汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新思維分析

摘 要：汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)技術(shù)從恒溫器控制的離合器循環(huán)制冷系統(tǒng)，發(fā)展到吸氣節(jié)流閥控制以及電子膨脹閥等其它方法控制的蒸發(fā)器壓力制冷系統(tǒng)。這部分教學內(nèi)容是培養(yǎng)學生創(chuàng)新學習，創(chuàng)新思維的好題材。文章將汽車空調(diào)離合器循環(huán)控制系統(tǒng)和蒸發(fā)器壓力控制系統(tǒng)的原理和性能進行對照分析，從汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展歷程中，懂得技術(shù)革新的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)；內(nèi)平衡膨脹閥控制的制冷系統(tǒng)；CCOT系統(tǒng)；POA系統(tǒng)；VIR系統(tǒng)；電子膨脹閥系統(tǒng)

中圖分類號：TU83 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）12-0017-02

汽車空調(diào)質(zhì)量主要由溫度、濕度、流速和清潔度四個指標來衡量，在這四個衡量指標中溫度的調(diào)節(jié)控制又排在首位。車廂內(nèi)溫度控制由對蒸發(fā)器溫度進行控制來實現(xiàn)。為防止蒸發(fā)器凍結(jié)必須對蒸發(fā)器溫度進行控制，針對不同的空調(diào)性能要求采用不同的溫度控制技術(shù)。目前汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)分為離合器循環(huán)控制系統(tǒng)和蒸發(fā)器壓力控制系統(tǒng)，或介于兩者之間的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)對溫度的控制各有特點，性能有所不同。通過分析對比各式汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的原理及性能特點，對促進知識技能的掌握，啟發(fā)創(chuàng)新有十分重大和深遠的意義。

1 基于經(jīng)濟適用性要求的技改創(chuàng)新，促進恒溫器控

制的離合器制冷循環(huán)系統(tǒng)性能進一步完善

恒溫器控制的離合器制冷循環(huán)系統(tǒng)是利用恒溫器將溫度設(shè)定在預定的溫度范圍內(nèi)，當超過閾值時，切斷或接通電磁離合器，使壓縮機處于間歇（通—斷）循環(huán)狀態(tài)的一種控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的特征是電磁離合器時而接合時而斷開，壓縮機根據(jù)車廂內(nèi)環(huán)境溫度時而運行，時而停止運行。離合器循環(huán)控制系統(tǒng)根據(jù)使用節(jié)流裝置的不同，又包括內(nèi)平衡膨脹閥系統(tǒng)，恒溫器H型膨脹閥控制的制冷系統(tǒng)，恒溫器孔管（CCOT）控制的制冷系統(tǒng)。

1.1 內(nèi)平衡膨脹閥控制的制冷系統(tǒng)原理

內(nèi)平衡膨脹閥是利用恒溫器感測到的蒸發(fā)器溫度變化來控制內(nèi)平衡膨脹閥的開度變化，完成對制冷劑流量的控制。從而實現(xiàn)對蒸發(fā)器的溫度控制，保證制冷系統(tǒng)的正常工作。當蒸發(fā)器的溫度下降到0 ℃以下，吹出的冷風在0～40 ℃時，恒溫器會自動切斷離合器電磁線圈中的電流，壓縮機停止運行，這樣便可防止蒸發(fā)器結(jié)冰。壓縮機停止工作后就會導致蒸發(fā)器溫度回升，一旦升至恒溫開關(guān)設(shè)定的溫度時，恒溫器便會自動接合。離合器的電磁線圈通電，壓縮機又開始運行，蒸發(fā)器恢復制冷。恒溫器有機械式恒溫器和熱敏電阻式恒溫器，熱敏電阻式恒溫器在汽車空調(diào)技術(shù)上的到了廣泛地應(yīng)用。

內(nèi)平衡膨脹閥系統(tǒng)的最大特點是簡單、價廉、維修方便。

由于內(nèi)平衡膨脹閥制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點，導致內(nèi)平衡膨脹閥制冷系統(tǒng)的控制精度不是很高，而采用H型膨脹閥制冷系統(tǒng)可使其性能得到進一步改善。

1.2 恒溫器H型膨脹閥控制的制冷系統(tǒng)

H型膨脹閥直接安裝在蒸發(fā)器上，它的特殊結(jié)構(gòu)相當于感溫包內(nèi)置，使感溫包內(nèi)部的制冷劑直接感受從蒸發(fā)器出來的蒸汽溫度。對壓縮機的溫度控制原理與對蒸發(fā)器的制冷劑流量的調(diào)節(jié)供應(yīng)原理和內(nèi)平衡膨脹閥相同。

