CN106196717B - 一种用于汽车空调的尾气废热驱动喷射制冷系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于汽车空调的尾气废热驱动喷射制冷系统，用以代替传统的汽车空调用蒸汽压缩式制冷系统。该系统由尾气换热器、发生器、主喷射器、辅助喷射器、蒸发器、冷凝器、闪蒸罐、膨胀阀、电动三通调节阀、电磁阀组成。本发明的优点：1.替代传统汽车空调用蒸气压缩制冷系统，避免发动机因驱动压缩机而导致性能下降和能耗上升；2.合理利用汽车尾气废热，降低尾气的排气温度，以提高催化转换器中催化剂的活性，减少环境热污染和有害气体排放；3.无运动部件，不需要润滑油，系统简单，工作可靠；4.以水为制冷剂，对人体及环境完全无危害。

Description

一种用于汽车空调的尾气废热驱动喷射制冷系统
技术领域
本发明属于制冷技术领域及汽车零部件节能技术领域，具体是一种用于汽车空调的尾气废热驱动喷射制冷系统。
背景技术
随着汽车工业的发展和节能减排目标的逐步推进，对于汽车空调的制冷系统也提出了更高要求。目前占主导地位的蒸气压缩式汽车空调系统的运行，是其压缩机通过皮带由发动机直接驱动，要消耗一定轴功，从而使发动机负荷上升，效率下降；再者，汽车空调压缩机运动部件多，结构复杂，需要润滑油系统、电磁离合器等一套辅助系统，容易出现各种故障。此外，现今汽车空调普遍采用HFC-134a为制冷剂，该物质为温室气体，根据《京都议定书》要求已进入淘汰日程。作为HFC-134a替代品的HC-600a、HFC-32和HFO-1234yf，虽然性能优异、环境友好；但HC-600a易燃易爆、HFC-32可燃性也较高，安全等级低，而HFO-1234yf价格昂贵，且其泄露和燃烧产物是否会对环境产生影响仍未得到普遍一致的结论。
简言之，当前主流的蒸气压缩式汽车空调面临两大挑战，一是寻找合适的节能环保制冷剂，二是如何尽可能减小空调运行时对汽车动力性能及能耗的影响。事实上，汽车尾气排放温度高达600℃，若构建热驱动制冷系统利用这部分余热并以水为制冷剂，可为解决上述问题提供一种有应用价值和前景的方案。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于汽车空调的尾气废热驱动喷射制冷系统，以解决：(1)现有的蒸气压缩式汽车空调制冷系统工作时压缩机消耗轴功，致使发动机动力性能下降和能耗上升的问题；(2)现有的蒸气压缩式汽车空调制冷系统运动部件多，容易出故障的问题。
本发明解决上述问题的技术方案如下：
一种用于汽车空调的尾气废热驱动喷射制冷系统由尾气换热器、换热铜管、发生器、主喷射器、中间换热器、第一辅助喷射器、冷凝器、第一电动三通调节阀、第二电动三通调节阀、膨胀阀、闪蒸罐、蒸发器、第二辅助喷射器、排气支管、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、气动执行器组成。
1.各部件的结构和作用：
1)所述尾气换热器为管壳式换热器，管为排气支管，管程为汽车发动机尾气，壳程为高温导热油WD-350。其作用是：A.来自汽车发动机排气的废热加热高温导热油WD-350，吸热后的高温导热油WD-350通过换热铜管加热发生器内的水；B.使汽车排放的尾气不直接与喷射制冷系统接触，避免当尾气泄露时污染整个制冷系统。
2)所述发生器为管壳式换热器，管为换热铜管，管程为高温导热油WD-350，壳程为水。其作用是：利用来自尾气换热器的高温导热油加热水，水产生高温高压的工作蒸汽。
3)所述主喷射器由喷嘴、接受室、混合室、扩压器以及气动执行器组成。所述主喷射器可以通过气动执行器来实现喷嘴位置的微调，从而优化工作性能，确保其在较高喷射系数工况范围内运行。其作用是：主喷射器接受室入口连接闪蒸罐的气相空间，用于给闪蒸罐抽真空，创造水在低压下闪发的条件。
