汽车驾驶室快速制冷系统
技术领域
本发明属于汽车驾驶室制冷系统技术领域,特别涉及一种能够使汽车驾驶室在高温下汽车发动机起动前就能够迅速降温的制冷系统。
背景技术
众所周知,在夏日,汽车在太阳光的照射下造成驾驶内的温度很高,影响乘坐舒适性。为解决此问题,目前国内外研究出了各种各样的降温产品和降温方法,如汽车自带空调、汽车贴膜、汽车降温喷剂等。
汽车自带空调系统由压缩机、冷凝器及蒸发器等主要部件组成,它的原理是空调吸收驾驶室内的气体,并经压缩机作用通过管路进入冷凝器;在冷凝器中散热降温,冷却的气体排入到驾驶室中,从而达到制冷的目的。汽车自带空调是目前最主要的降温措施。当驾驶员进入到驾驶室后想利用空调进行降温时,必须先起动发动机,然后再打开空调,但是,在驾驶室内的温度降到舒适的温度时还需要一段时间,驾驶员不得不在车内忍受车内高温。此外,由于车内温度过高,而汽车自带空调的功率有限,降温速度很慢,对发动机和三元催化器有不同程度的损伤,还会造成空调系统的热负荷大,燃油经济性差。
汽车车窗隔热贴膜是一种隔热材料,它是由多层特殊聚脂膜复合层压制成的,并在膜层中用磁控溅射等方法镀上一层纳米级的高反射率金属氧化物涂层,所以具很高的透光度,又有极高的隔断太阳红外辐射和紫外线的能力,可以有效减少太阳照射引起的驾驶室内温度过高。汽车贴膜存在如下问题:多层溅射金属膜易产生轻度氧化;普通金属涂层膜见光透过率较多层溅射金属膜稍差,而且易出现重影或者水纹状;染色膜透视差、无光泽、防爆差,日晒时间过长,隔热性能会趋渐失效;普通膜透光性差,隔热防爆性能差,无弹性等缺点。此外,汽车贴膜只能一定程度上减少太阳通过车窗玻璃传递到车厢内的热量,无法隔离太阳通过车厢顶部传递到车厢内的热量,因此,长时间的太阳照射仍然会使车厢内的温度过高。
汽车降温喷剂主要通过其中含有的干冰实现快速降温,适用于汽车开空调前炙热的车内空气、座垫、靠背方向盘等的降温。汽车降温喷剂需要人工在车内到处喷洒,操作繁琐,并且一些喷剂可能会对人体产生副作用。
发明内容
鉴于现有技术存在的上述不足,本发明提供了一种汽车驾驶室快速制冷系统,在驾驶员未进入车内时,无需启动发动机便可开动汽车空调,只需通过操作遥控钥匙,在遥控打开车门锁的同时启动制冷系统,从而能够在瞬间使车内的温度下降,使司乘人员坐入车内就可以顿感凉爽。
本发明采取以下技术方案:汽车驾驶室快速制冷系统,包括空气滤清器(1)、空气压缩机(2)、安全阀(3)、油气分离器(4)、高压储气罐(5)、蒸发器(6)、除湿器(7)、冷气供给电磁阀(8)、喷嘴(9)、汽车自带空调(10)、空气压缩系统电路、制冷系统电路、冷气供给系统电路,所述的空气滤清器(1)、空气压缩机(2)、安全阀(3)、油气分离器(4)、高压储气罐(5)、除湿器(7)、冷气供给电磁阀(8)、喷嘴(9)依次通过管道串接,蒸发器(6)安装于高压储气罐(5)内,蒸发器(6)与汽车自带空调(10)通过管道连通;多个喷嘴(9)安装于车厢内不同位置;所述的空气压缩系统电路与空气压缩机(2)相联,并控制空气压缩机(2)运转;所述的制冷系统电路与汽车自带空调(10)相联,控制汽车自带空调(10)的部分液态制冷剂进入蒸发器(26);所述的冷气供给系统电路与电磁阀(8)相联,控制冷气供给电磁阀(8)的通断。
优选的,空气压缩系统电路包括蓄电池(31)、总熔丝(32)、熔丝(33)、环境温度开关(34)、压力开关(35)、空气压缩电机(36),蓄电池(31)的负极接地,正极接总熔丝(32),总熔丝(32)的另一端依次串接熔丝(33)、环境温度开关(34)、压力开关(35)、空气压缩电机(36)。
优选的,制冷系统电路包括蓄电池(31)、总熔丝(32)、熔丝(33)、环境温度开关(34)、储气罐温度开关(25)、制冷剂供给电磁阀(26)、二极管(27)和电容(28),所述蓄电池(31)的负极接地,正极接总熔丝(32),总熔丝(32)的另一端依次串接熔丝(33)、环境温度开关(34),环境温度开关(34)的另一端联接储气罐温度开关(25),储气罐温度开关(25)的另一端分三路联接制冷剂供给电磁阀(26)、二极管(27)、电容(28),制冷剂供给电磁阀(26)、二极管(27)、电容(28)的另一端接地。