H型膨脹閥制冷系統(tǒng)比內(nèi)平衡膨脹閥制冷系統(tǒng)的相對于內(nèi)平衡膨脹閥制冷系統(tǒng)，H型膨脹閥制冷系統(tǒng)還有如下優(yōu)點：因其能夠在工作時調(diào)節(jié)蒸發(fā)器的過熱度，控制精度高，安裝簡單，可靠性強，維修調(diào)試方便。

1.3 恒溫器孔管（CCOT）控制的制冷系統(tǒng)

孔管（CCOT）也是離合器制冷循環(huán)系統(tǒng)的一種，其最大特點是用節(jié)流孔管來取代復雜的膨脹閥，用積液器取代了儲液干燥器，所以結(jié)構(gòu)及其簡單，有良好的經(jīng)濟適用性。

新式的恒溫器孔管控制制冷系統(tǒng)已經(jīng)不再使用恒溫控制器了，而是在集液器裝一個壓力開關(guān)，以感測蒸發(fā)器出來的蒸汽壓力。當蒸發(fā)壓力低于限定值時，低壓開關(guān)便切斷電磁線圈的電路，使壓縮機停止運行。由于孔管沒有運行件，其結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低廉，不易損壞唯有濾網(wǎng)會發(fā)生堵塞，無需清洗，更換一個新的即可。CCOT系統(tǒng)設(shè)置了集液器，壓縮機起動容易，具有良好的節(jié)能效應(yīng)。據(jù)有關(guān)資料報道，CCOT系統(tǒng)比其它離合器循環(huán)制冷系統(tǒng)一般節(jié)能15%，而比蒸發(fā)器壓力控制的制冷系統(tǒng)節(jié)能可達30%。由于壓縮機重新起動容易，致使壓縮機和離合器的使用壽命均可延長一倍以上。新式的CCOT系統(tǒng)用壓力開關(guān)取代了恒溫器，使制冷系統(tǒng)更簡單，可靠，溫度控制也更準確，展現(xiàn)出節(jié)能和可靠，經(jīng)濟適用的最大特點。

2 滿足舒適性需求的技術(shù)創(chuàng)新繼續(xù)深入，實現(xiàn)吸

氣節(jié)流閥控制的蒸發(fā)器壓力制冷系統(tǒng)性能的升級

由于離合器循環(huán)制冷系統(tǒng)，是通過壓縮機的間歇工作來達到防止蒸發(fā)器結(jié)冰的目的，所以汽車空調(diào)的溫度波動性大，影響了空調(diào)的舒適性。另外，壓縮機的頻繁起動，也影響發(fā)動機工況的穩(wěn)定，還易造成離合器的損壞。這些缺點，可采用吸氣節(jié)流閥控制的蒸發(fā)器壓力制冷系統(tǒng)來解決。

吸氣節(jié)流閥控制的蒸發(fā)器壓力制冷系統(tǒng)，能根據(jù)飽和溫度和壓力的關(guān)系，使控制器在0 ℃時對應(yīng)的制冷劑的飽和蒸發(fā)壓力不再下降，便可防止蒸發(fā)器表面結(jié)冰。盡管此時壓縮機仍在運行，蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑還在蒸發(fā)，但吸氣節(jié)流閥控制的流量很小，其流量小到只維持其表面不結(jié)冰的狀態(tài)。這樣輸出的冷氣量仍然能保持車內(nèi)溫度和濕度處于一個相對平衡狀態(tài)，汽車空調(diào)的舒適性得以提高。蒸發(fā)器壓力控制的制冷系統(tǒng)，因配置的不同又分為多種制冷系統(tǒng)。

2.1 吸氣節(jié)流閥控制的外平衡膨脹閥制冷系統(tǒng)

吸氣節(jié)流閥（STV閥）制冷系統(tǒng)，是應(yīng)用外平衡膨脹閥和吸氣節(jié)流閥聯(lián)合控制進入蒸發(fā)器的制冷劑流量，進而達到控制蒸發(fā)器的平衡蒸發(fā)壓力在0.215～0.891 MPa之間工作，以保證蒸發(fā)器表面不結(jié)冰，不堵塞空氣通路的目的。蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑流量的控制由外平衡膨脹閥承擔，而蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑的蒸發(fā)壓力則由吸氣節(jié)流閥來控制。該系統(tǒng)存在以下不足；其一是控制壓力受大氣壓（海拔高度）的影響，其二是控制精度差，其三是主膜片容易泄露制冷劑。POA系統(tǒng)可以克服上述問題。

