Система климат-контроля автомобиля и способ ее эксплуатации

Система климат-контроля автомобиля и способ ее эксплуатации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к системе климат-контроля автомобиля, которая включает в себя адсорбционный тепловой насос с двумя адсорберами.

Уровень техники

В некоторых системах климат-контроля автомобиля вместо компрессорного теплового насоса может быть использован адсорбционный тепловой насос. Адсорбционные тепловые насосы используют химические адсорбенты (например, цеолит, силикагель, активированный уголь) вместо механического компрессора, и имеют тепловой привод (например, тепло выхлопных газов) вместо механического.

Один рабочий цикл адсорбционного теплового насоса включает в себя адсорбцию хладагента (например, воды) твердым адсорбентом, например цеолитом (далее «режим адсорбции»), и последующую десорбцию хладагента из адсорбента (далее «режим десорбции»). Этот процесс может происходить в емкости, называемой адсорбером. В режиме адсорбции адсорбент активно охлаждается, например, с помощью холодной теплообменной среды (Heat Transfer Fluid, HTF). Охлаждение адсорбента создает силу всасывания, которая втягивает испарения хладагента в адсорбер для адсорбции их адсорбентом.

В документе US 2011/0005267 описана система кондиционирования воздуха автомобиля, в состав которой входит адсорбционный тепловой насос, работающий совместно с конденсатором и испарителем согласно описанному выше способу. Адсорбционный тепловой насос работает от тепловой энергии выхлопных газов двигателя, и содержит по меньшей мере два адсорбера, которые циклически и асинхронно поглощают и выделяют хладагент. В одном из предпочтительных вариантов осуществления система имеет три контура рабочей среды: контур HTF для нагрева/охлаждения адсорберов, в которых рабочей средой является HTF на основе минерального масла; контур адсорбции, находящийся полностью за пределами пассажирского салона, в котором рабочей средой может быть NH₃; контур хладагента, передающий тепло из салона в контур адсорбции (посредством межконтурного теплообменника), в котором рабочей средой может быть R-134a.

Контур HTF нагревает/охлаждает адсорберы, оказывая влияние на процессы адсорбции/десорбции внутри адсорберов. Охладитель HTF подает охлажденную HTF для режима адсорбции, а нагреватель HTF подает горячую HTF для режима десорбции. Тепловые резервуары, накапливающие тепло выхлопных газов в материале с фазовым переходом (Phase Change Material, PCM), соединены с нагревателем HTF. Контур адсорбции содержит NH₃, который поглощается/выделяется из адсорбентов. После выключения двигателя тепло, накопленное в тепловых резервуарах, используется для десорбции NH₃ из адсорбентов в резервуар. Накопленный в резервуаре NH₃ затем используется для обеспечения «резкого охлаждения» после холодного пуска двигателя, когда HTF в контуре HTF еще остается нагретой, для запуска теплового цикла адсорберов и накачки хладагента. Для обеспечения охлаждения салона теплообменник соединен с контуром хладагента и контуром адсорбента. В теплообменнике R-134a из контура хладагента конденсируется, а NH₃ из контура адсорбента испаряется. Кроме того, контур хладагента содержит испаритель R-134a, сообщающийся с салоном для обеспечения его охлаждения с помощью вентилятора.

Раскрытие изобретения

В отличие от описанной выше системы настоящим предложена система климат-контроля с адсорбционным тепловым насосом, который дополнительно к охлаждению обеспечивает нагрев салона, несмотря на необходимость меньшего числа компонентов с электрическим приводом или приводом от двигателя. Другими словами, было обнаружено, что в системе с двумя адсорберами вместо указанных испарителя и конденсатора можно использовать камеры с фитилем (вроде используемых в тепловых трубках), термически связывающие каждый адсорбер с соответствующим баком с антифризом. В одном примере способ эксплуатации системы климат-контроля салона автомобиля при работающем двигателе включает в себя следующие операции: асинхронное переключение первого и второго адсорберов адсорбционного теплового насоса между режимами адсорбции и десорбции; адсорбцию охлаждающего антифриза адсорбера в камерах с фитилем и десорбцию нагревающего антифриза адсорбера в камерах с фитилем; а также кондиционирование воздуха салона с помощью нагретого или охлажденного антифриза, в зависимости от режима работы системы климат-контроля.

