本發(fā)明涉及發(fā)動機(jī)余熱利用技術(shù)和co2制冷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種發(fā)動機(jī)余熱回收驅(qū)動吸收式制冷輔助過冷的co2跨臨界制冷循環(huán)的汽車空調(diào)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

我國已經(jīng)成為當(dāng)今世界上汽車年產(chǎn)銷量最多的國家，這導(dǎo)致石化燃料大量消耗與環(huán)境污染的矛盾日益凸顯。汽車發(fā)動機(jī)排放至歧管的廢氣溫度高達(dá)600-700℃，發(fā)動機(jī)燃料中30％～45％的能量隨著尾氣排放到大氣中，造成了能量的浪費(fèi)。所以，對尾氣的余熱進(jìn)行有效的回收利用，在很大程度上能提高了能量的利用率。

現(xiàn)階段汽車空調(diào)制冷劑絕大多數(shù)為r134a，r134a這種制冷劑雖然odp為0，但是gwp高達(dá)1430，汽車空調(diào)系統(tǒng)里的制冷劑不可避免的會發(fā)生泄漏和定期更換，對環(huán)境產(chǎn)生不利影響，加速溫室效應(yīng)。基于對環(huán)境的日益重視和可持續(xù)發(fā)展的考慮，co2作為一種環(huán)境友好型工質(zhì)，以其諸多優(yōu)點(diǎn)再次受到了人們的關(guān)注。(1)、自然工質(zhì)，對環(huán)境無破壞作用，odp＝0、gwp＝1。(2)、單位體積制冷量大，與普通工質(zhì)相比，co2設(shè)備體積小。(3)、安全系數(shù)高，無毒不可燃，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。(4)、粘度低，具有優(yōu)良的流動性及傳熱性，與潤滑油具有良好的相容性。(5)、廉價容易獲取。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種發(fā)動機(jī)余熱驅(qū)動吸收式制冷輔助過冷的co2跨臨界制冷循環(huán)汽車空調(diào)系統(tǒng)。

為了滿足以上的需求，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：提出一種基于發(fā)動機(jī)尾氣余熱驅(qū)動吸收式制冷輔助過冷的co2跨臨界制冷循環(huán)汽車空調(diào)，包括輔助吸收式制冷系統(tǒng)和co2跨臨界制冷系統(tǒng)；

所述輔助吸收式制冷循環(huán)系統(tǒng)是包括發(fā)生器、冷凝器、節(jié)流閥一、蒸發(fā)器一、吸收器、溶液泵、節(jié)流閥二、熱交換器；內(nèi)燃機(jī)的高溫尾氣排氣管連接發(fā)生器，發(fā)生器內(nèi)放置制冷劑，發(fā)生器的制冷劑蒸汽出口、冷凝器、節(jié)流閥一、蒸發(fā)器一的制冷劑入口依次連接，蒸發(fā)器一的制冷劑出口、吸收器、溶液泵、熱交換器溶液入口依次連接，熱交換器溶液出口連接發(fā)生器；發(fā)生器的制冷劑出口與熱交換器制冷劑入口連接，熱交換器制冷劑出口通過節(jié)流閥二與吸收器連接；

所述co2跨臨界制冷循環(huán)是由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器二、氣體冷卻器和節(jié)流閥三組成；壓縮機(jī)出氣口通過氣體冷卻器連接蒸發(fā)器一的co2入口，蒸發(fā)器一的co2出口通過節(jié)流閥三連接壓縮機(jī)進(jìn)氣口。

輔助吸收式制冷循環(huán)所使用的制冷劑為水，吸收劑為溴化鋰。co2跨臨界制冷循環(huán)所用的制冷劑是自然工質(zhì)co2。co2跨臨界制冷循環(huán)為：低溫低壓的co2工質(zhì)從車內(nèi)環(huán)境吸收熱量，進(jìn)入到壓縮機(jī)內(nèi)壓縮為高溫高壓的超臨界流體，然后進(jìn)入到氣體冷卻器向環(huán)境放熱，此時co2超臨界流體的溫度略高于環(huán)境溫度。隨后吸收式制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器從氣冷器出口的co2流體中吸收熱量，co2流體的溫度降低，過冷度變大。最后進(jìn)入節(jié)流閥節(jié)流變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍庖簝上嗔黧w進(jìn)入到蒸發(fā)器吸收車內(nèi)熱量，完成整個循環(huán)。另一方面吸收式制冷循環(huán)中的低溫低壓的水蒸汽吸收氣冷器出口co2中的熱量后，再進(jìn)入到發(fā)生器被吸收劑吸收，形成含制冷劑的溶液，將該溶液用泵送到發(fā)生器，經(jīng)過汽車發(fā)動機(jī)余熱加熱使溶液中的制冷劑重新蒸發(fā)出來送入冷凝器。與此同時，發(fā)生后的溶液重新恢復(fù)到原來的成分，經(jīng)冷卻、節(jié)流后成為具有吸收能力的吸收液，進(jìn)入吸收器吸收來自蒸發(fā)器的低壓制冷劑水蒸汽，從而完成整個循環(huán)。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

(1)、汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)所使用工質(zhì)為co2，無毒無害不可燃，安全系數(shù)高，廉價易獲取，單位容積制冷量大，使得co2設(shè)備體積小。更重要的是它的odp＝0，gwp＝1，可以大幅度減緩溫室效應(yīng)進(jìn)程，是一種節(jié)能環(huán)保的工質(zhì)。