2.2 先導閥（絕對真空閥）調(diào)節(jié)的吸氣節(jié)流閥和外平衡膨

脹閥控制的制冷系統(tǒng)（POA）

先導閥制冷系統(tǒng)的工作原理與吸氣節(jié)流閥制冷系統(tǒng)相差無幾，僅用POA閥取代了STV閥。輸送到蒸發(fā)器的制冷劑流量仍由外平衡膨脹閥來控制，蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑的蒸發(fā)壓力和蒸發(fā)溫度由POA閥控制。當關(guān)死主通道時，蒸發(fā)壓力在0.298～0.308 MPa范圍內(nèi)，保證蒸發(fā)器不會發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象，精度較高。這類系統(tǒng)能最大限度發(fā)揮蒸發(fā)器的制冷能力，工況基本不受外界溫度、氣壓等因素的影響，蒸發(fā)器連續(xù)制冷而不結(jié)冰，使空調(diào)系統(tǒng)的溫度始終保持在一個穩(wěn)定范圍。但安裝接口多達十多處，容易造成制冷劑泄露和引起空氣、水分進入到制冷系統(tǒng)。同時由于接口太多，安裝和維護的工作量大。組合閥制冷系統(tǒng)，能克服POA制冷系統(tǒng)的缺點。

2.3 組合式先導閥調(diào)節(jié)的吸氣節(jié)流閥POA—罐中閥制冷

系統(tǒng)（VIR制冷系統(tǒng)）

1978年，美國通用汽車公司發(fā)明了一種組合閥，即將儲液干燥器、外平衡膨脹閥、POA閥集中在一只罐中，只有一個進口接頭和一個出口接頭，形成了全新的組合閥制冷系統(tǒng)。而一般的組合閥是在原有儲液干燥器的內(nèi)部再增加一個膨脹閥和一個壓力控制閥，這樣的組合閥體上有四個接頭。除前述制冷系統(tǒng)外，還有其它更先進更經(jīng)濟的制冷系統(tǒng)。

3 為追求節(jié)能高效等高級性能需求的技術(shù)創(chuàng)新，促

成電子膨脹閥控制的制冷系統(tǒng)等其他制冷系統(tǒng)的

相繼問世

3.1 蒸發(fā)器壓力調(diào)節(jié)器控制制冷系統(tǒng)（EPR）

蒸發(fā)器壓力調(diào)節(jié)器簡稱EPR，EPR系統(tǒng)平衡設(shè)計值的蒸發(fā)壓力，相對于其他制冷系統(tǒng)略有提高，可靠性更強，EPR已發(fā)展到了EPR-Ⅲ型閥。

常規(guī)的熱力膨脹閥應(yīng)用在制冷系統(tǒng)中往往存在以下問題：由于流量調(diào)節(jié)對過熱度的響應(yīng)滯后，因而使制冷劑裝置在啟動和負荷突變時，被調(diào)參數(shù)發(fā)生周期性振蕩。在低的蒸發(fā)溫度下，過熱度增大，蒸發(fā)溫度不穩(wěn)定，制冷系統(tǒng)效率下降。制冷劑流量調(diào)節(jié)范圍小。允許負荷變動小，不適用于能量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，蒸發(fā)器出口過熱度偏差較大。

3.2 電子膨脹閥控制的制冷系統(tǒng)

電子膨脹閥采用蒸發(fā)器出口的溫度或壓力信號，經(jīng)過處理器的分析計算，驅(qū)動執(zhí)行器實現(xiàn)多功能的流量控制和調(diào)節(jié)。其制冷流量調(diào)節(jié)范圍大，蒸發(fā)器出口過熱度偏差小，允許系統(tǒng)負荷波動范圍大，很適合用于具有能量調(diào)節(jié)的系統(tǒng)。而且還可以通過指定的調(diào)節(jié)程序，擴展電子膨脹閥的很多控制功能。

汽車空調(diào)系統(tǒng)采用電子膨脹閥后，可以通過蒸發(fā)器出口的溫度、壓力等參數(shù)，由微電腦控制器控制制冷系統(tǒng)的運行，使汽車空調(diào)系統(tǒng)高效運行。

電子膨脹閥由檢測、控制和執(zhí)行三部分構(gòu)成。按驅(qū)動方式分，有電磁式和電動式兩類，而電動式又分為直動型和減速型。

汽車空調(diào)制冷技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了離合器循環(huán)到蒸發(fā)器壓力制冷，再到微電技術(shù)在汽車上的全面應(yīng)用，技術(shù)革新日新月異，智能汽車將脫穎而出。這一切都源于技改，源于創(chuàng)新，源于學習。

參考文獻：

[1] 朱學軍，李明麗.淺析汽車空調(diào)制冷新技術(shù)[J].科技信息，2010，（26）.