热泵空调机组及其四通阀换向异常的判断方法

技术领域

本发明属于空调技术领域，具体提供一种热泵空调机组及其四通阀换向异常的判断方法。

背景技术

空调热泵机组至少包括压缩机、室内换热器、室外换热器、四通阀和膨胀阀，其中，这五个功能元件通过管路连通形成供冷媒循环流动的冷媒循环回路。这种热泵空调机组既能制冷也能制热，制冷和制热功能之间的转化通过四通阀实现。

四通阀具有四个阀口，其中，其通过第一个阀口和压缩机的排气口连通，通过第二个阀口和室外换热器的一个冷媒阀口连通，通过第三个阀口和室内换热器的一个冷媒阀口连通，通过第四阀口和压缩机的吸气口连通。室外换热器的另一个冷媒阀口和室内机换热器的另一个冷媒阀口通过膨胀阀连通。四通阀具有两个工作位置：在第一个工作位置时，第一个阀口和第二个阀口导通，第三个阀口和第四个阀口导通；在第二个工作阀口时，第一个阀口和第三个阀口连通，第二个阀口和第四个阀口连通。切换四通阀的工作位置即可实现冷媒流向的改变，继而控制热泵空调机组在制冷和制热功能之间切换。

热泵空调机组制热开机运行时，系统接收指令四通阀进行换向工作，膨胀阀开一定的开度(假设膨胀阀的总开度为470，制热启动开始时其开度设置为120)。如果四通阀换向异常(即失败)时，热泵空调机组仍然以接收的制热指令进行工作，此时膨胀阀出现节流现象，导致流入内机的制冷剂温度低于环境温度，压缩机的吸气温度也极低，则机组内高压侧制冷剂不能排出，压力会越来越高，最终机组报高压故障，当报故障超过一定次数时机器被锁死无法工作。

因此，本领域技术人员需要解决的是，制热模式下四通阀换向异常造成机组故障的技术问题。

发明内容

为了解决制热模式下四通阀换向异常造成机组故障，一方面，本发明提供了一种热泵空调机组的四通阀换向异常的判断方法。

本发明的四通阀换向异常的判断方法包括如下步骤：接受制热指令；通知四通阀换向；实时获取启动压缩机前的内机气管温度和内机液管温度；启动压缩机；实时获取启动压缩机后的内机气管温度、内机液管温度、外机换热器温度和室外环温；比较启动压缩机前的内机气管温度和启动压缩机后的内机气管温度之间的第一温差与第一温差阈值之间的大小关系；比较启动压缩机前的内机液管温度和启动压缩机后的液管温度之间的第二温差与第二温差阈值之间的大小关系；比较外机换热器温度和室外环温之间的第三温差与第三温差阈值之间的大小关系；根据所述第一温差、所述第二温差和所述第三温差的比较结果，判断四通阀换向是否异常。

本发明的上述判断方法的一优选方案中，根据所述第一温差、所述第二温差和所述第三温差的比较结果，判断四通阀换向是否异常”的步骤具体包括：当所述第一温差大于所述第一温差阈值，所述第二温差大于所述第二温差阈值，并且所述第三温差大于所述第三温差阈值时，则判断四通阀换向异常。

本发明的上述判断方法的一优选方案中，当先比较所述第一温差和所述第一温差阈值的大小关系，后比较所述第二温差和所述和第二温差阈值的大小关系时，“根据所述第一温差、所述第二温差和所述第三温差的比较结果，判断四通阀换向是否异常”的步骤具体包括：当所述第一温差小于或等于所述第一温差阈值时，或者当所述第一温差大于所述第一温差阈值并且所述第二温差小于或等于所述第二温差阈值时，返回“比较所述第一温差和所述第一温差阈值的大小关系”。

本发明的上述判断方法的一优选方案中，当先比较所述第二温差和所述第二温差阈值的大小关系，后比较所述第一温差和所述和第一温差阈值的大小关系时，“根据所述第一温差、所述第二温差和所述第三温差的比较结果，判断四通阀换向是否异常”的步骤具体包括：当所述第二温差小于或等于所述第二温差阈值时，或者当所述第二温差大于所述第二温差阈值并且所述第一温差小于或等于所述第一温差阈值时，返回“比较所述第二温差和所述第二温差阈值的大小关系”。

