專利名稱：車載熱泵空調(diào)系統(tǒng)及車載熱泵空調(diào)車外機除霜方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車載空調(diào)系統(tǒng)及空調(diào)車外機控制除霜方法。
背景技術(shù)：
目前、汽車中廣泛使用的空調(diào)系統(tǒng)僅僅能滿足夏季制冷工況的要求，而冬季采暖工況則是利用溫度較高的發(fā)動機冷卻水加熱空氣來滿足車內(nèi)舒適性要求的。隨著科學的進步和汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，汽車發(fā)動機的效率越來越高，這就使得發(fā)動機在冬季工況下能夠用來采暖的余熱越來越少，對于安全和舒適性要求，較長的升溫周期和緩慢的除霜效果是不能接受的，目前在汽車制造業(yè)中的另行添加的輔助加熱手段如電加熱、阻尼加熱等等再制造成本高、性能較差、制熱效率仍存在不足。并且，由于車輛行駛環(huán)境較為復雜，在冬季氣溫較低情況下，車外機的散熱器表面溫度低于露點溫度時，其表面易產(chǎn)生冷凝水，冷凝水溫度低于0°c就會發(fā)生結(jié)霜，結(jié)霜嚴重時，換熱器散熱翅片間通風區(qū)域會局部或全部被霜凍占據(jù)，從而增大熱阻和風阻，直接影響其換熱效率，因此快速有效的消除車外機總成中散熱器表面的結(jié)霜是研究人員需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、能實現(xiàn)制熱、熱冷及除霜三種工況，制熱效率高、性能好、制造成本低、制控簡便的汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)。本發(fā)明的另一目的是提供一種上述熱泵空調(diào)系統(tǒng)冬季的車外機控制除霜方法。本發(fā)明汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)包括車外機總成、鼓風電機、風門、以及壓縮機，所述壓縮機的制冷劑流出口經(jīng)冷疑器芯子、制熱膨脹閥的閥門部、第一電磁截止閥與車外機總成進液口連接，所述制冷劑流出口還經(jīng)第三電磁截止閥與車外機總成進液口連接；所述車外機總成出液口經(jīng)第二截止閥、制冷膨脹閥的閥門部、蒸發(fā)器芯體、制冷膨脹閥的感溫部與壓縮機的制冷劑流入口連接，所述車外機總成出液口還經(jīng)第四電磁截止閥、制熱膨脹閥的感溫部與壓縮機的制冷劑流入口連接；所述鼓風電機與風道的入口對應(yīng)，風道出口連通駕駛室，蒸發(fā)器芯體及冷凝器芯子位于風道中，所述風道上設(shè)有用于切換室內(nèi)或室外出風流向的風門。進一步的，所述風道包括制冷風道及熱制風道，兩風道的入口與鼓風電機對應(yīng)，出口均連通駕駛室，所述蒸發(fā)器芯體位于制冷風道中，所述冷凝器芯子位于制熱風道中，所述風門由與冷暖控制風門和導出風門構(gòu)成，冷暖控制風門位于制冷風道和制熱風道進口處， 用于切換進風風道，導出風門位于制冷風道出口處，用于切換室內(nèi)或室外的出風流向。