优选的,冷气供给系统电路由蓄电池(31)、总熔丝(32)、汽车自带电动门窗控制模块(43)、熔丝(44)、环境温度开关(34)、冷气供给电磁阀(8)、二极管(47)、二极管(48)和电容(49),所述蓄电池(31)的负极接地,正极接总熔丝(32),总熔丝(32)的另一端联接汽车自带电动门窗控制模块(43),汽车自带电动门窗控制模块(43)又联接熔丝(44),熔丝(44)的另一端分三路联接环境温度开关(34)、二极管(48)、电容(49),环境温度开关(34)的另一端依次串接冷气供给电磁阀(8)、二极管(47),二极管(47)的负极、二极管(48)的正极、电容(49)的另一端又联入汽车自带电动门窗控制模块(43)。
优选的,高压储气罐(5)包括圆筒体(51),圆筒体(51)的两头开口由椭圆形封头(52)封住,圆筒体(51)的上部开设进气口(53)、安全阀口(54)、排气口(55),下部设有支承座(56)和排污口(57);所述的安全阀(3)装于安全阀口(54)。
优选的,椭圆形封头(52)和圆筒体(51)之间采用对口双面焊接。
优选的,圆筒体(51)通常由数节焊接而成。
优选的,空气压缩机(2)包括前封板(61)、挡板(62)、外齿圈(63)、压缩缸(64)、进气板(65)、轴承(66)、圆筒外壳(67)、接线端子(68)、后封板(610)、电机定子(611)、电机转子(612)、内齿轮(613)、高压出气管(614)、花键轴(616),圆筒外壳(67)的两侧开口分别由前封板(61)、后封板(610)封住,后封板(610)安装所述的空气滤清器(1);
电机定子(611)通过接线端子(68)与外部电源电联接;电机定子(611)固定安装于圆筒外壳(67)的内壁,电机转子(612)处于电机定子(611)的中通部,电机转子(612)的输出轴与花键轴(616)相固定;
花键轴(616)穿通并转动配合挡板(62),挡板(62)上形成空气通孔,空气通孔与高压出气管(614)连通,高压出气管(614)与高压储气罐(5)连通;
圆筒外壳(67)内装有压缩缸(64),压缩缸(64)内装可旋转的外齿圈(63)、与外齿圈(63)啮合旋转的内齿轮(613),外齿圈(63)和内齿轮(613)之间形成空气腔;
圆筒外壳(67)内还装有轴承(66),轴承(66)的内圈压固进气板(65);进气板(65)上开有进气通道。
优选的,内齿轮(613)通过花键与花键轴(616)联接。
优选的,压缩缸(64)的外周面上开有油槽,外齿圈(3)外周面上开有与其轴线平行的油槽。
本发明汽车驾驶室快速制冷系统主要包括三大部分:制冷系统、空气压缩系统、冷气供给系统,其中,制冷系统中的蒸发器集成在压缩空气系统内部,而冷气供给系统中的冷气储存在压缩空气系统内的高压储气罐中。
在汽车正常工作时,若高压储气罐内的压缩气体温度高于设定温度,控制电磁阀使汽车主空调系统中低压液态制冷剂进入制冷系统。制冷剂流经内置在高压储气罐中的蒸发器,对其中的压缩空气进行冷却,蒸发后的气态制冷剂重新进入空调压缩机循环回路。同时,压力开关实时检测高压储气罐的压力,通过开启空气压缩机对来自车外的新鲜空气进行压缩直至高压储气罐压力达到设定储气压力。汽车停泊在室外长时间受太阳照射,车内温度过高需要对车内进行快速降温时,冷气供给系统打开高压储气罐放气端的电磁阀,低温高压气体经电磁阀进入供气气路,最后由高压喷嘴喷入车厢内,从而达到快速降低车内温度的目的。
三个主要构成部分具体为:
(1)空气压缩系统
空气压缩系统主要包括空气压缩机、油气分离器、储气罐以及必要的辅助设备,压力开关通过检测高压储气罐中的压力来控制空气压缩机的运行,空气压缩机的气源为车外的新鲜空气,压缩后的高压空气通过安全阀经油气分离器处理后后进入高压储气罐。储气罐上安装有温度开关,用来控制制冷系统中电磁阀的开闭。安全阀用于防止系统失控造成压力过高。