本发明的上述判断方法的一优选方案中，当所述第一温差大于所述第一温差阈值并且所述第二温差大于所述温差阈值时，所述判断方法还包括如下步骤：保持所述热泵空调机组以当前状态运行预设时长；再次比较启动压缩机前的内机气管温度和启动压缩机后的内机气管温度之间的第一温差与第一温差阈值之间的大小关系；再次比较启动压缩机前的内机液管温度和启动压缩机后的液管温度之间的第二温差与第二温差阈值之间的大小关系；根据所述第一温差和所述第二温差再次比较的结果，选择性地，比较所述外机换热器温度和所述室外环温之间的第三温差与第三温差阈值之间的大小关系，或者返回比较启动压缩机前的所述内机气管温度和启动压缩机后的所述内机气管温度之间的第一温差与第一温差阈值之间的大小关系骤，或者返回比较启动压缩机前的所述内机液管温度和启动压缩机后的所述液管温度之间的第二温差与第二温差阈值之间的大小关系。

本发明的上述判断方法的一优选方案中，“根据所述第一温差和所述第二温差再次比较的结果，选择性地，比较所述外机换热器温度和所述室外环温之间的第三温差与第三温差阈值之间的大小关系关系，或者返回比较启动压缩机前的所述内机气管温度和启动压缩机后的所述内机气管温度之间的第一温差与第一温差阈值之间的大小关系，或者返回比较启动压缩机前的所述内机液管温度和启动压缩机后的所述液管温度之间的第二温差与第二温差阈值之间的大小关系”的步骤具体包括：当再次比较结果是仍是所述第一温差大于所述第一温差阈值，并且所述第二温差大于所述第二温差阈值时，比较所述外机换热器温度和所述室外环温之间的第三温差与第三温差阈值之间的大小关系关系。

本发明的上述判断方法的一优选方案中，所述四通阀是电磁四通阀，“通知四通阀换向”的步骤具体包括：给所述四通阀上电。

本发明的上述判断方法的一优选方案中，“实时获取启动压缩机后的外机换热器温度”的步骤具体包括：实时获取启动压缩机后的外机盘管温度。

本发明的上述判断方法的一优选方案中，“实时获取启动压缩机后的外机换热器温度”的步骤具体包括：实时获取启动压缩机后的除霜传感器温度。

本发明的热泵空调机组的四通阀换向异常的判断方法包括如下步骤：接受制热指令；通知四通阀换向；实时获取启动压缩机前的内机气管温度和内机液管温度；启动压缩机；实时获取启动压缩机后的内机气管温度、内机液管温度、外机换热器温度和室外环温；比较启动压缩机前的内机气管温度和启动压缩机后的内机气管温度之间的第一温差与第一温差阈值之间的大小关系；比较启动压缩机前的内机液管温度和启动压缩机后的液管温度之间的第二温差与第二温差阈值之间的大小关系；比较外机换热器温度和室外环温之间的第三温差与第三温差阈值之间的大小关系关系；根据第一温差、第二温差和第三温差的比较结果，判断四通阀换向是否异常。

与现有的通过高低压侧压差来判断四通阀换向是否异常的方法相比，本发明的判断方法考虑压缩机启动前后内机气管温度、内机液管温度的变化，以及压缩机启动后室外换热器温度和室外环温的温差变化多个因素作为判断四通阀换向是否异常的条件，判断结果更加精准。此外，获取上述参数的温度传感器都是热泵空调机组上现有的，无需为了判断四通阀换向是否异常而额外增加元件，从而也在一定程度上降低了机组的运行成本。

