發(fā)明背景

對于車輛的加熱、冷卻以及空調(diào)系統(tǒng)，已知的是使用發(fā)動機排出的廢氣作為吸收系統(tǒng)的部分，以便將除濕的暖空氣或冷空氣提供到車輛的內(nèi)部。一個這樣的系統(tǒng)在US5383341中公開，其公開了一種吸收系統(tǒng)，其中制冷劑-吸收劑混合物被來自車輛發(fā)動機的排出氣體加熱。制冷劑-吸收劑混合物被容納在反應器容器內(nèi)，并且該混合物可包括充當吸收劑的硫氰酸鈉(NaSCN)鹽和充當制冷劑的氨(NH₃)溶液。反應器容器被從穿過排出管道的發(fā)動機排出氣體中提取的熱量加熱。

反應器容器遠離排出管道，其中來自排出氣體的熱量通過多個熱管傳遞到反應器。每個熱管具有位于排出管道內(nèi)的蒸發(fā)器部分和位于反應器容器內(nèi)的冷凝器部分。排出氣體流經(jīng)且加熱熱管的蒸發(fā)器部分，這引起容納在每個熱管內(nèi)的揮發(fā)性介質(zhì)汽化并且流向冷凝器部分。蒸汽在每個管的冷凝器部分內(nèi)冷凝回到液體，從而將熱量輸出分配到反應器容器內(nèi)的制冷劑-吸收劑混合物中。

本發(fā)明的一個目標是提供一種用于車輛的駕駛室或駕駛員/乘員環(huán)境的加熱、冷卻和調(diào)節(jié)空氣的改進的排出氣體驅(qū)動的吸收系統(tǒng)。

發(fā)明概述

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于具有內(nèi)燃發(fā)動機的車輛的加熱和冷卻系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括將排出氣體運出發(fā)動機的至少一個排出管道和位于排出管道中的反應器容器。反應器容器容納吸收劑鹽和制冷劑流體。系統(tǒng)還包括與反應器容器流體連通的冷凝器，其中當排出氣體加熱排出管道中的反應器容器時，該冷凝器接納來自反應器的制冷劑蒸汽。蒸發(fā)器可位于車輛的駕駛員環(huán)境中且與冷凝器和反應器容器流體連通，該蒸發(fā)器接納來自冷凝器的凝結(jié)的制冷劑，從而冷卻環(huán)繞蒸發(fā)器的空氣且使制冷劑蒸汽返回反應器容器。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種包括內(nèi)燃發(fā)動機和根據(jù)本發(fā)明第一方面的加熱和冷卻系統(tǒng)的車輛。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種冷卻具有內(nèi)燃發(fā)動機的車輛的駕駛員環(huán)境的方法。該方法包括如下步驟：提供用于將排出氣體運出發(fā)動機的至少一個排出管道，并且將反應器容器放置在排出管道中，其中該容器容納吸收劑鹽和制冷劑流體。冷凝器流體地連接到反應器容器，使得當排出氣體加熱排出管道中的容器時，該冷凝器接納來自容器的制冷劑蒸汽。蒸發(fā)器被放置在車輛的駕駛員環(huán)境中且流體地連接到冷凝器和反應器容器，使得該蒸發(fā)器接納來自冷凝器的凝結(jié)的制冷劑，并且冷卻環(huán)繞蒸發(fā)器的空氣且隨后使制冷劑蒸汽返回反應器容器。

附圖簡要說明

現(xiàn)在，將參考附圖僅通過實施例的方式描述本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案：

