密封對空調(diào)冷凝器性能的影響研究

黃冠鑫

摘 要：為了優(yōu)化汽車前端冷卻模塊設(shè)計，提高機艙熱管理性能，針對某乘用車在怠速或擁堵路行駛下出現(xiàn)的空調(diào)頻繁切斷問題進行分析及研究，分別對汽車空調(diào)冷凝器前端不采取密封措施和采用海綿密封方案進行對比試驗，結(jié)果表明冷凝器前端密封對于解決熱氣回流引起的空調(diào)切斷問題效果明顯。

關(guān)鍵詞：空調(diào)頻繁切斷;空調(diào)冷凝器;密封;熱氣回流

中圖分類號：U463.85? 文獻標(biāo)識碼：A? 文章編號：1671-7988（2019）04-103-03

前言

汽車空調(diào)冷凝器屬于強制通風(fēng)空氣冷卻式換熱器，需利用冷卻風(fēng)扇（一般與發(fā)動機散熱器共用）將傳至冷凝器翅片表面的熱量帶走。冷凝器冷凝效果的好壞與冷凝器本身的散熱能力及通風(fēng)效果有關(guān)，前者由冷凝器本身的結(jié)構(gòu)，如空氣側(cè)參數(shù)（翅片高度、翅片間距和百葉窗角度）、流程分布、尺寸、材料和工藝所決定;后者與風(fēng)扇的通風(fēng)能力、冷凝器的安放位置及冷凝器周邊的導(dǎo)流、密封措施有關(guān)。胡曲^[1]等研究了在不同迎風(fēng)速度對多流程平行流冷凝器換熱性能及風(fēng)阻的影響，王東^[2]等研究冷凝器、散熱器與風(fēng)扇罩之間的不同密封情況對冷卻模塊空氣流量、格柵進氣利用率和散熱器實際散熱量等評價參數(shù)的影響，呂鋒^[3]等研究密封對柴油機冷卻模塊性能的影響。雖然國內(nèi)已有一些關(guān)于冷卻模塊密封對發(fā)動機艙散熱性能影響的研究，但這些研究不夠系統(tǒng)。冷凝器的安裝位置與周邊的密封措施一般不被工程技術(shù)人員重視，特別是在既定的設(shè)計基礎(chǔ)上，為降低成本而減小換熱器規(guī)格尺寸導(dǎo)致整車空調(diào)性能的下降更容易被忽視。

1 問題提出

某一乘用車在中東地區(qū)進行空調(diào)制冷試驗，在城市道路和怠速行駛時因空調(diào)高壓保護出現(xiàn)空調(diào)頻繁切斷現(xiàn)象，試驗采集的空調(diào)試驗數(shù)據(jù)見圖1。當(dāng)時的環(huán)境溫度52℃，濕度14%，日照820～930 W/m²，空調(diào)設(shè)置內(nèi)循環(huán)，最大風(fēng)量和吹臉模式。

2 問題調(diào)查

通過分析試驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在車輛低速或怠速行駛時，冷凝器前空氣溫度上升明顯，說明冷凝器前進氣存在明顯的熱氣回流現(xiàn)象，見圖2。

為了調(diào)查造成熱氣回流的原因，拆除了車輛前進氣格柵和前保險杠，發(fā)現(xiàn)發(fā)動機艙前端冷卻模塊無任何密封措施，特別是在冷凝器四周，見圖3。當(dāng)車輛正常車速行駛時，冷凝器前進風(fēng)壓力大于散熱器后空氣壓力，冷凝器前的空氣主要來自于進氣格柵，此時冷凝器前空氣溫度與環(huán)境溫度相當(dāng)。當(dāng)車輛低速或怠速行駛時，由于散熱器冷卻風(fēng)扇的抽吸，散熱器后空氣壓力要高于冷凝器前空氣壓力，若散熱器與冷凝器之間無密封措施，容易導(dǎo)致散熱器后熱空氣回流至冷凝器前，導(dǎo)致空調(diào)冷卻性能變差。

為了驗證是否為熱氣回流造成的空調(diào)頻繁切斷問題，對車輛四周進行了密封處理，具體見圖4。

3 改善結(jié)果驗證

為了驗證密封的改善效果，對汽車空調(diào)冷凝器前端不采取密封措施和采用海綿密封方案進行對比試驗，結(jié)果見圖5和圖6。

圖5結(jié)果表明，密封對于城市擁堵路和怠速行駛改善明顯，空調(diào)未觸發(fā)高壓保護，乘員艙舒適性明顯得到提升;圖6結(jié)果表明，有密封冷凝器進氣溫度在上部、中部和下部較無密封狀態(tài)均有大幅度下降，熱氣回流現(xiàn)象明顯得到改善。綜上結(jié)果，冷凝器前端密封可以有效解決冷凝器熱氣回流問題，提升在城市擁堵路和怠速行駛空調(diào)舒適性能。

4 應(yīng)用情況

綜合上述理論及實際試驗結(jié)果，對另一乘用車進行實車驗證，改善前結(jié)果見圖7，增加密封試驗結(jié)果見圖8。

圖7為另一乘用車密封前城市工況試驗結(jié)果，主要現(xiàn)象有：1、城市工況行駛過程中，頭部溫度基本在35℃以上;2、城市工況行駛過程中空調(diào)壓力較高，偶發(fā)空調(diào)切斷問題;3、怠速階段空調(diào)冷卻效果極差，空調(diào)高壓極易達到保護限值，出現(xiàn)反復(fù)切斷空調(diào)現(xiàn)象。

圖8為另一乘用車密封后城市工況試驗結(jié)果，改善主要結(jié)論有：1、空調(diào)舒適性提升明顯。頭部溫度降至30℃以下，優(yōu)化前只能在35℃左右;2、試驗過程未出現(xiàn)空調(diào)切斷現(xiàn)象;3、怠速階段空調(diào)壓力略微上升并迅速穩(wěn)定，熱氣回流問題明顯改善。

5 結(jié)論

分析及試驗結(jié)果表明，冷凝器前端密封對冷凝器性能在低速和怠速狀態(tài)下有較大影響，可以有效防止熱氣回流問題，提升乘員艙空調(diào)舒適性能。

參考文獻

[1] 胡曲.密封對汽車空調(diào)冷凝器性能影響的試驗研究.[J]制冷與空調(diào)，2016年04月第16卷第4期.

[2] 王東.密封對汽車?yán)鋮s模塊性能影響的數(shù)值分析.[J]計算機輔助工程，2013年10月第22卷第5期.

[3] 呂鋒.密封對柴油及冷卻模塊性能影響的試驗研究.[J]內(nèi)燃機工程，2012年6月第33卷第3期.