另一方面，本发明还提供了一种热泵空调机组，该热泵空调机组的控制器用于执行上述任一种判断方法。

需要说明的是，本发明的热泵空调机组具有上述四通阀换向异常的判断方法的所有技术效果，本领域技术人员基于针对控制方法部分的说明完全可以理解，本文在此不再赘述。

附图说明

图1是本发明的热泵空调机组的具体实施例的结构示意图；

图2是本发明的电磁采集四通阀的具体实施例的结构示意图；

图3是本发明的四通阀换向异常的判断方法的主要步骤流程图；

图4是本发明的四通阀换向异常的判断方法第一种具体实施例的详细步骤流程图；

图5是本发明的四通阀换向异常的判断方法第二种具体实施例的详细步骤流程图。

其中，图1和图2中各个组件名称和附图标记之间的一一对应关系如下：

1 压缩机；

2 四通阀；

20 主阀：200主阀体、201左活塞头、202右活塞头、203活塞杆、204主滑块、20

21 控制阀：210控制阀体、211铁芯、212控制滑块、213电磁线圈、214绝缘罩盖、215堵头、216螺钉、217压缩弹簧、21

22 第一毛细管；

23 第二毛细管；

24 第三毛细管；

25 第四毛细管；

30 室外换热器、31室外风机；

40 室内换热器、41室内风机；

5 膨胀阀；

6 气液分离器；

7 内机气管；

8 内机液管。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合图1和图2，以风冷热泵空调机组为例说明本发明的热泵空调机组结构、工作原理以及电磁四通阀的结构及其工作原理。其中，图1是本发明的热泵空调机组的具体实施例的结构示意图，图2是本发明的电磁四通阀的具体实施例的结构示意图。

参见图1，风冷热泵空调机组至少包括压缩机1、四通阀2、室外换热器30、室内换热器40和膨胀阀5。

详细地，参见图2，本实施例中优先采用电磁四通阀2，该四通阀2包括主阀20和控制阀21。

主阀20包括主阀体200、活塞和主滑块204；其中，主阀体200开设有第一主阀口20

主滑块204是碗状结构，其碗底固定连接在活塞杆203上，其碗边缘倒扣在主阀体200的中间子腔室的内壁上，与倒扣位置的内壁构成主滑块204腔室，主滑块204的碗边缘和主阀体200的内壁滑动密封连接。随着活塞相对于主阀体200的滑动，主滑块204也随之滑动，用于导通第二主阀口20

即第一工作位置和第二工作位置，其中，当四通阀2位于第一工作位置时，第一主阀口20

活塞在主阀体200内的滑动由控制阀21来控制。继续参见图2，控制阀21包括控制阀体210、电磁线圈213和绝缘罩盖214；其中，电磁线圈213缠绕在控制阀体210右端部的外周壁上，绝缘罩盖214罩盖电磁线圈213并且通过螺钉216固定连接在控制阀体210的堵头215上，电磁线圈213与外部电源电连接。

控制阀体210是右端敞口的桶形结构，其敞口端被堵头215封堵后构成了一个封闭的腔室，腔室内安装有铁芯211，并且铁芯211和控制阀体210的内壁密封滑动连接，铁芯211将控制阀体210的腔室分割为左子腔室和右子腔室，其中，控制阀体210上开设有四个控制阀口，这四个控制阀口都与左子腔室导通，分别为第一控制阀口21

控制阀体210的右子腔室内设置有压缩弹簧217，该压缩弹簧217连接铁芯211和堵头215，其左子腔室内设置有控制滑块212，控制滑块212是碗状滑块，其侧壁通过连杆固定连接在铁芯211上，且碗边缘倒扣在控制阀体210的内壁上并且和内壁围合构成一个独立的子腔室，控制滑块212的碗边缘和控制阀体210的内壁也是滑动密封连接。

图2是电磁线圈213上电时四通阀2的结构示意图，电磁线圈213上电，铁芯211在电磁力作用下压缩弹簧217，控制滑块212导通第二控制阀口21

继续参见图2，主阀体200上还开设有左主控制阀口20

四通阀2还包括第一毛细管22、第二毛细管23、第三毛细管24和第四毛细管25，其中，第一毛细管22连通第一主阀口20

继续参见图1，压缩机1的排气口和四通阀2的第一主阀口20

结合图1和图2，热泵空调机组接受制热指令后，电磁线圈213上电，四通阀2位于图2中工作位置，此时压缩机1的排气口处高压高温冷媒通过第一毛细管22流入控制阀21的左子腔室内，然后从第三控制阀口21

当四通阀2换向成功后，冷媒被压缩机1加压，成为高温高压气体，进入室内换热器40，冷凝液化放热，成为液体冷媒，同时将室内空气加热，从而达到提高室内温度的目的。与此同时，液体冷媒经膨胀阀5减压，进入室外换热器30与室外环境热交换蒸发气化吸热，成为气体冷媒，气态冷媒再次进入压缩机1开始下一个制热循环。

