過(guò)冷式空調(diào)系統(tǒng)在重型汽車(chē)空調(diào)中的應(yīng)用

邱理琰等

摘要：重型汽車(chē)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(chē)使用工況較惡劣，表現(xiàn)為散熱性差、冷凝溫度高；其次卡車(chē)行駛中振動(dòng)頻率大，對(duì)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(chē)制造企業(yè)中國(guó)重汽的主要車(chē)型——HOWO車(chē)型為例，對(duì)過(guò)冷式空調(diào)系統(tǒng)在HOWO車(chē)型應(yīng)用的可行性進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：過(guò)冷式空調(diào)系統(tǒng)；重型汽車(chē)空調(diào)；冷凝溫度；匹配設(shè)計(jì)；HOWO車(chē)型 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

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

1 背景

2000年中國(guó)重型汽車(chē)集團(tuán)公司推出HOWO新款重型汽車(chē)，一經(jīng)推出銷(xiāo)量就節(jié)節(jié)攀升。隨著整車(chē)產(chǎn)品的技術(shù)質(zhì)量升級(jí)、產(chǎn)品更新?lián)Q代，用戶(hù)對(duì)整車(chē)性能、質(zhì)量要求也越來(lái)越高，特別是駕駛室內(nèi)溫度、濕度、空氣清潔度、空氣流動(dòng)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?；诖碎_(kāi)發(fā)、研究過(guò)冷式空調(diào)系統(tǒng)在HOWO車(chē)型上的應(yīng)用，這種結(jié)構(gòu)充分利用了重型車(chē)內(nèi)部有限的空間，整車(chē)底盤(pán)結(jié)構(gòu)布置緊湊，方便裝配與操作，是國(guó)際上流行的現(xiàn)代化汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

方案。

2 HOWO過(guò)冷式空調(diào)系統(tǒng)的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

近年來(lái)，我國(guó)重型汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展速度非?？?，重型汽車(chē)空調(diào)技術(shù)也有突破性的進(jìn)展。中國(guó)重汽汽車(chē)空調(diào)技術(shù)的更新?lián)Q代周期愈來(lái)愈短，冷凝器也由原來(lái)的管帶式升級(jí)為平流式，管路密封由原來(lái)的螺紋密封升級(jí)為徑向密封，制冷劑加注量由原來(lái)850g減少為600g，單車(chē)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(guò)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(jì)結(jié)果。本文根據(jù)重汽的需要，以HOWO系列重型汽車(chē)為研究對(duì)象，通過(guò)理論計(jì)算、模擬實(shí)驗(yàn)、仿真等對(duì)HOWO汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)整體布局進(jìn)行研究，期望對(duì)汽車(chē)空調(diào)的配套、生產(chǎn)、使用等提供實(shí)用性的參考意義。

3 構(gòu)建HOWO過(guò)冷式空調(diào)系統(tǒng)模型

由于重汽HOWO空調(diào)系統(tǒng)為非獨(dú)立式空調(diào)系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力源，各總成部件布局在汽車(chē)的駕駛室、底盤(pán)、發(fā)動(dòng)機(jī)，這三部分懸置體不同，當(dāng)車(chē)輛在顛簸道路高速行駛，這三組部件以各自頻率、振幅相對(duì)運(yùn)功，其中駕駛室運(yùn)動(dòng)位移-35mm（向上運(yùn)動(dòng)）～55mm（向下運(yùn)動(dòng)），構(gòu)建空調(diào)系統(tǒng)管路布局及安裝位置需考慮到各個(gè)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(chē)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(duì)空調(diào)系統(tǒng)的布局、管路尺寸的設(shè)計(jì)有明確的技術(shù)要求，在駕駛室翻轉(zhuǎn)時(shí)管路不能虧折，同時(shí)必須留有翻轉(zhuǎn)余量，為避免與駕駛室前面罩在關(guān)閉時(shí)干涉，在前期設(shè)計(jì)鋁管的布局時(shí)必須考慮硬管的角度，包括制冷劑充注接頭位置和壓力開(kāi)關(guān)接頭位置走向，硬管與駕駛室本體的距離設(shè)計(jì)為70mm，使扣壓軟管在車(chē)輛運(yùn)行時(shí)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(shí)直接插入，再壓緊壓板加強(qiáng)了密封可靠性，便于現(xiàn)場(chǎng)裝配提高生產(chǎn)節(jié)拍。

