CN100335759C - 汽车冷却及清洁装置 - Google Patents

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Abstract

涉及一种汽车冷却和清洁的装置，用于对所述汽车客舱进行调节并冷却其发动机缸体(22)。本装置的组件通过容纳有防冻流体的主管道(25)被连接。本装置还包括用于维持发动机缸体(22)内的压力恒定并位于所述发动机缸体(22)的下游的温度压力控制阀(17)，使汽车发动机舱可被冷却的风冷水-空气交换器(6)，至少一个用在汽车启动时冷却、位于所述风冷水-空气交换器(6)和蒸发器(24)之间的冷水池(3)，及用于控制汽车客舱内的温度、并位于所述风冷水-空气交换器(6)下游的电磁阀(9)。位于水-气交换器(20)下游的水-气交换器(21)作用为通过冷却所述废弃和冷凝其碳氢化合物残余物以及捕捉所述废气的颗粒来清洁发动机(18)的废气。

Description

汽车冷却及清洁装置
技术领域
本发明涉及汽车领域，具体来说就是汽车中用于冷却、空气调节以及清洁装置。
背景技术
本系统冷却不产生冷风，而是通过散热。示意性的所述系统一般按以下所述步骤操作：
在一闭合回路里，冷却剂(液体/气体)经过了四个部件：压缩机、冷凝器、膨胀阀(或限流器)和蒸发器。压缩机吸入蒸发了的气体并压缩气体，因而增加了气体的压强从而升高其温度。高温高压下的蒸汽被送到冷凝器中(实际上是一个交换器)，在这里蒸汽利用气体/空气或者气体/水或者气体/油的交换来散发热量并且变成液体，液体温度被降低但是保持着其压强。
所产生的液体继续流向膨胀阀(或限流器)，通过膨胀阀液体被汽化和减压。从而液体显著地减少了压强并且降低了温度。然后汽化的液体被送到蒸发器(这也是一个交换器)，在这里，汽化的液体从我们希望冷却的部件上面抽取热量。汽化的液体带着抽取来的热量被送入到压缩机中，并且这个循环一直重复到温度继电器(thermostat)使压缩机停止工作为止。应当注意的是经常使用的冷却剂是CFC类型的，例如R22，以及HFC类型的，例如R134A。
在一辆汽车里，所述的系统通过以下步骤安装：
压缩机通过一离合器系统(clutch system)安装在发动机的曲轴上。离合器是按照空气调节要求被一个温度继电器驱动的。冷凝器被安装在汽车的前部、发动机舱里，汽车散热器的前向，并且其通过散热器的风扇来降温。蒸发器安装在客舱里，在司机和前排乘客之间。一通风系统在蒸发器上使空气循环流通这样空气被循环，散发热量、气味以及湿度。
所述的系统是卡诺循环的一个修改和改进的衍生物。当其使用时，会增加至17％的额外燃料消耗。
所述的原理是冷却学的规律，在涉及空调时同样被应用到。
现在大量的汽车都配备空调。这是一个用于舒适和安全的装置，并且可手动或者自动地控制，使汽车的乘客舱变得凉快。
冷却并不是空调的唯一功能。它也用于减少相对湿度，并且清除烟味以及灰尘和气味。通过快速清除车窗上的雾气，其提供了更好的可见度。并且其使司机保持在一个恒定并且舒适的气氛中，这减少了开车的压力。从而对道路安全来说，这是一个真正的积极因素。它的工作原理是基于如上述在压缩膨胀的循环内的冷却剂的循环。
相似类型但使用了吸收法的装置在现有技术描述过，特别是在文档US5383341中。这份文档描述了一冷却系统，其能量是由废气提供的。该系统仅涉及使用由废气产生的能量。热能被用于产生冷风，冷风用于客舱的空气调节。应指出的是公开物WO 01/18366有益的提出了用于清洁燃烧气体以及通过回收所述气体的热能来产生冷却能量的装置，而公开物WO 01/18463有益的提出了通过吸收法冷却的装置，容许冷却系统一打开就产生冷风。
传统的装置通过散热器上的风扇来冷却发动机，如上面所描述的那样。装置表现的缺点有增加汽车的燃料消耗、使发动机工作在高而且不稳定的温度下、需要汽车制造厂商在发动机舱里使用昂贵的电子部件，因此其要符合一些严格的标准。
发明内容
本发明的一个目的是提供一简单并且经济的系统，系统用于冷却以及稳定汽车发动机舱的温度，用于客舱的空气调节以及有效的清洁废气。
这个目的通过一个用于冷却和清洁汽车的装置而实现。该装置用于所述汽车客舱的空气调节和冷却其发动机组，并且其部件通过一个容纳例如乙二醇水溶液的防冻流体的主管道连接，包括一泵，一吸收器，一高压发生器，一低压发生器，一冷凝器，一蒸发器，其特征在于包括了一位于发动机组下游的温度-压力调节阀，用于保持在所述发动机组中发动机附近冷却回路部分的压力/温度恒定，因而阻止在所述冷却回路部分里的水蒸发并且使可持续冷却所述发动机组。
根据本发明，该装置冷却发动机舱并且对客舱进行空气调节，同时清洁废气，清洁方法是利用来自发动机组以及更有利的是来自发动机废气的热量，不用额外的燃料消耗。
汽车客舱空气调节的优点上面已经描述了。冷却发动机舱同样有许多好处，包括延长了所述舱内所有机械和电子零件的寿命。
本发明一个主要的优点，然而，从安装在发动机舱内电子部件增多的观点来看，是可使用标准不严格的电子部件，这将导致成本的降低。
这是因为电子部件不再承受高温，因为发动机舱内的温度通过使用冷却装置而稳定，该装置是使用发动机自身所提供的热量的，从而减少了汽车外罩下热量的发散。需要注意的是，就像已经提到的那样，该系统有利的利用了废气来加热冷却剂。