(2)、引入一個新的吸收式制冷循環(huán)。由于co2超臨界制冷循環(huán)氣體冷卻器出口與蒸發(fā)器入口壓差大，導(dǎo)致整個系統(tǒng)的效率不高，所以利用吸收式制冷循環(huán)來降低氣冷器出口超臨界流體的溫度，可大幅度降低節(jié)流損失，增加循環(huán)制冷量，進(jìn)而提高系統(tǒng)的效率。

(3)、充分利用汽車發(fā)動機(jī)的尾氣余熱。通過將發(fā)動機(jī)排放的高溫尾氣做為吸收式制冷的熱源，吸收式系統(tǒng)的冷量對co2進(jìn)行過冷處理，從而提高整個系統(tǒng)的能效?？梢宰龅降吞辑h(huán)保，節(jié)能高效。

(4)、吸收式制冷系統(tǒng)的目的為冷卻氣體冷卻器出口的co2，其蒸發(fā)溫度較高，高于co2系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度，兩個系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)匹配，共同提高循環(huán)整體效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖。

圖中：1、內(nèi)燃機(jī)；2、排氣管；3、發(fā)生器；4、冷凝器；5、節(jié)流閥一；6、蒸發(fā)器一；7、吸收器；8、溶液泵；9、節(jié)流閥二；10、熱交換器；11、氣體冷卻器；12、壓縮機(jī)；13、蒸發(fā)器二；14、節(jié)流閥三。

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下：

圖1為一種發(fā)動機(jī)余熱回收驅(qū)動吸收式制冷輔助過冷的co2跨臨界制冷循環(huán)汽車空調(diào)系統(tǒng)。

如圖1所示，汽車發(fā)動機(jī)尾氣余熱做為吸收式制冷系統(tǒng)的熱源，其中輔助吸收式制冷循環(huán)系統(tǒng)是由發(fā)生器3、冷凝器4、節(jié)流閥一5、蒸發(fā)器一6、吸收器7、溶液泵8、節(jié)流閥二9、熱交換器10組成；內(nèi)燃機(jī)1的高溫尾氣排氣管2連接發(fā)生器3，發(fā)生器3內(nèi)放置制冷劑，發(fā)生器的制冷劑蒸汽出口、冷凝器4、節(jié)流閥一5、蒸發(fā)器一6的制冷劑入口依次連接，蒸發(fā)器一6的制冷劑出口、吸收器7、溶液泵8、熱交換器10溶液入口依次連接，熱交換器10溶液出口連接發(fā)生器3；發(fā)生器的制冷劑出口與熱交換器10制冷劑入口連接，熱交換器10制冷劑出口通過節(jié)流閥二9與吸收器7連接，

co2跨臨界制冷循環(huán)是由壓縮機(jī)12、蒸發(fā)器二13、氣體冷卻器11和節(jié)流閥三14組成；壓縮機(jī)12出氣口通過氣體冷卻器11連接蒸發(fā)器一6的co2入口，蒸發(fā)器一6的co2出口通過節(jié)流閥三14連接壓縮機(jī)12進(jìn)氣口。

本實(shí)施例的基于發(fā)動機(jī)余熱驅(qū)動吸收式制冷輔助過冷的co2跨臨界制冷系統(tǒng)的工作原理是：

第一階段：內(nèi)燃機(jī)1的高溫尾氣排氣管2通過吸收式制冷系統(tǒng)的發(fā)生器3，經(jīng)過高溫尾氣加熱使溶液中的制冷劑重新蒸發(fā)出來送入冷凝器4，高壓制冷劑水蒸氣在冷凝器4中冷凝成液體經(jīng)節(jié)流閥一5節(jié)流降壓后到蒸發(fā)器一6。另一方面發(fā)生后的溴化鋰溶液重新恢復(fù)到原來的成分經(jīng)熱交換器10冷卻、節(jié)流閥二9節(jié)流后成為具有吸收能力的吸收液進(jìn)入吸收器7吸收來自蒸發(fā)器一6的低壓制冷劑水蒸汽。

第二階段：蒸氣壓縮制冷系統(tǒng)內(nèi)充注的工質(zhì)為co2，低溫低壓的co2蒸汽進(jìn)入壓縮機(jī)12吸氣口，由壓縮機(jī)壓縮至高溫高壓的超臨界流體，進(jìn)入氣體冷卻器11與環(huán)境空氣進(jìn)行換熱，由于氣冷器11存在換熱溫差，此時co2溫度稍高于環(huán)境溫度。

第三階段：蒸發(fā)器一6內(nèi)的低溫低壓水蒸氣吸收來自氣冷器11出口co2的熱量，對氣冷器11出口的co2進(jìn)行過冷，co2進(jìn)一步冷卻為低溫、較高壓超臨界流體。

第四階段：低溫高壓超臨界co2流體經(jīng)過節(jié)流閥膨脹節(jié)流后為低溫低壓的氣液兩相流體狀態(tài)，進(jìn)入蒸發(fā)器二13吸收車廂內(nèi)的熱量，而后進(jìn)入壓縮機(jī)12，完成制冷循環(huán)。

第五階段，對co2實(shí)現(xiàn)過冷后的低溫低壓的水蒸汽，進(jìn)入到吸收器7被吸收劑吸收，形成含制冷劑的溶液，將該溶液用溶液泵8送到發(fā)生器3，經(jīng)過汽車發(fā)動機(jī)余熱加熱使溶液中的制冷劑重新蒸發(fā)經(jīng)冷凝器4冷卻、節(jié)流閥一5節(jié)流降壓后，再次進(jìn)入蒸發(fā)器對co2實(shí)現(xiàn)過冷完成輔助循環(huán)。

盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。