本發(fā)明車載熱泵空調(diào)車外機除霜方法為，控制第一電磁截止閥、第四電磁截止閥斷電關(guān)閉，第三電磁截至閥、第二電磁截止閥通電打開，同時控制風門切換關(guān)閉風道連通駕駛室的出口，打開風道連通室外的出口 ；制冷劑由壓縮機壓縮后由制冷劑流出口排出后，經(jīng)過管道流到第三電磁截至閥，進入車外機總成冷凝降溫，之后流經(jīng)第二電磁截止閥，再通過制冷膨脹閥8的閥門部節(jié)流降壓后，再流進蒸發(fā)器芯體內(nèi)，同時鼓風機由風道送風通過蒸發(fā)器芯體，使蒸發(fā)器芯體內(nèi)的制冷劑吸熱氣化，并降低了流經(jīng)蒸發(fā)器芯體周部風的溫度，被降溫的風經(jīng)風門排出室外；氣化后的冷媒通過制冷膨脹閥8的的感溫部返回壓縮機的制冷劑流入口重新壓縮。進一步的，控制第一電磁截止閥、第四電磁截止閥斷電關(guān)閉，第三電磁截至閥、第二電磁截止閥通電打開，同時冷暖控制風門切換打開制冷風道，關(guān)閉制熱風道，控制導出風門切換關(guān)閉熱冷風道連通駕駛室的出口，打開熱冷風道連通室外的出口 ；制冷劑由壓縮機壓縮后由制冷劑流出口排出后，經(jīng)過管道流到第三電磁截至閥，進入車外機總成冷凝降溫， 之后流經(jīng)第二電磁截止閥，再通過制冷膨脹閥8的閥門部節(jié)流降壓后，再流進蒸發(fā)器芯體內(nèi)，同時鼓風機送風由制冷風道通過蒸發(fā)器芯體，使蒸發(fā)器芯體內(nèi)的制冷劑吸熱氣化，并降低了流經(jīng)蒸發(fā)器芯體周部風的溫度，被降溫的風經(jīng)制冷風道出口處的導出風門排出室外； 氣化后的冷媒通過制冷膨脹閥8的的感溫部返回壓縮機的制冷劑流入口重新壓縮。本發(fā)明熱泵空調(diào)系統(tǒng)正常使用時，為夏季制冷，冬季制熱，導出風門關(guān)閉通往室外的通道，并通過冷暖控制風門切換鼓風電機吹出的風流經(jīng)相應(yīng)制冷或制冷風道形成熱風或冷風吹入駕駛室內(nèi)；但當冬季氣溫過低，使車外機總成結(jié)霜(主要為散熱器結(jié)霜)時，短時開啟(時間根據(jù)結(jié)霜程度具體控制如3-8分鐘)制冷狀態(tài)，同時冷暖控制風門打開制冷風道、并使導出風門關(guān)閉制冷通道通往駕駛室的出口，打開通往室外的出口，將鼓風機吹出的冷風引出室外，運行一段時間后，由于進入車外機總成的制冷劑溫度上升，則可迅速除去車外機總成上的結(jié)霜，除霜后可再次恢復制熱工況。本發(fā)明熱泵空調(diào)結(jié)構(gòu)簡單，熱泵空調(diào)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)快速制熱、制冷及除霜多種多功能；本發(fā)明除霜方法出人意料的采用冬季制冷工況下進入車外機總成的制冷劑溫度較高的原理對車外機總成進行除霜，并將制冷產(chǎn)生的冷風引入室外，技術(shù)方案巧妙，除霜效果好，控制簡單、可靠性高，延長了空調(diào)的使用壽命。


圖1為本發(fā)明原理結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明制冷工作制冷劑流動及風向流動示意圖；圖3為本發(fā)明制熱工作制冷劑流動及風向流動示意圖；圖4為本發(fā)明除霜狀態(tài)冷劑流動及風向流動示意圖。其中，1-壓縮機、1. 1-制冷劑流出口、1.2-制冷劑流入口、2-車外機總成、2. 1_進液口、2. 2-出液口、3-第一電磁截止閥1、4-第四電磁截止閥、5-第三電磁截至閥、6-第二電磁截止閥、7-制熱膨脹閥、8-制冷膨脹閥、9-蒸發(fā)器芯體、10-冷凝器芯子、11-冷暖控制風門、12-鼓風電機、13-導出風門、14-制熱風道、15-制冷風道。
