雙蒸發器汽車空調系統制冷性能分析與優化

李耀和 張成明

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

1 概述

對于三排座的車型如MPV及微型客車的車型，由于車內空調較大及乘員較多，整車熱負荷大，空調系統多采用雙蒸發器系統，前蒸發器用于滿足駕駛員及副駕乘員的降溫需求，后蒸蒸發器用于滿足中后排乘員的降溫需求，如圖1所典型的微型客車雙蒸空調系統布置。這類空調系統需的設計難點天于：

（1）兩個蒸發器布置，如何處理各蒸發器的負荷，與冷媒流量如何分配；

圖2

圖3

（2）空調管路較單蒸系統長很多，如何減小管路的流動阻力及溫升。

2 系統介紹

該車是參考已經量產車的改款車型，空調系主要性能參數統基本參照原車型設計，但考慮到該新車型會出口到中東等高熱地區，需要提高制冷能力，因此加大了前蒸發器的制冷性能及增大冷凝器的散熱性能，該車型有兩個動力配置：

A動力、B動力，兩個動力的空調系統零件除了空調管以外其余完全一樣，空調管路根據由于發動機空間不一樣，略有調整，空調系統的參數如下：

壓縮機：渦旋式壓縮機（ATC-086）

冷凝器：16mm平行流過冷式冷凝器，換熱量11kw

前蒸發器：32mm層疊工蒸發，換熱量4500kw

后蒸發器：16mm平行蒸發器，換熱量1800kw

3 空調系統性能模境模擬測試、分析及性能優化

該公司要求按如下工況測試汽車空調的最大制冷性能，在認可的環模模擬實驗室或實驗風洞內進行測試，實驗室需有風洞、轉鼓及測功機、光照裝置，溫度、濕度調整裝置；

圖4 更改前管路圖

5更改后的管路

實驗條件：在環境溫度38℃、濕度40%RH，陽光負荷1000W/m2的環境下，車輛門窗全封閉浸車60min后，開始實驗，空調模試設置為，最大制冷模式，最大風量，吹面模式。

實驗過程：工況1、車速50km/h，內循環，20min

工況2、車速80km/h，內循環，20min

工況3、車速50km/h，外循環，20min

工況4、車速80km/h，外循環，20min

工況5、怠速，內循環，30min

實驗結果如圖2所示。

實驗結果未達到該公司的目標要求，呼吸點及出風口溫度較高；公司要求，工況1完成時車內平均溫度不高于23℃，工況2完成時車內平均溫度不高于21℃。

分析實驗數據，發現制冷劑溫度異常，前蒸發器出口的冷媒溫度明顯高于于后蒸發器出口溫度，前蒸發器出風口溫度較高，這可能是冷媒流量太小引起蒸發器的制冷能力小所導致的，可能是前后膨脹閥匹配不合理引起的。

查看膨脹閥參數，發現前蒸發器膨脹閥參數為：容量1.0T，0度動作值0.137MPa；后蒸發器膨脹參數為：容量0.6T，0度動作值0.155MPa，前蒸發器膨脹閥容量較小，決議把前蒸發器的膨脹閥容量 改 為1.5T，其余參數保持不變，后蒸膨脹閥參數保持不變。

更換調整后的膨脹閥在同一輛車重新做上述實驗，A動力的空調性能已得到很大改善，如圖3所示，滿足整車目標要求，但是B動力的系統仍然不滿足整車性能要求。

對比整車管路分析，發現B動力的壓縮機吸氣管（從蒸發器到壓縮機）布置不合理，其布置如圖4所示，該管路從蒸發器出來后繞了發動機快一圈后才回到壓縮機，該布置有兩點不好：

1吸氣管太長，拐彎太多，增加了冷媒流動阻力，增加了壓縮機的吸氣負荷；

2膨脹閥出口壓力高，對應的飽和溫度高，蒸發溫度高，蒸發器能力不能完全發揮，致使出風口溫度高，車內降溫性能差。決議更改壓縮機吸氣管路的走向，從前蒸發器出來后真接到壓縮機，更改后的空調管走向如圖5所示。

B動和車輛更換新管路后重做上述實驗空調性能已得到很大改善，如圖6所示，滿足整車制冷性能目標要求

結語

圖6

汽車空調的設計是一個系統的設計，不僅包括各單體零件的性能要求，膨脹閥及管路設計仍然至關重要，需要將制冷裝置設計的一些基本原理與每種車型的具體情況相結合，通過不斷地優化和改進，把系統的最佳性能發揮出來。

本文通過對實驗數據及實驗分析，并調整膨脹閥參數及優化空調管路布置提高了整個空調系統的制冷性能，為相關設計及測試分析提供經驗參考。

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