本實用新型涉及發動機余熱回收及利用技術、第一熱電效應，CO2制冷技術，制冷空調領域，尤其涉及一種發動機余熱回收驅動蒸汽壓縮輔助過冷的CO2跨
臨界制冷循環的汽車空調系統。
背景技術：
隨著當代社會的發展和人民生活水平的提高，家用汽車的數量與日俱增。現在汽車空調的制冷大多數采用的是蒸汽壓縮制冷循環，包括壓縮機、蒸發器、冷凝器、節流閥。由汽車發動機或者獨立電機驅動。
現如今能源節約與環境保護問題已然成為全球關注的焦點。隨著汽車數量的增加，汽車尾氣的排放也越來越多。汽車尾氣中的一氧化碳、二氧化碳、氮氧化合物等對環境造成很大破壞，產生溫室效應，破壞臭氧層。此外，汽車發動機排放的廢氣的溫度高達600-700℃，發動機燃料中30%-45%的能量隨著尾氣排放到大氣中，造成了能量的浪費。所以說，對汽車尾氣余熱的回收利用，在很大程度上提高了能量的利用。
目前市場的汽車使用的制冷劑絕大多數為R134a，R134a這種制冷劑雖然ODP為0，但是GWP高達1300，汽車空調系統里的制冷劑不可避免的會發生泄漏和定期更換，對環境產生不利影響，加速溫室效應。隨著社會和科技的發展，減緩溫室效應和臭氧層破壞成為全球面臨的首要問題。必須盡早采用對環境無危害的制冷劑，全球各國也在加速推進環保制冷劑替代高GWP制冷劑的進程，其中，自然工質因為其環境友好的特性再次受到了人們的關注。CO2作為最具有潛力的自然工質是因為CO2有著如下諸多優點。1）、自然工質，對環境無破壞作用，ODP=0、GWP=1。2)、單位體積制冷量大，與普通工質相比，CO2設備體積小。3）、安全系數高，無毒不可燃，化學性質穩定。4）、粘度低，具有優良的流動性及傳熱性，其液體密度小氟利昂40%,與潤滑油類似，具有良好的相容性。5）廉價容易獲取。但是CO2制冷循環冷凝器出口與蒸發器入口的壓差大，使得節流損失很大，導致整個循環的能效低。
因此，所要做的不僅要采用環境友好型（ODP為0，GWP很小）制冷劑，還要大幅度提高整個循環的能效。
技術實現要素：
本實用新型目的在于提供一種發動機余熱回收驅動蒸汽壓縮輔助過冷的CO2跨臨界制冷循環汽車空調系統，通過利用發動機排放的高溫尾氣進行發電，并且加以利用，提高整個系統的能效。
為了滿足以上的需求，本實用新型所采取的技術方案是：提出一種二氧化碳跨臨界制冷循環汽車空調系統，由發動機尾氣余熱發電系統、輔助蒸汽壓縮制冷系統和CO2跨臨界制冷系統組成；所述發動機尾氣余熱回收系統包括依次連接的內燃機、排氣管、溫差發電模塊和蓄電池組；所述輔助蒸汽壓縮制冷循環系統是由依次連接的輔助制冷壓縮機、過冷器、冷凝器和第一節流閥組成，過冷器出口連接輔助制冷壓縮機入口，蓄電池組連接輔助制冷壓縮機；CO2跨臨界制冷循環是由依次連接的跨臨界制冷壓縮機、氣體冷卻器、第二節流閥和蒸發器組成，跨臨界制冷壓縮機出口連接氣體冷卻器進口，蒸發器出口連接跨臨界制冷壓縮機進口；過冷器出口管路與氣體冷卻器出口管路聯通。
所述排氣管連接旁通管。
溫差發電模塊是基于Seeback效應的一種裝置，由半導體材料制成的熱電模塊兩側有溫差時，就會產生電勢差。汽車尾氣余熱發電系統將內燃機排放的具有較高溫度的尾氣進入溫差發電模塊，此時發電模塊產生直流電，并儲存在蓄電池中，通過蓄電池管理控制系統來控制蓄電池的充放電，用來驅動輔助蒸汽壓縮制冷循環。
輔助蒸汽壓縮制冷循環所使用的制冷劑為R290，CO2跨臨界制冷循環所用的制冷劑是自然工質CO2。CO2跨臨界制冷循環為：低溫低壓的CO2工質從車內環境吸收熱量，進入到壓縮機內壓縮為高溫高壓的超臨界流體，然后進入到氣體冷卻器向環境放熱，此時CO2超臨界流體的溫度略高于環境溫度。然后輔助蒸汽壓縮制冷系統的蒸發器從氣冷器出口的CO2流體中吸收熱量， CO2流體的溫度降低，過冷度變大。最后進入節流閥節流變為低溫低壓的氣液兩相流體進入到蒸發器吸收車內熱量，完成整個循環。另一方面蒸汽壓縮制冷循環中的低溫低壓的R290蒸汽吸收氣冷器出口CO2中的熱量后，再進入到壓縮機壓縮為高溫高壓的蒸汽，進入到冷凝器對環境放熱，再進入節流閥中節流膨脹為低溫低壓濕蒸汽進入蒸發器吸收CO2流體的熱量，降低CO2溫度，而后進入壓縮機完成整個循環。
