乘用车热泵空调系统的利记博彩app
【专利摘要】本实用新型乘用车热泵空调系统，由三个结构不同的换热器：外部换热器、第一内部换热器、第二内部换热器以及单向截止阀；油分离器；四通换向阀；第一、第二、第三两位三通阀；同轴管；节流装置及其连接管路构成空调主回路；节流装置包括第一和第二短管节流阀。此外，在空调主回路中增加了油分离器来解决低温下压缩机回油不好的问题，设置同轴管来提升换热能力并设有增焓进口；能在低温环境下解决冷媒流动分布不均、排水不畅、容易结霜的问题；能实现热泵系统在制冷与制热工况间的自由切换；减少了循环和控制回路及零部件数量，节省空间并节约成本；能为车内提供舒适的驾乘空间，适合纯电动和混动新能源汽车使用。
【专利说明】
乘用车热泵空调系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及纯电动和混动新能源汽车空调系统的设计与制造技术领域，具体地说，涉及乘用车使用的热栗空调系统的设计与制造，是供纯电动和混动新能源汽车制热、制冷、除霜、除雾使用的热栗空调系统。
【背景技术】
[0002]随着汽车工业的不断发展，汽车发动机的效率越来越高；在冬季采用发动机余热实现车内取暖的情况越来越少。与此同时，新能源汽车——纯电动和混动新能源汽车快速发展，新能源汽车讲究续航能力，而汽车空调耗电多与续航能力是矛盾的，而且现在的汽车空调必须自身解决供暖的问题，因此，现在人们对汽车空调系统节能降耗的标准提出了更高的要求。
[0003]目前新能源汽车在低温工况下解决供暖的做法和不足是:(I)利用传统空调安装的电加热PTC实现制热或利用水加热PTC循环系统加热水后通过暖风芯体实现制热，这不仅能耗高，系统复杂，而且影响整车的续航里程。(2)目前的热栗循环系统结构庞大、能效比低，在低温环境下室外换热器容易结霜，热栗系统要频繁化霜，使系统的COP低且影响乘车的舒适性。(3)由于系统中没有油分离器，在低温制热工况下易造成压缩机润滑油循环不畅，导致压缩机可靠性差且容易损坏。(4)采用单向流动的节流装置需增加具有截止功能的零部件及用于制冷剂反向流动的支路，这使得空调系统的连接更为复杂，制冷剂泄漏机率增大。(5)在一个系统分别安装干燥过滤器和气液分离器会使空调系统的零部件增多，使结构庞大且成本居高不下。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种乘用车热栗空调系统，它在低温制热工况下具有高能效比(C0P)、室外换热器不易结霜、空调系统的零部件更少、可节省安装空间；能提高乘坐的舒适性。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案。
[0006]—种乘用车热栗空调系统，含有压缩机、空调主回路和节流装置，其特征在于，所述空调主回路包括外部换热器、第一内部换热器、第二内部换热器、单向截止阀、油分离器、四通换向阀、第一两位三通阀、第二两位三通阀、第三两位三通阀、同轴管、节流装置及其连接管路;所述节流装置包括第一短管节流阀和第二短管节流阀；所述压缩机的一端通过所述单向截止阀、油分离器、四通换向阀分别与所述外部换热器以及与所述第三两位三通阀连接:通过所述第三两位三通阀直接与所述第二内部换热器连接，通过所述第三两位三通阀再连接所述第二两位三通阀并通过所述第二两位三通阀与所述第一内部换热器连接;所述第一内部换热器与所述第二内部换热器之间能通过所述第二两位三通阀连通，在所述第二内部换热器旁设有室内PTC加热器;所述第一内部换热器的另一头通过所述第一两位三通阀后的一路与含有第二短管节流阀的同轴管连接，另一路能通过所述增焓进口与所述压缩机连通;所述同轴管的另一端通过所述第一短管节流阀与所述外部换热器连接;所述外部换热器通过带干燥过滤功能的气液分离器分别与所述压缩机以及所述油分离器连接。
[0007]进一步，所述油分离器连接在压缩机排气管上，其回油孔与压缩机的吸气口连接。
[0008]进一步，所述第一短管节流阀和第二短管节流阀采用体积小、重量轻、具有双向节流功能的短管节流阀。