一温度压力控制阀使得发动机组内压强可保持在大约1.5巴(bar压强单位)，因而阻止发动机里的水分蒸发。有了该系统，发动机的冷却比传统的散热片风扇更精确和稳定。应当指出的是系统其他部分的压强，典型地，从蒸发器中的大约8毫巴变化到高温发生器中的大约175毫巴，温度依次从蒸发器中大约5℃-7℃变化到高温发生器中的大约130℃-135℃。
特别地，冷却剂(本案中有利的是溴化锂水，在这里这水不是吸收剂而是冷却剂，其使得可冷却发动机舱和可对客舱进行空气调节，并且溴化锂是一种使用时没有危险的盐，与使用氨水的情况相反)工作在低于大气压的压力下，这就限制了上下文中通常为渗透的泄漏问题。
附图说明
参考附录示意图，通过如下的细节描述，本发明能够更清楚的被理解：
图1作为例子展现了一用于汽车的客舱以及发动机舱的清洁和空气调节的装置，该装置使用废气和发动机的热量来加热冷却剂。
图2作为例子展现了一图1中该装置的压力温度控制阀，控制阀处在完全闭合的位置。
图3展现了准备打开时的压力温度控制阀。
具体实施方式
依据本发明，并且如图1所示，用于冷却/空气调节汽车的客舱和发动机舱的回路的部件通过一个容纳用于散发冷气的防冻流体的主管道25连接起来。应当注意的是，例如溴化锂水这样的溶液被用于产生冷气。沿着所述回路，一泵13从吸收器23接受溶液，并将所述溶液的一部分通过一个水-水交换器14送到发动机18中，另外一部分溶液送到水-气交换器20中。富液(rich solution)的通过水-水交换器14的那部分在交换器处从大约40℃开始加热到大约85℃，然后通过汽车发动机18，这里其继续被加热并且从大约85℃变到了大约100℃。该液体到达温度-压力调节阀，该调节阀不仅用来调节温度和压力其需要将该液体的温度保持在大约80℃和大约105℃之间，压强保持在大约0.98巴和大约1.5巴之间，这样防止液体在发动机中沸腾。，而且能够作用为一个膨胀阀且将溶液(溶液的压强从约0.98巴变化到约175毫巴)喷到高压发生器19中。
该高压发生器19因而接受被喷过来以及利用着发动机18的废气热量(至大约400℃)而过热的溶液，并且使溶液到大约130℃，蒸发溶液中的一部分水分，将大约130℃的蒸汽送去加热低压交换器4，剩下的液体部分(贫液(lean solution))在同来自低压发生器4的贫液混合后，通过水-水交换器14返回到吸收器23中。
富液离开泵13后被送到水-气交换器20中。在所述水-气交换器20中富液被加热并且从大约40℃变到大约60℃，然后被送到水-水交换器7中，这里其继续被加热，从大约60℃变到大约80℃，在低压发生器4中，其继续被加热到大约95℃而部分蒸发，然后结束。
蒸汽被送到冷凝器5中，在那里其被冷凝。剩下的液体部分贫液则经过水-水交换器7，在那里开始其冷却过程从大约95℃到大约70℃，并且在和来自高压发生器19的贫液混合后，其通过水-水交换器14，在那里其进一步冷卸(从大约70℃到大约50℃)，然后返回到吸收器23。
冷凝器5接受来自低压发生器4的蒸汽和来自高压发生器19的蒸汽。在到达冷凝器5之前，来自高压发生器19的蒸汽已经加热了低压发生器4。冷凝器5将这两种来源的蒸汽转换成液体(纯水)。从冷凝器5，那里现在的压强大约为80毫巴，纯水被送到一分层(或膨胀)阀10中，其在蒸发器24内汽化纯水，蒸发器24的压强大约为8毫巴、温度大约为6℃。
蒸发器24实际上是装备了一空气循环器12的蒸发水-水交换器，其目的是为了冷却来自位于汽车客舱的空气-水交换器6的液体，该液体将被一水循环器2所移动。
吸收器23接受来自蒸发器24已汽化的纯水，以及来自高压发生器19和低压发生器4含水量极低(lean)的溶液。该含水量极低的溶液中的溴化锂吸收已汽化的纯水并且重复循环。
吸收器23和冷凝器5通过来自空气-水交换器1的液体冷却，液体利用着水循环器11来循环。
同样应当注意的是该系统有一位于水-风冷空气交换器(water-ventilated air exchanger)6和蒸发器24之间的冷水储藏器3，其使得汽车一发动就冷却成为可能。
水-风冷空气交换器6用传统的方法调节客舱的空气，同时，依据本发明，水-风冷空气交换器1冷却汽车发动机舱到大约50-60℃，避免了过冷空气(对发动机起反作用)以及来自散热器和发动机的过热空气(对电子设备等起反作用)。
一电磁阀9调节客舱中的温度。
一水-蒸汽交换器21位于水-气交换器20的下游，其用于清洁发动机18的废气，通过冷却所述废气、冷凝其碳氢化合物残余以及捕获所述废气的颗粒。
温度-压强调节阀17(图2和图3)由一压力阀体30以及一恒温阀体31来组成，该压力阀体30通过连在主管道上的管道32测量压强，该恒温阀体31利用着球状物33来对温度的变化做出反应。
压力阀体30在1个大气压时是完全关闭的，允许压强增加。当压强增加到大约1.1个大气压时，该阀门体开始打开。并且当压强达到最大压强大约1.5个大气压时，压力阀体30被完全打开。
恒温阀体31在大约95℃时开始打开(图3)，并且在大约105℃时完全打开。通过阀门31的双重打开，发动机缸体22内的压强和温度控制的非常好(大约为1个大气压，大约95℃)。
应当注意的是在压强为80毫巴时水在大约40℃就沸腾了。温度-压强调节阀17因而使可在发动机缸体22和发动机18之间的冷却回路部分内保持恒定温度/压力，从而阻止了冷却回路的所述部分内水分蒸发，并且使可持续冷却汽车的发动机舱。