Таким образом, когда адсорбер работает в режиме адсорбции, всасывание хладагента (например, воды, NH₃, R1234f), накопленного в камерах с фитилем, вызывает охлаждение в баке антифриза, в котором расположена часть указанных камер. Этот охлаждающий эффект можно использовать для охлаждения пассажирского салона в условиях жаркой погоды (например в «летнем режиме»). Аналогичным образом, когда адсорбер работает в режиме десорбции, конденсация хладагента, выделяемого из осушителя в камерах с фитилем, вызывает эффект нагрева в баке антифриза, который можно использовать для обогрева пассажирского салона в условиях холодной погоды (например, в «режиме мягкой зимы» или «режиме суровой зимы», в зависимости от степени суровости холодной погоды).

Следует понимать, что вышеприведенное краткое изложение сущности изобретения представлено для описания в упрощенной форме ряда выбранных концепций, дальнейшее изложение которых приводится ниже в подробном описании. Краткое раскрытие сущности изобретения не направлено на определение основных или существенных характеристик заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определяется формулой изобретения. Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничивается вариантами реализации изобретения, устраняющими какой-либо из недостатков, указанных выше или в любой части данного описания.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 представлено схематическое изображение автомобиля, содержащего систему климат-контроля по изобретению.

На Фиг.2A показан вид в поперечном разрезе примера выполнения адсорбера в режиме адсорбции, вместе с соответствующими камерами с фитилем и баком антифриза. В состав системы климат-контроля, показанной на Фиг.1, могут входить два таких адсорбера.

На Фиг.2B показан вид в поперечном разрезе примера выполнения адсорбера на фиг.2A в режиме десорбции вместе с соответствующими камерами с фитилем и баком антифриза.

На Фиг.3 схематически изображены контуры с холодной и горячей HTF и соответствующие компоненты, которые могут входить в систему климат-контроля на Фиг.1.

На Фиг.4 схематически изображены контуры с антифризом и соответствующие компоненты, которые могут входить в состав системы климат-контроля на Фиг.1.

На Фиг.5 схематически изображен поток HTF, антифриза и воздуха между различными компонентами системы климат-контроля на Фиг.1. в летнем режиме.

На Фиг.6 схематически изображен поток HTF, антифриза и воздуха между различными компонентами системы климат-контроля на Фиг.1. в режиме мягкой зимы.

На Фиг.7 схематически изображен поток HTF, антифриза и воздуха между различными компонентами системы климат-контроля на фиг.1. в режиме суровой зимы.

На Фиг.8 изображен пример способа работы системы климат-контроля на Фиг.1 режимах лета, мягкой зимы или суровой зимы.

На Фиг.9 изображен пример способа работы системы климат-контроля на Фиг.1 после выключения двигателя и при последующем запуске двигателя для обеспечения быстрого охлаждения или нагрева пассажирского салона.

Осуществление изобретения

Нижеследующее описание относится к системам и способам охлаждения и обогрева пассажирского салона автомобиля с помощью системы климат-контроля, использующей адсорбционный тепловой насос. Как показано на Фиг.1, система климат-контроля может быть термически связана с трубопроводом выхлопных газов двигателя, и не может быть связана с двигателем автомобиля или нагружать его. Адсорбционный тепловой насос может содержать два адсорбера, каждый из которых соединен с соответствующим баком антифриза с помощью нескольких камер с фитилем, как показано на Фиг.2A-2B.

Каждый адсорбер может иметь замкнутый контур хладагента, где хладагент проходит между камерами с фитилем и адсорбентом внутри корпуса адсорбера в зависимости от температуры адсорбента, которая, в свою очередь, зависит от температуры HTF, протекающей по трубам адсорбера. Два адсорбера могут работать асинхронно и циклически, где один адсорбер работает в режиме адсорбции с протеканием через него HTF из контура холодной HTF, а другой адсорбер работает в режиме десорбции с протеканием через него HTF из контура горячей HTF. Как показано на Фиг.3, контур горячей HTF может включать в себя тепловой коллектор, где тепло выхлопных газов двигателя передается к HTF; емкость с PCM, в которой тепло выхлопных газов накапливается в PCM; и насос, а контур холодной HTF может включать в себя охладитель HTF и насос.

