用于車輛的熱泵系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于車輛的熱泵系統(tǒng)，更具體地講，涉及一種用于車輛的熱泵系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在用于冷卻的空調(diào)模式和用于加熱的熱泵模式中共用空調(diào)殼的蒸發(fā)器，由于可以在不對空調(diào)殼的結(jié)構(gòu)作任何改變的情況下應(yīng)用熱泵系統(tǒng)，所以減小了重量并降低了制造成本，并且因為熱泵系統(tǒng)利用發(fā)動機的廢熱，因此，即使在低溫下熱泵系統(tǒng)也可運轉(zhuǎn)而不受室外溫度的任何影響，所以提高了燃料效率，并提高了加熱性能和效率。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，用于車輛的空調(diào)包括用于冷卻車輛內(nèi)部的冷卻系統(tǒng)和用于加熱車輛內(nèi)部的加熱系統(tǒng)。在制冷劑循環(huán)的蒸發(fā)器側(cè)，冷卻系統(tǒng)通過將經(jīng)過蒸發(fā)器外部的空氣與在蒸發(fā)器內(nèi)部流動的制冷劑進行熱交換而將空氣轉(zhuǎn)換成冷空氣，以冷卻車輛的內(nèi)部。在冷卻水循環(huán)的加熱器芯側(cè)，加熱系統(tǒng)通過將經(jīng)過加熱器芯的外部的空氣與在加熱器芯內(nèi)部流動的冷卻水進行熱交換而將空氣轉(zhuǎn)變成暖空氣，以加熱車輛的內(nèi)部。
[0003]此外，通過發(fā)動機(內(nèi)燃發(fā)動機)和電動馬達運轉(zhuǎn)的混合動力車輛利用發(fā)動機的廢熱(冷卻水)作為熱源來加熱車輛的內(nèi)部。
[0004]也就是說，由于在車輛通過發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，發(fā)動機的廢熱是充足的，所以混合動力車輛以與傳統(tǒng)車輛相同的方式利用空調(diào)加熱，但是當(dāng)車輛通過電動馬達運轉(zhuǎn)時，即使發(fā)動機關(guān)閉，仍利用發(fā)動機冷卻水的余熱作為熱源。
[0005]在車輛通過電動馬達運轉(zhuǎn)的情況下，如果室外溫度低(零度以下)，當(dāng)發(fā)動機冷卻水在預(yù)定溫度以下時，由于缺少發(fā)動機冷卻水的余熱，車輛不能通過電動馬達運轉(zhuǎn)。然而，發(fā)動機被迫使運轉(zhuǎn)以確保用于加熱的熱源，從而惡化混合動力車輛的燃料效率。
[0006]為了提高低溫下混合動力車輛的燃料效率，已經(jīng)開發(fā)了在每個空調(diào)中應(yīng)用熱泵系統(tǒng)。
[0007]圖1示出了用于輛的傳統(tǒng)的熱泵系統(tǒng)的示例，如圖1中所示，用于車輛的熱泵系統(tǒng)包括:壓縮機30，用于壓縮并排出制冷劑；內(nèi)部熱交換器32，用于將從壓縮機30排出的制冷劑的熱量發(fā)散；第一膨脹閥34，平行安裝用于選擇性地使經(jīng)過內(nèi)部熱交換器32的制冷劑膨脹；外部熱交換器48，用于使經(jīng)過第一膨脹閥34的制冷劑與室外進行熱交換；蒸發(fā)器60，用于蒸發(fā)經(jīng)過外部熱交換器48的制冷劑；蓄能器62，用于將經(jīng)過蒸發(fā)器60的制冷劑分為氣態(tài)制冷劑和液態(tài)制冷劑；第二膨脹閥56，用于選擇性地將供應(yīng)到蒸發(fā)器60的制冷劑膨脹；以及支路線路58，在熱泵模式中，用于使經(jīng)過外部熱交換器48的制冷劑繞過第二膨脹閥56和蒸發(fā)器60。
[0008]蒸發(fā)器60和內(nèi)部熱交換器32分別安裝在空調(diào)殼50的內(nèi)部，在這種情況下，加熱器芯70安裝在空調(diào)殼50內(nèi)部的蒸發(fā)器60和內(nèi)部熱交換器32之間。
[0009]發(fā)動機72的冷卻水在加熱器芯70的內(nèi)部循環(huán)，適于調(diào)節(jié)冷風(fēng)和暖風(fēng)的混合的量的溫度調(diào)節(jié)門74安裝在蒸發(fā)器60和加熱器芯70之間。
