雙蒸發(fā)器汽車空調(diào)系統(tǒng)制冷性能分析與優(yōu)化

李耀和 張成明

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

1 概述

對(duì)于三排座的車型如MPV及微型客車的車型，由于車內(nèi)空調(diào)較大及乘員較多，整車熱負(fù)荷大，空調(diào)系統(tǒng)多采用雙蒸發(fā)器系統(tǒng)，前蒸發(fā)器用于滿足駕駛員及副駕乘員的降溫需求，后蒸蒸發(fā)器用于滿足中后排乘員的降溫需求，如圖1所典型的微型客車雙蒸空調(diào)系統(tǒng)布置。這類空調(diào)系統(tǒng)需的設(shè)計(jì)難點(diǎn)天于：

（1）兩個(gè)蒸發(fā)器布置，如何處理各蒸發(fā)器的負(fù)荷，與冷媒流量如何分配；

圖2

圖3

（2）空調(diào)管路較單蒸系統(tǒng)長很多，如何減小管路的流動(dòng)阻力及溫升。

2 系統(tǒng)介紹

該車是參考已經(jīng)量產(chǎn)車的改款車型，空調(diào)系主要性能參數(shù)統(tǒng)基本參照原車型設(shè)計(jì)，但考慮到該新車型會(huì)出口到中東等高熱地區(qū)，需要提高制冷能力，因此加大了前蒸發(fā)器的制冷性能及增大冷凝器的散熱性能，該車型有兩個(gè)動(dòng)力配置：

A動(dòng)力、B動(dòng)力，兩個(gè)動(dòng)力的空調(diào)系統(tǒng)零件除了空調(diào)管以外其余完全一樣，空調(diào)管路根據(jù)由于發(fā)動(dòng)機(jī)空間不一樣，略有調(diào)整，空調(diào)系統(tǒng)的參數(shù)如下：

壓縮機(jī)：渦旋式壓縮機(jī)（ATC-086）

冷凝器：16mm平行流過冷式冷凝器，換熱量11kw

前蒸發(fā)器：32mm層疊工蒸發(fā)，換熱量4500kw

后蒸發(fā)器：16mm平行蒸發(fā)器，換熱量1800kw

3 空調(diào)系統(tǒng)性能模境模擬測試、分析及性能優(yōu)化

該公司要求按如下工況測試汽車空調(diào)的最大制冷性能，在認(rèn)可的環(huán)模模擬實(shí)驗(yàn)室或?qū)嶒?yàn)風(fēng)洞內(nèi)進(jìn)行測試，實(shí)驗(yàn)室需有風(fēng)洞、轉(zhuǎn)鼓及測功機(jī)、光照裝置，溫度、濕度調(diào)整裝置；

圖4 更改前管路圖

5更改后的管路

實(shí)驗(yàn)條件：在環(huán)境溫度38℃、濕度40%RH，陽光負(fù)荷1000W/m2的環(huán)境下，車輛門窗全封閉浸車60min后，開始實(shí)驗(yàn)，空調(diào)模試設(shè)置為，最大制冷模式，最大風(fēng)量，吹面模式。

實(shí)驗(yàn)過程：工況1、車速50km/h，內(nèi)循環(huán)，20min

工況2、車速80km/h，內(nèi)循環(huán)，20min

工況3、車速50km/h，外循環(huán)，20min

工況4、車速80km/h，外循環(huán)，20min

工況5、怠速，內(nèi)循環(huán)，30min

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果未達(dá)到該公司的目標(biāo)要求，呼吸點(diǎn)及出風(fēng)口溫度較高；公司要求，工況1完成時(shí)車內(nèi)平均溫度不高于23℃，工況2完成時(shí)車內(nèi)平均溫度不高于21℃。

分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)制冷劑溫度異常，前蒸發(fā)器出口的冷媒溫度明顯高于于后蒸發(fā)器出口溫度，前蒸發(fā)器出風(fēng)口溫度較高，這可能是冷媒流量太小引起蒸發(fā)器的制冷能力小所導(dǎo)致的，可能是前后膨脹閥匹配不合理引起的。

查看膨脹閥參數(shù)，發(fā)現(xiàn)前蒸發(fā)器膨脹閥參數(shù)為：容量1.0T，0度動(dòng)作值0.137MPa；后蒸發(fā)器膨脹參數(shù)為：容量0.6T，0度動(dòng)作值0.155MPa，前蒸發(fā)器膨脹閥容量較小，決議把前蒸發(fā)器的膨脹閥容量 改 為1.5T，其余參數(shù)保持不變，后蒸膨脹閥參數(shù)保持不變。

更換調(diào)整后的膨脹閥在同一輛車重新做上述實(shí)驗(yàn)，A動(dòng)力的空調(diào)性能已得到很大改善，如圖3所示，滿足整車目標(biāo)要求，但是B動(dòng)力的系統(tǒng)仍然不滿足整車性能要求。

對(duì)比整車管路分析，發(fā)現(xiàn)B動(dòng)力的壓縮機(jī)吸氣管（從蒸發(fā)器到壓縮機(jī)）布置不合理，其布置如圖4所示，該管路從蒸發(fā)器出來后繞了發(fā)動(dòng)機(jī)快一圈后才回到壓縮機(jī)，該布置有兩點(diǎn)不好：

1吸氣管太長，拐彎太多，增加了冷媒流動(dòng)阻力，增加了壓縮機(jī)的吸氣負(fù)荷；

2膨脹閥出口壓力高，對(duì)應(yīng)的飽和溫度高，蒸發(fā)溫度高，蒸發(fā)器能力不能完全發(fā)揮，致使出風(fēng)口溫度高，車內(nèi)降溫性能差。決議更改壓縮機(jī)吸氣管路的走向，從前蒸發(fā)器出來后真接到壓縮機(jī)，更改后的空調(diào)管走向如圖5所示。

B動(dòng)和車輛更換新管路后重做上述實(shí)驗(yàn)空調(diào)性能已得到很大改善，如圖6所示，滿足整車制冷性能目標(biāo)要求

結(jié)語

圖6

汽車空調(diào)的設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，不僅包括各單體零件的性能要求，膨脹閥及管路設(shè)計(jì)仍然至關(guān)重要，需要將制冷裝置設(shè)計(jì)的一些基本原理與每種車型的具體情況相結(jié)合，通過不斷地優(yōu)化和改進(jìn)，把系統(tǒng)的最佳性能發(fā)揮出來。

本文通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)分析，并調(diào)整膨脹閥參數(shù)及優(yōu)化空調(diào)管路布置提高了整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的制冷性能，為相關(guān)設(shè)計(jì)及測試分析提供經(jīng)驗(yàn)參考。

[1]梁榮光，何文韶，朱志強(qiáng)，等.現(xiàn)化汽車空調(diào)技術(shù)[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，2003.

[2]王海民，唐恒，蔣旭平，等.雙蒸發(fā)器汽車空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改進(jìn)[J].制冷與空調(diào)，2005（01）：35-37.

[3]連天過，等.制冷裝置設(shè)計(jì)[M].北京：中國經(jīng)濟(jì)出版社，1994.