[0009]进一步，所述带干燥过滤功能的气液分离器设置在所述压缩机的进气口处。
[0010]进一步，所述同轴管由内管与外管构成，经过节流后的气液两相冷媒在内管内流动，与在内外管之间流动的高压液相冷媒进行热交换。
[0011]进一步，所述第二短管节流阀有一端能通过增焓进口与所述压缩机连接。
[0012]可选的，所述外部换热器采用串片式外部换热器。
[0013]可选的，所述第一内部换热器和第二内部换热器采用平行流式内部换热器或者管片式内部换热器。
[0014]本实用新型乘用车热栗空调系统的积极效果是:
[0015](I)采用专为热栗系统开发的串片式的外部换热器，能在低温环境下解决冷媒流动分布不均、排水不畅、容易结霜的问题。
[0016](2)采用体积小、重量轻、具有双向节流功能的短管节流阀替代膨胀阀，能实现热栗系统在制冷与制热工况下的自由切换，有效替代了目前其他热栗空调系统采用两组或两组以上电磁阀与普通单向膨胀阀相组合的结构，减少了循环和控制回路及零部件数量，节省空间并节约成本。
[0017](3)用带干燥过滤功能的气液分离器替代传统的干燥过滤器和气液分离器，使热栗空调系统的零部件及接头数量明显减少，提高了空调系统的密封性，更加节能和环保。
[0018](4)HVAC总成内部采用两个换热器和一个PTC加热器，换热单元由第一内部换热器、第二内部换热器及室内PTC加热器组成；制冷工况下由第一内部换热器单独参与换热制冷；制热工况下由第一内部换热器与第二内部换热器串联在一起共同参与换热，实现了在低温工况下系统热平衡稳定，在极低温环境下室内PTC加热器亦可介入并参与换热，进一步提高了车内制热或除霜效果，弥补了常规热栗系统制热性能不足的缺陷。
[0019](5)结构合理，能为车内提供舒适的驾乘空间，适合纯电动和混动新能源汽车使用。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型乘用车热栗空调系统的结构示意图。
[0021]图2为本实用新型乘用车热栗空调系统的制冷循环过程示意图。
[0022]图3为本实用新型乘用车热栗空调系统的制热循环过程示意图。
[0023]图中的标号分别为:
[0024]1、压缩机；101、增焓进口；
[0025]2、单向截止阀；3、油分离器；
[0026]4、四通换向阀；401、四通换向阀进口；
[0027]402、四通换向阀第一进出口；403、四通换向阀第二进出口；
[0028]404、四通换向阀出口；5、外部换热器；
[0029]6、第一短管节流阀；601、第一短管节流阀第一进出口；
[0030]602、第一短管节流阀第二进出口；7、同轴管；
[0031]8、第一两位三通阀；801、第一两位三通阀第一进出口；
[0032]802、第一两位三通阀第二进出口 ；803、第一两位三通阀第三进出口 ；
[0033]9、第二短管节流阀；10、第一内部换热器；
[0034]11、第二内部换热器；12、室内PTC加热器；
[0035]13、第二两位三通阀；1301、第二两位三通阀第一进出口；
[0036]1302、第二两位三通阀第二进出口 ；1303、第二两位三通阀第三进出口 ；
[0037]14、第三两位三通阀；1401、第三两位三通阀第一进出口；
[0038]1402、第三两位三通阀第二进出口 ；1403、第三两位三通阀第三进出口 ；
[0039]15、带干燥过滤功能的气液分离器。
【具体实施方式】
[0040]以下结合附图进一步说明本实用新型乘用车热栗空调系统的【具体实施方式】，但是应该指出，本实用新型的实施不限于以下的实施方式。
[0041]参见图1。一种乘用车热栗空调系统，含有压缩机1、单向截止阀2、油分离器3、四通换向阀4、外部换热器5、第一短管节流阀6、同轴管7、第一两位三通阀8、第二短管节流阀9、第一内部换热器10、第二内部换热器11、室内PTC加热器12、第二两位三通阀13、第三两位三通阀14和带干燥过滤功能的气液分离器15。