4)所述中间换热器为管壳式换热器，壳程走混合蒸汽，管程为冷凝器的高压的液态水经过第一电动三通调节阀调节的冷凝水。中间换热器作为主喷射器和第一辅助喷射器两级串联的中间冷却器，其作用是：冷却主喷射器出来的混合蒸汽，使其温度降低、比容减小，有助于增加进入第一辅助喷射器的混合蒸汽的流量，确保制冷系统达到规定的制冷量。
5)所述第一辅助喷射器，作为主喷射器和第一辅助喷射器两级串联的第二级喷射器，其作用是：抽吸中间换热器中被冷却的高压蒸汽，从而继续提高主喷射器的混合蒸汽的排气压力，确保冷凝器达到规定的冷凝压力。
6)所述第二辅助喷射器，为一个汽—水喷射器，其作用是：利用一部分发生器的工作蒸汽来引射流过第一电动三通调节阀直通出口出来的液态水，将液态水回流到发生器中，从而保证工作介质水在整个系统中循环使用。
7)所述冷凝器为翅片管式结构，管程为高压蒸汽冷凝管。其风机运转所需的电力由汽车的蓄电池提供，其作用是将高温高压的蒸汽冷凝为高压的液态水。
8)所述闪蒸罐为一个压力容器，其作用是：A.在液相间，通过第二电动三通调节阀节流后的低温低压水进入闪蒸罐，在低压条件下，一部分闪发为蒸汽，由于相变要从未汽化的水中吸收汽化潜热，使这部分未汽化的水过冷后进入蒸发器，进而可以增大系统的制冷量；B.在气相空间，闪蒸罐内的水持续闪发出蒸汽，从蒸发器出来的水蒸汽也进入闪蒸罐，使进入主喷射器的引射流体流量增大，进而可以增大主喷射器的喷射系数。
9)所述蒸发器为翅片管式结构，管程为水管。其作用是利用低温液态水对风机送入的新风进行降温，从而达到空调系统对新风进行冷却处理过程的要求。
10)所述第一电动三通调节阀、第二电动三通调节阀，与汽车控制电路连接，其作用是：通过轿厢内温、湿度的变化来自动调节水的流量。
11)所述膨胀阀，其作用是将制冷系统中的水由高温高压液态节流成低温低压液态。
12)所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀的作用是调节对应支路的蒸汽流量。第四电磁阀、第五电磁阀的作用是作为开关使用，实现制冷与制热模式的切换。若关掉第四电磁阀，并同时打开第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀，第五电磁阀，系统为制冷工况；若同时关闭第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第五电磁阀，打开第四电磁阀，系统为制热工况，通过汽车原有的水暖式暖风系统来制热。
2.各部件的连接关系：
所述尾气换热器，其左端管程入口通过排气支管与发动机排气管相连，其右端壳程出口通过换热铜管与所述发生器1的换热铜管入口连接；从所述发生器壳程出口出来的高温高压蒸汽通过一根蒸汽管分配至各蒸汽支管，所述主喷射器喷嘴通过耐高压金属软管与第三电磁阀所在的蒸汽支管连接。所述主喷射器接受室入口与所述闪蒸罐气相空间第一接口相连。所述主喷射器扩压器与中间换热器的壳程入口相连。中间换热器管程入口与所述第二电动三通调节阀的直通出口连接，中间换热器的壳程出口与所述第一辅助喷射器的接受室相连。所述第一辅助喷射器的喷嘴的进口与所述第二电磁阀所在的蒸汽支管相连，喷嘴的出口先与中间换热器管程出口连接后，再与所述冷凝器的入口相连。所述冷凝器的出口与所述第一电动三通调节阀的入口相连，所述第一电动三通调节阀的侧通出口与所述膨胀阀的入口相连，其直通出口与所述第二辅助喷射器的接受室相连。所述第二辅助喷射器的喷嘴的进口与第一电磁阀所在的蒸汽支管相连，其出口与所述发生器壳侧入口相连。所述闪蒸罐8的液相空间的第二接口与所述第二电动三通调节阀的侧通出口相连，其液相空间的第一接口与所述蒸发器的入口相连。所述蒸发器的出口与所述闪蒸罐的气相空间第二接口相连。
上述气动执行器与所述主喷射器的外壳通过四根连接杆相连。高压气体从气动执行器的气缸上部导入，推动活塞-纵向齿条运动，带动齿轮组件转动；齿轮组件为两个基圆半径不等的齿轮同轴固定相连，齿轮轴安装在气动执行器壳体两端，由于齿轮组件中的大齿轮和小齿轮固连，角位移相同，而线位移相差很大，使得主喷射器内喷嘴的位置可以实现微调，以优化主喷射器工作性能。
