過冷式空調(diào)系統(tǒng)在重型汽車空調(diào)中的應(yīng)用

邱理琰　陳艷宣　裴文靜　王淑德　王曉

摘要：重型汽車空調(diào)與普通家用空調(diào)相比，使用條件要苛刻得多，首先汽車使用工況較惡劣，表現(xiàn)為散熱性差、冷凝溫度高；其次卡車行駛中振動頻率大，對空調(diào)系統(tǒng)管路密封性、系統(tǒng)可靠性技術(shù)要求高。文章以整車制造企業(yè)中國重汽的主要車型——HOWO車型為例，對過冷式空調(diào)系統(tǒng)在HOWO車型應(yīng)用的可行性進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：過冷式空調(diào)系統(tǒng)；重型汽車空調(diào)；冷凝溫度；匹配設(shè)計；HOWO車型 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TP273 文章編號：1009-2374（2015）29-0062-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.29.031

1 背景

2000年中國重型汽車集團公司推出HOWO新款重型汽車，一經(jīng)推出銷量就節(jié)節(jié)攀升。隨著整車產(chǎn)品的技術(shù)質(zhì)量升級、產(chǎn)品更新?lián)Q代，用戶對整車性能、質(zhì)量要求也越來越高，特別是駕駛室內(nèi)溫度、濕度、空氣清潔度、空氣流動調(diào)整和控制在最佳狀態(tài)能為乘駕者提供舒適的乘坐環(huán)境，減少旅途疲勞。基于此開發(fā)、研究過冷式空調(diào)系統(tǒng)在HOWO車型上的應(yīng)用，這種結(jié)構(gòu)充分利用了重型車內(nèi)部有限的空間，整車底盤結(jié)構(gòu)布置緊湊，方便裝配與操作，是國際上流行的現(xiàn)代化汽車空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計

方案。

2 HOWO過冷式空調(diào)系統(tǒng)的主要創(chuàng)新點

近年來，我國重型汽車行業(yè)的發(fā)展速度非?？?，重型汽車空調(diào)技術(shù)也有突破性的進(jìn)展。中國重汽汽車空調(diào)技術(shù)的更新?lián)Q代周期愈來愈短，冷凝器也由原來的管帶式升級為平流式，管路密封由原來的螺紋密封升級為徑向密封，制冷劑加注量由原來850g減少為600g，單車節(jié)約成本15元，其中空調(diào)系統(tǒng)的匹配性則是最直接、最重要的方面，系統(tǒng)匹配是希望通過系統(tǒng)各部件之間的內(nèi)部規(guī)律以及各部件之間的相互聯(lián)系研究找出最佳的設(shè)計結(jié)果。本文根據(jù)重汽的需要，以HOWO系列重型汽車為研究對象，通過理論計算、模擬實驗、仿真等對HOWO汽車空調(diào)系統(tǒng)整體布局進(jìn)行研究，期望對汽車空調(diào)的配套、生產(chǎn)、使用等提供實用性的參考意義。

3 構(gòu)建HOWO過冷式空調(diào)系統(tǒng)模型

由于重汽HOWO空調(diào)系統(tǒng)為非獨立式空調(diào)系統(tǒng)，發(fā)動機驅(qū)動壓縮機產(chǎn)生動力源，各總成部件布局在汽車的駕駛室、底盤、發(fā)動機，這三部分懸置體不同，當(dāng)車輛在顛簸道路高速行駛，這三組部件以各自頻率、振幅相對運功，其中駕駛室運動位移-35mm（向上運動）～55mm（向下運動），構(gòu)建空調(diào)系統(tǒng)管路布局及安裝位置需考慮到各個總成之間，駕駛室翻轉(zhuǎn)不干涉、不磨碰，在管路表面上加裝支架，確保各部分密封可靠性。

由于重型汽車駕駛室在特定條件下需翻轉(zhuǎn)，而空調(diào)系統(tǒng)的冷-蒸管與壓-冷管是安裝在駕駛室前圍，這就對空調(diào)系統(tǒng)的布局、管路尺寸的設(shè)計有明確的技術(shù)要求，在駕駛室翻轉(zhuǎn)時管路不能虧折，同時必須留有翻轉(zhuǎn)余量，為避免與駕駛室前面罩在關(guān)閉時干涉，在前期設(shè)計鋁管的布局時必須考慮硬管的角度，包括制冷劑充注接頭位置和壓力開關(guān)接頭位置走向，硬管與駕駛室本體的距離設(shè)計為70mm，使扣壓軟管在車輛運行時與冷凝器不產(chǎn)生異響。

新款的空調(diào)系統(tǒng)密封方式上做了相應(yīng)的變化，由老款的螺紋密封改為徑向密封，各部分管路密封圈卡在管接頭的凹槽內(nèi)，采用徑向密封安裝時直接插入，再壓緊壓板加強了密封可靠性，便于現(xiàn)場裝配提高生產(chǎn)節(jié)拍。

過冷循環(huán)的制冷量與制冷效率將隨著過冷度的變化而變化，冷凝器的冷凝溫度和蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度相差越大，理論過冷度的空間就越大，空調(diào)系統(tǒng)的制冷優(yōu)越性能得到體現(xiàn)，而系統(tǒng)的過冷度和R-134a流量的分配又取決于冷凝器的熱平衡，因此空調(diào)的制冷量、制冷效率與過冷式冷凝器的蒸發(fā)壓力就存在著對應(yīng)關(guān)系。