Как показано на Фиг.4, система климат-контроля также содержит контуры антифриза, направляющие поток антифриза от баков к радиатору, теплообменнику «воздух-жидкость» и теплообменнику «жидкость-жидкость», в зависимости от режима работы системы. Например, как показано на Фиг.5, в летнем режиме антифриз проходит из бака соответствующего адсорбирующего адсорбера к теплообменнику «воздух-жидкость». Воздух из салона проходит через теплообменник «воздух-жидкость», который охлаждает воздух перед его возвращением в салон для последующего охлаждения, при этом антифриз возвращается в бак имеющим немного большую температуру. Одновременно, антифриз проходит из бака соответствующего десорбирующего адсорбера к радиатору. Вентилятор обдувает наружным воздухом (из окружающей среды) радиатор, тем самым немного охлаждая антифриз перед его возвращением в бак. В режиме мягкой зимы, напротив, как показано на Фиг.6, антифриз проходит из бака соответствующего адсорбирующего адсорбера к теплообменнику «воздух-жидкость». Наружный воздух проходит через теплообменник «воздух-жидкость», который охлаждает воздух перед его возвращением наружу, при этом антифриз возвращается в бак имеющим немного большую температуру. Одновременно, антифриз проходит из бака соответствующего десорбирующего адсорбера к радиатору. Вентилятор нагнетает наружный воздух к радиатору, тем самым слегка охлаждая антифриз перед его возвращением в бак и нагревая воздух, который затем будет направлен в салон для его обогрева.

В режиме суровой зимы, как показано на Фиг.7, антифриз проходит из бака соответствующего адсорбирующего адсорбера к теплообменнику «воздух-жидкость». Горячая HTF из соответствующего контура проходит через теплообменник «жидкость-жидкость» для нагрева антифриза так, чтобы допустить формирование пара в камерах с фитилем при низких температурах окружающей среды. Одновременно, антифриз проходит из бака соответствующего десорбирующего адсорбера к радиатору. Вентилятор нагнетает наружный воздух к радиатору, тем самым слегка охлаждая антифриз перед его возвращением в бак и нагревая воздух, который затем будет направлен в салон для его обогрева.

Вышеописанный летний режим может быть применим в условиях жаркой погоды, когда на улице теплее, чем при холодной погоде (температура воздуха во время жаркой погоды больше, чем температура воздуха в холодную погоду). Вышеописанные режимы мягкой или суровой зимы могут быть применимы в условиях холодной погоды, когда на улице холоднее, чем при теплой погоде (температура воздуха во время холодной погоды ниже, чем температура воздуха в жаркую погоду). Например, летний режим может быть применим, когда температура окружающей среды выше первого порогового значения. Режим мягкой зимы может быть применим, когда температура окружающей среды ниже второго порогового значения, либо равна первому пороговому значению. Режим суровой зимы может быть применим, когда температура окружающей среды меньше третьего порогового значения, либо равна второму пороговому значению.

Наконец, пример способа осуществления системы климат-контроля для режима лета, мягкой и суровой зимы показан на фиг.8, а пример способа работы быстрого охлаждения или нагрева системы климат-контроля показан на фиг.9.

Теперь обратимся к Фиг.1, на которой схематически изображен пример выполнения системы 100 климат-контроля автомобиля 102. Автомобиль 102 имеет ведущие колеса 106, пассажирский салон 104 и двигатель 108 внутреннего сгорания (ДВС). ДВС 108 имеет камеру сгорания (не показана), которая может принимать впускной воздух через впускной канал (не показано) и выпускать отработавшие газы через выпускной канал 110. Автомобиль 102 может представлять собой дорожное транспортное средство, помимо прочих типов транспортных средств.

В отличие от некоторых автомобильных систем климат-контроля, в которых хладагент может циркулировать в двигателе для поглощения тепла двигателя, после чего нагретый хладагент может поступать в радиатор и/или радиатор отопителя через трубопроводы хладагента, причем система 100 климат-контроля может не сообщаться с двигателем 108 по текучей среде. Кроме того, система 100 климат-контроля может содержать адсорбционный тепловой насос 124 (далее описан более подробно), который приводится в движение тепловой энергией выхлопных газов вместо привода от коленчатого вала или электромотора. Следовательно, единственной связью между двигателем 108 и системой 100 климат-контроля может быть прохождение выхлопных газов двигателя в выхлопном канале 110 через тепловой коллектор выхлопных газов системы 100 климат-контроля, как будет подробно описано ниже. Таким образом, двигатель 108 может быть в значительной степени освобожден от поддержания системы климат-контроля в автомобиле, а система 100 климат-контроля может не создавать нагрузку на двигатель 108. Кроме того, поскольку хладагент двигателя может не циркулировать через систему 100 климат-контроля, то объем хладагента в двигателе может быть уменьшен. Некоторые преимущества уменьшенного объема хладагента в двигателе заключаются в более быстром разогреве двигателя, что приводит, например, к уменьшению выпуска выхлопных газов при холодном старте.