上述中间换热器的壳程出口设有干度计，用于测量出口处混合蒸汽的干度。根据出口处蒸汽干度的变化，通过第二电动三通调节阀来调节进入中间换热器中水的流量，使流经壳侧的蒸汽在露点温度以上被充分冷却，有助于增加进入第一辅助喷射器的混合蒸汽的流量，确保制冷系统达到规定的制冷量。
上述尾气换热器、发生器、中间换热器、闪蒸罐以及第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第一电动三通调节阀、第二电动三通调节阀附近均设置压力传感器、温度传感器、流量传感器或液位传感器，其控制线路与汽车控制电路相连。
上述一种用于汽车空调的尾气废热驱动喷射制冷系统，汽车空调冷负荷变化所引起的制冷量变化可以通过气动执行器调节主喷射器的喷嘴位置来实现；也可以通过调节第一电动三通调节阀和第二电动三通调节阀各支路水流量来实现。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：(1)替代传统汽车空调用蒸气压缩制冷系统，避免发动机因驱动压缩机而导致性能下降和能耗上升；(2)合理利用汽车尾气废热，降低汽车尾气的排气温度，以提高催化转换器中催化剂的活性，减少环境热污染和有害气体排放；(3)无运动部件，不需要润滑油，系统简单，工作可靠；(4)以水为制冷剂，对人体及环境完全无危害。
附图说明
图1是本发明的一种用于汽车空调的尾气废热驱动喷射制冷系统结构图。
图中，发生器1、主喷射器2、中间换热器3、第一辅助喷射器4、冷凝器5、第一电动三通调节阀6-1、第二电动三通调节阀6-2、膨胀阀7、闪蒸罐8、蒸发器9、第二辅助喷射器10、排气支管11、排气支管入口11-1、排气支管出口11-2、尾气换热器13、换热铜管14、第一电磁阀15-1，第二电磁阀15-2，第三电磁阀15-3，第四电磁阀15-4，第五电磁阀15-5，发动机排气管16。
图2是本发明的主喷射器结构剖面图。
图中，主喷射器接受室2-3、主喷射器混合室2-4、主喷射器圹压器2-5。
图3是本发明的主喷射器喷嘴位置调节气动执行器结构图。
图中，主喷射器壳体2-1、主喷射器喷嘴2-2、耐高压金属软管接头17-1、耐高压金属软管17-2、气动执行器壳体18-1、活塞-纵向齿条18-2、复位弹簧18-3、齿轮组件18-4、齿轮轴18-5、横向齿条18-6、纵向齿条限位滚轮18-7、横向齿条限位滚轮18-8、连接键18-9、垫片19。
图4是本发明的主喷射器与气动执行器连接部位立体结构图。
图中，主喷射器壳体2-1、主喷射器喷嘴2-2、闪蒸罐8、气动执行器18、连接杆20。
图5是本发明的中间换热器结构示意图。
图中，中间换热器3、中间换热器壳程入口3-1、中间换热器壳程出口3-2、中间换热器管程入口3-3、中间换热器管程出口3-4、
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述。应当理解，此描述的具体实施例，仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
除非另有其他明确表示，否则在整个权利要求书和说明书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包含有”等将被理解为包含所陈述的元件或组成部分，而并未排除其他元件或其他组成部分。
一种用于汽车空调的尾气废热驱动喷射制冷系统结构如图1所示，
一种用于汽车空调的尾气废热驱动喷射制冷系统由尾气换热器13，换热铜管14，发生器1，主喷射器2，中间换热器3，第一辅助喷射器4，冷凝器5，第一电动三通调节阀6-1，第二电动三通调节阀6-2，膨胀阀7，闪蒸罐8，蒸发器9，第二辅助喷射器10，排气支管11、第一电磁阀15-1，第二电磁阀15-2，第三电磁阀15-3，第四电磁阀15-4，第五电磁阀15-5，气动执行器18组成。
1.各部件的结构和作用：
