CN101055137A - 一种以内燃机废气能量驱动为主的混合制冷空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以内燃机废气能量驱动为主的混合制冷空调系统，适用于汽车空调。由主辅两套制冷系统组成——主系统是内燃机废气驱动的闭式空气循环制冷系统，辅系统是小型常规蒸发循环制冷系统，它可以是独立或非独立的制冷装置。系统制冷以前者为主，后者它仅在发动机怠速或满热负荷情况下起补充制冷作用，所需制冷量很小。前者由涡轮增压器、涡轮制冷器、热交换器和控制器等部件构成，以内燃机歧管排出的废气为动力，采用闭式空气循环制冷方式，为座舱空调提供冷量。该技术充分利用废气能量，具有节能和环保两大优势。

Description

一种以内燃机废气能量驱动为主的混合制冷空调系统
技术领域
本发明公开了一种以内燃机废气能量驱动为主的混合制冷空调系统，适用于汽车空调。由主辅两套制冷系统组成——主系统是内燃机废气驱动的闭式空气循环制冷系统，辅系统是小型常规蒸发循环制冷系统，它可以是独立或非独立的制冷装置。系统制冷以前者为主，后者它仅在发动机怠速或满热负荷情况下起补充制冷作用，所需制冷量很小。前者由涡轮增压器、涡轮制冷器、热交换器和控制器等部件构成，以内燃机歧管排出的废气为动力，采用闭式空气循环制冷方式，为座舱空调提供冷量。该技术充分利用废气能量，具有节能和环保两大优势。
背景技术
目前对于中小排量汽车，大都采用非独立式空调装置，由发动机动力输出轴带动；对于大排量汽车，则大都采用独立式空调装置，由另外一套辅助动力装置带动。无论何种形式，国内外汽车空调全都采用蒸气压缩制冷技术。这种制冷方式是以消耗发动机动力为代价，同时还要满足工质环保性要求。
当前，世界上很多国家都在研究如何利用汽车发动机的废热作为制冷装置的能源。本发明主要以内燃机废气能量驱动的闭式空气循环制冷系统为主，辅之常规蒸发压缩制冷系统，利用空气这种无任何危害的、廉价制冷工质，通过特殊设计的热力循环方式，用于汽车空调。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提出了一种以内燃机废气能量驱动为主的混合制冷空调系统。新的组合系统具有体积小巧、结构紧凑、可靠性高、整机造型美观的特点，其主要技术性能指标和冷却效果与蒸气压缩制冷方式相当，综合成本可大幅下降。
本发明所采取的技术方案是：
1)整套系统由废气增压装置，空气循环制冷装置、蒸发循环制冷装置三大部分组成，以内燃机歧管排出的废气为动力，主要制冷量由闭式空气循环系统提供，辅助制冷量由蒸发循环系统提供。
2)废气增压装置由内燃机(1)、涡轮增压器、电控节气阀(4)组成，通过实时调节电控节气阀(4)的开度来控制通过涡轮增压器中涡轮(2)的流量，达到不同增压效果之目的。
3)空气制冷装置由涡轮制冷器、初级散热器(9)、回热器(10)、冷凝器(11)、除水器(12)、空调散热器(13)、电控三通阀(16)和单向活门(17)组成，通过空气正升压除水循环过程完成气流从高温到低温的转变。
4)空气制冷装置中电控三通阀(16)接受指令后还可以导通第二支路，使从中间冷却器(5)流出的气流通过单向活门(17)直接进入涡轮制冷器的涡轮(6)中膨胀做功，改善空气制冷装置的起动性能，或是使系统在较低环境温度下实现经济运行。装置中的涡轮制冷器由共轴的涡轮(6)、压气机(7)和风扇(8)共同组成；当涡轮制冷器工作转动时，风扇(8)用于初级散热器(9)的通风散热。
5)将空气制冷装置的入口电控三通阀(16)与废气增压装置的出口中间冷却器(5)相连，空气制冷装置的出口空调散热器(13)与废气增压装置的入口涡轮增压器中压气机(3)相连，形成闭式空气循环制冷系统。
6)小型常规蒸发循环制冷系统(18)可以是独立或非独立的制冷装置，蒸发器(14)放置在空调散热器(13)和风机(15)之间，风道出口装有一个温度传感器(19)检测风温。
附图说明
图1是以内燃机废气能量驱动为主的混合制冷空调系统示意图。
具体实施方式
图1所示，是本发明的优选实施例。电控节气阀(4)关闭旁路，内燃机(1)排出的废气全部通入涡轮增压器中的涡轮(2)膨胀做功，之后由消声器排出车外。涡轮增压器另一端的压气机(3)使释放冷量后的空气增压；然后经中间冷却器(5)向环境散热后流向电控三通阀(16)。电控三通阀(16)导通第一支路，气流进入涡轮制冷器的压气机(7)增压，经过初级散热器(9)散热后，顺序流过回热器(10)的热边、冷凝器(11)的热边、除水器(12)、同热器(10)的冷边、涡轮制冷器的涡轮(6)、冷凝器(11)的冷边成为一股低温干燥的冷空气。它与风机(15)吹出的气流在空调散热器(13)处完成热交换，从新进入涡轮增压器中压气机(3)完成空气增压过程，这样周而复始不停运转。
小型常规蒸发循环制冷系统，在发动机怠速或满热负荷情况下开始工作，将其冷量在蒸发器(14)处释放出来，补充全车空调制冷量，风道出口的温度传感器(19)用于检测风温与系统闭环控制。