На Фиг.1 изображена система 114 управления автомобилем 102. Система 114 управления может быть связана с различными компонентами двигателя 108 и системы 100 климат-контроля для выполнения описанных далее управляющих программ и операций. Как показано на Фиг.1, система 114 управления может содержать электронный цифровой контроллер 112. Контроллер 112 может представлять собой микрокомпьютер, содержащий микропроцессорный блок, порты ввода/вывода, электронное запоминающее устройство для выполняемых программ и калибровочных значений, оперативную память, энергонезависимую память и шину данных.

Как было показано, контроллер 112 может принимать входные сигналы от множества датчиков 116, среди которых могут быть вводимая пользователем информация и/или сигналы от датчиков (например, положение передачи трансмиссии, положение муфты сцепления, сигнал педали газа, сигнал тормоза, положение рычага выбора передачи, скорость автомобиля, частота оборотов двигателя, массовый расход воздуха двигателем, температура окружающей среды, температура впускного воздуха и т.д.), датчиков системы климат-контроля (например, температура HTF, температура антифриза, температура адсорбента, скорость вентилятора, температура пассажирского салона, требуемая температура пассажирского салона, влажность окружающей среды и т.д.) и другие. Как показано на Фиг.1, датчики 116 могут включать в себя датчик 120 брелока, настроенный на принятие сигнала от электронного брелока 122. В частности, датчик 120 брелока может удаленно связывать автомобиль 102 с электронным брелоком 122, позволяя осуществлять дистанционное управление некоторыми функциями автомобиля 102. В одном из примеров, электронный брелок 122 может удаленно активировать систему 100 климат-контроля для предварительного кондиционирования воздуха в салоне. В зависимости от условий окружающей среды, например, от показаний одного или нескольких датчиков 116 и/или вводимой пользователем информации, электронный брелок 122 может дистанционно активировать систему 100 климат-контроля для предварительного кондиционирования воздуха салона перед запуском двигателя, что будет подробно описано далее. Таким образом, будущий оператор автомобиля или пассажир могут использовать электронный брелок 122 совместно с режимами быстрого охлаждения/нагрева системы 100 климат-контроля, согласно приведенному ниже описанию, для обеспечения требуемой температуры воздуха в салоне к моменту посадки в автомобиль.

Дополнительно к возможности удаленной активации системы 100 климат-контроля, с помощью электронного брелока 122 можно получить доступ в автомобиль 102 без ключа. В данном случае датчик 120 брелока можно настроить на направление указаний контроллеру 112 в отношении закрытого или открытого положения дверей автомобиля.

Кроме того, контроллер 112 может быть связан с различными исполнительными механизмами 118, которые могут представлять собой исполнительные механизмы двигателя (например, топливные форсунки, электронно-управляемая дроссельная заслонка впускного воздуха, свечи зажигания, сцепление трансмиссии и т.д.), исполнительные механизмы системы климат-контроля (например, воздушные впускные клапаны и/или клапаны отсекателя, клапаны управления потоком HTF, клапаны управления потоком антифриза, исполнительные механизмы обдува, исполнительные механизмы вентиляторов и т.д.), и другие. В некоторых примерах, запоминающее устройство можно запрограммировать машиночитаемыми данными, представляющими собой команды, выполняемые процессорным блоком для осуществления описанных ниже способов, а также других предполагаемых, но не описанных специально вариантов.

Как было сказано выше, система 100 климат-контроля содержит адсорбционный тепловой насос 124 вместо механического компрессора. Адсорбционный тепловой насос 124 может включать в себя два идентичных по конструкции адсорбера, которые могут работать асинхронно (один адсорбер в режиме адсорбции, другой - в режиме десорбции, в отличие от режимов «резкого нагрева/охлаждения») и циклично (каждый адсорбер периодически переключается между режимами адсорбции и десорбции).

На Фиг.2A изображен поперечный разрез примера конструкции адсорбера 200, функционирующего в режиме адсорбции, а на Фиг.2B изображен поперечный разрез адсорбера 200, функционирующего в режиме десорбции. Адсорбер 200 может быть из двух идентичных адсорберов, входящих в состав адсорбционного теплового насоса 124 системы 100 климатического контроля, изображенной на Фиг.1.