1)所述尾气换热器13为管壳式换热器，管为排气支管11，管程为汽车发动机尾气，壳程为高温导热油WD-350。其作用是：A.来自汽车发动机排气的废热加热高温导热油WD-350，吸热后的高温导热油WD-350通过换热铜管14加热发生器1内的水；B.使汽车排放的尾气不直接与喷射制冷系统接触，避免当尾气泄露时污染整个制冷系统。
2)所述发生器1为管壳式换热器，管为换热铜管14，管程为高温导热油WD-350，壳程为水。其作用是：利用来自尾气换热器13的高温导热油加热水，水产生高温高压的工作蒸汽。
3)所述主喷射器2(如图2所示)由喷嘴2-2、接受室2-3、混合室2-4、扩压器2-5以及气动执行器18组成。所述主喷射器2可以通过气动执行器18来实现喷嘴2-2位置的微调，从而优化工作性能，确保其在较高喷射系数工况范围内运行。其作用是：主喷射器2接受室2-3入口连接闪蒸罐8的气相空间，用于给闪蒸罐抽真空，创造水在低压下闪发的条件。
4)所述中间换热器3(如图5所示)为管壳式换热器，壳程走混合蒸汽，管程为冷凝器5的高压的液态水经过第一电动三通调节阀6-1调节的冷凝水。中间换热器3作为主喷射器和第一辅助喷射器两级串联的中间冷却器，其作用是：冷却主喷射器2出来的混合蒸汽，使其温度降低、比容减小，有助于增加进入第一辅助喷射器4的混合蒸汽的流量，确保制冷系统达到规定的制冷量。
5)所述第一辅助喷射器4，作为主喷射器2和第一辅助喷射器4两级串联的第二级喷射器，其作用是：抽吸中间换热器3中被冷却的高压蒸汽，从而继续提高主喷射器2的混合蒸汽的排气压力，确保冷凝器5达到规定的冷凝压力。
6)所述第二辅助喷射器10，为一个汽—水喷射器，其作用是：利用一部分发生器1的工作蒸汽来引射流过第一电动三通调节阀6-1直通出口出来的液态水，将液态水回流到发生器1中，从而保证工作介质水在整个系统中循环使用。
7)所述冷凝器5为翅片管式结构，管程为高压蒸汽冷凝管。其风机运转所需的电力由汽车的蓄电池提供，其作用是将高温高压的蒸汽冷凝为高压的液态水。
8)所述闪蒸罐8，为一个压力容器，其作用是：A.在液相间，通过第二电动三通调节阀6-2节流后的低温低压水进入闪蒸罐8，在低压条件下，一部分闪发为蒸汽，由于相变要从未汽化的水中吸收汽化潜热，使这部分未汽化的水过冷后进入蒸发器9，进而可以增大系统的制冷量；B.在气相空间，闪蒸罐内的水持续闪发出蒸汽，从蒸发器9出来的水蒸汽也进入闪蒸罐8，使进入主喷射器2的引射流体流量增大，进而可以增大主喷射器2的喷射系数。
9)所述蒸发器9为翅片管式结构，管程为水管。其作用是利用低温液态水对风机送入的新风进行降温，从而达到空调系统对新风进行冷却处理过程的要求。
10)所述第一电动三通调节阀6-1、第二电动三通调节阀6-2，与汽车控制电路连接，其作用是：通过轿厢内温、湿度的变化来自动调节水的流量。
11)所述膨胀阀7，其作用是将制冷系统中的水由高温高压液态节流成低温低压液态。
12)所述第一电磁阀15-1、第二电磁阀15-2、第三电磁阀15-3的作用是调节对应支路的蒸汽流量。第四电磁阀15-4、第五电磁阀15-5的作用是作为开关使用，实现制冷与制热模式的切换。若关掉第四电磁阀15-4，并同时打开第一电磁阀15-1、第二电磁阀15-2、第三电磁阀15-3，第五电磁阀15-5，系统为制冷工况；若同时关闭第一电磁阀15-2、第二电磁阀15-2、第三电磁阀15-3、第五电磁阀15-5，打开第四电磁阀15-4，系统为制热工况，通过汽车原有的水暖式暖风系统来制热。
1.2各部件的连接关系：