(2)制冷系统
制冷系统实现对汽车自带空调系统中制冷剂的分流控制。制冷系统工作时,打开电磁阀分流部分液态制冷剂进入高压储气罐中的蒸发器,对其中的压缩空气降温冷却,气化后的制冷剂通过低压气体回路进入汽车自带空调系统进行循环。当高压储气罐中的压缩空气达到设定温度以后,装在高压储气罐内的温度开关断开,电磁阀关闭,制冷系统停止工作。
汽车正常行驶时,若需要制冷,则由汽车自带空调对车内气体进行冷却降温。汽车自带空调的部分液态制冷剂是通过汽车自带空调的压缩机提供动力而进入蒸发器的。
(3)冷气供给系统
储存在气罐中的低温高压气体通过电磁阀控制进行释放以进入供气气路。释放出的低温高压气体最终经高压喷嘴喷入车内,达到快速降低车内温度的目的。
本发明汽车驾驶室快速制冷系统具有以下优点:
(1)与使用汽车上安装的空调相比,该系统不需要驾驶员在车内温度过高时先进入到驾驶室起动发动机,然后打开空调。该系统只需利用遥控钥匙在车外打开车门锁的同时自动启动,将车厢内的高温气体快速排出,使车厢内温度迅速下降。
(2)利用该系统可以先使车厢内温度降下来,然后再起动发动机和空调,可以有效延长空调使用寿命,提高汽车的燃油经济性。
(3)该系统降温速度远远高于汽车自带空调和降温喷剂等降温方法,在数秒钟内即可完成降温,且降温效果好。
(4)与汽车自带空调和降温喷剂等降温方法相比,该系统无需手动操作,在汽车起动前根据车厢内的温度自动实现降温。
附图说明
图1是本发明汽车驾驶室快速制冷系统的整体结构原理示意图。
图2是本发明汽车驾驶室快速制冷系统的电路图。
图3是本发明的压缩空气系统的电路图。
图4是本发明的冷气供给系统的电路图。
图5是本发明的高压储气罐的结构示意图。
图6是本发明的空气压缩机的结构示意图。
图7是图6的I-I剖面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更详细的描述。
如图1所示,本发明汽车驾驶室快速制冷系统包括空气滤清器1、空气压缩机2、安全阀3、油气分离器4、高压储气罐5、蒸发器6、除湿器7、冷气供给电磁阀8、喷嘴9、汽车自带空调10,其中,汽车自带空调属汽车系统的现有技术。空气滤清器1、空气压缩机2、安全阀3、油气分离器4、高压储气罐5、除湿器7、冷气供给电磁阀8、喷嘴9依次通过管道串接,蒸发器6安装于高压储气罐5内,蒸发器6与汽车自带空调10通过管道连通。多个喷嘴9安装于车厢内不同位置。
其工作过程是:汽车在正常行驶时,汽车发动机带动空气压缩机2工作,将通过空气滤清器1过滤后的空气压缩变成高压气体,经过安全阀3及油气分离器4后进入高压储气罐5。空气滤清器1的作用是滤除空气中含有的杂质;安全阀3起到安全限压的目的,若空气压缩机2输出的压力高于系统设定压力时将自动泄压;油气分离器4的作用是将空气中可能混有的燃气、蒸汽进行滤除,以避免进入车厢内引起车内成员中毒。高压储气罐5内安装有蒸发器6,汽车自带空调10工作时部分制冷剂流入蒸发器6中,以冷却高压储气罐5中存储的高压气体。在一定温度条件下,当驾驶员操作遥控钥匙打开车门锁时,冷气供给电磁阀8被触发而打开,冷却后的高压气体(即存储于高压储气罐5内的高压气体)经过除湿器7将含有的过多水分滤除后,经冷气供给电磁阀8及布设于车厢内不同位置的喷嘴9喷出,使车厢内的温度迅速冷却下来。
