[发明专利]汽车空调系统中制冷剂流量的控制方法及汽车空调系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车空调系统中制冷剂流量的控制方法及汽车空调系统。

背景技术

制冷剂从当前的R134a向R1234yf替代已经成为汽车空调领域一个重大技术改进措施。但是，由于R1234yf冷媒的潜热比较低，直接替换会造成系统制冷量降低。因此，通常的做法是采用一个内部热交换器，即Internal Heat Exchanger（IHX），以提高系统的制冷量。内部热交换器是一个连接在压缩机、蒸发器和冷凝器之间的换热器，其作用是利用蒸发器出口的制冷剂来冷却冷凝器出口的制冷剂，以提高冷凝器出口的过冷度，增加制冷量。而为了提高蒸发器的利用效率，蒸发器出口的制冷剂最佳状态为饱和蒸汽，这样可以利用蒸发器出口的过热来冷却冷凝器出口的制冷剂，实现系统的设计。这种内部热交换器系统对节流机构的过热度控制提出更高的要求。

电子膨胀阀作为一种新型的节流元件已广泛应用在家用空调领域。电子膨胀阀可以根据系统的要求灵活改变空调系统的制冷剂流量，实现对过热度的有效控制，从而实现系统的效能的提高。电子膨胀阀是一种由步进电机驱动阀芯运动、通过针形阀芯开启度，调整阀口的大小，从而调整制冷剂流量的机构，可以精确控制制冷剂的流量，达到精确的过热度控制，并且可以灵活地设置所需要的控制信号输入。

图1揭示了一种现有的带内部热交换器的汽车空调系统，其中所述内部热交换器(IHX)连接在压缩机(Comp)、蒸发器(Evap)和冷凝器(Cond)之间。该汽车空调系统中制冷剂的流量控制是通过热力膨胀阀(TXV)来感知蒸发器出口温度，进而调节阀门的开度来实现的。

由于从系统的角度，对内部热交换器系统来说，希望蒸发器出口的过热度恰好为饱和状态，如图2中的压焓图所示。热力膨胀阀的目标是控制蒸发器出口尽可能低的过热度，且不能为两相流体，一旦出现两相流体，热力膨胀阀将容易失控。而对于热力膨胀阀来讲，低过热度控制，特别是接近于0℃控制，是非常困难的。热力膨胀阀流量过多或者过少地提供给蒸发器均对系统不利，会造成系统振荡或者性能降低。特别是在低负荷工况下，系统出现振荡的概率非常高。

因此，有必要对现有技术中热力膨胀阀无法准确控制系统流量和过热度的问题进行改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车空调系统中制冷剂流量的控制方法及汽车空调系统，其能够准确控制流入蒸发器中制冷剂的流量。

为解决实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种汽车空调系统中制冷剂流量的控制方法，所述汽车空调系统包括相互连接的压缩机、冷凝器、内部热交换器及蒸发器，其中所述压缩机、冷凝器及蒸发器均包括进口及出口，所述内部热交换器包括高压侧及低压侧，所述高压侧及低压侧亦均包括进口及出口，所述压缩机的出口与冷凝器的进口相连，所述冷凝器的出口与内部热交换器的高压侧的进口相连，所述内部热交换器的高压侧的出口与蒸发器的进口相连，所述蒸发器的出口与内部热交换器的低压侧的进口相连，所述内部热交换器的低压侧的出口与压缩机的进口相连，所述汽车空调系统还包括安装在内部热交换器的高压侧的出口与蒸发器的进口之间的电子膨胀阀及用以向所述电子膨胀阀发出控制信号的控制器，所述控制器通过如下方式一或者方式二向所述电子膨胀阀发出控制信号，所述电子膨胀阀接收该控制信号来调节其开度，进而调节进入蒸发器内制冷剂的流量：

方式一：所述控制器根据内部热交换器的低压侧出口的压力及温度来控制内部热交换器的低压侧出口的过热度，并根据该过热度向所述电子膨胀阀发出控制信号；

方式二：所述控制器根据内部热交换器的高压侧出口的压力及温度来控制内部热交换器的高压侧出口的过冷度，并根据该过冷度来向所述电子膨胀阀发出控制信号。

作为本发明进一步改进的技术方案：未在蒸发器内完全蒸发的制冷剂在内部热交换器的低压侧继续蒸发吸热，并由此进一步降低内部热交换器的高压侧出口处制冷剂的温度。

作为本发明进一步改进的技术方案：所述汽车空调系统还包括安装在内部热交换器的低压侧的出口与压缩机的进口之间的气液分离器，所述气液分离器将内部热交换器的低压侧出口的气液两相制冷剂进行分离，以确保进入压缩机的制冷剂呈气态。

作为本发明进一步改进的技术方案：所述汽车空调系统还包括安装在蒸发器的出口与内部热交换器低压侧的进口之间的气液分离器，所述气液分离器将气液两相制冷剂进行分离，以确保进入内部热交换器的低压侧进口处的制冷剂呈气态。

作为本发明进一步改进的技术方案：方式一中调节进入蒸发器内制冷剂的流量包括如下步骤：