所述尾气换热器13，其左端管程入口通过排气支管11与发动机排气管16相连，其右端壳程出口通过换热铜管14与所述发生器1的换热铜管14入口连接；从所述发生器1壳程出口出来的高温高压蒸汽通过一根蒸汽管分配至各蒸汽支管，所述主喷射器喷嘴2-2通过耐高压金属软管17-2与第三电磁阀15-3所在的蒸汽支管连接。所述主喷射器接受室2-3入口与所述闪蒸罐8气相空间第一接口相连。所述主喷射器扩压器2-5与中间换热器3的壳程入口3-1相连。中间换热器管程入口3-3与所述第二电动三通调节阀6-2的直通出口连接，中间换热器3的壳程出口3-2与所述第一辅助喷射器4的接受室相连。所述第一辅助喷射器4的喷嘴的进口与所述第二电磁阀15-2所在的蒸汽支管相连，喷嘴的出口先与中间换热器管程出口3-4连接后，再与所述冷凝器5的入口相连。所述冷凝器5的出口与所述第一电动三通调节阀6-1的入口相连，所述第一电动三通调节阀6-1的侧通出口与所述膨胀阀7的入口相连，其直通出口与所述第二辅助喷射器10的接受室相连。所述第二辅助喷射器10的喷嘴的进口与第一电磁阀15-1所在的蒸汽支管相连，其出口与所述发生器1壳侧入口相连。所述闪蒸罐8的液相空间的第二接口与所述第二电动三通调节阀6-2的侧通出口相连，其液相空间的第一接口与所述蒸发器9的入口相连。所述蒸发器9的出口与所述闪蒸罐8的气相空间第二接口相连。
上述气动执行器18与所述主喷射器2的外壳通过四根连接杆20相连。高压气体从执行器18的气缸上部导入，推动活塞-纵向齿条18-2运动，带动齿轮组件18-4转动；齿轮组件18-4为两个基圆半径不等的齿轮同轴固定相连，齿轮轴18-5安装在气动执行器壳体18-1两端，由于齿轮组件18-4中的大齿轮和小齿轮固连，角位移相同，而线位移相差很大，使得主喷射器2内喷嘴的位置可以实现微调，以优化主喷射器工作性能。
上述中间换热器3的壳程出口设有干度计，用于测量出口处混合蒸汽的干度。根据出口处蒸汽干度的变化，通过第二电动三通调节阀6-2来调节进入中间换热器3中水的流量，使流经壳侧的蒸汽在露点温度以上被充分冷却，有助于增加进入第一辅助喷射器的混合蒸汽的流量，确保制冷系统达到规定的制冷量。
上述尾气换热器13、发生器1、中间换热器3、闪蒸罐8以及第一电磁阀15-1、第二电磁阀15-2、第三电磁阀15-3、第一电动三通调节阀6-1、第二电动三通调节阀6-2附近均设置压力传感器、温度传感器、流量传感器或液位传感器，其控制线路与汽车控制电路相连。
上述一种用于汽车空调的尾气废热驱动喷射制冷系统，汽车空调冷负荷变化所引起的制冷量变化可以通过气动执行器18调节主喷射器2的喷嘴位置来实现；也可以通过调节第一电动三通调节阀6-1和第二电动三通调节阀6-2各支路水流量来实现。
本发明的具体实施
在本实施例中，如图3和图4所示，所述主喷射器2具体为一种喷嘴可调的蒸汽喷射器，所述气动执行器18与所述主喷射器2的外壳通过4根连接杆20相连；高压气体从执行器的气缸上部导入，推动活塞-纵向齿条18-2运动，带动齿轮组件18-4转动；齿轮组件18-4为两个基圆半径不等的齿轮同轴固定相连，齿轮轴18-5安装在壳体18-1两端，由于齿轮组件18-4中的大齿轮和小齿轮固连，角位移相同，而线位移相差很大，使得主喷射器2内喷嘴2-2的位置可以实现微调。当系统要求的制冷量增大时，气动执行器18的输入气压减小，复位弹簧18-3上移，带动活塞-纵向齿条18-2上移，齿轮组件18-4顺时针转动，横向齿条18-6左移，喷嘴2-2左移，表现为喷嘴2-2逐渐靠近混合室入口(当系统要求的制冷量达到最大时，对于制冷量较小的同一类型的蒸汽喷射器，将喷嘴从接受室靠近混合室的某一位置位置处伸入混合室入口截面约10mm，压缩比可提高10％左右，同时，喷射器的极限喷射系数有所降低，但此时系统的性能系数却达到最大)；当系统要求的制冷量减小时，气动执行器18的输入气压增大，活塞-纵向齿条18-2下移，齿轮组件18-4逆时针转动，横向齿条18-6右移，带动喷嘴2-2右移，表现为喷嘴逐渐远离主喷射器混合室2-4入口(在一定范围内，极限喷射系数略微提高，但压缩比降低很大，此时系统的性能系数随着喷嘴与喷射器混合室入口距离的增大而降低)。耐高压金属软管17-2的一端与第三电磁阀15-3所在的支管相连，耐高压金属软管接头17-1与喷嘴2-2连接，中间通过附加垫片19来密封。
