卡車(chē)空調(diào)制冷性能優(yōu)化淺析

韋秀梅

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卡車(chē)空調(diào)制冷性能優(yōu)化淺析

韋秀梅

（安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章主要圍繞某輕卡產(chǎn)品的空調(diào)性能優(yōu)化設(shè)計(jì)，以降低出風(fēng)口溫度為突破口，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和試驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明，同軸管的應(yīng)用，提升了整車(chē)空調(diào)的制冷性能。

空調(diào)；同軸管；性能優(yōu)化

引言

汽車(chē)空調(diào)能改善駕駛員的工作條件，隨著人們對(duì)汽車(chē)的舒適性的要求越來(lái)越高，空調(diào)的制冷性能成為汽車(chē)好壞與否的一個(gè)重要標(biāo)志。中東等熱帶地區(qū)，每年有五個(gè)月左右，平均溫度都在30℃以上，進(jìn)入該市場(chǎng)的汽車(chē)，其制冷性能尤為重要。本文圍繞某出口輕卡的空調(diào)制冷性能的優(yōu)化，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和環(huán)境模擬試驗(yàn)，結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)單分析同軸管對(duì)現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)制冷性能的影響。

1 空調(diào)制冷性能的優(yōu)化途徑

影響車(chē)輛空調(diào)制冷性能的因素很多，如車(chē)輛密封性、汽車(chē)行駛速度、壓縮機(jī)性能、冷凝器的散熱能力、膨脹閥的開(kāi)啟度、系統(tǒng)的壓力大小、冷媒加注量等。

在車(chē)輛密封性一定的條件下，降低車(chē)內(nèi)溫度主要通過(guò)兩個(gè)途徑實(shí)現(xiàn)，一是降低出風(fēng)口溫度，二是增大出風(fēng)口的風(fēng)量和風(fēng)速。增大出風(fēng)口風(fēng)量和風(fēng)速，只能通過(guò)加大鼓風(fēng)機(jī)功率和修改調(diào)速電阻阻值來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種方式易帶來(lái)NVH等方面的問(wèn)題，一般不采用。降低出風(fēng)口溫度可通過(guò)多種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，如提升冷凝器、蒸發(fā)器的芯體換熱能力、匹配合適的壓縮機(jī)和膨脹閥、使用同軸管等。

鑒于空間布置、成本和周期的問(wèn)題，輕卡車(chē)型的空調(diào)制冷性能優(yōu)化方案參考某出口轎車(chē)，采用同軸管管路，其它結(jié)構(gòu)不做變更。

2 使用同軸管的空調(diào)系統(tǒng)制冷能力理論分析

2.1 同軸管的原理

汽車(chē)空調(diào)的制冷系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)傳熱系統(tǒng)，通過(guò)制冷劑的物態(tài)變化和循環(huán)流動(dòng)把車(chē)內(nèi)的熱量傳送到車(chē)外，使車(chē)內(nèi)溫度降低。

加裝同軸管后，空調(diào)系統(tǒng)的工作原理不變，只是增加了一個(gè)管路的換熱過(guò)程。如圖1所示。同軸管是在放熱過(guò)程后，將冷凝器進(jìn)入膨脹閥的高溫高壓液體進(jìn)行第二次冷卻，其利用的蒸發(fā)后低溫低壓的氣態(tài)冷媒的余冷。這樣，進(jìn)入蒸發(fā)器的液態(tài)冷媒可以吸收這部分余冷得到更高的焓值，在蒸發(fā)器內(nèi)進(jìn)行熱交換就可以吸收更多的熱量，從而降低出風(fēng)口溫度。

圖1 同軸管管路工作原理

圖2 普通管實(shí)物圖

圖3 同軸管實(shí)物

2.2 使用同軸管后空調(diào)系統(tǒng)制冷能力變化

壓焓圖是空調(diào)制冷分析中最常用的工具，如圖4，其中1-4過(guò)程為壓縮過(guò)程，1-4線的斜率表示壓縮機(jī)的能力，4-5是冷凝器放熱過(guò)程；5-8是節(jié)流膨脹過(guò)程；8-1是蒸發(fā)器吸熱過(guò)程。