圖1是用于對車輛中的空氣進行加熱、冷卻和調(diào)節(jié)的吸收系統(tǒng)的概略視圖；以及

圖2是在車輛上的應有位置處的圖1的系統(tǒng)的圖示。

附圖詳述

圖1以概略形式示出了用于對車輛中的空氣進行加熱、冷卻以及調(diào)節(jié)的吸收系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)利用來自發(fā)動機排出氣體的廢熱量。發(fā)動機排出氣體沿著排出管路10流動，該排出管路10具有與車輛的發(fā)動機的排出出口端口(沒有示出)連通的入口12和與一個或多個尾管(沒有示出)流體連通的出口14。排出管路10包括從入口12至出口14彼此平行延伸的第一管道16和第二管道18。每個管道16、18具有排出空氣入口20、22，環(huán)境空氣可以穿過該排出空氣入口被吸入，同時關閉排出管路10以排出氣體流。第一排出管道16中的排出氣體入口20被示出在入口關閉/排氣流打開的位置中，并且第二排出管道18中的排出空氣入口22被示出在入口打開/排氣流關閉的位置中，然而當必要時，入口20、22的各自的位置可以被反轉(zhuǎn)。當發(fā)動機運行時，入口20、22中的至少一個必須在其入口關閉/排氣流打開的位置中，使得排出氣體可繼續(xù)穿過排出管路10流動。

空氣/燃料燃燒器24與空氣入口20、22下游的每個排出管道16、18流體連通。環(huán)境空氣和燃料可各自穿過燃燒器空氣入口26和燃料入口28進入燃燒器24?；瑒幼諝饪刂崎y27控制穿過燃燒器空氣入口26的空氣的流動，而燃料控制閥29控制穿過燃料入口28的燃料的流動。一對空氣/燃料管路30、32將空氣/燃料燃燒器24與第一排出管道16和第二排出管道18連接。

每個排出管道16、18包括鄰近空氣/燃料管路30、32進入排出管道處的文丘里管部分34、36。每個管道16、18中的文丘里管部分34、36的下游是反應器容器38、40。每個反應器容器38、40是大體管形的，并且具有內(nèi)部室42、44。每個管形容器38、40的外表面抵靠其各自的排出管道16、18的內(nèi)表面放置。容器38、40也具有內(nèi)表面，該內(nèi)表面界定排出氣體流經(jīng)的通道。每個容器38、40的內(nèi)表面包括多個翅片43，該多個翅片向內(nèi)朝向排出氣體管道的中心延伸。翅片43充當熱交換器，將熱量從排出氣體傳遞到室42、44的內(nèi)含物。因此，排出氣體可以流經(jīng)每個容器38、40的中心，并且將熱量給予每個管形室42、44的內(nèi)含物。每個反應器38、40的室42、44容納鹽和制冷劑流體的混合物。合適的混合物的示例包括氯化鋰(LiCl)水溶液，或溴化鋰(LiBr)甲醇溶液。

每個反應器38、40的室42、44與第一三通控制閥46流體連通，如將在下面更詳細描述的，該第一三通控制閥控制制冷劑蒸汽從室到系統(tǒng)的剩余部分的流動。第二三通控制閥48控制蒸汽返回室42、44中的流動。室42、44根據(jù)第一控制閥46是打開的還是關閉的而選擇性地經(jīng)由第一管路49與冷凝器50流體連通。冷凝器扇52可選擇性地將環(huán)境空氣抽吸經(jīng)過冷凝器50，以便凝結(jié)制冷劑蒸汽。

冷凝器50經(jīng)由第二管路53與蒸發(fā)器54流體連通，該第二管路包括控制流體在冷凝器和蒸發(fā)器之間的流動的第三控制閥51。蒸發(fā)器54可位于車輛的駕駛室或內(nèi)部56內(nèi)，如圖1中概略展示的。蒸發(fā)器扇58可選擇性地將駕駛室56外部的環(huán)境空氣抽吸經(jīng)過蒸發(fā)器54。加熱器60也被設置成鄰近駕駛室56內(nèi)的蒸發(fā)器54。加熱器60與合適的熱源(例如發(fā)動機冷卻劑)流體連通，使進入加熱器中的流體流動通過比例加熱器控制閥62被控制。加熱器控制器63設置在駕駛室56的內(nèi)部或外部，該加熱器控制器響應于駕駛室內(nèi)的操縱者經(jīng)由駕駛室中的加熱器控制(沒有示出)做出的請求來控制加熱器控制閥62和蒸發(fā)器扇58。當?shù)诙刂崎y48打開且第三控制閥51關閉時，第三管路64將蒸發(fā)器54與反應器室42、44流體地連接。