Адсорбер 200 осуществляет теплообмен между HTF и химическим адсорбентом (например, цеолит, силикагель, активированный уголь). В описываемых вариантах осуществления изобретения HTF протекает по ребристой трубке 202, а адсорбент 204 образует покрытие на поверхности этой ребристой трубки. Однако следует понимать, что в описанной здесь системе климат-контроля можно использовать и другой подходящий адсорбционный теплообменник. Например, вместо покрытия адсорбент 204 может представлять собой металлическую пену, либо высокопористую металлоорганическую структуру (Metal-Organic Framework, MOF) другого подходящего типа. Аналогичным образом, несмотря на то, что показано расположение одиночной ребристой трубки 202 в виде змеевика, для переноса HTF через адсорбер можно использовать несколько отдельных трубок, либо HTF может протекать через встроенный канал каждого адсорбера, например, канал, проходящий по всему адсорберу.

Ребристая трубка 202 и адсорбент 204 расположены внутри корпуса 206 адсорбера 200. В зависимости от того, находится адсорбер в режиме адсорбции или десорбции, клапан 208 может направлять поток HTF либо из контура горячей HTF, либо из контура холодной HTF в трубку 202. Аналогичным образом, на основании режима адсорбера, клапан 210, который находится ниже по потоку насоса 226, может направлять поток HTF из ребристой трубки либо в контур горячей HTF, либо в контур холодной HTF. Когда адсорбер 200 работает в режиме адсорбции, как изображено на Фиг.2A, клапан 208 направляет поток HTF из контура холодной HTF через адсорбер, а клапан 210 направляет поток HTF из адсорбера обратно в контур холодной HTF. И напротив, когда адсорбер 200 работает в режиме десорбции, как изображено на Фиг.2B, клапан 208 направляет поток HTF из контура горячей HTF через адсорбер, а клапан 210 направляет поток HTF из адсорбера обратно в контур горячей HTF. Контуры холодной и горячей HTF будут описаны далее со ссылкой на Фиг.3.

Как показано, адсорбер 200 соединен с баком 212 антифриза с помощью нескольких камер 214 с фитилем. Бак для антифриза содержит антифриз, который протекает в различных контурах, описанных далее со ссылкой на Фиг.4. Поскольку HTF передает тепло адсорбенту 204, а следовательно, влияет на температуру антифриза (благодаря тепловой связи бака антифриза с адсорбентами через камеры с фитилем), именно антифриз передает тепло или холод воздуху в пассажирском салоне с помощью радиатора или теплообменника «воздух-жидкость», как будет описано далее со ссылкой на Фиг.4-7. Каждая из камер 214 с фитилем содержит трубку, заполненную фитильным материалом 216, при этом через всю длину фитильного материала проходит внутренний канал 218, который является концентричным с указанной трубкой. Как изображено на Фиг.2A и 2B, камеры 214 с фитилем могут входить в адсорбер, и могут быть гидравлически связаны с корпусом 206, в зависимости от положения клапана 220. Несмотря на то, что адсорбер 200 изображен с тремя фитильными камерами, в некоторых вариантах выполнения адсорбер 200 может иметь другое подходящее количество камер с фитилем, в том числе и только одну камеру.

Хладагент может циркулировать в замкнутом контуре, состоящем из камер с фитилем и корпуса адсорбера. Хладагент может представлять собой воду, аммиак, R1234f или другую подходящую среду. Также хладагент может накапливаться в фитильном материале 216 каждой камеры 214 в жидкой форме. При определенных условиях, в зависимости от положения клапана 220, хладагент может испаряться и выходить из фитильного материала 216 в канал 218, а оттуда - в корпус 206. Аналогичным образом в определенных условиях хладагент может выходить из корпуса 206 адсорбера в канал 214 и конденсироваться на фитильном материале.

Следует понимать, что хотя тепловые трубки и могут содержать камеры с фитилем, сами камеры 214 с фитилем не являются тепловыми трубками. Например, в фитильных камерах в указанном режиме работы может происходить только одна смена фазы (например, испарение жидкого хладагента в режиме адсорбции, а также конденсация испаренного хладагента в режиме десорбции), тогда как рабочая среда в тепловых трубках претерпевает множество фазовых переходов одновременно (например, тепловые трубки могут иметь сторону испарения и сторону конденсации так, что рабочая среда одновременно испаряется на одном конце и конденсируется на другом конце).

