[发明专利]内燃机废气能量与高速电机混合驱动的空气循环制冷系统

说明书

技术领域

本发明公开了一种内燃机废气能量与高速电机混合驱动的空气循环制冷系统，适用于客车空调等。它由复合涡轮增压器、高速电机驱动的涡轮制冷器、中间冷却器以及电控单元等组成。以内燃机废气能量为主与高速电机共同为制冷系统提供驱动能。

涡轮增压器吸收内燃机的废气能量作为主动力源，驱动同轴的压气机为系统提供能量，制冷工质空气经两级压气和中冷后依靠涡轮机使其流过的气体膨胀降温的特点，达到制冷调温的目的。

该技术具有充分利用废气能量-即节能和环保两大优势。

背景技术

目前的中小排量汽车，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。本发明是内燃机废气能量与高速电机混合驱动的空气循环制冷系统，主要利用发动机废气能量和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，在达到制冷要求的前提下又基本不影响发动机的动力性。

发明内容

一种内燃机废气能量与高速电机混合驱动的空气循环制冷系统，由复合涡轮增压器(WZ1、WZ2)、高速电机(23)驱动的涡轮制冷器(WL)、中间冷却器(27、31)、冷凝器(20)、电动截止阀(3)、电控比例阀(26)以及电控单元(13)等组成。车辆中高速行驶时，发动机(1)废气能量为制冷系统提供驱动能，制冷工质空气通过两级正升压和两级中间冷却以及冷凝与高压除水后，送入涡轮机(22)膨胀降温，然后，深冷气体通过冷凝器(20)、单向阀(19)，一级消音器(18)消音后，又进入二级消音式混气箱(17)，与鼓风机(16)送入的车内回风在混气箱(17)内混合和再消音后，继续进入车箱里的两侧吸音风道(11)内，最后送入车内降温。低速低负荷行驶或怠速运行时，由高速电机(23)驱动的涡轮制冷器(WL)辅助制冷。二级复合涡轮增压器(WZ2)为发动机(1)提供中高速增压。驱动高速电机(23)的动力由发动机(1)通过发电机(2)提供。系统的温度调控，通过电控单元(13)接收温度传感器(12、14)和工况信号传感器(15)以及由高速电机(23)驱动的涡轮制冷器(WL)的转速传感器(35)信号，控制系统执行元件及辅助增压制冷系统，适时对行驶中的车辆进行调控。

附图说明

图1是内燃机废气能量与高速电机混合驱动的空气循环制冷系统图

具体实施方式

系统设计为，由发动机(1)排气歧管排出的废气分两路排出：一路经电动截止阀(3)和前级排气消音器(4)后进入后级排气消音器(5)，然后排入大气；另一路经一级复合涡轮增压器(WZ1)的涡轮机(8)后进入二级复合涡轮增压器(WZ2)的涡轮机(6)内，排出的废气再通过后级排气消音器(6)而排向大气。一级复合涡轮增压器(WZ1)的压气机(9)产生的压气进入两级正升压制冷系统；二级复合涡轮增压器(WZ2)产生的压气为发动机(1)提供中高速增压，或为勿需增压的发动机(1)而与一级复合涡轮增压器(WZ1)的压气机(9)串接，向制冷系统提供辅助压气。

高速电机(23)驱动的辅助增压制冷系统由一台高速电机(23)将涡轮机(22)和压气机(24)联接于两端，与水-空中冷器(27)、冷凝器(20)、高压除水器(21)、喷射器(25)以及电控比例阀(26)组成辅助增压制冷系统。水-空中冷器(27)和高速电机(23)的冷却由单独的水冷系统提供。高速电机(23)采用变频调速。

空调运行后，电动截止阀(3)处于关闭状态，电磁离合器(33)接通，发动机(1)通过皮带(34)带动发电机(2)和风扇(32)运转：一方面，发电机(2)给高速电机(23)提供电力；另一方面，风扇(32)对一级中冷器(31)进行冷却。车辆中、高速行驶时，高速电机(23)处于低能耗空运转状态，电控比例阀(26)关闭，实现以废能驱动为主的两级正升压制冷；低速低负荷行驶或怠速运行时，电控比例阀(26)和高速电机(23)接受电控单元(13)的指令，适时起动和控制辅助增压制冷系统制冷，同时，还通过喷射器(25)提供一部分压气能量加以补充，共同辅助增压制冷。