CN106739957A - 适用于大环境温差的汽车空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于大环境温差的汽车空调系统，包括制冷单元、辅助制冷单元和冷凝水收集单元，所述辅助制冷单元的第一控制阀与制冷单元的过冷器的第一输入端连接，辅助制冷单元的辅助节流阀与过冷器的第二输入端连接，过冷器的第二输出端分为两路，一路与制冷单元的冷凝器的输入管道连接；另一路与制冷单元的蒸发器的输出管道连接；所述冷凝水收集单元通过冷凝水管路与制冷单元的蒸发器排水口连接；且冷凝水管路的输出端分为两路，一路经第三控制阀与排水管连接；另一路经冷凝水泵和单向阀与位于冷凝器的上方的冷凝水喷头连接，构成冷凝水雾化喷淋子系统。本发明可以使汽车空调系统性能，舒适性和安全可靠性均得到提高。

Description

适用于大环境温差的汽车空调系统
技术领域
本发明属于汽车空调技术领域，具体涉及一种适用于大环境温差的汽车空调系统。
背景技术
随着我国国民经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高，汽车行业和其他的行业一样，也获得了迅速的发展。汽车空调设计人员越来越多，对设计要求也越来越高。许多其他行业的人也越来越多的关心汽车空调系统运行的合理性和经济性。尤其是近年来能源危机的出现、环保意识的不断提高，对汽车空调制冷性能提升提出了新的更为严峻的挑战。因此，能否设计出合理的高效实用、经济可行的汽车空调制冷系统成了当前各国汽车空调行业的研究方向。
车外环境温度过高、散热条件恶劣时系统制冷量不足，压缩机排气温度过高等突出问题对汽车的安全续航行驶非常重要。汽车空调是汽车的重要组成部分，为乘客提供了一个舒适的空调环境，目前汽车空调夏季供冷时主要采用风冷对车外换热器进行冷却，由于夏季车外环境温度较高、车外换热器过冷度较低，导致换热效果不理想，同时也造成了能源的浪费，严重影响了汽车在车外环境温度过高的安全续航行驶。在节能减排的要求下，需要提高车外换热器的过冷度，增大系统制冷量、增强汽车空调的制冷效果。
发明内容
本发明要解决的是目前客车空调系统车外环境温度过高、散热条件恶劣时系统制冷量不足，压缩机排气温度过高等技术问题。从而提供一种适用于大环境温差的汽车空调系统。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种适用于大环境温差的汽车空调系统，包括制冷单元、辅助制冷单元和冷凝水收集单元，所述辅助制冷单元的第一控制阀与制冷单元的过冷器的第一输入端连接，辅助制冷单元的辅助节流阀与过冷器的第二输入端连接，过冷器的第二输出端分为两路，一路与制冷单元的冷凝器的输入管道连接，与制冷单元共同组成中高温环境制冷循环；另一路与制冷单元的蒸发器的输出管道连接，与制冷单元共同组成超高温环境制冷循环；所述冷凝水收集单元通过冷凝水管路与制冷单元的蒸发器排水口连接；且冷凝水管路的输出端分为两路，一路经第三控制阀与排水管连接；另一路经冷凝水泵和单向阀与位于冷凝器的上方的冷凝水喷头连接，构成冷凝水雾化喷淋子系统。
所述制冷单元包括压缩机、四通换向阀、冷凝器、过冷器、主路节流阀、蒸发器和气液分离器，压缩机的输出端与四通换向阀的第一输入端连接，四通换向阀的第一输出端与冷凝器的输入端连接；冷凝器的输出端与过冷器的第一输入端连接，过冷器的第一输出端经主路节流阀与蒸发器的输入端连接；蒸发器的输出端与四通换向阀的第二输入端连接，四通换向阀的第二输出端与气液分离器的输入端连接，气液分离器的输出端与压缩机的输入端连接。