Далее приведено описание принципа работы адсорбционного насоса (например, адсорбционного теплового насоса 124 системы 100 климат контроля), содержащего адсорберы (например, два адсорбера 200).

В режиме адсорбции, как показано на Фиг.2A, контроллер управляет клапаном 208 таким образом, чтобы обеспечить поступление потока холодной HTF через змеевик ребристой трубки 202 в корпусе 206 для охлаждения адсорбента 204. Охлаждение адсорбента 204 создает силу всасывания, которая приводит к испарению хладагента, накопленного в фитильном материале 216 камер 214 с фитилем, в каналы 218. Когда клапан 220 открыт, испаренный хладагент выходит из каналов 218 в корпус 206 (благодаря силе всасывания охлажденного адсорбента 204). Тем временем испарение хладагента в камерах с фитилем создает эффект охлаждения, который охлаждает антифриз в баке 212. Охлажденный антифриз затем будет направлен из выпускного отверстия 222 бака в радиатор или теплообменник, в зависимости от режима работы системы климат-контроля, как описано со ссылкой на Фиг.4-7. В зависимости от того, куда будет направлен антифриз в данном режиме работы системы климат-контроля, этот антифриз возвращается в бак через впускное отверстие 224 бака, либо холоднее, либо теплее, чем антифриз, выходящий из бака через отверстие 222.

Режим десорбции может быть выполнен после режима адсорбции, в котором хладагент, адсорбированный в корпусе адсорбентом из камер с фитилем, проходит процесс десорбции и возвращается в камеры с фитилем. В режиме десорбции, как показано на Фиг.2B, контроллер управляет клапаном 208 таким образом, чтобы обеспечить протекание горячей HTF через змеевик ребристой трубки 202 для нагревания адсорбента 204. Нагревание адсорбента приводит к десорбции хладагента из адсорбента. Когда клапан 220 открыт, десорбированный хладагент возвращается в каналы 218 камер 214 с фитилем и конденсируется на фитильном материале 216. Тем временем конденсация хладагента в камерах с фитилем выделяет тепло, которое нагревает антифриз в баке. Нагретый антифриз затем будет направлен из выпускного отверстия 222 бака в радиатор или теплообменник, в зависимости от режима работы системы климат-контроля, как будет описано со ссылкой на Фиг.4-7. В зависимости от того, куда будет направлен антифриз в данном режиме работы системы климат-контроля, этот антифриз возвращается в бак через впускное отверстие 224 бака, либо теплее, либо холоднее, чем антифриз, выходящий из бака через отверстие 222.

Соответственно, путем соединения бака антифриза с адсорбером через одну или несколько камер с фитилем, антифриз может быть нагрет и охлажден без специального испарителя или конденсатора, что может повысить эффективность автомобиля. Например, конденсация хладагента с помощью камер с фитилем вместо использования специального конденсатора является преимуществом, поскольку конденсаторы могут иметь привод либо от двигателя, либо от электрического вентилятора, а камеры с фитилем не имеют движущихся деталей и работают от тепловой энергии. Кроме того, испарение хладагента с помощью камер с фитилем вместо специального испарителя является преимуществом, поскольку испарители для правильного функционирования могут сильно зависть от соответствующих устройств регулирования температуры и давления, дроссельной трубки, расширительных клапанов, накопителей и т.д., а камеры с фитилем могут не зависеть в такой степени или вообще не зависеть от подобных дополнительных компонентов. Более того, использование камер с фитилем вместо испарителя или конденсатора может уменьшить размеры системы климат-контроля, тем самым снижая затраты на производство и увеличивая экономию топлива.

Адсорберы адсорбционного теплового насоса могут асинхронно менять режим работы с адсорбции на десорбцию во время работы двигателя. Один цикл работы адсорбционного теплового насоса может быть отнесен к промежутку времени, в течение которого каждый адсорбер работает как в режиме адсорбции, так и в режиме десорбции. В одном из примеров цикл длится 20-40 минут, а полуцикл длится 10-20 минут. В течение первого полуцикла первый адсорбер может работать в режиме адсорбции, в то время как второй адсорбер работает в режиме десорбции. В течение второго полу цикла, следующего сразу за первым полуциклом, первый адсорбер может работать в режиме десорбции, в то время как второй адсорбер работает в режиме адсорбции. Адсорбционный тепловой насос может повторять этот цикл в течение всего времени работы системы климат-контроля, за исключением определенных режимов, которые требуют работы обоих адсорберов в режиме адсорбции или десорбции одновременно, как описано ниже.