[0010]用于車輛的傳統(tǒng)的熱泵系統(tǒng)具有以上所述的結(jié)構(gòu)，在熱泵模式中(最大限度加熱的模式)，從壓縮機30排出的制冷劑順序經(jīng)過內(nèi)部熱交換器32、第一膨脹閥34、外部熱交換器48、支路線路58和蓄能器62，然后，返回到壓縮機30。在這種情況下，內(nèi)部熱交換器32用作加熱器，外部熱交換器48用作蒸發(fā)器。
[0011]因此，在熱泵模式中，熱泵系統(tǒng)在車輛通過電動馬達運轉(zhuǎn)的情況下使用內(nèi)部熱交換器32進行加熱，而在車輛通過發(fā)動機運轉(zhuǎn)的情況下利用發(fā)動機72的冷卻水在其中循環(huán)的加熱器芯70進行加熱，以提高燃料效率。
[0012]同時，在空調(diào)模式中(最大限度冷卻的模式)，從壓縮機30排出的制冷劑順序經(jīng)過內(nèi)部熱交換器32、外部熱交換器48、第二膨脹閥56、蒸發(fā)器60和蓄能器62，然后，返回到壓縮機30。在這種情況下，被溫度調(diào)節(jié)門74關(guān)閉的內(nèi)部熱交換器32與熱泵模式中類似地用作加熱器，蒸發(fā)器60用作冷卻器。
[0013]然而，在應(yīng)用用于車輛的傳統(tǒng)的熱泵系統(tǒng)以提高低溫下的燃料效率的情況下，因為發(fā)動機72的廢熱和熱泵系統(tǒng)一起使用，所以用于熱泵的熱交換器的內(nèi)部熱交換器32被添加到空調(diào)殼50的內(nèi)部，因此，共用空調(diào)殼50是困難的，并且由于空調(diào)殼50的尺寸和重量增加而使制造成本增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]因此，本發(fā)明是為了解決在現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的上述問題，并且本發(fā)明的目的是提供用于車輛的熱泵系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在用于冷卻的空調(diào)模式和用于加熱的熱泵模式中共用空調(diào)殼的蒸發(fā)器，由于可以在不對空調(diào)殼的結(jié)構(gòu)作任何改變的情況下應(yīng)用熱泵系統(tǒng)，所以減小了重量并降低了制造成本，并且因為熱泵系統(tǒng)利用發(fā)動機的廢熱，因此，即使在低溫下熱泵系統(tǒng)也可運轉(zhuǎn)而不受室外溫度的任何影響，從而提高了燃料效率，并提高了加熱性能和效率。
[0015]為了實現(xiàn)以上目標，本發(fā)明提供了一種用于車輛的熱泵系統(tǒng)，所述用于車輛的熱泵系統(tǒng)包括:壓縮機，用于壓縮和排出制冷劑；蒸發(fā)器，安裝在空調(diào)殼的內(nèi)側(cè)，用于在空調(diào)殼的內(nèi)部的空氣和制冷劑之間交換熱量；外部熱交換器，安裝在空調(diào)殼的外部，用于在制冷劑和室外空氣之間交換熱量；膨脹裝置，布置在蒸發(fā)器和外部熱交換器之間，用于使制冷劑膨脹；廢熱交換器，用于在車輛的廢熱和制冷劑之間交換熱量；第一制冷劑循環(huán)線路，以這樣的方式連接制冷劑線路:在空調(diào)模式中，從壓縮機排出的制冷劑順序循環(huán)通過外部熱交換器、膨脹裝置、蒸發(fā)器和壓縮機；第二制冷劑循環(huán)線路，以這樣的方式連接制冷劑線路:在熱泵模式中，從壓縮機排出的制冷劑順序循環(huán)通過蒸發(fā)器、膨脹裝置、廢熱交換器和壓縮機，其中，蒸發(fā)器以這樣的方式共用:在空調(diào)模式中執(zhí)行冷卻活動并且在熱泵模式中執(zhí)行加熱活動。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實施例，用于車輛的熱泵系統(tǒng)能夠在用于冷卻的空調(diào)模式和用于加熱的熱泵模式中共用空調(diào)殼的蒸發(fā)器，由于可以在不對空調(diào)殼的結(jié)構(gòu)作任何改變的情況下應(yīng)用熱泵系統(tǒng)，所以減小了重量并降低了制造成本。
[0017]此外，由于本發(fā)明的熱泵系統(tǒng)中沒有安裝傳統(tǒng)的熱泵系統(tǒng)中安裝在空調(diào)殼內(nèi)部的內(nèi)部熱交換器，因此，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實施例的用于車輛的熱泵系統(tǒng)能夠減少部件的數(shù)量并降低制造成本。
