汽車雙空調(diào)系統(tǒng)油循環(huán)率的測定研究

摘要：本文闡述了汽車雙空調(diào)系統(tǒng)油循環(huán)率的4種試驗工況測定方法，通過臺架試驗方法確定油循環(huán)率是否在標準范圍內(nèi)，從而最終確定汽車空調(diào)系統(tǒng)合適的油循環(huán)量，以此保證汽車空調(diào)壓縮機的正常運轉(zhuǎn)，保障汽車空調(diào)制冷性能。

關(guān)鍵詞：汽車空調(diào);雙系統(tǒng);潤滑油;油循環(huán)率

中圖分類號：U467.3

文獻標識碼：A

0引言

當前，隨著人們生活水平的不斷提高，有車一族也越來越多，人們對汽車的舒適性有了更高的要求，而汽車空調(diào)的制冷性能是整車舒適性的重要指標。汽車空調(diào)的制冷性能好壞與系統(tǒng)的潤滑油息息相關(guān)，潤滑油的多少和循環(huán)情況影響著空調(diào)的制冷效果。為了更好地確定潤滑油量以及油循環(huán)率，我們有必要進行臺架測定。

1汽車空調(diào)系統(tǒng)的組成和類別

汽車空調(diào)系統(tǒng)主要是由壓縮機、冷凝器、HVAC總成、空調(diào)控制器、管路和傳感器等組成。汽車空調(diào)系統(tǒng)有單系統(tǒng)和雙系統(tǒng)兩大類，系統(tǒng)有一個HVAC總成的為單系統(tǒng)，有兩個HVAC總成的為雙系統(tǒng)。圖1所示為汽車雙空調(diào)系統(tǒng)的組成。

2汽車空調(diào)潤滑油的作用與油循環(huán)率

壓縮機是汽車空調(diào)系統(tǒng)中的心臟，它是由發(fā)動機皮帶和電磁離合器來驅(qū)動的。其功能是吸入蒸發(fā)器中蒸發(fā)氣化后的低溫低壓氣態(tài)制冷劑，通過壓縮后將高溫高壓的氣態(tài)制冷劑送到冷凝器中。

潤滑油在壓縮機中的作用為潤滑和密封。壓縮機工作時不僅需要潤滑油來潤滑運動部件，還需要潤滑油對泄漏部位進行密封，由此來看制冷劑中帶油量越大越好。但是，制冷劑帶油量過大，會對換熱器換熱效果產(chǎn)生不利影響，進而影響整個空調(diào)系統(tǒng)性能。而潤滑油量減少時，則會對壓縮機可靠性產(chǎn)生不利影響，嚴重時會導(dǎo)致壓縮機由于高溫而被燒壞。因此，為了保證潤滑油的容量合適，有必要通過臺架來測定潤滑油量和油循環(huán)率。

空調(diào)系統(tǒng)油循環(huán)率（Oil Circulation Rate，簡稱OCR））是指參與空調(diào)系統(tǒng)循環(huán)的潤滑油質(zhì)量流量與潤滑油、制冷劑混合物的質(zhì)量流量之比[1]，計算公式如下：

OCR=G1/（G1+G2）（1）

式中OCR——油循環(huán)率

G1——潤滑油質(zhì)量流量

G2——制冷劑質(zhì)量流量

3汽車空調(diào)油循環(huán)率的測定

3.1空調(diào)系統(tǒng)測試臺架

雙空調(diào)系統(tǒng)測試臺架由前HVAC、后HVAC、冷凝器總成、壓縮機、實車空調(diào)管路以及流量計、轉(zhuǎn)速表等組成。

3.2油循環(huán)率測試

汽車雙空調(diào)系統(tǒng)油循環(huán)率的測試是根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)及壓縮機排量，先設(shè)定此次潤滑油量，再按空調(diào)系統(tǒng)的高負荷、中負荷和低負荷不同工況條件進行測試。測試的結(jié)果與油循環(huán)率基準區(qū)域比對，在允許范圍區(qū)域則為符合要求，否則需調(diào)整油量再進行測試，直到符合標準為止。這樣得到的潤滑油量則為系統(tǒng)的油用量。

3.2.1潤滑油初始量和制冷劑量設(shè)定

由于該空調(diào)系統(tǒng)采用160mL排量的壓縮機，該壓縮機的基本潤滑油量為135g，再考慮空調(diào)管路上存留量大約為20g，故此，先設(shè)定此次潤滑油量為155g。

空調(diào)系統(tǒng)的制冷劑量經(jīng)過測定為1080g。因此，空調(diào)系統(tǒng)油循環(huán)率根據(jù)臺架所測得的潤滑油和制冷劑質(zhì)量流量測量值，由公式（1）進行計算所得。

3.2.2測試過程與結(jié)果

空調(diào)系統(tǒng)油循環(huán)率與空調(diào)的高低負荷有關(guān)，由于雙空調(diào)系統(tǒng)有前HVAC和后HVAC，這樣就要根據(jù)不同的使用情況，包括高負荷高轉(zhuǎn)速、高負荷低轉(zhuǎn)速、低負荷高轉(zhuǎn)速和低負荷低轉(zhuǎn)速等不同工況來進行測定[2]。測試時通過前、后HVAC風量不同：1前、后HVAC的風量都調(diào)到Hi;2前、后HVAC風量都調(diào)到Lo;3前HVAC風量調(diào)到Hi，后HVAC風量調(diào)到Lo;4前HVAC風量調(diào)到Hi，后HVAC風量調(diào)到OFF。另外，還需要在不同車速條件下進行測試。

