与空调系统集成的混合中冷器系统及其控制方法与流程

相关申请的引证

本申请要求于2016年3月3日提交的韩国专利申请第10-2016-0025633号的优先权和权益，通过引证将其全部内容结合于此。

本公开涉及与空调系统集成的混合中冷器系统及其控制方法。

背景技术：

该部分中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，并且可不构成现有技术。

通常，涡轮增压器是一种超级增压装置，其通过使用废气的驱逐力(expulsivepower)来压缩提供至发动机的进气并将所压缩的气体提供至气缸，由此提高进气填充效率并提高发动机功率。

涡轮增压器具有包括布置在同一轴上的压缩机和涡轮机的典型结构。涡轮增压器通过使用通过排气管排出的废气的驱逐力来旋转涡轮机并且旋转与涡轮机布置在同一轴上的压缩机，由此压缩通过进气歧管引入的空气以便将所压缩的空气提供至气缸。

同时，由涡轮增压器压缩的空气具有高温。因此，当压缩空气被原样提供至燃烧室时，空气密度的增加速率降低，由此引起填充效率的劣化或引起爆振。因此，提供中冷器以降低超级增压空气的温度。图1是用于说明传统中冷器的视图。参考图1，在穿过中冷器的同时被冷却的进气具有高密度和低温度，并且因此燃烧性能改进。

根据冷却方法，中冷器通常被分类为风冷式中冷器和水冷式中冷器。风冷式中冷器是在超级增压空气穿过管道的同时由穿过冷却销的冷空气冷却的装置，该冷却销与多个管道整体形成。另一方面，水冷式中冷器是由水冷却且具有与多个管道接触的冷却通道的装置。

技术实现要素：

本公开提供与空调系统集成的混合中冷器系统及其控制方法，其能够通过将风冷式中冷器与水冷式中冷器集成(integrate，整合)来改进中冷器的冷却效率，并且使用空调系统来冷却水冷式中冷器，而无需单独的冷却管线。

根据本公开的一个形式，与空调系统集成的混合中冷器系统包括：空气冷却单元，该空气冷却单元在穿过多个压缩进气通道的外壁的外部空气与在压缩进气通道中流动的压缩进气之间交换热量以便冷却压缩进气；以及水冷却单元，该水冷却单元在围绕压缩进气通道的外壁的水冷却单元制冷剂与由空气冷却单元冷却的压缩进气之间交换热量。

水冷却单元可包括：水冷却单元制冷剂罐，该水冷却单元制冷剂罐围绕压缩进气通道；以及旁通管线，该旁通管线从接收器干燥器分支并且通过水冷却单元制冷剂罐与压缩机连通。混合中冷器系统可包括：第一旁通阀和第二旁通阀，该第一旁通阀和第二旁通阀在水冷却单元制冷剂罐的相应上游和下游处安装在旁通管线上以便打开或关闭旁通管线。

混合中冷器系统可进一步包括：膨胀管线，该膨胀管线允许接收器干燥器与膨胀阀连通；蒸发管线，该蒸发管线允许膨胀阀与加热芯部连通；第一空调阀，该第一空调阀安装在膨胀管线上以打开或关闭膨胀管线；压缩管线，该压缩管线允许加热芯部与压缩机连通；第二空调阀，该第二空调阀安装在压缩管线上以打开或关闭压缩管线；冷凝管线，该冷凝管线允许压缩机与空调冷凝器连通；以及气液分离管线，该气液分离管线允许空调冷凝器与接收器干燥器连通。

空气冷却单元和水冷却单元可布置为使得压缩进气穿过空气冷却单元并随后穿过水冷却单元。

旁通管线可布置为穿过压缩进气通道与水冷却单元制冷剂罐的内壁之间。

在旁通管线穿过压缩进气通道与水冷却单元制冷剂罐的内壁之间的部分中，旁通管线可被划分为多个管线。

水冷却单元制冷剂罐可包括：水冷却单元制冷剂喷射端口，该制冷剂喷射端口从其上表面突起；以及水冷却单元制冷剂盖，该制冷剂盖打开或关闭水冷却单元制冷剂喷射端口。

根据本公开的另一形式，控制与空调系统集成的混合中冷器系统的方法包括：确定是否施加有空调系统的操作信号；当确定施加有空调系统的操作信号时，通过打开第一空调阀和第二空调阀并操作压缩机来开启(start，启动)空调系统的操作；在开启空调系统的操作之后，通过测量与空调系统集成的混合中冷器系统的出口处的压缩空气的温度来测量第一温度；确定测量的第一温度是否超过预定第一基准温度；以及当测量的第一温度超过预定第一基准温度时，通过打开第一旁通阀和第二旁通阀来开启第一水冷却单元的操作。