参见图3,本发明的空气压缩系统电路由蓄电池31、总熔丝32、熔丝33、环境温度开关34、压力开关35和空气压缩电机36等组成,其中,蓄电池31和总熔丝32为汽车系统的元器件,属于汽车系统的现有技术。在本电路结构中,蓄电池31的负极接地,正极接总熔丝32,总熔丝32的另一端依次串接熔丝33、环境温度开关34、压力开关35、空气压缩电机36。当环境温度高于设定值时,如夏日温度较高时,环境温度开关34闭合;若高压储气罐5内的压缩空气压力低于设定值时,压力开关35闭合。环境温度开关34和压力开关35同时闭合后,空气压缩电机36通电而运转,使空气压缩机2压缩经空气滤清器1过滤后吸入其压缩气缸的空气,然后将压缩空气通过安全阀3、油气分离器4等净化干燥设备进入高压储气罐5内储存。当高压储气罐5内的压缩空气压力高于设定值时,压力开关35断开,空气压缩电机36断电而停止运转,压缩空气系统停止工作。
参见图2,本发明的制冷系统电路由蓄电池31、总熔丝32、熔丝33、环境温度开关34、储气罐温度开关25、制冷剂供给电磁阀26、二极管27和电容28等组成,其中,蓄电池31和总熔丝32为汽车系统的原有部件,属汽车系统的现有技术;蓄电池31、总熔丝32、熔丝33、环境温度开关34即是前述空气压缩系统电路中的元器件。在此电路结构中,环境温度开关34的另一端联接储气罐温度开关25,储气罐温度开关25的另一端联接制冷剂供给电磁阀26、二极管27、电容28,制冷剂供给电磁阀26、二极管27、电容28并联,制冷剂供给电磁阀26、二极管27、电容28的另一端接地。其工作原理为:当环境温度超过设定值时,如夏日温度较高时,环境温度开关34闭合;当高压储气罐5内的压缩空气温度高于设定值时,储气罐温度开关25闭合。此时,电流经蓄电池31、总熔丝32、熔丝33、环境温度开关34、储气罐温度开关25和制冷剂供给电磁阀26,使电磁阀线圈导通,制冷供给电磁阀26打开,此时,汽车自带空调系统中的部分液态制冷剂通过冷剂供给电磁阀26进入处于高压储气罐5内的蒸发器6,从而对高压储气罐5中的压缩空气进行降温冷却。当高压储气罐5中的压缩空气达到设定温度值以后,储气罐温度开关25断开,制冷供给电磁阀26断电而关闭,制冷系统停止工作。二极管27和电容28起到保护电磁阀线圈的目的。
参见图4,本发明的冷气供给系统电路由蓄电池31、总熔丝32、汽车自带电动门窗控制模块43、熔丝44、环境温度开关34、冷气供给电磁阀8、二极管47、二极管48和电容49等组成,其中,蓄电池31、总熔丝32、环境温度开关34与前述空气压缩系统电路、制冷系统电路相同。汽车自带电动门窗控制模块43是汽车系统本身自带部分,属于现有技术。在此电路结构中,总熔丝32的另一端联接汽车自带电动门窗控制模块43,汽车自带电动门窗控制模块43又联接熔丝44,熔丝44的另一端分三路联接环境温度开关34、二极管48和电容49,环境温度开关34的另一端依次串接冷气供给电磁阀8、二极管47,二极管47的负极、二极管48的正极和电容49的另一端又联入汽车自带电动门窗控制模块43。本冷气供给系统电路是在电动门锁控制电路的门锁电动机处并联上相应的环境温度开关34、冷气供给电磁阀8及二极管47、二极管48、电容49等元器件。其工作原理为:当车内温度高于设定值时,如夏日温度较高时,环境温度开关34闭合。在驾驶员在进入车内前,其按下遥控门锁按钮打开车门锁的同时,环境温度开关34闭合,冷气供给系统电路接通,此时电流从汽车自带电动门窗控制模块43中流出,经过熔丝44、环境温度开关34、冷气供给电磁阀8和二极管47,然后流回到汽车自带电动门窗控制模块43中,与相应的门锁电动机并联。冷气供给电磁阀8打开后,冷气从高压储气罐5中流出,经过除湿器7后从喷嘴9中喷入到车厢内。当门锁控制开关推向锁门侧时,由于二极管7的单向导通性,该回路断开,冷气供给电磁阀8断电,冷气供给系统不工作。二极管48和电容49起保护冷气供给电磁阀8的作用。
本发明的高压储气罐5主要用来于储存经空气压缩机2压缩后的压缩空气,当需要快速制冷时,经冷气供给电磁阀8、高压喷嘴9等迅速释放出来,达到快速降低车内温度的目的。
参见图5,高压储气罐5包括圆筒体51,圆筒体51的两头开口由椭圆形封头52封住,封头52采用承压能力强的椭圆形封头,椭圆形封头52和圆筒体51之间采用对口双面焊接,以保证连接强度和气密性。