在本实施例中，当关闭管路上的第四电磁阀15-4，并同时打开第一电磁阀15-1、第二电磁阀15-2、第三电磁阀15-3、第五电磁阀15-5时，系统为制冷工况；当打开第四电磁阀15-4，并同时关闭第一电磁阀15-1、第二电磁阀15-2、第三电磁阀15-3、第五电磁阀15-5，系统为制热工况，通过汽车原有的水暖式暖风系统来制热。需要说明的是，本发明所述的用于汽车空调的尾气废热驱动喷射制冷系统与汽车原有的水暖式暖风系统为两个相互独立的系统。
在本实施例中，主喷射器接受室2-3与喷嘴2-2之间用轴封材料进行密封，并在连接位置的两孔之间充注一定量的润滑油进行润滑。具体轴封形式和润滑方式可根据具体条件而定。
在本实施例中，中间换热器3的壳侧出口设有干度计，用于测量出口处混合蒸汽的干度。根据出口处蒸汽干度的变化，通过第二电动三通调节阀6-2来调节进入中间换热器3中水的流量，使流经壳侧的蒸汽在露点温度以上被充分冷却，有助于增加进入第一辅助喷射器4的混合蒸汽的流量，确保制冷系统达到规定的制冷量。
在本实施例中，由于汽车空调冷负荷突变所引起的制冷量变化可以通过气动执行器18调节喷嘴2-2的位置来实现；也可以通过调节第一电动三通调节阀6-1和第二电动三通调节阀6-2各支路水流量来实现：冷负荷变大时，增大第一电动三通调节阀6-1和第二电动三通调节阀6-2侧通流量，进入闪蒸罐8的水流量增大，相应进入蒸发器的水流量也增多，制冷量增大；反之，减小第一电动三通调节阀6-1和第二电动三通调节阀6-2侧通流量，进入闪蒸罐8的水流量减少，相应进入蒸发器的水流量减少，制冷量减少。当制冷量和进入中间换热器的水的流量需要同时增大时，可以增大第一电动三通调节阀6-1侧通流量，在保证中间换热器壳侧不出现凝结水的同时，适当增大第二电动三通调节阀6-2侧通流量。
在本实施例中，制冷系统所用的制冷剂为水，在充注水之前，要对水进行软化和除氧处理；且在闪蒸罐8及其所连接的管路应敷设保温材料。
在本实施例中，如前所述的所有电磁阀，其控制线路均连接在汽车控制电路上；在尾气换热器13、发生器1、中间换热器3、闪蒸罐8、蒸发器9上以及第一电磁阀15-1、第二电磁阀15-2、第三电磁阀15-3、第一电动三通调节阀6-1、第二电动三通调节阀6-2附近均设置压力传感器、温度传感器、流量传感器或液位传感器，其控制线路与汽车控制电路相连；气动执行器18采用高压蒸汽来进行驱动，其所需的高压蒸汽来源于发生器1，其耐高压金属软管17-2与高压蒸汽总干管的连接方式图中未给出，可根据具体条件来定。气动执行器18的控制线路连接到汽车控制电路上，根据轿厢内温、湿度的变化来调节各管路阀门的开度以及调节主喷射器2内喷嘴2-2的位置。通过汽车控制电路实现自动控制，使用于汽车空调的尾气废热驱动喷射制冷系统工作更为可靠。
在本实施例中，排气支管具体为一种耐高压的金属盘管，其排气支管入口11-1、排气支管出口12-2，需要与尾气换热器13进行密封连接，具体连接方式和根据实际条件确定。
在本实施例中，在本发明说明书中提到，而没有相应附图具体说明的结构构件均为定型的工业产品，具体的产品规格以及跟管路的连接方式可根据具体条件而定。
需要说明的是，本发明一种用于汽车空调的尾气废热驱动喷射制冷系统，既可以用于非独立式汽车空调系统，如普通轿车；也可以用于独立式汽车空调系统，如公共汽车。如果用于独立式汽车空调系统，闪蒸罐8通过合理设计，体积可以做得更大，进而可以储存更多的过冷液态水，在工作蒸汽压力不变时，增大工作蒸汽流量，主喷射器2所引射的闪蒸汽的流量增大。理论上，闪蒸罐的闪蒸量与系统的制冷量密切相关，在其他条件不变时，增大闪蒸罐体积和工作蒸汽流量，整个喷射制冷系统中过冷液态水循环量增加，制冷量增大，系统性能得到提升；除此之外，由于闪蒸罐内液面高低直接影响系统的制冷量，而当发生突变，所调节的制冷量范围比较大时，由于阀门调节具有明显的滞后性，可能会造成系统工况恶化，所以可以考虑多个主喷射器并联在发生器上，控制系统根据闪蒸罐8内流量变化或液位高低对多个喷射器做瞬态关断或开启，从而使系统性能进一步优化。