该方法可进一步包括：当确定所测量的第一温度等于或小于预定第一基准温度时，通过关闭第一旁通阀或第二旁通阀中的至少一个来停止第一水冷却单元的操作。

该方法可进一步包括：当确定未施加空调系统的操作信号时，通过关闭第一空调阀和第二空调阀并停止压缩机的操作，来停止空调系统的操作。

该方法可进一步包括：在停止空调系统的操作之后，通过测量与空调系统集成的混合中冷器系统的出口处的压缩空气的温度，来测量第二温度。

该方法可进一步包括：确定测量的第二温度是否超过预定第二基准温度。

该方法可进一步包括：当测量的第二温度超过预定第二基准温度时，通过打开第一旁通阀和第二旁通阀并操作压缩机来开启第二水冷却单元的操作。

该方法可进一步包括：当确定测量的第二温度等于或小于预定第二基准温度时，通过关闭第一旁通阀或第二旁通阀中的至少一个并维持压缩机的停止操作，来停止第二水冷却单元的操作。

从本文提供的描述中，其他领域的适用性将变得显而易见。应理解，该描述和具体实例旨在仅用于说明目的，而并非旨在限制本公开的范围。

附图说明

为了可充分理解本公开，现将参考附图描述以实例的方式给出的本公开的各种形式，其中：

图1是示出传统中冷器的视图；

图2是示出根据本公开的一个形式的与空调系统集成的混合中冷器系统的部分立体图；

图3是示出根据本公开的与空调系统集成的混合中冷器系统中的水冷却单元的剖视立体图；

图4是示出根据本公开的与空调系统集成的混合中冷器系统中的水冷却单元的剖视图；

图5是示出根据本公开的与空调系统集成的混合中冷器系统的框图；以及

图6a和图6b是示出根据本公开的另一形式的冷却与空调系统集成的混合中冷器系统的方法的流程图。

本文描述的附图仅用于说明目的，并非旨在以任何方式限制本公开的范围。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，并非旨在限制本公开、应用或用途。应理解的是，贯穿附图，相应的参考标号指代相同或相应的部件和特征。

在本说明书和权利要求书中使用的术语和词语不应解释为它们的通常的含义或字典含义。基于发明人可限定术语的适当概念以便以最佳方式描述他/她自己的本公开的原理，术语的含义应解释为与本公开的技术构思一致的含义和概念。因此，在本公开中描述的形式以及在附图中示出的构造仅仅是本公开的示例性形式，并且它不涵盖本公开的所有技术构思。因此，应理解，在提交本申请之时，可进行各种改变和修改。此外，本领域公知的功能和结构的详细说明可省去以避免不必要地模糊本公开的主旨。

图2是示出与空调系统集成的混合中冷器系统的部分立体图。图3是示出与空调系统集成的混合中冷器系统中的水冷却单元的剖视立体图。图4是示出与空调系统集成的混合中冷器系统中的水冷却单元的剖视图。图5是示出与空调系统集成的混合中冷器系统的框图。参考图2至图5，混合中冷器系统包括：空气冷却单元100和水冷却单元200。

空气冷却单元100用来在穿过多个压缩进气通道110的外壁的外部空气与在压缩进气通道110中流动的压缩进气之间交换热量，以便冷却压缩进气。此外，水冷却单元200用来在围绕压缩进气通道110的外壁的水冷却单元制冷剂与由空气冷却单元100冷却的压缩进气之间交换热量。

在这种情况下，空气冷却单元100和水冷却单元200布置为使得压缩进气穿过空气冷却单元100并随后穿过水冷却单元200。因此，由涡轮增压器压缩的高温进气(压缩进气)在穿过具有高冷却效率的空气冷却单元100的同时被初级冷却，并且在二次穿过水冷却单元200的同时被稳定地冷却。

具体地，水冷却单元200被布置为使得由空气冷却单元100冷却的压缩进气的温度从中等温度改变为低温。利用该布置，混合中冷器系统通过空气冷却单元100将压缩进气从高温冷却至中等温度，并且通过水冷却单元200冷却至低温，由此降低能量消耗并有效控制与空调系统集成的混合中冷器系统的出口处的进气的温度。在下文中，将详细描述水冷却单元200。

水冷却单元200包括水冷却单元制冷剂罐210和旁通管线220。水冷却单元制冷剂罐210被布置为围绕压缩进气通道110。此外，水冷却单元制冷剂罐210填充有水冷却单元制冷剂。考虑比热，多种介质可用作水冷却单元制冷剂。具体地，当与变速器油相似的介质被用作水冷却单元制冷剂时，它可半永久性地使用。