具體實施例方式參照圖1，所述壓縮機1的制冷劑流出口 1. 1經(jīng)冷疑器芯子10、制熱膨脹閥7的閥門部、第一電磁截止閥3與車外機總成進液口 2. 1連接，所述制冷劑流出口 1. 2還經(jīng)第三電磁截止閥5與車外機總成2的進液口 2. 1連接；所述車外機總成2的出液口 2. 2經(jīng)第二截止閥6、制冷膨脹閥8的閥門部、蒸發(fā)器芯體9、制冷膨脹閥8的感溫部與壓縮機1的制冷劑流入口 1. 2連接，所述出液口 2. 2還經(jīng)第四電磁截止閥4、制熱膨脹閥7的感溫部與壓縮機 1的制冷劑流入口 1.2連接。所述風道包括制冷風道15及熱制風道14，兩風道的入口與鼓風電機12對應(yīng)，出口均連通駕駛室，所述蒸發(fā)器芯體9位于制冷風道15中，所述冷凝器芯子10位于制熱風道14 中，所述風門由與冷暖控制風門11和導出風門13構(gòu)成，冷暖控制風門11位于制冷風道15 和制熱風道14進口處，用于切換進風風道(將鼓風電機12吹出的風切換引入制熱風道或熱冷風道中)，導出風門13位于制冷風道15出口處，用于切換室內(nèi)或室外的出風流向(通過切換控制將制冷風道吹出的風全部引出室外或者全部引入駕駛室)。工作過程制冷工況的制冷劑流向和工作過程見附圖2 (制冷劑的流向如圖中箭頭所示)，制冷時，控制第一電磁截止閥3、第四電磁截止閥4斷電關(guān)閉，第三電磁截止閥5、第二電磁截止閥6通電打開，冷暖控制風門切換接通制冷風道15，關(guān)閉熱熱通道14、同時導出風門13 繼續(xù)關(guān)閉制冷通道15連通室外的出口 ；制冷劑由壓縮機1壓縮后由制冷劑流出口 1. 1排出，經(jīng)過管道流經(jīng)第三電磁截至閥5以及進液口 2. 1進入車外機總成2冷凝降溫后，由出液口 2. 2流經(jīng)第二電磁截至閥6，通過制冷膨脹閥8的閥門部節(jié)流降壓后進入蒸發(fā)器芯體9， 同時鼓風電機12送風通過制冷通道15內(nèi)的蒸發(fā)器芯體9時，流經(jīng)蒸發(fā)器芯體9內(nèi)的制冷劑吸熱氣化，降低了蒸發(fā)器芯體9周圍風的溫度，降溫后的風經(jīng)制冷通道15與駕駛室連通的出口全部排入駕駛室達到降溫的目的。蒸發(fā)器芯體9內(nèi)氣化后的制冷劑通過管道經(jīng)蒸發(fā)器芯體9的感溫部返回壓縮機1制冷劑流入口 1. 2重新壓縮，完成循環(huán)。制熱工況的制冷劑流向和工作過程見附圖2 (制冷劑的流向如圖中箭頭所示)，第三電磁截止閥5、第二電磁截止閥6斷電關(guān)閉，第一電磁截止閥3、第四電磁截止閥4通電打開，冷暖控制風門切換接通制熱風道14，關(guān)閉熱冷通道15、同時導出風門13關(guān)閉制冷通道 15連通室外的出口，制冷劑由壓縮機1壓縮后經(jīng)制冷劑流出口 1. 1排出，經(jīng)過管道流入冷凝器芯子10，鼓風機12送風通過冷熱通道14內(nèi)的冷凝器芯子10，冷凝器芯子10冷凝放熱液化，使冷凝器芯子10周圍風的溫度吸熱升溫，熱風經(jīng)制熱通道14與駕駛室連通的出口全部進入駕駛室，達到制熱目的。液化之后的制冷劑通過制熱膨脹閥7的閥門部節(jié)流降壓，再流經(jīng)第一電磁截至閥3、以及進液口 2. 