成冷却换热管路4的连通与断开。
83.可选的，在本技术的一种实施例中，如图8所示，第一冷凝器41与空调循环管路1之间可以设有至少一个第一阀门31；空调的冷凝器11与冷却换热管路4之间可以设有至少一个第二阀门32。通过第一阀门31开启，第一冷凝器41与空调循环管路1连通，第一冷凝器41吸收空调的压缩机12流出的高温制冷工质的热量，第二阀门32关闭，空调的冷凝器11停止流入压缩机12流出的制冷工质，保证空调产生的热量能快速被第一冷凝器41吸收。
84.当然图示所示的一个第一阀门31与一个第二阀门32即可完成上述功能需要，还可以在空调的冷凝器11两端设置两个第二阀门32，第一冷凝器41的两端设置两个第一阀门31，保证空调冷凝器11与第一冷凝器41中，只要其中一个与压缩机12相连通即可。
85.可选的，在本技术的一种实施例中，如图8所示，第一换热器42与发动机冷却回路2之间可以设有至少一个第三阀门33。通过第三阀门33打开，第一换热器42与发动机冷却回路2连通，第一换热器42通过与第一冷凝器41进行换热后，实现空调废热对发动机21冷却液的加热。
86.可选的，在本技术的一种实施例中，第一阀门31可以为电磁阀，和/或，第二阀门可以32为电磁阀，和/或，第三阀门33可以为电磁阀。为了实现即时控制，第一阀门31、第二阀门32以及第三阀门33可以采用为电磁阀，满足上述实施例的管路切换需要，相比于采用电控三通阀门，电磁阀的成本更低。
87.可选的，在本技术的一种实施例中，第一冷凝器41可以为水冷冷凝器11，第一换热器42可以为对应匹配的水冷换热器。为了实现快速换热，采用成套的水冷冷凝器11与水冷换热器，只需要将其管路与空调循环管路1与发动机冷却回路2的的管路进行连接即可，无需采用其他换热器与空调的冷凝器11进行匹配安装，降低安装难度。
88.实施例四
89.如图4-10所示，在本技术实施例中，空调循环管路1如图5所示，至少包括冷凝器11、蒸发器13以及压缩机12；发动机冷却回路2如图6所示，至少包括电子泵22、发动机21、散热器23；冷却换热管路4如图7所示，至少包括第一冷凝器41与第一换热器42。其中通过相应的管路以及阀门进行连接后，形成了如图4、图8所示的结构。
90.例如，通过第一阀门31、第二阀门32及第三阀门33的开启与关闭，在冷却换热管路4连通后，本技术实施例提供的系统形成了如图9所示的管路结构，第一冷凝器41、蒸发器13以及压缩机12形成了新的循环管路，空调依旧能正常工作，保证在利用废热的同时，空调不受影响，依旧能对车厢进行制冷。
91.又例如，通过第一阀门31、第二阀门32及第三阀门33的开启与关闭，在冷却换热管路4断开后，本技术实施例提供的系统形成了如图10所示的管路结构，空调循环管路1与发动机冷却回路2分别独立运行。
92.本实施例中阐述的冷却换热管路4进行连通与断开后的管路结构示意图，可以用于解释上述任一种实施例中的冷却换热管路4进行连通与断开，但不是用于限制其实施例中的具体结构，其他能满足上述实施例的相同或相似的结构均在本技术的权利要求范围之内。
93.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
94.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。