上述过程是热泵空调机组接受制热指令后，四通阀2换向正常时的工作过程，但是由于各种不可预知的原因将会发生背景技术中所述四通阀2换向异常，即四通阀2换向失败的情况，导致热泵空调机组无法正常工作。

为此，本发明还提供一种四通阀2换向异常的判断方法，参见图3，该四通阀2换向异常的判断方法包括如下步骤：

S10、接受制热指令。

需要说明的是，制热指令通常是由用户通过遥控器上的相应按键发出，或者对于智能家居领域智能控制水平较高的热泵空调机组来说，其控制器根据室内外环温以及室内用户的状态等因素自动执行制热指令，本发明中判断方法适用于上述任一种情况。

S20、通知四通阀2换向。

控制四通阀2换向的方式因四通阀2的具体结构而异，比如前文中所述电磁四通阀2，通过给其电磁线圈213上电或断电通知四通阀2换向，具体地，比如接受制热指令后，给其电磁线圈213上电控制其位于满足制热模式的工作位置，制热结束后或收到制冷指令后，则给其电磁线圈213断电使其位于满足制冷模式的工作位置。

可以理解，除了前文中电磁四通阀2外，本发明的四通阀2换向异常的判断方法同样适用于其他类型的四通阀2，

S30、实时获取启动压缩机1前的内机气管温度和内机液管温度。

内机气管7和内机液管8上都设置有温度传感器，内机气管温度和内机液管温度分别有这两个温度传感器获取，这两个温度传感器和热泵空调机组的控制器通信连接，以便将其传输至控制器，供控制器在后续控制步骤中调用。

S40、启动压缩机1。

压缩机1的启动方式通常就是给压缩机1通电，或者是将处于休眠状态的压缩机1重新激活即可。本领域技术人员可以根据压缩机1的具体结构和工作原理设定即可。

S50、实时获取启动压缩机1后的内机气管温度、内机液管温度、外机换热器温度和室外环温。

如前文所述，启动压缩机1后的内机气管温度和内机液管温度同样也可以通过上述两个温度传感器获取，并传输至控制器存储，以便控制器调取使用。

S60、比较启动压缩机1前的内机气管温度和启动压缩机1后的内机气管温度的第一温差与第一温差阈值之间的大小关系。

需要说明的是，第一温差阈值的设定原则是考虑内机气管7所在环境影响以及其他因素影响的情况下，热泵空调机组接受制热指令后，四通阀2换向和压缩机1启动阶段前后允许内机气管温度下降的最大范围，第一温差阈值通常情况下位于0℃至3℃之间，即第一温差阈值大于或等于0℃并且小于或等于3℃。

当然，在满足第一温度阈值的上述设定原则基础上，本领域技术人员可以根据热泵空调机组的功率计其他参数来设定具体温度范围。

S70、比较启动压缩机1前的内机液管温度和启动压缩机1后的内机液管温度的第二温差与第二温差阈值之间的大小关系。

同样，第二温差阈值的设定原则是考虑内机液管8所在环境影响以及其他因素影响的情况下，热泵空调机组接受制热指令后，四通阀2换向和压缩机1启动阶段前后允许内机液管温度下降的最大范围，第二温差阈值通常情况下位于0℃至3℃之间，即第二温差阈值大于或等于0℃并且小于或等于3℃。

当然，在满足第二温度阈值的上述设定原则基础上，本领域技术人员可以根据热泵空调机组的功率及其他参数来设定具体温度范围。

S80、比较启动压缩机1后的室外换热器温度和室外环温之间的第三温差和第三温差阈值之间的大小关系。

需要说明的是，室外换热器温度的获取方式有两种，第一种方式是通过安装在室外换热器30的盘管上的盘管温度传感器获取外机盘管温度，第二种方式是通过室外换热器30的除霜传感器获取除霜传感器温度。无论用何种方式获取室外换热器温度，最终都会传输给控制器，以便控制器存储和调取。

室外环温直接由安装在室外环境的温度传感器获取即可，再将其传输至控制器，供控制器存储和调取。

第三温差阈值的设定原则是考虑室外换热器30所在环境影响以及其他因素，热泵空调机组接受制热指令后，四通阀2换向和压缩机1启动阶段前后允许室外换热器温度大于室外环温的最大范围，通常情况第三温差阈值下位于0℃至3℃之间，即第三温差阈值大于或等于0℃并且小于或等于3℃。