還設置了電子控制單元(ECU)70，其可控制排出空氣入口20、22以及空氣/燃料燃燒器24的空氣入口閥27和燃料入口閥29的運行。ECU70也可控制第一控制閥46、第二控制閥48和第三控制閥51。ECU70(和因此各個閥)的控制可以通過操縱者經(jīng)由控制界面(沒有示出)手動地實施，或另外根據(jù)儲存在與ECU70通信的存儲器(沒有示出)上的一個或多個程序自動地實施。

圖2示出了安裝在車輛上時的圖1的系統(tǒng)。在此示例中，車輛是液壓挖掘機形式的作業(yè)機械，但應理解，本發(fā)明可等效地施用于其它車輛中，諸如例如汽車、公路貨車和越野貨車和農(nóng)用拖拉機。在示出的挖掘機中，發(fā)動機100朝向車身的后面。排出管路10從發(fā)動機100的排出出口(沒有示出)延伸到尾管102，該尾管向上延伸出車身。排出管路入口12和尾管102之間是殼體104，該殼體容納排出管道16、18和反應器38、40，排出管道16、18和反應器38、40在圖2中被殼體104隱藏看不到。

如從車身的剖面部分可以看到的，第一管路49將反應器38、40與冷凝器50連接，在此示例中，該冷凝器以及一對冷凝器扇52位于駕駛室56的頂板上。連接冷凝器50和蒸發(fā)器54的第二管路在圖2中是不可見的，封裝在駕駛室56內(nèi)的空調(diào)單元106內(nèi)的蒸發(fā)器和加熱器60同樣是不可見的。由于車身的剖面部分，將冷凝器54連接回到反應器38、40的第三管路64可以被看見。

工業(yè)應用性

現(xiàn)在將描述圖1和圖2中示出的系統(tǒng)運行的方法。在車輛發(fā)動機啟動且排出氣體開始在排出管路10中流動之前，反應器38、40的室42、44將容納已將制冷劑吸收的鹽。發(fā)動機啟動之后，熱的排出氣體將開始流經(jīng)排出管路10的管道16、18。當如此實施時，熱的氣體穿過反應器38、40的向內(nèi)延伸的翅片43，并且熱量從氣體經(jīng)由翅片轉(zhuǎn)移到室42、44的內(nèi)含物。當室42、44中的“潮濕的”鹽被加熱時，制冷劑汽化。當制冷劑汽化時，ECU70將打開第一控制閥46，并且蒸汽將沿著第一管路49流進冷凝器50中。留在反應器室42、44中的鹽將是“干燥的”，即大體不含制冷劑。

當制冷劑蒸汽穿過冷凝器50時，由于制冷劑蒸汽被通過冷凝器扇52抽吸經(jīng)過冷凝器盤管的環(huán)境空氣冷卻，所以它凝結(jié)成液體。打開的第三控制閥51允許冷凝物在重力下從冷凝器50經(jīng)過第二管路53流到蒸發(fā)器54。當液體制冷劑流進蒸發(fā)器54中時，它冷卻通過蒸發(fā)器扇58被抽吸經(jīng)過蒸發(fā)器的環(huán)境空氣。根據(jù)操縱者請求的加熱/冷卻設置，加熱器控制器63可指示加熱器控制閥62以允許流體從熱源流進加熱器中，以便實現(xiàn)駕駛室內(nèi)所需的加熱或冷卻水平。