Claims (11)

1.一种用于冷却和清洁汽车的装置，其用于所述汽车客舱的空气调节，并且用于冷却其发动机缸体(22)，以及通过主管道(25)连接的部件，该主管道中容纳着防冻流体，所述部件包括泵(13)、吸收器(23)、高压发生器(19)、低压发生器(4)、冷凝器(5)、蒸发器(24)，其特征在于包括一位于发动机缸体(22)下游的温度-压强调节阀(17)，该阀用于保持在所述发动机缸体(22)内发动机附近冷却回路部分的压力/温度恒定，从而阻止在所述冷却回路部分里的水蒸发并且使可持续冷却所述发动机缸体(22)。
2.如权利要求1所述的汽车冷却和清洁装置，其特征在于温度-压强调节阀(17)包括压力阀体(30)，当下游压强增加到第一阈值时，它就开始打开，当下游压强增加到第二阈值时，所述压力阀体(30)完全打开。
3.如权利要求2所述的汽车冷却和清洁装置，其特征在于，温度-压强调节阀(17)的压力阀体(30)当下游压强从第二阈值减小时，开始关闭；当下游压强减小到第一阈值时，所述压力阀体(30)完全关闭。
4.如权利要求1所述的汽车冷却和清洁装置，其特征在于温度-压强调节阀(17)包括恒温阀体(31)，当下游温度增加到第三阈值时恒温阀体(31)就开始打开；当下游温度增加到第四阈值时，恒温阀体(31)就完全打开。
5.如权利要求4所述的汽车冷却和清洁装置，其特征在于温度-压强调节阀(17)中的恒温阀体(31)当下游温度从第四阈值减小时，开始关闭；当下游压强减小到第三阈值时，所述恒温阀体(31)完全关闭。。
6.如前面权利要求任一所述的汽车冷却和清洁装置，其特征在于包括一个位于所述客舱内的水-风冷空气交换器(6)，用于汽车客舱的空气调节。
7.如权利要求1-5中任一所述的汽车冷却和清洁装置，其特征在于包括一个位于所述发动机舱内的水-风冷空气交换器(1)，用于冷却汽车发动机舱。
8.如权利要求6所述的汽车冷却和清洁装置，其特征在于包括至少一个冷水储藏器(3)，这样汽车一发动就进行冷却，并且其位于水-风冷空气交换器(6)和蒸发器(24)之间。
9.如权利要求6所述的汽车冷却和清洁装置，其特征在于包括一电磁阀(9)，用于调节汽车客舱内的温度，其位于水-风冷空气交换器(6)的下游。
10.如权利要求1所述的汽车冷却和清洁装置，其特征在于包括一位于水-气交换器(20)的下游的水-气交换器(21)，用于清洁发动机(18)的废气，通过冷却废气并冷凝其碳氢化合物残余物以及通过捕获废气中的颗粒。
11.如权利要求1所述的汽车冷却和清洁装置，其特征在于冷却剂是溴化锂-水溶液。
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