本實用新型具有的優點和積極效果是：
（1）、制冷系統所使用工質為CO2，無毒無害不可燃，安全系數高，廉價易獲取，單位容積制冷量大，使得CO2設備體積小。更重要的是它的ODP=0，GWP=1，可以大幅度減緩溫室效應進程，是一種節能環保的工質。
（2）、引入一個新的輔助蒸汽壓縮制冷循環。由于CO2超臨界制冷循環冷凝器出口與蒸發器入口壓差大，導致整個系統的效率不高，所以利用輔助壓縮制冷循環來降低氣冷器出口超臨界流體的溫度，降低壓差，從而大幅度降低節流損失，進而提高系統的效率。
（3）、通過溫差發電模塊對發動機排放尾氣余熱進行有效利用。基于塞貝克效應，利用高溫尾氣與環境空氣的溫差產生電能，用來驅動輔助蒸汽壓縮制冷循環，從而降氣冷器出口制冷劑（CO2）的溫度。節流損失減少，制冷量提高，系統性能得到提高。同時輔助循環壓縮機實現了無能耗，節約環保。
（4）、通過引入用溫差發電驅動的輔助蒸汽壓縮制冷循環，有效降低了氣冷器出口超臨界CO2流體的溫度，提高了整個系統的能效。是一種節能環保的實用新型制冷系統。
附圖說明
圖1為本實用新型的系統示意圖；
圖中：1、內燃機；2、排氣管；3、旁通管；4、溫差發電模塊；5、蓄電池；6、小型壓縮機；7、冷凝器；8、過冷器；9、氣體冷卻器；10、壓縮機；11、蒸發器；12、第一節流閥；13、第二節流閥。
具體實施方式
為能進一步了解本實用新型的
技術實現要素：
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：
圖1為一種發動機余熱回收驅動蒸汽壓縮輔助過冷的CO2跨臨界制冷循環汽車空調系統，包括發動機尾氣余熱發電系統、輔助蒸汽壓縮制冷系統和CO2跨臨界制冷系統。發動機尾氣余熱回收系統由依次連接的內燃機1、排氣管2、溫差發電模塊4和蓄電池組5；輔助蒸汽壓縮制冷循環系統是由依次連接的輔助制冷壓縮機6、過冷器8、冷凝器7和第一節流閥12組成，過冷器出口連接輔助制冷壓縮機入口，蓄電池組連接輔助制冷壓縮機；CO2跨臨界制冷循環是由依次連接的跨臨界制冷壓縮機10、氣體冷卻器9、第二節流閥13和蒸發器11組成，跨臨界制冷壓縮機出口連接氣體冷卻器進口，蒸發器出口連接跨臨界制冷壓縮機進口；過冷器出口管路與氣體冷卻器出口管路聯通。
本實施例的基于發動機余熱回收利用驅動蒸汽壓縮輔助過冷的CO2跨臨界制冷系統的工作原理是：
第一階段：內燃機1排放的高溫尾氣流經排氣管2進入溫差發電模塊4。如果溫差發電模塊4的表面溫度過高，則開啟旁通管3，減少進入發電模塊4的尾氣流量，避免發電模塊端溫度過高造成損壞。發電模塊4利用高溫尾氣和周圍環境的溫差產生的直流電儲存在蓄電池5中。
第二階段：制冷系統內充注的工質為CO2，低溫低壓的CO2蒸汽進入跨臨界制冷壓縮機10吸氣口，由跨臨界制冷壓縮機10壓縮至高溫高壓的超臨界流體，進入氣體冷卻器9與環境空氣進行換熱，由于氣冷器存在換熱溫差，此時CO2溫度稍高于環境溫度。
第三階段：蓄電池5驅動輔助蒸汽壓縮制冷循環。輔助循環充注的制冷劑為R20。低溫低壓的R20蒸汽對氣體冷卻器9出口的CO2進行過冷，CO2進一步冷卻為低溫、較高壓超臨界流體。
第四階段：低溫高壓超臨界CO2流體經過第二節流閥13膨脹節流后為低溫低壓的氣液兩相流體狀態，進入蒸發器11吸收車廂內的熱量，而后進入壓縮機10，完成制冷循環。
第五階段，對CO2實現過冷后的低溫低壓的R290蒸汽進入到壓縮機6中壓縮為高溫高壓氣體，再進入冷凝器7向周圍環境放熱，經第一節流閥12節流膨脹，變為低溫低壓的濕蒸汽，完成輔助循環。
盡管上面結合附圖對本實用新型的優選實施例進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本實用新型的保護范圍之內。