[0018]此外，因為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實施例的用于車輛的熱泵系統(tǒng)利用發(fā)動機的廢熱，所以即使在低溫下熱泵系統(tǒng)也可運轉(zhuǎn)而不受室外溫度的任何影響，從而提高了燃料效率，并提高了加熱性能和效率。
【附圖說明】
[0019]通過下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的詳細描述，本發(fā)明的以上和其它目的、特點和優(yōu)點將明顯，在附圖中:
[0020]圖1是用于車輛的傳統(tǒng)的熱泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖2是發(fā)動機處于開啟狀態(tài)的熱泵系統(tǒng)的空調(diào)模式的結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖3是發(fā)動機處于關(guān)閉狀態(tài)的熱泵系統(tǒng)的空調(diào)模式的結(jié)構(gòu)圖；
[0023]圖4是發(fā)動機處于關(guān)閉狀態(tài)的熱泵系統(tǒng)的熱泵模式的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0024]現(xiàn)在，將參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選的實施例進行詳細地說明。
[0025]首先，根據(jù)本發(fā)明的用于車輛的熱泵系統(tǒng)包括壓縮機100、蒸發(fā)器110、外部熱交換器130、膨脹裝置120、廢熱交換器140、第一制冷劑循環(huán)線路Rl和第二制冷劑循環(huán)線路R2，優(yōu)選的是，熱泵系統(tǒng)被應(yīng)用到混合動力車輛。
[0026]第一制冷劑循環(huán)線路Rl是在空調(diào)模式中循環(huán)制冷劑的線路，第二制冷劑循環(huán)線路R2是在熱泵模式中循環(huán)制冷劑的線路。
[0027]在空調(diào)模式中，第一制冷劑循環(huán)線路Rl以這樣的方式形成制冷劑線路:從壓縮機100排出的制冷劑順序循環(huán)通過外部熱交換器130、膨脹裝置120、蒸發(fā)器110和壓縮機100，而在熱泵模式中，第二制冷劑循環(huán)線路R2以這樣的方式形成制冷劑線路:從壓縮機100排出的制冷劑順序循環(huán)通過蒸發(fā)器110、膨脹裝置120、廢熱交換器140和壓縮機100。
[0028]在這種情況下，第一制冷劑循環(huán)線路Rl和第二制冷劑循環(huán)線路R2共用第一制冷劑循環(huán)線路Rl和第二制冷劑循環(huán)線路R2的部分區(qū)段。
[0029]也就是說，第一制冷劑循環(huán)線路Rl和第二制冷劑循環(huán)線路R2的部分區(qū)段是一體形成的，使得第一制冷劑循環(huán)線路Rl和第二制冷劑循環(huán)線路R2能夠共用一體形成的區(qū)段。如圖中所示，連接到壓縮機100的區(qū)段(a)和蒸發(fā)器110和連接到膨脹裝置120的區(qū)段(b)成為第一制冷劑循環(huán)線路Rl和第二制冷劑循環(huán)線路R2的共用區(qū)段(a)和(b)。
[0030]同時，外部熱交換器130安裝在第一制冷劑循環(huán)線路Rl上，廢熱交換器140安裝在第二制冷劑循環(huán)線路R2上。
[0031]因此，根據(jù)第一換向閥181和第二換向閥182的方向改變，在空調(diào)模式中，從壓縮機100排出的制冷劑在沿著第一制冷劑循環(huán)線路Rl流動時順序循環(huán)通過外部熱交換器130、膨脹裝置120、蒸發(fā)器110和壓縮機，在熱泵模式中，從壓縮機100排出的制冷劑在沿著第二制冷劑循環(huán)線路R2流動時順序循環(huán)通過蒸發(fā)器110、膨脹裝置120、廢熱交換器140和壓縮機100。
[0032]如上所示，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的熱泵系統(tǒng)不僅在空調(diào)模式中而且在熱泵模式中都能共用安裝在空調(diào)殼150內(nèi)部的蒸發(fā)器110。
[0033]在下文中，將通過組件詳細地描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的熱泵系統(tǒng)。
[0034]首先，壓縮機10