前述对本发明的具体示例性方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (5)

1.一种用于汽车空调的尾气废热驱动喷射制冷系统，其特征在于，由尾气换热器(13)、换热铜管(14)、发生器(1)、主喷射器(2)、中间换热器(3)、第一辅助喷射器(4)、冷凝器(5)、第一电动三通调节阀(6-1)、第二电动三通调节阀(6-2)、膨胀阀(7)、闪蒸罐(8)、蒸发器(9)、第二辅助喷射器(10)、排气支管(11)、第一电磁阀(15-1)、第二电磁阀(15-2)、第三电磁阀(15-3)、第四电磁阀(15-4)、第五电磁阀(15-5)和气动执行器(18)组成；
1.1 各部件的结构和作用：
1)所述尾气换热器(13)为管壳式换热器，管为排气支管(11)，管程为汽车发动机尾气，壳程为高温导热油WD-350；其作用是：A.来自汽车发动机排气的废热加热高温导热油WD-350，吸热后的高温导热油WD-350通过换热铜管(14)加热发生器(1)内的水；B.使汽车排放的尾气不直接与喷射制冷系统接触，避免当尾气泄露时污染整个制冷系统；
2)所述发生器(1)为管壳式换热器，管为换热铜管(14)，管程为高温导热油WD-350，壳程为水；其作用是：利用来自尾气换热器(13)的高温导热油加热水，水产生高温高压的工作蒸汽；
3)所述主喷射器(2)由喷嘴(2-2)、接受室(2-3)、混合室(2-4)、扩压器(2-5)以及气动执行器(18)组成；所述主喷射器(2)可以通过气动执行器(18)来实现喷嘴(2-2)位置的微调，从而优化工作性能，确保其在较高喷射系数工况范围内运行；其作用是：主喷射器(2)接受室(2-3)入口连接闪蒸罐(8)的气相空间，用于给闪蒸罐抽真空，创造水在低压下闪发的条件；
4)所述中间换热器(3)为管壳式换热器，壳程走混合蒸汽，管程为冷凝器(5)的高压的液态水经过第一电动三通调节阀(6-1)调节的冷凝水；中间换热器(3)作为主喷射器和第一辅助喷射器两级串联的中间冷却器，其作用是：冷却主喷射器(2)出来的混合蒸汽，使其温度降低、比容减小，有助于增加进入第一辅助喷射器(4)的混合蒸汽的流量，确保制冷系统达到规定的制冷量；
5)所述第一辅助喷射器(4)，作为主喷射器(2)和第一辅助喷射器(4)两级串联的第二级喷射器，其作用是：抽吸中间换热器(3)中被冷却的高压蒸汽，从而继续提高主喷射器(2)的混合蒸汽的排气压力，确保冷凝器(5)达到规定的冷凝压力；
6)所述第二辅助喷射器(10)，为一个汽—水喷射器，其作用是：利用一部分发生器(1)的工作蒸汽来引射流过第一电动三通调节阀(6-1)直通出口出来的液态水，将液态水回流到发生器(1)中，从而保证工作介质水在整个系统中循环使用；
7)所述冷凝器(5)为翅片管式结构，管程为高压蒸汽冷凝管，其风机运转所需的电力由汽车的蓄电池提供，其作用是将高温高压的蒸汽冷凝为高压的液态水；
8)所述闪蒸罐(8)为一个压力容器，其作用是：A.在液相间，通过第二电动三通调节阀(6-2)节流后的低温低压水进入闪蒸罐(8)，在低压条件下，一部分闪发为蒸汽，由于相变要从未汽化的水中吸收汽化潜热，使这部分未汽化的水过冷后进入蒸发器(9)，进而可以增大系统的制冷量；B.在气相空间，闪蒸罐内的水持续闪发出蒸汽，从蒸发器(9)出来的水蒸汽也进入闪蒸罐(8)，使进入主喷射器(2)的引射流体流量增大，进而可以增大主喷射器(2)的喷射系数；
9)所述蒸发器(9)为翅片管式结构，管程为水管；其作用是利用低温液态水对风机送入的新风进行降温，从而达到空调系统对新风进行冷却处理过程的要求；
10)所述第一电动三通调节阀(6-1)、第二电动三通调节阀(6-2)，与汽车控制电路连接，其作用是：通过轿厢内温、湿度的变化来自动调节水的流量；
11)所述膨胀阀(7)，其作用是将制冷系统中的水由高温高压液态节流成低温低压液态；