圆筒体51的上部开设进气口53、安全阀口54、排气口55,下部设有支承座56和排污口57;在圆筒体51上还设有安全阀座、紧急切断阀座等辅助安装座。圆筒体51采用各径向受力均匀的圆筒,以保证有足够的刚度和强度。圆筒体51通常由数节焊成,节数不应过多,相邻两节的纵向焊缝不允许在同一相位上,其相错距离不应小于100mm,并位于检测方向。焊接中,要求纵向焊缝对接错口量b≤0.1S(S为壁厚),环向焊缝对接错口量c≤0.2S或c≤0.1S(当S大于10mm时),对接的各焊缝处棱角E≤0.1S,每节长度误差为2~3mm,单节直线度误差为0.002L(L为单节长度),圆筒体1圆度误差为e≤0.01D1,D1为圆筒体公称内径。
安全阀3装在圆筒体51上部的安全阀口54上。当罐内压力过大时,能迅速打开排放降压,以防罐体炸裂。安全阀3的开启压力高于罐体的设计压力,但不超过设计压力的1.1倍,全开压力不高于设计压力的1.2倍,回座压力不低于开启压力的0.8倍。安全阀3的排放能力参阅GB150-1998《钢制压力容器》及劳动部的有关规定进行计算确定。
整个罐体的壁厚按GB150-1998《钢制压力容器》规定确定。
参见图6、7,本发明所使用的空气压缩机2包括前封板61、挡板62、外齿圈63、压缩缸64、进气板65、轴承66、圆筒外壳67、接线端子68、后封板610、电机定子611、电机转子612、内齿轮613、高压出气管614、密封圈615、花键轴616,圆筒外壳67的两侧开口分别由前封板61、后封板610封住,后封板610中部开有一通孔,通孔处安装空气滤清器1。
电机定子611通过接线端子68与外部电源电联接,电流经接线端子68传输给电机定子611上缠绕的磁场绕组。电机定子611固定安装于圆筒外壳67的内壁,电机转子612处于电机定子611的中通部,电机转子612的输出轴与花键轴616相固定。
花键轴616穿通挡板62,花键轴616与挡板62转动配合,两者间还设有密封圈615,挡板62上形成空气通孔,空气通孔与高压出气管614连通,高压出气管614穿通前封板1,与高压储气罐5连通。
圆筒外壳67内装有压缩缸64,压缩缸64处于挡板62内侧,压缩缸64的外周面上开有油槽,用于润滑安装在其内部的可以旋转的外齿圈63、与外齿圈63啮合旋转的内齿轮613,内齿轮613通过花键联接方式与电机输出轴的花键轴616部分联接,电机轴的旋转运动带动内齿轮613旋转。外齿圈3外周面上开有与其轴线平行的油槽。
圆筒外壳67内还装有轴承66,轴承66的内圈压固进气板65。进气板65上开有进气通道,经空气滤清器1过滤后的清洁气体通过这些进气通道进入到外齿圈63和内齿轮613之间的空气腔中,形成的高压气体通过挡板62上的空气通孔及高压气管614给高压储气罐5提供高压气体。
下面具体说明该空气压缩机的工作原理:
安装在圆筒外壳67内的电机36得电而旋转,在电机后端产生真空度,在真空度的作用下,空气通过安装在后封板610上的空气滤清器1流入圆筒外壳67内部,流入圆筒外壳67内部的空气通过进气,65上的进气孔进入到外齿圈63和内齿轮613之间的空气腔,内齿轮613旋转,空气腔内的空气逐渐被压缩后通过挡板62上的空气通孔和高压出气管614输送到高压储气罐5里。
本发明的空气压缩机在压缩空气时产生转矩变化量与往复式压缩机相比,转矩变化量明显下降。而且,当该齿轮式压缩机压缩空气的时候,由于外齿圈63和内齿轮613一起旋转,维持均衡转矩,所以振动和噪音小,有利于汽车的舒适性。
前述空气滤清器1、安全阀3、油气分离器4、蒸发器6、除湿器7、冷气供给电磁阀8、喷嘴9可采用现有技术。
以上对本发明的优选实施方式进行了详细说明,对应本领域的普通技术人员,依据本发明提供的思想,在本发明具体的实施方式和应用范围上均会有改变之处,这些改变也应视为本发明的保护范围。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明保护范围的限制。