При выключении двигателя, в зависимости от режима работы системы климат-контроля, может потребоваться полная десорбция или адсорбция хладагента в обоих адсорберах. В этом случае система климат-контроля может работать в режиме резкого охлаждения или нагрева при следующем запуске двигателя, для обеспечения немедленной доставки холодного воздуха летом и теплого воздуха зимой. При этом в альтернативных способах можно использовать тепло, накопленное в PCM для десорбции NH₃ в резервуар, для обеспечения резкого охлаждения при запуске двигателя (например, пока выхлопные газы двигателя нагревают HTF достаточно для работы адсорбционного теплового насоса), вместо того, чтобы полагаться на то, что адсорбционный тепловой насос произведет быстрое охлаждение. Быстрое охлаждение, а также быстрый нагрев можно обеспечить с помощью адсорбционного теплового насоса в по изобретению. Например, при запуске двигателя в режиме лета можно обеспечить быстрое охлаждение путем временного включения обоих адсорберов в режим адсорбции либо во время, либо до запуска двигателя (с помощью дистанционного активатора предварительного кондиционирования), после десорбции адсорберами при предыдущем выключении двигателя с помощью тепла, накопленного в PCM. Например, для обеспечения быстрого охлаждения в теплую погоду (например, при работе в режиме лета) оба адсорбера адсорбционного теплового насоса после выключения двигателя могут временно работать в режиме десорбции, а перед следующим запуском двигателя оба адсорбера могут временно работать в режиме адсорбции. Аналогичным образом, в режиме мягкой и суровой зимы при выключении двигателя для полной адсорбции адсорбентами обоих адсорберов паров хладагента может быть использована холодная HTF. После этого при запуске двигателя оба адсорбера могут временно работать в режиме десорбции, либо непосредственно при запуске двигателя, либо до запуска (с помощью дистанционного активатора предварительного кондиционирования воздуха). Например, для обеспечения быстрого нагрева в холодную погоду путем временного включения обоих адсорберов адсорбционного теплового насоса после выключения двигателя в режиме адсорбции, а перед следующим запуском двигателя - временного включения обоих адсорберов в режиме десорбции. В данном случае при запуске двигателя можно обеспечить быстрый нагрев.

Например, при выключении двигателя в летнем режиме системы климат-контроля, на обоих адсорберах контроллер может управлять клапаном 208 таким образом, чтобы направлять поток горячей HTF через ребристую трубку 202 для нагрева адсорбента 204, и, тем самым, вызвать десорбцию хладагента из адсорбента. Несмотря на то, что контур горячей HTF в данный момент не получает тепло от выхлопа двигателя, так как двигатель выключен, горячая HTF может быть извлечена из емкости с PCM в контуре горячей HTF для десорбции адсорбентов в обоих адсорберах. После десорбции адсорбентов в обоих адсорберах контроллер может закрыть клапан 220 на обоих адсорберах, тем самым изолируя камеры с фитилем каждого адсорбера от соответствующего корпуса адсорбера для уменьшения попадания паров хладагента из камер с фитилем в адсорберы, когда двигатель выключен (например, когда автомобиль стоит на парковке). К моменту следующего запуска двигателя или перед ним контроллер может установить клапан 220 на обоих адсорберах в открытое положение для возобновления сообщения камер с фитилем каждого адсорбера с соответствующим корпусом адсорбера. Десорбция адсорбентов обоих адсорберов адсорбционного теплового насоса при выключении двигателя позволяет обоим адсорберам при следующем запуске двигателя временно работать в режиме адсорбции (например, 2-5 минут). Эксплуатация обоих адсорберов в режиме адсорбции может эффективно удвоить охлаждающую способность (по отношению к адсорбционному тепловому насосу, работающему с одним адсорбером в режиме адсорбции), чтобы обеспечить немедленную доставку холодного воздуха для увеличенного комфорта пассажиров (и для других дополнительных потребностей в охлаждении двигателя/автомобиля) в условиях теплой погоды. Такой режим работы обозначен здесь как режим быстрого охлаждения.