所述冷凝水收集单元包括冷凝水管路、第三控制阀、冷凝水泵、单向阀和冷凝水喷头，冷凝水管路的一端与蒸发器的排水口连接，冷凝水管路的另一端分为两路，一路经第三控制阀与排水管连接；另一路经冷凝水泵和单向阀与冷凝水喷头连接，冷凝水喷头安装在冷凝器的上方。
所述辅助制冷单元包括第一控制阀、辅助节流阀、辅助压缩机、感温包和第二控制阀；感温包安装在冷凝器的输出管道上，第一控制阀的一端连接在感温包和过冷器的第一输入端之间，第一控制阀的另一端与辅助节流阀串联连接，辅助节流阀与过冷器的第二输入端连接，过冷器的第二输出端分为两路，一路经第二控制阀与蒸发器的输出管道连通；另一路经辅助压缩机与冷凝器的输入管道路连通。
本发明辅助制冷单元的两路分别与制冷单元配合，分别构成超高温环境制冷循环和中高温环境制冷循环；从而实现温度在43°C以上时的超高温环境制冷循环和35°C~43°C的中高温环境制冷循环以及普通制冷循环三种工作模式，以解决目前开发的汽车空调系统在车外环境温度过高、散热条件恶劣时系统制冷量不足、压缩机排气温度过高等突出问题，且采取的超高温环境制冷循环和中高温环境制冷循环能够实现经冷凝器散热后液态制冷剂的换热过冷。同时，相比目前已开发的压缩机带有中、低压补气系统以及系统中应用回热循环的汽车空调系统，参与超高温环境制冷循环的制冷剂在运行过程中没有参与制冷单元的压缩机吸、排气循环，减小了节流损失、相对增加了参与蒸发器蒸发吸热的制冷剂质量流量，降低制冷单元的压缩机的排气温度，从而增大系统制冷量。本发明的冷凝水收集单元分为两路，在普通制冷模式下，蒸发器中的冷凝水直接通过第三控制阀排除车外，在超高温环境制冷循环和中高温环境制冷循环的模式下，蒸发器中的冷凝水通过冷凝水泵和单向阀输送至冷凝水喷头内，冷凝水喷头喷洒在冷凝器上，一方面实现对冷凝器的冷却，另一方面有效利用冷凝水，有效地提高冷凝器散热、降低冷凝压力，提升系统冷凝、制冷效果，可以使汽车空调系统性能，舒适性和安全可靠性均得到提高。
附图说明
图1为本发明适用于大环境温差的汽车空调系统的原理图。
其中，1、压缩机；2、四通换向阀；2-1、四通换向阀的第一输入端；2-2、四通换向阀的第一输出端；2-3、四通换向阀的第二输入端；2-4、四通换向阀的第二输出端；3、气液分离器；4、冷凝器；5、冷凝水喷头；6、第一控制阀；7、辅助节流阀；8、主路节流阀；9、过冷器；9-1、过冷器9的第一输入端；9-2、过冷器9的第一输出端；9-3、过冷器9的第二输入端；9-4、过冷器9的第二输出端；10、辅助压缩机；11、蒸发器；12、第三控制阀；13、冷凝水泵；14、单向阀；15、冷凝水管路；16、感温包；17、第二控制阀。
具体实施方式
如图1所示，一种适用于大环境温差的汽车空调系统，包括制冷单元、辅助制冷单元和冷凝水收集单元，所述辅助制冷单元的第一控制阀6与制冷单元的过冷器9的第一输入端9-1连接，辅助制冷单元的辅助节流阀7与过冷器9的第二输入端9-3连接，过冷器9的第二输出端9-4分为两路，一路与制冷单元的冷凝器4的输入管道连接，与制冷单元共同组成中高温环境制冷循环；另一路与制冷单元的蒸发器11的输出管道连接，与制冷单元共同组成超高温环境制冷循环；所述冷凝水收集单元通过冷凝水管路15与制冷单元的蒸发器11排水口连接；且冷凝水管路15的输出端分为两路，一路经第三控制阀12与排水管连接；另一路经冷凝水泵13和单向阀14与位于冷凝器4的上方的冷凝水喷头5连接，构成冷凝水雾化喷淋子系统。
