一種以內燃機廢氣能量驅動為主的混合製冷空調系統的製作方法

2023-04-29 10:49:56 3

專利名稱：一種以內燃機廢氣能量驅動為主的混合製冷空調系統的製作方法
技術領域：
本發明公開了一種以內燃機廢氣能量驅動為主的混合製冷空調系統，適用於汽車空調。由主輔兩套製冷系統組成——主系統是內燃機廢氣驅動的閉式空氣循環製冷系統，輔系統是小型常規蒸發循環製冷系統，它可以是獨立或非獨立的製冷裝置。系統製冷以前者為主，後者它僅在發動機怠速或滿熱負荷情況下起補充製冷作用，所需製冷量很小。前者由渦輪增壓器、渦輪製冷器、熱交換器和控制器等部件構成，以內燃機歧管排出的廢氣為動力，採用閉式空氣循環製冷方式，為座艙空調提供冷量。該技術充分利用廢氣能量，具有節能和環保兩大優勢。
背景技術：
目前對於中小排量汽車，大都採用非獨立式空調裝置，由發動機動力輸出軸帶動；對於大排量汽車，則大都採用獨立式空調裝置，由另外一套輔助動力裝置帶動。無論何種形式，國內外汽車空調全都採用蒸氣壓縮製冷技術。這種製冷方式是以消耗發動機動力為代價，同時還要滿足工質環保性要求。
當前，世界上很多國家都在研究如何利用汽車發動機的廢熱作為製冷裝置的能源。本發明主要以內燃機廢氣能量驅動的閉式空氣循環製冷系統為主，輔之常規蒸發壓縮製冷系統，利用空氣這種無任何危害的、廉價製冷工質，通過特殊設計的熱力循環方式，用於汽車空調。

發明內容
本發明的目的是針對現有技術存在的不足，提出了一種以內燃機廢氣能量驅動為主的混合製冷空調系統。新的組合系統具有體積小巧、結構緊湊、可靠性高、整機造型美觀的特點，其主要技術性能指標和冷卻效果與蒸氣壓縮製冷方式相當，綜合成本可大幅下降。
本發明所採取的技術方案是1)整套系統由廢氣增壓裝置，空氣循環製冷裝置、蒸發循環製冷裝置三大部分組成，以內燃機歧管排出的廢氣為動力，主要製冷量由閉式空氣循環系統提供，輔助製冷量由蒸發循環系統提供。
2)廢氣增壓裝置由內燃機(1)、渦輪增壓器、電控節氣閥(4)組成，通過實時調節電控節氣閥(4)的開度來控制通過渦輪增壓器中渦輪(2)的流量，達到不同增壓效果之目的。
3)空氣製冷裝置由渦輪製冷器、初級散熱器(9)、回熱器(10)、冷凝器(11)、除水器(12)、空調散熱器(13)、電控三通閥(16)和單向活門(17)組成，通過空氣正升壓除水循環過程完成氣流從高溫到低溫的轉變。
4)空氣製冷裝置中電控三通閥(16)接受指令後還可以導通第二支路，使從中間冷卻器(5)流出的氣流通過單向活門(17)直接進入渦輪製冷器的渦輪(6)中膨脹做功，改善空氣製冷裝置的起動性能，或是使系統在較低環境溫度下實現經濟運行。裝置中的渦輪製冷器由共軸的渦輪(6)、壓氣機(7)和風扇(8)共同組成；當渦輪製冷器工作轉動時，風扇(8)用於初級散熱器(9)的通風散熱。
5)將空氣製冷裝置的入口電控三通閥(16)與廢氣增壓裝置的出口中間冷卻器(5)相連，空氣製冷裝置的出口空調散熱器(13)與廢氣增壓裝置的入口渦輪增壓器中壓氣機(3)相連，形成閉式空氣循環製冷系統。
6)小型常規蒸發循環製冷系統(18)可以是獨立或非獨立的製冷裝置，蒸發器(14)放置在空調散熱器(13)和風機(15)之間，風道出口裝有一個溫度傳感器(19)檢測風溫。