一般情況下，空調(diào)系統(tǒng)的油循環(huán)率在不同的壓縮機轉(zhuǎn)速下為1.5%～8%，可以根據(jù)測試結(jié)果與油循環(huán)率分布范圍比對，以此確定油循環(huán)率是否合理。

3.2.2.1試驗工況I

（1）試驗條件：環(huán)境溫度設(shè)定為30±1°C，相對濕度為50±10%，空調(diào)系統(tǒng)調(diào)整為外循環(huán)、吹臉模式（FACE），前、后HVAC的風量都調(diào)到Hi，空調(diào)系統(tǒng)的溫度調(diào)到最低Lo。

（2）試驗車速：先是怠速（0km/h），然后車速設(shè)定為40±3km/h，之后每隔20km/h遞增，直到車速達到120km/h。

（3）試驗結(jié)果：高負荷狀態(tài)下，油循環(huán)率結(jié)果如表1和圖2

所示。由上可知，HI/HI工況測到的油循環(huán)率5.60%～6.40%，該結(jié)果在允許基準的區(qū)域內(nèi)。由此判定，油量在前、后HVAC的風量都調(diào)到Hi時是合適的。

3.2.2.2試驗工況II

（1）試驗條件：環(huán)境溫度設(shè)定為30±1°C，相對濕度為50±10%，空調(diào)系統(tǒng)調(diào)整為外循環(huán)、吹臉模式，前、后HVAC的風量都調(diào)到Lo，空調(diào)溫度調(diào)到最低Lo。

（2）試驗車速：先是怠速（0km/h），然后車速設(shè)定為40±3km/h，之后每隔20km/h遞增，直到車速達到120km/h。

（3）試驗結(jié)果：該工況下，油循環(huán)率測試結(jié)果如表2和圖3所示，滿足標準區(qū)域。

由上可知，Lo/Lo工況測到的油循環(huán)率4.80%～6.20%，在允許基準的區(qū)域內(nèi)。由此判定，油量在前、后HVAC的風量都調(diào)到Lo時是合適的。

3.2.2.3試驗工況III

（1）試驗條件：環(huán)境溫度分別設(shè)定為25°C、30°C、35°C和40±1°C，相對濕度為50±10%，空調(diào)系統(tǒng)調(diào)整為外循環(huán)、吹臉模式，前、后HVAC的風量分別調(diào)到Hi、Lo，空調(diào)溫度調(diào)到最低Lo。

（2）試驗車速：首先是怠速（0km/h），然后為120km/h。

（3）試驗結(jié)果：后空調(diào)低負荷狀態(tài)下，車速為120km/h和怠速的油循環(huán)率結(jié)果如表3和表4所示，油循環(huán)率測試結(jié)果分布區(qū)域如圖4和圖5所示。

由上可知，Hi/Lo工況測到的油循環(huán)率均分布在允許的基準區(qū)域內(nèi)，說明油量在此工況下是合適的。

3.2.2.4試驗工況IV

（1）試驗工況：環(huán)境溫度分別設(shè)定為30±1°C，相對濕度為50±10%，空調(diào)系統(tǒng)調(diào)整為外循環(huán)、吹臉模式，前、后HVAC的風量分別調(diào)到Hi、OFF，空調(diào)溫度調(diào)到最低Lo。

（2）試驗車速：首先是怠速0km/h，然后為120km/h。

（3）試驗結(jié)果：后空調(diào)關(guān)閉狀態(tài)下，怠速時油循環(huán)率滿足要求，120km/h時油循環(huán)率下降趨勢，持續(xù)5h后會低于規(guī)定值，見表5、表6所示，分布區(qū)域見圖6和圖7所示。

由上可知，Hi/OFF工況測到的油循環(huán)率是分布在允許的基準區(qū)域內(nèi)，說明油量在此工況下是合適的。

4結(jié)束語

本文是對汽車雙空調(diào)系統(tǒng)油循環(huán)率測定的總體介紹。由于有前、后HVAC總成，因此需要搭建實驗室系統(tǒng)臺架分別進行4種工況的測試，根據(jù)測試油循環(huán)率的分布區(qū)域結(jié)果進而確定潤滑油量。合適的潤滑油量一方面保證了壓縮機的正常運轉(zhuǎn)，另一方面又能使整個空調(diào)系統(tǒng)的制冷性能發(fā)揮到最佳，制冷效果良好。

本文的主要創(chuàng)新點是研究了雙空調(diào)系統(tǒng)油循環(huán)率的測定方法，4種工況完全覆蓋了前、后HVAC的潤滑油循環(huán)情況，從而確保測定出來的潤滑油量是合適的，這區(qū)別于單空調(diào)系統(tǒng)的測定方法。通過此研究有效拓展了空調(diào)系統(tǒng)油循環(huán)率的測試方法，為空調(diào)系統(tǒng)油循環(huán)率的測定提供了新的有效途徑。

【參考文獻】

[1]易豐收.油循環(huán)率汽車空調(diào)系統(tǒng)制冷性能的影響研究[J].制冷與空調(diào)，2018（05）：69-72.

[2]秦紅.空調(diào)系統(tǒng)冷凍油循環(huán)率對制冷性能影響的試驗研究[J].汽車電器，2017（06）：78-80.

作者簡介：

鄭淳允，碩士，高級工程師，研究方向為汽車電子電器開發(fā)設(shè)計。