當穿過蒸發(fā)器54進入駕駛室56中的空氣被冷卻時，液態(tài)制冷劑又一次蒸發(fā)。ECU70關閉第三控制閥51并且打開第二控制閥48，從而允許蒸汽經(jīng)由第三管路64流回反應器室42、44。當蒸汽再次進入室42、44時，它凝結(jié)且被吸收回鹽中。為了輔助反應器38、40的冷卻以及其中制冷劑蒸汽的凝結(jié)，ECU70可打開排出空氣入口20、22中的一個，以便將環(huán)境空氣而不是排出氣體抽吸穿過反應器的翅片43。當空氣入口20、22的任一個被打開時，排出管道16、18內(nèi)的相應的文丘里管部分34、36起作用以穿過入口20、22將更多空氣抽吸進入管道中，并且增加穿過翅片43的空氣的質(zhì)量流率。相反，如果反應器38、40需要被進一步加熱，則空氣/燃料燃燒器24的控制閥27、29可以被ECU命令以將空氣/燃料混合物引進排出管道16、18中，以便當空氣/燃料混合物在排氣流中燃燒時增加排出氣體的溫度?；蛘撸珽CU70可僅命令空氣/燃料燃燒器24的空氣控制閥27打開，從而將另外的環(huán)境空氣引進排出管道16、18中，以便輔助反應器38、40的冷卻。

本發(fā)明從具有直接位于排出管道內(nèi)的排出氣體流中的反應器受益。由于能量從排氣流到反應器的高效率轉(zhuǎn)移，這樣做確保了對反應器性能系數(shù)的高水平的排氣。在系統(tǒng)中包括排出空氣入口和/或空氣/燃料燃燒器的情況下，由于將空氣和/或空氣/燃料混合物供給到管道中的排出空氣入口和空氣/燃料燃燒器可選擇性地運行，本發(fā)明確保了排出管道并且因此穿過反應器內(nèi)的溫度可以被快速地調(diào)節(jié)。當排出空氣入口打開時，排出管道內(nèi)的文丘里管部分增強了通過抽吸穿過反應器的另外的空氣流提供的冷卻效果。

包括空氣/燃料燃燒器的另一個益處在于，系統(tǒng)可以在發(fā)動機關閉的狀態(tài)下運行，其中根據(jù)ECU命令燃燒器引進空氣/燃料混合物還是純空氣，反應器被加熱或被冷卻。在運行期間，也可以通過控制空氣/燃料燃燒器的空氣和燃料控制閥來提高系統(tǒng)性能。

反應器也具有能量儲存能力，這能使系統(tǒng)的功能在發(fā)動機關閉的狀態(tài)下能夠保持預定的時間而不需要開啟空氣/燃料燃燒器單元。最后，系統(tǒng)的部件可以被改造成車輛的HVAC系統(tǒng)而不需要顯著地改變現(xiàn)有系統(tǒng)的現(xiàn)有冷凝器和蒸發(fā)器部件的結(jié)構(gòu)和布局。

盡管本發(fā)明優(yōu)選的實施方案包括具有兩個平行管道的排出管路，但應理解，本發(fā)明可僅包括包含一個排出空氣入口、文丘里管部分和反應器容器的一個排出管道。

盡管排出空氣入口和空氣/燃料燃燒器這兩者都在本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案中示出，但應理解，系統(tǒng)可僅利用排出空氣入口和空氣/燃料燃燒器中的一個。實際上，系統(tǒng)可在不具有排出空氣入口和/或空氣/燃料燃燒器的情況下運行。

當反應器容器優(yōu)選地是管形的時，其不限制于這種形狀或具有環(huán)形橫斷面。例如，反應器可具有方形的、三角形的或矩形的橫斷面，其具有穿過反應器縱向延伸的中心通道。在這種情況下，排氣流可被引導沿著容器的內(nèi)表面和外表面。

空氣/燃料燃燒器可被調(diào)節(jié)使得它可以改變從燃燒器引進至少一個排出管道中的空氣/燃料的比率。

這些和其它的變形以及修改可以被包含而不脫離本發(fā)明的范圍。