[0042]由所述单向截止阀2、油分离器3、四通换向阀4、第串片式外部换热器5、同轴管7、第一两位三通阀8、第二两位三通阀13、第三两位三通阀14、平行流式内部换热器10、管片式内部换热器11、节流装置及其连接管路构成空调主回路。所述节流装置包括第一短管节流阀6和第二短管节流阀9。实施中，所述外部换热器5采用串片式外部换热器;所述第一内部换热器10和第二内部换热器11采用平行流式或者管片式内部换热器。
[0043]将所述压缩机I的一端通过所述单向截止阀2、油分离器3、四通换向阀4分别与采用的串片式外部换热器5以及与所述第三两位三通阀14连接:通过所述第三两位三通阀14直接与采用的管片式第二内部换热器11连接，通过所述第三两位三通阀14再连接所述第二两位三通阀13并通过所述第二两位三通阀13与采用的平行流式第一内部换热器10连接。所述第一内部换热器10与所述第二内部换热器11之间能通过所述第二两位三通阀13连通。在所述第二内部换热器11旁设置室内PTC加热器12。所述第一内部换热器10的另一头通过所述第一两位三通阀8后的一路与含有第二短管节流阀9的同轴管7连接(所述第二短管节流阀9的一端通过增焓进口 101能与所述压缩机I连接)，另一路通过所述增焓进口 101与所述压缩机I连接。所述同轴管7的另一端通过所述第一短管节流阀6与所述外部换热器5连接；所述外部换热器5通过带干燥过滤功能的气液分离器15分别与所述压缩机I以及所述油分离器3连接。
[0044]实施中，应将所述油分离器3连接在压缩机I的排气管上，将油分离器3的回油孔与压缩机I的吸气口连接。这样，在低温制热工况下能有效地保证压缩机润滑油的顺畅循环，能解决排气温度过高致使压缩机I易损坏的问题，提高了压缩机I的可靠性。
[0045]实施中，所述第一短管节流阀6和第二短管节流阀9可采用体积小、重量轻、具有双向节流功能的短管节流阀。这样，能实现热栗系统在制冷与制热工况下的自由切换，有效替代目前其他热栗空调系统采用两组或两组以上电磁阀与普通单向膨胀阀相组合的结构，能减少循环和控制回路以及零部件数量，节省空调的安装空间并节约成本。
[0046]实施中，应将所述带干燥过滤功能的气液分离器15设置在所述压缩机I的进气口处。所述带干燥过滤功能的气液分离器15能将传统干燥过滤器与气液分离器的功能有效地结合起来，使热栗空调系统的零部件及接头数量明显减少，提高空调系统的密封性。
[0047]实施中，所述的同轴管7由内管与外管构成，经过节流后的气液两相冷媒在内管内流动，与在内外管之间流动的高压液相冷媒进行热交换。采用同轴管7替代传统空调系统中的经济器可降低热栗系统的重量及成本。
[0048]实施中，在压缩机I的吸气口处设置一个增焓进口101，在室外环境温度很低的工况下，可通过增焓进口 101启动喷气增焓系统。
[0049]本实用新型乘用车热栗空调系统的制冷循环过程为(参见图2):
[0050]将四通换向阀4的四通换向阀进口 401、四通换向阀第一进出口 402、四通换向阀第二进出口 403、四通换向阀出口404导通，将第一两位三通阀8的第一两位三通阀第一进出口
801、第一两位三通阀第二进出口802、第二两位三通阀13的第二两位三通阀第二进出口1302、第二两位三通阀第三进出口 1303以及第三两位三通阀14的第三两位三通阀第二进出口 1402、第三两位三通阀第三进出口 1403导通。
[0051]高温高压的制冷剂由压缩机I排气口排出，经单向截止阀2、油分离器3进入四通换向阀4的四通换向阀进口401，由四通换向阀第二进出口403排出进入外部换热器5，与外界大气进行热交换后冷凝为高压低温的液相状态;然后经第一短管节流阀第一进出口 601经第一短管节流阀6节流后变为低温低压气液两相的制冷剂经第一短管节流阀第二进出口602排出，随后通过同轴管7、第一两位三通阀第一进出口 801、第一两位三通阀第二进出口802进入第一内部换热器10与车内空气进行热交换，变为低温低压的过热气相制冷剂;然后经第二两位三通阀第二进出口 1302、第二两位三通阀第三进出口 1303、第三两位三通阀第二进出口 1402、第三两位三通阀第三进出口 1403、四通换向阀第一进出口 402、四通换向阀出口404，最后经带干燥过滤功能的气液分离器15进入压缩机I吸气口，完成一个制冷循环。