1進入車外機總成2，制冷劑在吸收車外機總成2內(nèi)吸熱氣化成氣態(tài)，氣化后的制冷劑經(jīng)吸收車外機總成2的出液口 2.2通過管道經(jīng)第四電磁截至閥4和制熱膨脹閥的7感溫部返回壓縮機1的制冷劑流入口 1. 2重新壓縮，完成循環(huán)。冬季除霜工況下制冷劑流向和工作過程見附圖4(制冷劑的流向如圖中箭頭所示)，停止空調(diào)的制熱工況，轉(zhuǎn)為制冷工況，具體電磁截止閥的開閉控制以及制冷劑的流向參見制冷工況，控制第一電磁截止閥3、第四電磁截止閥4斷電關(guān)閉，第三電磁截止閥5、第二電磁截止閥6通電打開，冷暖控制風門切換接通制冷風道15，關(guān)閉熱熱通道14、同時導出風門13切換，接通制冷通道15連通室外的出口，關(guān)閉制冷通道15連通室內(nèi)的出口 ；制冷劑由壓縮機1壓縮后由制冷劑流出口 1. 1排出，經(jīng)過管道流經(jīng)第三電磁截至閥5以及進液口 2. 1進入車外機總成2冷凝降溫后，由出液口 2. 2流經(jīng)第二電磁截至閥6，通過制冷膨脹閥 8的閥門部節(jié)流降壓后進入蒸發(fā)器芯體9，同時鼓風電機12向制冷風道15送風，通過蒸發(fā)器芯體9時，流經(jīng)蒸發(fā)器芯體9內(nèi)的制冷劑吸熱氣化，降低了蒸發(fā)器芯體9周圍風的溫度， 降溫后的風經(jīng)導出風門13導出駕駛室外。蒸發(fā)器芯體9內(nèi)氣化后的制冷劑通過管道經(jīng)蒸發(fā)器芯體9的感溫部返回壓縮機1制冷劑流入口 1. 2重新壓縮，完成循環(huán).因此空調(diào)車外機除霜時間非常短。所述制熱膨脹閥7及制冷膨脹閥9可選用現(xiàn)有的H型的膨脹閥，可根據(jù)流經(jīng)其感溫部的流體的溫度來調(diào)節(jié)閥門部閥門的開閉程度，為流經(jīng)閥門部的流體(制冷劑)節(jié)流降壓。所述冷暖控制風門11及導出風門13可通過CPU發(fā)出信號自動控制，CPU通經(jīng)由相應(yīng)的傳感器獲得車外機總成是否結(jié)霜的信號，并據(jù)此進行判斷和除霜控制信號的發(fā)出；所述電磁截止閥的開閉可由CPU自動控制其通斷電，CPU發(fā)出相應(yīng)的控制信號可以人為控制或者根據(jù)相應(yīng)的傳感器傳來的數(shù)據(jù)判斷后得出。本領(lǐng)域技術(shù)人員可利用現(xiàn)有技術(shù)進行合理設(shè)計。
權(quán)利要求
1.一種車載熱泵空調(diào)系統(tǒng)，包括車外機總成、鼓風電機以及壓縮機，其特征在于，所述壓縮機的制冷劑流出口經(jīng)冷疑器芯子、制熱膨脹閥的閥門部、第一電磁截止閥與車外機總成進液口連接，所述制冷劑流出口還經(jīng)第三電磁截止閥與車外機總成進液口連接；所述車外機總成出液口經(jīng)第二截止閥、制冷膨脹閥的閥門部、蒸發(fā)器芯體、制冷膨脹閥的感溫部與壓縮機的制冷劑流入口連接，所述車外機總成出液口還經(jīng)第四電磁截止閥、制熱膨脹閥的感溫部與壓縮機的制冷劑流入口連接；所述鼓風電機與風道的入口對應(yīng)，風道出口連通駕駛室，蒸發(fā)器芯體及冷凝器芯子位于風道中，所述風道上設(shè)有用于切換室內(nèi)或室外出風流向的風門。