水冷却单元制冷剂罐210包括从其上表面突起的水冷却单元制冷剂喷射端口211并包括打开或关闭水冷却单元制冷剂喷射端口211的水冷却单元制冷剂盖212。因此，当水冷却单元制冷剂不是可半永久性使用的制冷剂时，可通过水冷却单元制冷剂喷射端口211来补充水冷却单元制冷剂，并且在补充制冷剂之后，可通过水冷却单元制冷剂盖212关闭水冷却单元制冷剂喷射端口211。

旁通管线220从接收器干燥器310分支出，并且通过水冷却单元制冷剂罐210与压缩机320连通。具体地，从接收器干燥器310排出的液相空调制冷剂在旁通管线220中流动，并且空调制冷剂通过旁通管线220引入至压缩机320。在这种情况下，压缩机320用来压缩气相空调制冷剂并且排出高压气相空调制冷剂。此外，空调冷凝器340用来将从压缩机320排出的高压气相空调制冷剂冷凝为液相制冷剂。此外，接收器干燥器310用来将气相空调制冷剂与从空调冷凝器340排出的空调制冷剂分离，并且仅排出液相空调制冷剂。

在旁通管线220中，第一旁通阀331在水冷却单元制冷剂罐210的上游处安装在旁通管线220上，并且第二旁通阀332在水冷却单元制冷剂罐210的下游处安装在旁通管线220上。第一旁通阀331和第二旁通阀332可打开旁通管线220，使得从接收器干燥器310排出的低温液相空调制冷剂被引入至旁通管线220中。在这种情况下，在由水冷却单元200包围的压缩进气通道110中流动的压缩进气被冷却。

此外，第一旁通阀331和第二旁通阀332可关闭旁通管线220，以便阻止从接收器干燥器310排出的低温液相空调制冷剂被引入至旁通管线220中。在这种情况下，在由水冷却单元200包围的压缩进气通道110中流动的压缩进气不能被有效冷却。

第一旁通阀331和第二旁通阀332可被选择性打开或关闭，或者同时打开或关闭。

此外，旁通管线220被布置为穿过压缩进气通道110与水冷却单元制冷剂罐210的内壁之间。因此，水冷却单元制冷剂冷却在压缩进气通道110中流动的压缩进气，并且旁通管线220中的液相制冷剂冷却水冷却单元制冷剂。在这种情况下，在旁通管线220穿过压缩进气通道110与水冷却单元制冷剂罐210的内壁之间的部分(section，区段)中，旁通管线被划分为多个管线。这使空调制冷剂能够在旁通管线220穿过水冷却单元制冷剂罐210的部分中顺利循环。

水冷却单元200包括膨胀管线230、蒸发管线240、压缩管线250、冷凝管线260以及气液分离管线270。膨胀管线230、蒸发管线240、压缩管线250、冷凝管线260以及气液分离管线270是在车辆的空调系统中使用的管线。

膨胀管线230允许接收器干燥器310与膨胀阀360连通。此处，膨胀阀360用来膨胀高压和液相空调制冷剂，使得制冷剂易于蒸发。此外，由空调冷凝器340冷凝的液相制冷剂在膨胀管线230中流动。

蒸发管线240允许膨胀阀360与加热芯部370连通。此处，加热芯部370蒸发液相制冷剂，并且利用随之发生的吸热反应来冷却加热芯部370中的外部空气。在这种情况下，通过膨胀阀360膨胀的气相制冷剂在蒸发管线240中流动。

压缩管线250允许加热芯部370与压缩机320连通。在这种情况下，通过膨胀阀360蒸发且通过加热芯部370与车辆中的空气进行热量交换的气相制冷剂在压缩管线250中流动。

冷凝管线260允许压缩机320与空调冷凝器340连通。在这种情况下，通过压缩机压缩的高压气相制冷剂在冷凝管线260中流动。

此外，气液分离管线270允许空调冷凝器340与接收器干燥器310连通。在这种情况下，通过空调冷凝器340冷凝的液相空调制冷剂与未被冷凝的气相空调制冷剂混合，并且混合的制冷剂在气液分离管线270中流动。

此外，混合中冷器系统包括安装在膨胀管线230上以打开或关闭膨胀管线230的第一空调阀333以及安装在压缩管线250上以打开或关闭压缩管线250的第二空调阀334。第一空调阀333和第二空调阀334可选择性打开或关闭，或者同时打开或关闭。