12)所述第一电磁阀(15-1)、第二电磁阀(15-2)、第三电磁阀(15-3)的作用是调节对应支路的蒸汽流量；第四电磁阀(15-4)、第五电磁阀(15-5)的作用是作为开关使用，实现制冷与制热模式的切换；若关掉第四电磁阀(15-4)，并同时打开第一电磁阀(15-1)、第二电磁阀(15-2)、第三电磁阀(15-3)，第五电磁阀(15-5)，系统为制冷工况；若同时关闭第一电磁阀(15-2)、第二电磁阀(15-2)、第三电磁阀(15-3)、第五电磁阀(15-5)，打开第四电磁阀(15-4)，系统为制热工况，通过汽车原有的水暖式暖风系统来制热；
1.2 各部件的连接关系：
所述尾气换热器(13)，其左端管程入口通过排气支管(11)与发动机排气管(16)相连，其右端壳程出口通过换热铜管(14)与所述发生器(1)的换热铜管(14)入口连接；从所述发生器(1)壳程出口出来的高温高压蒸汽通过一根蒸汽管分配至各蒸汽支管，所述主喷射器喷嘴(2-2)通过耐高压金属软管(17-2)与第三电磁阀(15-3)所在的蒸汽支管连接；所述主喷射器接受室(2-3)入口与所述闪蒸罐(8)气相空间第一接口相连；所述主喷射器扩压器(2-5)与中间换热器(3)的壳程入口(3-1)相连；中间换热器管程入口(3-3)与所述第二电动三通调节阀(6-2)的直通出口连接，中间换热器(3)的壳程出口(3-2)与所述第一辅助喷射器(4)的接受室相连；所述第一辅助喷射器(4)的喷嘴的进口与所述第二电磁阀(15-2)所在的蒸汽支管相连，喷嘴的出口先与中间换热器管程出口(3-4)连接后，再与所述冷凝器(5)的入口相连；所述冷凝器(5)的出口与所述第一电动三通调节阀(6-1)的入口相连，所述第一电动三通调节阀(6-1)的侧通出口与所述膨胀阀(7)的入口相连，其直通出口与所述第二辅助喷射器(10)的接受室相连；所述第二辅助喷射器(10)的喷嘴的进口与第一电磁阀(15-1)所在的蒸汽支管相连，其出口与所述发生器(1)壳侧入口相连；所述闪蒸罐(8)的液相空间的第二接口与所述第二电动三通调节阀(6-2)的侧通出口相连，其液相空间的第一接口与所述蒸发器(9)的入口相连；所述蒸发器(9)的出口与所述闪蒸罐(8)的气相空间第二接口相连。
2.根据权利要求1所述一种用于汽车空调的尾气废热驱动喷射制冷系统，其特征在于，所述气动执行器(18)与所述主喷射器(2)的外壳通过四根连接杆(20)相连；高压气体从执行器(18)的气缸上部导入，推动活塞-纵向齿条(18-2)运动，带动齿轮组件(18-4)转动；齿轮组件(18-4)为两个基圆半径不等的齿轮同轴固定相连，齿轮轴(18-5)安装在气动执行器壳体(18-1)两端，由于齿轮组件(18-4)中的大齿轮和小齿轮固连，角位移相同，而线位移相差很大，使得主喷射器(2)内喷嘴的位置可以实现微调，以优化主喷射器工作性能。
3.根据权利要求1所述一种用于汽车空调的尾气废热驱动喷射制冷系统，其特征在于，所述中间换热器(3)的壳程出口设有干度计，用于测量出口处混合蒸汽的干度，根据出口处蒸汽干度的变化，通过第二电动三通调节阀(6-2)来调节进入中间换热器(3)中水的流量，使流经壳侧的蒸汽在露点温度以上被充分冷却，有助于增加进入第一辅助喷射器的混合蒸汽的流量，确保制冷系统达到规定的制冷量。
4.根据权利要求1所述一种用于汽车空调的尾气废热驱动喷射制冷系统，其特征在于，所述尾气换热器(13)、发生器(1)、中间换热器(3)、闪蒸罐(8)以及第一电磁阀(15-1)、第二电磁阀(15-2)、第三电磁阀(15-3)、第一电动三通调节阀(6-1)、第二电动三通调节阀(6-2)附近均设置压力传感器、温度传感器、流量传感器或液位传感器，其控制线路与汽车控制电路相连。
5.根据权利要求1所述一种用于汽车空调的尾气废热驱动喷射制冷系统，其特征在于，汽车空调冷负荷变化所引起的制冷量变化可以通过气动执行器(18)调节主喷射器(2)的喷嘴位置来实现；也可以通过调节第一电动三通调节阀(6-1)和第二电动三通调节阀(6-2)各支路水流量来实现。
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