2.如權(quán)利要求1所述的車載熱泵空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述風道包括制冷風道及熱制風道，兩風道的入口與鼓風電機對應(yīng)，出口均連通駕駛室，所述蒸發(fā)器芯體位于制冷風道中，所述冷凝器芯子位于制熱風道中，所述風門由與冷暖控制風門和導出風門構(gòu)成，冷暖控制風門位于制冷風道和制熱風道進口處，用于切換進風風道，導出風門位于制冷風道出口處，用于切換室內(nèi)或室外的出風流向。
3.一種車載熱泵空調(diào)車外機除霜方法，其特征在于，控制第一電磁截止閥、第四電磁截止閥斷電關(guān)閉，第三電磁截至閥、第二電磁截止閥通電打開，同時控制風門切換關(guān)閉風道連通駕駛室的出口，打開風道連通室外的出口；制冷劑由壓縮機壓縮后由制冷劑流出口排出后，經(jīng)過管道流到第三電磁截至閥，進入車外機總成冷凝降溫，之后流經(jīng)第二電磁截止閥， 再通過制冷膨脹閥8的閥門部節(jié)流降壓后，再流進蒸發(fā)器芯體內(nèi)，同時鼓風機送風由風道通過蒸發(fā)器芯體，使蒸發(fā)器芯體內(nèi)的制冷劑吸熱氣化，并降低了流經(jīng)蒸發(fā)器芯體周部風的溫度，被降溫的風經(jīng)風門排出室外；氣化后的冷媒通過制冷膨脹閥8的的感溫部返回壓縮機的制冷劑流入口重新壓縮。
4.如權(quán)利要求2所述的車載熱泵空調(diào)車外機除霜方法，其特征在于，控制第一電磁截止閥、第四電磁截止閥斷電關(guān)閉，第三電磁截至閥、第二電磁截止閥通電打開，同時冷暖控制風門切換打開制冷風道，關(guān)閉制熱風道，控制導出風門切換關(guān)閉熱冷風道連通駕駛室的出口，打開熱冷風道連通室外的出口；制冷劑由壓縮機壓縮后由制冷劑流出口排出后，經(jīng)過管道流到第三電磁截至閥，進入車外機總成冷凝降溫，之后流經(jīng)第二電磁截止閥，再通過制冷膨脹閥8的閥門部節(jié)流降壓后，再流進蒸發(fā)器芯體內(nèi)，同時鼓風機送風由制冷風道通過蒸發(fā)器芯體，使蒸發(fā)器芯體內(nèi)的制冷劑吸熱氣化，并降低了流經(jīng)蒸發(fā)器芯體周部風的溫度， 被降溫的風經(jīng)制冷風道出口處的導出風門排出室外；氣化后的冷媒通過制冷膨脹閥8的的感溫部返回壓縮機的制冷劑流入口重新壓縮。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種車載空調(diào)系統(tǒng)及空調(diào)車外機控制除霜方法，解決了現(xiàn)有車載空調(diào)只有制冷的單功能，室內(nèi)制熱利用發(fā)動機冷卻水加熱空氣，制熱升溫周期長，除霜效果不佳的問題。技術(shù)方案包括車外機總成、鼓風電機以及壓縮機，通過多個電磁閥及兩個風門的相應(yīng)開閉控制制冷劑在管路間的流向和風在風道中的流向，實現(xiàn)車載空調(diào)系統(tǒng)制熱、熱冷和除霜三個工況。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、能實現(xiàn)制熱、熱冷及除霜三種工況，制熱效率高、性能好、制造成本低、制控簡便。
文檔編號F24F5/00GK102538095SQ20111045437
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者孫人杰, 張健慧, 熊雙元, 蔣曉東, 雷明星, 黃潔, 黃自訓 申請人:東風汽車股份有限公司