圖1是以內燃機廢氣能量驅動為主的混合製冷空調系統示意圖。
具體實施例方式
圖1所示，是本發明的優選實施例。電控節氣閥(4)關閉旁路，內燃機(1)排出的廢氣全部通入渦輪增壓器中的渦輪(2)膨脹做功，之後由消聲器排出車外。渦輪增壓器另一端的壓氣機(3)使釋放冷量後的空氣增壓；然後經中間冷卻器(5)向環境散熱後流向電控三通閥(16)。電控三通閥(16)導通第一支路，氣流進入渦輪製冷器的壓氣機(7)增壓，經過初級散熱器(9)散熱後，順序流過回熱器(10)的熱邊、冷凝器(11)的熱邊、除水器(12)、同熱器(10)的冷邊、渦輪製冷器的渦輪(6)、冷凝器(11)的冷邊成為一股低溫乾燥的冷空氣。它與風機(15)吹出的氣流在空調散熱器(13)處完成熱交換，從新進入渦輪增壓器中壓氣機(3)完成空氣增壓過程，這樣周而復始不停運轉。
小型常規蒸發循環製冷系統，在發動機怠速或滿熱負荷情況下開始工作，將其冷量在蒸發器(14)處釋放出來，補充全車空調製冷量，風道出口的溫度傳感器(19)用於檢測風溫與系統閉環控制。
權利要求
1.一種以內燃機廢氣能量驅動為主的混合製冷空調系統，由主輔兩套製冷系統組成——主系統是內燃機廢氣驅動的閉式空氣循環製冷系統，輔系統是小型常規蒸發循環製冷系統，它僅在發動機怠速或滿熱負荷情況下起補充製冷作用；其特徵是一個帶有電控節氣閥(4)的渦輪增壓器和一個中間冷卻器(5)組成廢氣增壓裝置，一個渦輪製冷器、一個初級散熱器(9)、一個回熱器(10)、一個冷凝器(11)、一個除水器(12)、一個空調散熱器(13)、一個電控三通閥(16)和一個單向活門(17)組成空氣製冷裝置，兩個裝置採取首尾串聯形式組成閉式空氣循環製冷系統；小型常規蒸發循環製冷系統(18)的蒸發器(14)與空調散熱器(13)串列放置於座艙空調管道中，由同一個風機(15)完成通風換熱過程。
2.根據權利要求1所述的廢氣增壓裝置，其特徵在於內燃機(1)排出的廢氣通過電控節氣閥(4)的實時調節來控制通過渦輪增壓器中渦輪(2)的流量；渦輪(2)吸收廢能後帶動渦輪增壓器另一端的壓氣機(3)使換熱後的空氣增壓；後經中間冷卻器(5)向環境散熱進入空氣製冷裝置。
3.根據權利要求1所述的空氣製冷裝置，其特徵在於從中間冷卻器(5)流出的氣流通過電控三通閥(16)的第一支路後進入渦輪製冷器的壓氣機(7)增壓，經過初級散熱器(9)散熱後，順序流過回熱器(10)的熱邊、冷凝器(11)的熱邊、除水器(12)、回熱器(10)的冷邊、渦輪製冷器的渦輪(6)、冷凝器(11)的冷邊成為一股低溫乾燥的冷空氣，在空調散熱器(13)處通過熱交換釋放冷量，完成空氣製冷過程。
4.根據權利要求1所述的空氣製冷裝置，其特徵在於電控三通閥(16)接受指令後還可以導通第二支路，使從中間冷卻器(5)流出的氣流通過單向活門(17)直接進入渦輪製冷器的渦輪(6)中膨脹做功，改善空氣製冷裝置的起動性能，或是使系統在較低環境溫度下實現經濟運行。
5.根據權利要求1所述的空氣製冷裝置，其特徵在於渦輪製冷器由共軸的渦輪(6)、壓氣機(7)和風扇(8)共同組成；當渦輪製冷器工作轉動時，風扇(8)用於初級散熱器(9)的通風散熱。
6.根據權利要求1所述的閉式循環空氣製冷系統，其特徵在於空氣製冷裝置的入口電控三通閥(16)與廢氣增壓裝置的出口中間冷卻器(5)相連，空氣製冷裝置的出口空調散熱器(13)與廢氣增壓裝置的入口渦輪增壓器中壓氣機(3)相連，形成閉式空氣循環製冷系統。
7.根據權利要求1所述的小型常規蒸發循環製冷系統，其特徵在於小型常規蒸發循環製冷系統(18)可以是獨立或非獨立的製冷裝置，蒸發器(14)放置在空調散熱器(13)和風機(15)之間，風道出口裝有一個溫度傳感器(19)檢測風溫。
全文摘要
本發明公開了一種以內燃機廢氣能量驅動為主的混合製冷空調系統，適用於汽車空調。由主輔兩套製冷系統組成——主系統是內燃機廢氣驅動的閉式空氣循環製冷系統，輔系統是小型常規蒸發循環製冷系統，它可以是獨立或非獨立的製冷裝置。系統製冷以前者為主，後者它僅在發動機怠速或滿熱負荷情況下起補充製冷作用，所需製冷量很小。前者由渦輪增壓器、渦輪製冷器、熱交換器和控制器等部件構成，以內燃機歧管排出的廢氣為動力，採用閉式空氣循環製冷方式，為座艙空調提供冷量。該技術充分利用廢氣能量，具有節能和環保兩大優勢。
文檔編號F25B27/02GK101055137SQ20061001164
公開日2007年10月17日 申請日期2006年4月11日 優先權日2006年4月11日
發明者何君 申請人:何君