過(guò)冷循環(huán)的制冷量與制冷效率將隨著過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)冷式冷凝器的蒸發(fā)壓力就存在著對(duì)應(yīng)關(guān)系。

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

為了驗(yàn)證建立空調(diào)模型性能的可靠性，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行整車(chē)空調(diào)系統(tǒng)性能測(cè)試，實(shí)驗(yàn)分為汽車(chē)空調(diào)臺(tái)架試驗(yàn)和整車(chē)露天試驗(yàn)空氣溫度33℃～36℃，冷凝器迎面風(fēng)速2.5m/s，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)750r/min，制冷劑入口壓力1300～2250kPa，系統(tǒng)平衡壓力690kPa，過(guò)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(duì)制冷系統(tǒng)進(jìn)行性能試驗(yàn)（注意：進(jìn)行此試驗(yàn)時(shí)，室內(nèi)的最低環(huán)境溫度要求25℃左右）。具體試驗(yàn)步驟如下所述：（1）連接好轉(zhuǎn)速表和空調(diào)鋁管壓力測(cè)試裝置（歧管壓力表）；（2）啟動(dòng)車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)，使壓縮機(jī)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(kāi)左右車(chē)門(mén)，搖下車(chē)窗及翻轉(zhuǎn)駕駛室，并將干球溫度計(jì)傳感器（也可用玻璃棒溫度計(jì)）放在空調(diào)器冷氣出處，將干濕度球溫度計(jì)放在冷氣裝置的風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口（注：普通干濕球溫度計(jì)由兩支玻璃棒溫度計(jì)組成，一支溫度計(jì)包上濕沙布，測(cè)出濕球溫度，另一支溫度計(jì)直接暴露在空氣中，測(cè)出干球溫度）；（5）發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)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(shí)，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(chǔ)液干燥器應(yīng)為50℃左右，若上下溫度不一致，說(shuō)明其發(fā)生堵塞。

在環(huán)境氣溫為28℃～38℃條件下，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，按下控制面板A/C開(kāi)關(guān)，風(fēng)量調(diào)節(jié)至最大出風(fēng)量，溫度開(kāi)關(guān)置于最低溫度位置，打開(kāi)車(chē)門(mén)，使發(fā)動(dòng)機(jī)在2000r/min左右運(yùn)轉(zhuǎn)15～20min后，用高、低壓力表組檢測(cè)，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(shí)，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(jī)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(guò)儲(chǔ)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(chē)型所用的壓縮機(jī)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(chē)型出風(fēng)口溫度也相差較大。

由表1可以看出9∶13壓縮機(jī)正常跳斷，表明此時(shí)出風(fēng)口溫度已滿(mǎn)足要求。過(guò)冷式空調(diào)系統(tǒng)臺(tái)架試驗(yàn)的額定制冷量5.518kW大于重汽卡車(chē)額定制冷量5kW的技術(shù)要求，設(shè)計(jì)模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有很好的一致性，可以滿(mǎn)足空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語(yǔ)

過(guò)冷式空調(diào)系統(tǒng)在HOWO車(chē)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(shí)便于現(xiàn)場(chǎng)裝配、售后維修，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)不僅塑造了品牌優(yōu)勢(shì)，單車(chē)成本也大大降低，為企業(yè)節(jié)約了成本、創(chuàng)造了價(jià)值，最重要的是對(duì)取得的成果和經(jīng)驗(yàn)在類(lèi)似產(chǎn)品和類(lèi)似車(chē)型上進(jìn)行了推廣和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：陳 倩）