S90、根据第一温差、第二温差和第三温差的比较结果，判断四通阀2换向是否异常。

与现有的通过高低压侧压差来判断四通阀2换向是否异常的方法相比，本发明的判断方法考虑压缩机1启动前后内机气管温度、内机液管温度的变化，以及压缩机1启动后室外换热器温度和室外环温的温差变化多个因素作为判断四通阀2换向是否异常的条件，判断结果更加精准。此外，获取上述参数的温度传感器都是热泵空调机组上现有的，无需为了判断四通阀2换向是否异常而额外增加元件，从而也在一定程度上降低了机组的运行成本。

下面结合图4，以第一种具体实施方式说明，上述四通阀2换向异常的判断方法中“根据第一温差、第二温差和第三温差的比较结果，判断四通阀2换向是否异常”的步骤具体的实现方法，图4是本发明的热泵空调机组的四通阀2换向异常的判断方法的第一种具体实施例的详细步骤流程图。

参见图4，“根据第一温差、第二温差和第三温差的比较结果，判断四通阀2换向是否异常”的步骤具体包括：

S60、判断启动压缩机1前的内机气管温度和启动压缩机1后的内机气管温度之间的第一温差是否大于第一温差阈值，若是则执行步骤S70，否则返回步骤S60。

S70、判断启动压缩机1前的内机液管温度和启动压缩机1后的内机液管温度之间的第二温差是否大于第二温差阈值，若是则执行步骤S80，否则返回步骤S60。

S80、判断启动压缩机1后室外换热器温度和室外环温之间的第三温差是否大于第三温差阈值，若是则执行步骤S90，否则返回步骤S60。

S90、四通阀2换向失败。

也就是说，当第一温差大于第一温差阈值、第二温差大于第二温差阈值并且第三温差大于第三温差阈值时，则说明四通阀2换向异常。

需要说明的是，本实施例中的步骤S60和S70的执行顺序可调，详细地，可以先判断启动压缩机1前的内机液管温度和启动压缩机1后的内机液管温度之间的第二温差是否大于第二温差阈值，若是则判断启动压缩机1前的内机气管温度和启动压缩机1后的内机气管温度之间的第一温差是否大于第一温差阈值，否则返回“判断启动压缩机1前的内机液管温度和启动压缩机1后的内机液管温度之间的第二温差是否大于第二温差阈值”的步骤。

当第一温差大于第一温差阈值时，则判断启动压缩机1后室外换热器温度和室外环温之间的第三温差是否大于第三温差阈值，若第一温差小于或等于第一温差阈值时，则返回“判断启动压缩机1前的内机液管温度和启动压缩机1后的内机液管温度之间的第二温差是否大于第二温差阈值”的步骤。

优选地，本发明还提供了四通阀2换向异常的判断方法的第二种具体实施例，以优化上述第一种具体实施例的判断方法，下面结合图5详细说明第二种具体实施例的步骤流程。

参见图5，与图4中第一种具体实施例相比，第二种具体实施例中在步骤S70和S80之间增加了步骤S100、S60‘和S70‘，下面就该区别点结合图5加以说明，对于其他相同步骤不再赘述。

参见图5，本实施例中，当步骤S70的判断结果是第二温差大于第二温差阈值时，四通阀2换向异常的判断方法还包括如下步骤：

S100、保持热泵空调机组以当前状态运行预设时长；

S60‘、判断启动压缩机1前的内机气管温度和启动压缩机1后的内机气管温度之间的第一温差是否大于第一温差阈值，若是则执行步骤S70‘，否则返回步骤S60；

S70‘、判断启动压缩机1前的内机液管温度和启动压缩机1后的内机液管温度之间的第二温差是否大于第二温差阈值，若是则执行步骤S80，否则返回步骤S60。

本实施例总增设这三个步骤的目的在于，确定第一温差大于第一温差阈值和第二温差大于第二温差阈值是不是因外部因素导致的瞬时波动，如果是瞬时波动则说明其并不是由四通阀2换向异常引起的，从而可以提高判断结构的精准性。

需要说明的是，步骤S100中预设时长的设定原则是考虑压缩机1启动初期因各种因素导致内机液管温度和内机气管温度下降的时间，本领域技术人员可以根据实际情况设定其具体数值范围。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。