第一空调阀333可打开膨胀管线230，使得从接收器干燥器310排出的低温液相空调制冷剂被引入至膨胀阀360中。因此，空调制冷剂通过在膨胀阀360中膨胀而改变为低温气相空调制冷剂，并且低温气相空调制冷剂通过加热芯部而与车辆中的空气交换热量以便冷却车辆内部。

第二空调阀334可打开压缩管线250，使得通过加热芯部370进行热量交换的气相制冷剂被引入至压缩机320中。因此，进行过热量交换的气相制冷剂被压缩以便通过压缩机320改变为高压制冷剂。

另一方面，第一空调阀333可关闭膨胀管线230，以便阻止从接收器干燥器310排出的低温液相空调制冷剂被引入至膨胀阀360中。此外，第二空调阀334可关闭压缩管线250，以便阻止通过加热芯部370进行热量交换的气相制冷剂被引入至压缩机320中。具体地，当不必冷却车辆内部时，能够通过关闭第一空调阀333和第二空调阀334来抑制或防止车辆内部的冷却。能够通过打开第一空调阀333和第二空调阀334，来独立操作空调系统或同时冷却在由水冷却单元200包围的压缩进气通道110中流动的压缩进气。

图6a和图6b是示出根据本公开的另一形式的冷却与空调系统集成的混合中冷器系统的方法的流程图。参考图6a，根据本公开的形式的冷却与空调系统集成的混合中冷器系统的方法包括：确定是否施加有空调系统的操作信号的步骤s100；如果施加有操作信号，则开启空调系统的操作的步骤s200；测量第一温度的步骤s300；确定测量的第一温度是否高于预定第一基准温度的步骤s400；当测量的第一温度高于预定第一基准温度时，开启第一水冷却单元的操作的步骤s500；当测量的第一温度等于或低于预定第一基准温度时，停止第一水冷却单元的操作的步骤s600。

参考图6b，冷却混合中冷器系统的方法进一步包括：当未施加空调系统的操作信号时停止空调系统的操作的步骤s700；测量第二温度的步骤s800；确定测量的第二温度是否高于预定第二基准温度的步骤s900；当测量的第二温度大于预定第二基准温度时开启第二水冷却单元的操作的步骤s1000；以及当测量的第二温度等于或低于预定第二基准温度时，停止第二水冷却单元的操作的步骤s1100。

确定操作信号的步骤s100是确定是否施加有空调系统的操作信号的步骤。本公开所具有的特征在于：将空调系统与混合中冷器系统集成。因此，由于考虑到空调系统的操作信号来控制混合中冷器系统(具体地，水冷却单元)，所以首先执行确定操作信号的步骤s100。

开启空调系统的操作的步骤200包括：当确定施加有空调系统的操作信号时，打开第一空调阀333和第二空调阀334并操作压缩机320的步骤。因此，膨胀管线230被打开，使得从接收器干燥器310排出的低温液相空调制冷剂被引入至膨胀阀360中。随后，制冷剂通过在膨胀阀360中膨胀而改变为低温气相空调制冷剂，并且低温气相空调制冷剂通过加热芯部370而与车辆中的空气交换热量以冷却车辆内部。通过加热芯部370进行热量交换的气相制冷剂被引入至压缩机320中，并且进行过热量交换的气相制冷剂被压缩机320压缩以改变为高压制冷剂。即，在空调系统上执行该过程以便冷却车辆内部。

测量第一温度的步骤s300指的是：在开启空调系统的操作的步骤s200之后测量与空调系统集成的混合中冷器系统的出口处的压缩空气的温度的步骤。此外，确定第一温度的步骤s400指的是：确定在测量第一温度的步骤s300中测量的温度是否超过预定基准温度(即，预定第一基准温度)的步骤。

因为通过涡轮增压器压缩的空气(进气)具有高温，所以当压缩空气被原样提供至燃烧室时，空气密度的增加速率降低，由此破坏填充效率或引起爆振。因此，为了抑制或防止该问题，通过比较混合中冷器系统的出口处的压缩空气的温度与预定基准温度，来确定是否希望通过使用空调系统中的制冷剂来进一步冷却存储在水冷却单元制冷剂罐210中的制冷剂。在这种情况下，预定基准温度被称为劣化填充效率或引起爆振的温度，并且可根据车辆类型或设计者意图而被不同地设定。

开启第一水冷却单元的操作的步骤s500包括：当测量的温度超过预定基准温度(即，预定第一基准温度)时打开第一旁通阀331和第二旁通阀332的步骤。因此，旁通管线220被打开，使得从接收器干燥器310排出的低温液相空调制冷剂被引入至旁通管线220中。因此，在由水冷却单元200包围的压缩进气通道110中流动的压缩进气被冷却。