4 試驗驗證

為了驗證建立空調(diào)模型性能的可靠性，對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行整車空調(diào)系統(tǒng)性能測試，實驗分為汽車空調(diào)臺架試驗和整車露天試驗空氣溫度33℃～36℃，冷凝器迎面風(fēng)速2.5m/s，發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)750r/min，制冷劑入口壓力1300～2250kPa，系統(tǒng)平衡壓力690kPa，過冷度范圍3℃～15℃，在制冷系統(tǒng)所有的調(diào)試工作結(jié)束后，應(yīng)對制冷系統(tǒng)進(jìn)行性能試驗（注意：進(jìn)行此試驗時，室內(nèi)的最低環(huán)境溫度要求25℃左右）。具體試驗步驟如下所述：（1）連接好轉(zhuǎn)速表和空調(diào)鋁管壓力測試裝置（歧管壓力表）；（2）啟動車輛發(fā)動機，使壓縮機的轉(zhuǎn)速保持在1800r/min左右；（3）使空調(diào)系統(tǒng)處于最大制冷狀態(tài)，即智能空調(diào)控制面板溫度調(diào)節(jié)到最低溫度，空調(diào)器總成處于最大風(fēng)量擋位置；（4）打開左右車門，搖下車窗及翻轉(zhuǎn)駕駛室，并將干球溫度計傳感器（也可用玻璃棒溫度計）放在空調(diào)器冷氣出處，將干濕度球溫度計放在冷氣裝置的風(fēng)機進(jìn)風(fēng)口（注：普通干濕球溫度計由兩支玻璃棒溫度計組成，一支溫度計包上濕沙布，測出濕球溫度，另一支溫度計直接暴露在空氣中，測出干球溫度）；（5）發(fā)動機運轉(zhuǎn)15min左右，各溫度儀器的顯示值及系統(tǒng)高、低壓數(shù)值應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)。正常的制冷效果應(yīng)使駕駛室內(nèi)外保持8℃～10℃的溫差，若溫差很小，表明該空調(diào)系統(tǒng)制冷量不夠。正常工作時，冷凝器入口管溫度為70℃，出口管溫度為50℃左右；蒸發(fā)器表面溫度在不結(jié)冰的前提下越低越好；儲液干燥器應(yīng)為50℃左右，若上下溫度不一致，說明其發(fā)生堵塞。

在環(huán)境氣溫為28℃～38℃條件下，啟動發(fā)動機，按下控制面板A/C開關(guān)，風(fēng)量調(diào)節(jié)至最大出風(fēng)量，溫度開關(guān)置于最低溫度位置，打開車門，使發(fā)動機在2000r/min左右運轉(zhuǎn)15～20min后，用高、低壓力表組檢測，其高、低壓力應(yīng)符合規(guī)定的范圍。壓力表的指示壓力隨環(huán)境溫度變化。例如在環(huán)境溫度為32℃時，壓力表的指示壓力為：（1）高壓側(cè)壓力值：1.172～1.474MPa；（2）低壓側(cè)壓力值：0.186～0.297MPa。

司機側(cè)出風(fēng)口的溫度也應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)。例如蒸發(fā)器出風(fēng)口溫度為5℃～7℃，中央出風(fēng)口吹風(fēng)溫度應(yīng)為10℃～12℃。

若制冷效果不佳，可透過儲液干燥器的窺視鏡檢查制冷劑的量，并擰緊各管接頭處。

必須指出，由于每一種車型所用的壓縮機不同，管路、冷凝器的布置位置不同等因素的影響，高、低壓力值可能相差較大，并且系統(tǒng)中蒸發(fā)器、冷凝器的匹配參數(shù)不同，每種車型出風(fēng)口溫度也相差較大。

由表1可以看出9∶13壓縮機正常跳斷，表明此時出風(fēng)口溫度已滿足要求。過冷式空調(diào)系統(tǒng)臺架試驗的額定制冷量5.518kW大于重汽卡車額定制冷量5kW的技術(shù)要求，設(shè)計模型與實驗結(jié)果有很好的一致性，可以滿足空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計要求。

5 結(jié)語

過冷式空調(diào)系統(tǒng)在HOWO車型上的應(yīng)用與推廣不僅僅是一次技術(shù)上的創(chuàng)新，同時便于現(xiàn)場裝配、售后維修，對企業(yè)來說不僅塑造了品牌優(yōu)勢，單車成本也大大降低，為企業(yè)節(jié)約了成本、創(chuàng)造了價值，最重要的是對取得的成果和經(jīng)驗在類似產(chǎn)品和類似車型上進(jìn)行了推廣和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳江平.國外汽車空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢[J].制冷學(xué)報，2002，（4）.

[2] 吳雙.汽車空調(diào)車身熱負(fù)荷計算方法分析與比較[J].制冷與空調(diào)，2002，（6）.

[3] 李夔寧，楊穎，童明偉.微型汽車空調(diào)冷負(fù)荷計算

[J].重慶大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2002，（8）.

（責(zé)任編輯：陳 倩）