圖4 壓焓圖

同軸管管路就是利用從蒸發(fā)器出來(lái)的較低溫度冷媒來(lái)冷卻冷凝器冷卻后的冷媒，從而降低進(jìn)入膨脹閥的冷媒溫度。因空調(diào)系統(tǒng)壓縮機(jī)和膨脹閥等沒(méi)有改變，所以當(dāng)更換同軸管管路后，空調(diào)系統(tǒng)壓焓圖為2-3-6-7，如圖5所示。

圖5 同軸管系統(tǒng)的圧焓圖變化

由壓焓圖可簡(jiǎn)單計(jì)算空調(diào)系統(tǒng)理論上的COP變化：

無(wú)熱交換管路的COP’＝( h1-h8) / (h4-h1)

有熱交換管路的COP＝( h1-h7) / ( h3-h2)

系統(tǒng)制冷能力理論上可以得到提升。

3 使用同軸管前后試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 系統(tǒng)溫度

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，在三種工況下，頭部平均溫度和出風(fēng)口溫度如表1所示。

表1 整車(chē)降溫?cái)?shù)據(jù)

在試驗(yàn)過(guò)程中，出風(fēng)口和頭部溫度變化如圖6和圖7所示。

圖7 頭部平均溫度

根據(jù)數(shù)據(jù)可知使用同軸管管路對(duì)汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)性能有明顯的優(yōu)化，可以在其它系統(tǒng)部件不變的情況下，提高整車(chē)制冷能力，在各個(gè)工況下，頭部溫度平均降低約4.8℃，出風(fēng)口溫度平均降低約7℃。

3.2 系統(tǒng)壓力

圖8 系統(tǒng)高壓

圖9 系統(tǒng)低壓

試驗(yàn)過(guò)程中，系統(tǒng)高、低壓的變化如圖8和圖9所示。更換同軸管后，系統(tǒng)高、低壓在正常的壓力范圍內(nèi)。其中深藍(lán)色為使用同軸管的系統(tǒng)壓力，紅色為原空調(diào)系統(tǒng)的壓力。結(jié)果表明，在車(chē)速40km/h和80km/h時(shí)高壓管路壓力比原空調(diào)系統(tǒng)低，說(shuō)明更換之后空調(diào)系統(tǒng)中冷媒液化點(diǎn)升高，空調(diào)系統(tǒng)過(guò)冷度增大，在怠速工況下，因壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速降低、冷凝器散熱能力減弱，系統(tǒng)壓力變化不明顯。低壓側(cè)使用同軸管管路與原空調(diào)管路相比，系統(tǒng)壓力減小。

由上圖同軸管對(duì)系統(tǒng)壓力的影響可以看出，在現(xiàn)有卡車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，使用同軸管管路代替普通管路，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)壓力帶來(lái)很大的影響，可以直接在現(xiàn)有輕卡車(chē)型上使用。

4 結(jié)論

文章從降低出風(fēng)口溫度出發(fā)，提升輕卡車(chē)型的空調(diào)制冷性能，同軸管管路的應(yīng)用對(duì)整車(chē)各個(gè)工況的空調(diào)制冷性能有較大的提升。另外，使用同軸管管路的方案，不會(huì)對(duì)整車(chē)布置和空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)造成大的變動(dòng)，所以對(duì)在產(chǎn)車(chē)型的整改較為實(shí)用。

[1] 劉占峰.汽車(chē)空調(diào).[M]北京大學(xué)出版社.

[2] 王運(yùn)朋.實(shí)用汽車(chē)空調(diào)技術(shù).[M]廣東科技出版社.

[3] 梁榮光.現(xiàn)代汽車(chē)空調(diào)技術(shù).[M]華南理工大學(xué)出版社.

Analysis on the refrigeration performance optimization of truck air conditioning

Wei Xiumei

( Anhui Jianghuai Automotive Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

This article mainly focuses on the air conditioning performance optimization of truck,have lower outlet tempera -ture as the breakthrough point, to design and test verification. The results show that the application of the coaxial tubes, improve the performance of the vehicle air conditioning refrigeration played a big role.

Air-condition; coaxial pipe; performance optimization

B

1671-7988(2018)18-130-03

U463

B

1671-7988(2018)18-130-03

CLC NO.: U463

韋秀梅（1987-），女，電器設(shè)計(jì)主管工程師，現(xiàn)就職于安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司，主要從事輕型商用車(chē)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.18.044