[0052]本实用新型乘用车热栗空调系统的制热循环过程为(参见图3):
[0053]制热系统开启的同时启动空调的电控自动控制系统:将四通换向阀4的四通换向阀进口401、四通换向阀第一进出口402、四通换向阀第二进出口403、四通换向阀出口404导通，将第一两位三通阀8的第一两位三通阀第一进出口 801、第一两位三通阀第二进出口
802、第二两位三通阀13的第二两位三通阀第一进出口1301、第二两位三通阀第二进出口1302以及第三两位三通阀14的第三两位三通阀第一进出口 1401、第三两位三通阀第二进出口 1402导通(极低温情况下还应将第一两位三通阀第三进出口 803导通)。
[0054]高温高压的制冷剂由压缩机I排气口排出，经单向截止阀2、油分离器3进入四通换向阀4的四通换向阀进口401，由四通换向阀第一进出口402排出经过第三两位三通阀第三进出口 1403、第三两位三通阀第一进出口 1401进入第二内部换热器11，再经第二两位三通阀第一进出口 1301、第二两位三通阀第二进出口 1302进入与第二内部换热器11串联在一起的第一内部换热器10，高温高压的制冷剂经两个内部换热器与车内空气进行热交换后冷凝为高压低温的液相状态，再经第一两位三通阀第二进出口 802及第一两位三通阀第一进出口 801、同轴管7内管与外管之间的流道经第一短管节流阀第二进出口 602进入第一短管节流阀6，节流降压为低温低压气液两相的制冷剂经第一短管节流阀第一进出口601排出，随后进入外部换热器5与外界空气进行热交换后蒸发为低温低压的过热气相制冷剂，再经四通换向阀第二进出口403及四通换向阀出口404，最后经带干燥过滤功能的气液分离器15进入压缩机I吸气口，完成一个制热循环。
[0055]此制热循环过程采用专为热栗系统开发的串片式外部换热器5，因而具有排水顺畅、分液均匀等特点，能有效提高系统的换热效率;两个内部换热器一一第一内部换热器10和第二内部换热器11串联起来共同参与换热，实现了在低温工况下空调系统的热平衡稳定，在有限的空间内大大增加了内部换热器的制热性能，提高了空调系统的能效比(COP)，弥补了常规热栗系统制热性能不足的缺陷。
[0056]在低温制热工况下，将压缩机润滑油与制冷剂一起经压缩机I排出，经单向截止阀2进入油分离器3，制冷剂和少部分润滑油经油分离器3的出口排出，大部分润滑油会经油分离器3的回油孔返回压缩机I的吸气管与制冷剂一起进入压缩机I，若压缩机I带有回油孔，润滑油则会由压缩机回油孔进入压缩机I。所述油分离器3的加入保证了低温制热工况下润滑油的顺畅循环，解决了低温制热工况时压缩机I排气温度过高使压缩机I容易损坏、可靠性差的冋题。
[0057]此外，采用体积小、重量轻、具有双向节流功能的第一短管节流阀6，可使空调系统在制冷、制热工况下切换自如，回路和零部件数量减少，系统的设置更为灵活，可节省安装空间降低成本。
[0058]在极低温制热工况下，第一两位三通阀第三进出口 803自动导通，由第一内部换热器10出来的制冷剂被分为两部分，一部分经第一两位三通阀第一进出口 801直接进入同轴管7内管与外管之间的通道，另一部分用于喷气增焓的制冷剂通过第二短管节流阀9节流降压后再进入同轴管7内管内部的通道;两部分制冷剂在同轴管7内进行热交换，经过节流降压后用于喷气增焓的制冷剂温度升高焓值增加，直接进入压缩机I的增焓进口 101，另一部分制冷剂经第一短管节流阀6节流降压，再经外部换热器5蒸发后通过四通换向阀4、带干燥过滤功能的气液分离器15进入压缩机I的吸气口，最后与进入增焓进口 101的制冷剂一起被压缩机I压缩后由排气口排出，进入下一个工作循环。
[0059]由于有喷气增焓循环的介入，经过第二内部换热器11、第一内部换热器10的流量为经过外部换热器5流量与用于喷气增焓制冷剂流量之和，增加了制冷剂质量流量，增强了两个内部换热器的换热效率，提升了换热量，使空调系统能效比(COP)得到进一步的提高。