所述制冷单元包括压缩机1、四通换向阀2、冷凝器4、过冷器9、主路节流阀8、蒸发器11和气液分离器3，压缩机1的输出端与四通换向阀2的第一输入端2-1连接，四通换向阀2的第一输出端2-2与冷凝器4的输入端连接；冷凝器4的输出端与过冷器9的第一输入端9-1连接，过冷器9的第一输出端9-2经主路节流阀8与蒸发器11的输入端连接；蒸发器11的输出端与四通换向阀2的第二输入端2-3连接，四通换向阀2的第二输出端2-4与气液分离器3的输入端连接，气液分离器3的输出端与压缩机1的输入端连接。
所述冷凝水收集单元包括冷凝水管路15、第三控制阀12、冷凝水泵13、单向阀14和冷凝水喷头5，冷凝水管路15的一端与蒸发器11的排水口连接，冷凝水管路15的另一端分为两路，一路经第三控制阀12与排水管连接；另一路经冷凝水泵13和单向阀14与冷凝水喷头5连接，冷凝水喷头5安装在冷凝器4的上方。
所述辅助制冷单元包括第一控制阀6、辅助节流阀7、辅助压缩机10、感温包16和第二控制阀17；感温包16安装在冷凝器4的输出管道上，第一控制阀6的一端连接在感温包16和过冷器9的第一输入端9-1之间，第一控制阀6的另一端与辅助节流阀7串联连接，辅助节流阀7与过冷器9的第二输入端9-3连接，过冷器9的第二输出端9-4分为两路，一路经第二控制阀17与蒸发器11的输出管道连通；另一路经辅助压缩机10与冷凝器4的输入管道路连通。
工作过程：汽车在夏季行驶工况，感温包16监测到车外环境温度较高时，分别启动超高温环境制冷循环和中高温环境制冷循环回路实现制冷剂换热过冷，运行超高温环境（43℃以上）制冷循环模式和中高温环境（35℃～43℃）制冷循环模式，同时，采用冷凝水雾化喷淋子系统。
超高温环境（43℃以上）制冷循环模式：当车外环境温度高于43℃时，制冷剂经压缩机1压缩后经四通换向阀2输出至冷凝器4内。感温包16感受到冷凝器4输出管道的温度变化后，将第一控制阀6打开，经冷凝器4后的制冷剂分为两路，一路在过冷器9中与通过节流阀7的低温低压制冷剂换热过冷后，经低压节流阀8进入蒸发器11内并蒸发吸热，降低车内温度。与车内空气换热后的制冷器成为低温低压的气态制冷剂通过四通换向阀2进入气液分离器3进行气液分离，分离后的冷凝剂进入压缩机1构成循环；另一路制冷剂通过第一控制阀6和节流阀7后与过冷器9中制冷剂换热后进入辅助压缩机10，经辅助压缩机10压缩后的气态制冷剂与压缩机1的排气混合，混合后再输入冷凝器4中。此时，冷凝水收集单元中的第三控制阀12关闭，收集的冷凝水通过冷凝水泵13和单向阀14输送至冷凝水喷头5，冷凝水喷头5喷洒在冷凝器4中，实现对冷凝器的冷却和冷凝水的利用。
中高温环境（35℃～43℃）制冷循环模式：制冷剂经压缩机1压缩后经四通换向阀2输出至冷凝器4内。感温包16感受到冷凝器4输出管道的温度变化后，将第一控制阀6打开，经冷凝器4后的制冷剂分为两路，一路在过冷器9中与通过节流阀7的低温低压制冷剂换热过冷后，经低压节流阀8进入蒸发器11内并蒸发吸热，降低车内温度。另一路制冷剂通过第一控制阀6和节流阀7后与过冷器9中制冷剂换热后通过第二控制阀17，与来自蒸发器11的低温低压制冷剂蒸汽混合，混合后的制冷剂通过四通换向阀2进入气液分离器3内，经气液分离器3气液分离后进入压缩机1，实现系统制冷循环。此时，冷凝水收集单元中的第三控制阀12关闭，收集的冷凝水通过冷凝水泵13和单向阀14输送至冷凝水喷头5，冷凝水喷头5喷洒在冷凝器4中，实现对冷凝器的冷却和冷凝水的利用。