停止第一水冷却单元的操作的步骤s600包括：当确定测量的温度等于或低于预定第一基准温度时，关闭第一旁通阀331和第二旁通阀332中的至少一个的步骤。因此，旁通管线220被关闭，以便阻止从接收器干燥器310排出的低温液相空调制冷剂被引入至旁通管线220中。如上所述，当前状态是在测量第一温度的步骤s300中测量的压缩进气的温度不过度高的状态。此外，当前状态是空调系统由驾驶员操作的状态。因此，第一旁通阀331和第二旁通阀332中的至少一个可被关闭，以便通过空调系统中的空调制冷剂的蒸发来增强车辆内部的冷却性能。

参考图6b，停止空调系统的操作的步骤s700指的是：当确定未施加空调系统的操作信号时关闭第一空调阀333和第二空调阀334并停止压缩机320的操作的步骤。因此，阻止从接收器干燥器310排出的低温液相空调制冷剂被引入至膨胀阀360中。此外，阻止由加热芯部370进行热量交换的气相空调制冷剂被引入至压缩机320中。

具体地，当不必冷却车辆内部时(当空调系统的操作被驾驶员停止时)，不论是否希望使用空调系统中的制冷剂来进一步冷却存储在水冷却单元制冷剂罐210中的制冷剂，都抑制或防止车辆内部的冷却。

测量第二温度的步骤s800指的是：在停止空调系统的操作的步骤s700之后，测量与空调系统集成的混合中冷器系统的出口处的压缩空气的温度的步骤。此外，确定第二温度的步骤s900指的是：确定在测量第二温度的步骤s800中测量的温度是否超过预定基准温度(即，预定第二基准温度)的步骤。

与测量第一温度的步骤s300和确定第一温度的步骤s400相似，由涡轮增压器压缩的空气(进气)具有高温。因此，当压缩空气被原样提供至燃烧室时，空气密度的增加速率降低，由此引起填充效率的劣化或引入爆振。因此，为了抑制或防止该问题，通过比较混合中冷器系统的出口处的压缩空气的第二温度与预定第二基准温度，来确定是否希望通过使用空调系统中的制冷剂来进一步冷却存储在水冷却单元制冷剂罐210中的制冷剂。

在这种情况下，预定第二基准温度是引起填充效率的劣化或引起爆振的温度，并且可根据车辆类型或设计者意图而被不同地设定。此外，确定第二温度的步骤s900中的预定第二基准温度可被设为等于或不同于在确定第一温度的步骤s400中的预定第一基准温度。

开启第二水冷却单元的操作的步骤s1000包括：当测量的第二温度超过预定第二基准温度时，打开第一旁通阀331和第二旁通阀332并操作压缩机320的步骤。因此，旁通管线220被打开，使得从接收器干燥器310排出的低温液相空调制冷剂被引入至旁通管线220中。此外，空调系统被操作为通过操作压缩机320来冷却压缩进气而不冷却车辆内部。因此，在由水冷却单元200包围的压缩进气通道110中流动的压缩进气被冷却。

停止第二水冷却单元的操作的步骤s1100包括：当确定测量的第二温度等于或低于预定第二基准温度时，关闭第一旁通阀331和第二旁通阀332中的至少一个并维持压缩机320的操作的停止状态的步骤。因此，旁通管线220被关闭，以便阻止从接收器干燥器310排出的低温液相空调制冷剂被引入至旁通管线220中。

如上所述，当前状态是在测量第二温度的步骤s800中测量的压缩进气的温度不过度高的状态。此外，当前状态是空调系统的操作被驾驶员停止的状态。因此，由于不必操作操作空调系统，所以关闭第一旁通阀331和第二旁通阀332中的至少一个并保持压缩机320的操作的停止状态，以便抑制或防止由于空调系统的操作而导致燃料效率劣化。

根据本公开的示例性形式，能够使用水冷却单元来稳定穿过中冷器的入口的进气的温度，并且使用空气冷却单元来提高中冷器的冷却效率。因此，能够改进发动机功率和燃料效率。

此外，能够通过使用空调系统冷却水冷式中冷器而无需用于冷却水冷却单元的单独的冷却管线来抑制或防止重量和成本的增加。

此外，能够通过稳定维持发动机的燃烧室中的进气温度来降低发动机的爆振。

此外，由于保险杠的开口部可由于中冷器的冷却效率的增加而减小，所以能够降低空气阻力以由此改进燃料效率并增加设计自由度。

虽然已相对于具体形式描述了本公开，但是对于本领域技术人员而言将是显而易见的是，在不脱离本公开的精神和范围的前提下可做出各种变化和修改。