[0060]采用结构紧凑、质量轻的同轴管7替代传统的喷气增焓系统中的经济器或闪发器，可有效降低热栗系统的重量及成本。此外，采用室内PTC加热器12可有效地提升乘员舱内环境的舒适性。
[0061]串片式外部换热器5的除霜循环过程为:在冬季极低温环境下启动热栗系统制热采暖时，串片式的外部换热器5有时会出现少量结霜的现象。因此，可在外部换热器5外表面的制冷剂侧进出口、出风侧分别设置压力或温度传感器，当获得的压力或温度参数达到设定的除霜模式开启值时，电控系统会自动控制四通换向阀4、第一两位三通阀8、第二两位三通阀13、第三两位三通阀14的进出口处于导通状态并将系统调整为制冷循环，详细循环流程见上面描述，此时利用流经外部换热器5的高温高压状态的制冷剂进行除霜，同时，外部冷凝风扇停止工作、室内PTC加热器接通，以保证除霜的速度及乘员舱内环境的舒适性。
[0062]室内除湿循环过程为:春秋季节，车内湿度过大需要除湿时，可开启制冷循环系统，通过第一内部换热器10进行降温除湿，再通过室内PTC加热器12升温以保证乘员舱内环境的舒适性。
【主权项】
1.一种乘用车热栗空调系统，含有压缩机(I)、空调主回路和节流装置，其特征在于，所述空调主回路包括外部换热器(5)、第一内部换热器(10)、第二内部换热器(11)、单向截止阀(2 )、油分离器(3 )、四通换向阀(4 )、第一两位三通阀(8 )、第二两位三通阀(13 )、第三两位三通阀(14)、同轴管(7)、节流装置及其连接管路;所述节流装置包括第一短管节流阀(6)和第二短管节流阀(9);所述压缩机(I)的一端通过所述单向截止阀(2)、油分离器(3)、四通换向阀(4)分别与所述外部换热器(5)以及与所述第三两位三通阀(14)连接:通过所述第三两位三通阀(14)直接与所述第二内部换热器(11)连接，通过所述第三两位三通阀(14)再连接所述第二两位三通阀(13)并通过所述第二两位三通阀(13)与所述第一内部换热器(10)连接;所述第一内部换热器(10)与所述第二内部换热器(11)之间能通过所述第二两位三通阀(13)连通，在所述第二内部换热器(11)旁设有室内PTC加热器(12);所述第一内部换热器(10)的另一头通过所述第一两位三通阀(8)后的一路与含有第二短管节流阀(9)的同轴管(7)连接，另一路能通过增焓进口(101)与所述压缩机(I)连通;所述同轴管(7)的另一端通过所述第一短管节流阀(6)与所述外部换热器(5)连接;所述外部换热器(5)通过带干燥过滤功能的气液分离器(15)分别与所述压缩机(I)以及所述油分离器(3)连接。2.根据权利要求1所述的乘用车热栗空调系统，其特征在于，所述油分离器(3)连接在压缩机(I)排气管上，其回油孔与压缩机(I)的吸气口连接。3.根据权利要求1所述的乘用车热栗空调系统，其特征在于，所述第一短管节流阀(6)和第二短管节流阀(9)采用体积小、重量轻、具有双向节流功能的短管节流阀。4.根据权利要求1所述的乘用车热栗空调系统，其特征在于，所述带干燥过滤功能的气液分离器(15)设置在所述压缩机(I)的进气口处。5.根据权利要求1所述的乘用车热栗空调系统，其特征在于，所述同轴管(7)由内管与外管构成，经过节流后的气液两相冷媒在内管内流动，与在内外管之间流动的高压液相冷媒进行热交换。6.根据权利要求1所述的乘用车热栗空调系统，其特征在于，所述第二短管节流阀(9)有一端能通过增焓进口( 101)与所述压缩机(I)连接。7.根据权利要求1所述的乘用车热栗空调系统，其特征在于，所述外部换热器(5)采用串片式外部换热器。8.根据权利要求1所述的乘用车热栗空调系统，其特征在于，所述第一内部换热器(10)和第二内部换热器(11)采用平行流式内部换热器或者管片式内部换热器。
【文档编号】F25B41/04GK205615302SQ201620374011
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】陈斐, 轩小波, 黄国强
【申请人】上海加冷松芝汽车空调股份有限公司