普通制冷（35℃）循环模式：制冷剂经压缩机1压缩后经四通换向阀2输出至冷凝器4内，经冷凝器4后进入过冷器9中过冷后，通过主路节流阀8后进入蒸发器11内与车内空气换热，热交换后的制冷剂形成低温低压制冷剂蒸汽通过四通换向阀2进入气液分离器3内，经气液分离器3进行气液分离后进入压缩机1，实现了系统的制冷循环。此时，冷凝水收集单元中的第三控制阀12打开，产生的冷凝水直接排出车外。

Claims (4)

1.一种适用于大环境温差的汽车空调系统，其特征在于：包括制冷单元、辅助制冷单元、和冷凝水收集单元，所述辅助制冷单元的第一控制阀（6）与制冷单元的过冷器（9）的第一输入端（9-1）连接，辅助制冷单元的辅助节流阀（7）与过冷器（9）的第二输入端（9-3）连接，过冷器（9）的第二输出端（9-4）分为两路，一路与制冷单元的冷凝器（4）的输入管道连接，另一路与制冷单元的蒸发器（11）的输出管道连接；所述冷凝水收集单元通过冷凝水管路（15）与制冷单元的蒸发器（11）排水口连接；且冷凝水管路（15）的输出端分为两路，一路经第三控制阀（12）与排水管连接；另一路经冷凝水泵（13）和单向阀（14）与位于冷凝器（4）的上方的冷凝水喷头（5）连接。
2.根据权利要求1所述的适用于大环境温差的汽车空调系统，其特征在于：所述制冷单元包括压缩机（1）、四通换向阀（2）、冷凝器（4）、过冷器（9）、主路节流阀（8）、蒸发器（11）和气液分离器（3），压缩机（1）的输出端与四通换向阀（2）的第一输入端（2-1）连接，四通换向阀（2）的第一输出端（2-2）与冷凝器（4）的输入端连接；冷凝器（4）的输出端与过冷器（9）的第一输入端（9-1）连接，过冷器（9）的第一输出端（9-2）经主路节流阀（8）与蒸发器（11）的输入端连接；蒸发器（11）的输出端与四通换向阀（2）的第二输入端（2-3）连接，四通换向阀（2）的第二输出端（2-4）与气液分离器（3）的输入端连接，气液分离器（3）的输出端与压缩机（1）的输入端连接。
3.根据权利要求1或2所述的适用于大环境温差的汽车空调系统，其特征在于：所述冷凝水收集单元包括冷凝水管路（15）、第三控制阀（12）、冷凝水泵（13）、单向阀（14）和冷凝水喷头（5），冷凝水管路（15）的一端与蒸发器（11）的排水口连接，冷凝水管路（15）的另一端分为两路，一路经第三控制阀（12）与排水管连接；另一路经冷凝水泵（13）和单向阀（14）与冷凝水喷头（5）连接，冷凝水喷头（5）安装在冷凝器（4）的上方。
4.根据权利要求1所述的适用于大环境温差的汽车空调系统，其特征在于：所述辅助制冷单元包括第一控制阀（6）、辅助节流阀（7）、辅助压缩机（10）、感温包（16）和第二控制阀（17）；感温包（16）安装在冷凝器（4）的输出管道上，第一控制阀（6）的一端连接在感温包（16）和过冷器（9）的第一输入端（9-1）之间，第一控制阀（6）的另一端与辅助节流阀（7）串联连接，辅助节流阀（7）与过冷器（9）的第二输入端（9-3）连接，过冷器（9）的第二输出端（9-4）分为两路，一路经第二控制阀（17）与蒸发器（11）的输出管道连通；另一路经辅助压缩机（10）与冷凝器（4）的输入管道路连通。
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