В качестве другого примера, при выключении двигателя в режиме мягкой или суровой зимы на обоих адсорберах контроллер может установить положение клапана 208 таким образом, чтобы обеспечить направление потока холодной HTF из соответствующего контура холодной HTF через ребристую трубку 202 для охлаждения адсорбента 204, что приводит к адсорбции хладагента адсорбентом. После адсорбции в обоих адсорберах контроллер может закрыть клапан 220 на обоих адсорберах, тем самым изолируя камеры с фитилем каждого адсорбера от соответствующего корпуса адсорбера, чтобы избежать возврата паров хладагента в адсорберы, когда двигатель выключен (например, когда автомобиль припаркован). К моменту следующего запуска двигателя или перед ним контроллер может открыть клапан 220 на обоих адсорберах для возобновления соединения фитильных камер каждого адсорбера с соответствующим корпусом адсорбера. Адсорбция хладагента на адсорбентах обоих адсорберов адсорбционного теплового насоса при выключении двигателя позволяет обоим адсорберам при следующем запуске двигателя временно работать в режиме десорбции (например, 2-5 минут). Так как теплообмен с выхлопом двигателя во время запуска может недостаточно нагреть HTF в контуре горячей HTF для выполнения десорбции, тепло, накопленное в емкости с PCM, может быть использовано для нагрева HTF в данный момент. Эксплуатация обоих адсорберов в режиме десорбции может эффективно удвоить нагревающую способность (относительно адсорбционного теплового насоса, работающего с одним адсорбером в режиме десорбции), чтобы обеспечить немедленную подачу горячего воздуха в салон для улучшения комфорта пассажиров (и для других вспомогательных потребностей в нагреве двигателя/автомобиля) в условиях холодной погоды. Такой режим работы обозначен здесь как режим быстрого нагрева.

В некоторых вариантах осуществления изобретения режимы быстрого охлаждения и нагрева можно запустить перед запуском двигателя. Например, пользователь может удаленно включить систему климат-контроля перед запуском двигателя, например, с помощью электронного брелока 122, показанного на Фиг.1, что, в свою очередь, может активировать режим быстрого охлаждения (например, в условиях жаркой погоды) или режим быстрого нагрева (например, в условиях холодной погоды) до запуска двигателя.

Как было описано выше, нагревание и охлаждение адсорбентов могут быть обеспечены контуром горячей HTF и контуром холодной HTF соответственно. На Фиг.3 схематически изображен пример варианта контура 300 горячей HTF и контура 302 холодной HTF вместе с адсорбционным тепловым насосом 308. Адсорбционный тепловой насос 308 может быть включен в состав системы 100 климат-контроля, изображенной на Фиг.1, например, в качестве адсорбционного теплового насоса 124, и может иметь конструкцию, показанную на Фиг.2A и 2B. HTF, протекающая в обоих контурах 300 и 302 горячей и холодной HTF, соответственно, может представлять собой HTF с высокой точкой кипения, которую можно использовать как при высоких температурах (например, теплообмен с выхлопом двигателя в высокой температурой), так и при низких температурах (например, в условиях суровой зимы). В одном из примеров HTF в контурах 300 и 302 горячей и холодной HTF может представлять собой HTF на нефтяной основе.

Контур 300 горячей HTF обеспечивает десорбцию в адсорбционном тепловом насосе 308 путем нагревания HTF, которая циркулирует благодаря насосу 316 между тепловым коллектором 304 выхлопных газов, емкостью 306 с PCM, и первым и вторым адсорберами 318 и 320 теплового насоса 308. Как показано на Фиг.3, тепловой коллектор 304 выхлопных газов соединен с выхлопной трубой 310 двигателя. HTF может протекать через тепловой коллектор 304, а тепло от выхлопных газов, протекающих через трубу 310 в тепловом коллекторе 304, может передаваться протекающей через них HTF.

Емкость 306 с PCM можно расположить ниже по потоку теплового коллектора 304. Емкость 306 с PCM представляет собой емкость, которая накапливает тепло в PCM. PCM адсорбирует тепло при изменении состояния с твердого на жидкое, и отдает тепло при изменении состояния с жидкого на твердое. Такие емкости можно еще назвать тепловыми батареями. Емкость 306 с PCM может быть изолирована для уменьшения рассеяния накопленного в ней тепла. Например, емкость 306 PCM может представлять собой емкость с двойными стенками, при этом между наружной и внутренней стенками емкости может быть расположена вакуумная рубашка для обеспечения вакуумной изоляции. HTF, протекающая в контуре 300 горячей HTF может входить во впускное отверстие емкости 306 с PCM и выходить из выпускного о