Claims (7)

1、一种以内燃机废气能量驱动为主的混合制冷空调系统，由主辅两套制冷系统组成——主系统是内燃机废气驱动的闭式空气循环制冷系统，辅系统是小型常规蒸发循环制冷系统，它仅在发动机怠速或满热负荷情况下起补充制冷作用；其特征是：一个带有电控节气阀(4)的涡轮增压器和一个中间冷却器(5)组成废气增压装置，一个涡轮制冷器、一个初级散热器(9)、一个回热器(10)、一个冷凝器(11)、一个除水器(12)、一个空调散热器(13)、一个电控三通阀(16)和一个单向活门(17)组成空气制冷装置，两个装置采取首尾串联形式组成闭式空气循环制冷系统；小型常规蒸发循环制冷系统(18)的蒸发器(14)与空调散热器(13)串列放置于座舱空调管道中，由同一个风机(15)完成通风换热过程。
2、根据权利要求1所述的废气增压装置，其特征在于内燃机(1)排出的废气通过电控节气阀(4)的实时调节来控制通过涡轮增压器中涡轮(2)的流量；涡轮(2)吸收废能后带动涡轮增压器另一端的压气机(3)使换热后的空气增压；后经中间冷却器(5)向环境散热进入空气制冷装置。
3、根据权利要求1所述的空气制冷装置，其特征在于从中间冷却器(5)流出的气流通过电控三通阀(16)的第一支路后进入涡轮制冷器的压气机(7)增压，经过初级散热器(9)散热后，顺序流过回热器(10)的热边、冷凝器(11)的热边、除水器(12)、回热器(10)的冷边、涡轮制冷器的涡轮(6)、冷凝器(11)的冷边成为一股低温干燥的冷空气，在空调散热器(13)处通过热交换释放冷量，完成空气制冷过程。
4、根据权利要求1所述的空气制冷装置，其特征在于电控三通阀(16)接受指令后还可以导通第二支路，使从中间冷却器(5)流出的气流通过单向活门(17)直接进入涡轮制冷器的涡轮(6)中膨胀做功，改善空气制冷装置的起动性能，或是使系统在较低环境温度下实现经济运行。
5、根据权利要求1所述的空气制冷装置，其特征在于涡轮制冷器由共轴的涡轮(6)、压气机(7)和风扇(8)共同组成；当涡轮制冷器工作转动时，风扇(8)用于初级散热器(9)的通风散热。
6、根据权利要求1所述的闭式循环空气制冷系统，其特征在于空气制冷装置的入口电控三通阀(16)与废气增压装置的出口中间冷却器(5)相连，空气制冷装置的出口空调散热器(13)与废气增压装置的入口涡轮增压器中压气机(3)相连，形成闭式空气循环制冷系统。
7、根据权利要求1所述的小型常规蒸发循环制冷系统，其特征在于小型常规蒸发循环制冷系统(18)可以是独立或非独立的制冷装置，蒸发器(14)放置在空调散热器(13)和风机(15)之间，风道出口装有一个温度传感器(19)检测风温。
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