卡車空調制冷性能優化淺析

韋秀梅

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卡車空調制冷性能優化淺析

韋秀梅

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章主要圍繞某輕卡產品的空調性能優化設計，以降低出風口溫度為突破口，進行方案設計和試驗驗證。結果表明，同軸管的應用，提升了整車空調的制冷性能。

空調；同軸管；性能優化

引言

汽車空調能改善駕駛員的工作條件，隨著人們對汽車的舒適性的要求越來越高，空調的制冷性能成為汽車好壞與否的一個重要標志。中東等熱帶地區，每年有五個月左右，平均溫度都在30℃以上，進入該市場的汽車，其制冷性能尤為重要。本文圍繞某出口輕卡的空調制冷性能的優化，進行方案設計和環境模擬試驗，結合試驗數據，簡單分析同軸管對現有空調系統制冷性能的影響。

1 空調制冷性能的優化途徑

影響車輛空調制冷性能的因素很多，如車輛密封性、汽車行駛速度、壓縮機性能、冷凝器的散熱能力、膨脹閥的開啟度、系統的壓力大小、冷媒加注量等。

在車輛密封性一定的條件下，降低車內溫度主要通過兩個途徑實現，一是降低出風口溫度，二是增大出風口的風量和風速。增大出風口風量和風速，只能通過加大鼓風機功率和修改調速電阻阻值來實現，這種方式易帶來NVH等方面的問題，一般不采用。降低出風口溫度可通過多種方式來實現，如提升冷凝器、蒸發器的芯體換熱能力、匹配合適的壓縮機和膨脹閥、使用同軸管等。

鑒于空間布置、成本和周期的問題，輕卡車型的空調制冷性能優化方案參考某出口轎車，采用同軸管管路，其它結構不做變更。

2 使用同軸管的空調系統制冷能力理論分析

2.1 同軸管的原理

汽車空調的制冷系統實際上是一個傳熱系統，通過制冷劑的物態變化和循環流動把車內的熱量傳送到車外，使車內溫度降低。

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

圖1 同軸管管路工作原理

圖2 普通管實物圖

圖3 同軸管實物

2.2 使用同軸管后空調系統制冷能力變化

壓焓圖是空調制冷分析中最常用的工具，如圖4，其中1-4過程為壓縮過程，1-4線的斜率表示壓縮機的能力，4-5是冷凝器放熱過程；5-8是節流膨脹過程；8-1是蒸發器吸熱過程。

圖4 壓焓圖

同軸管管路就是利用從蒸發器出來的較低溫度冷媒來冷卻冷凝器冷卻后的冷媒，從而降低進入膨脹閥的冷媒溫度。因空調系統壓縮機和膨脹閥等沒有改變，所以當更換同軸管管路后，空調系統壓焓圖為2-3-6-7，如圖5所示。

圖5 同軸管系統的圧焓圖變化

由壓焓圖可簡單計算空調系統理論上的COP變化：

無熱交換管路的COP’＝( h1-h8) / (h4-h1)

有熱交換管路的COP＝( h1-h7) / ( h3-h2)

系統制冷能力理論上可以得到提升。

3 使用同軸管前后試驗結果分析

3.1 系統溫度

經過試驗驗證，在三種工況下，頭部平均溫度和出風口溫度如表1所示。

表1 整車降溫數據

在試驗過程中，出風口和頭部溫度變化如圖6和圖7所示。

圖7 頭部平均溫度

根據數據可知使用同軸管管路對汽車空調系統性能有明顯的優化，可以在其它系統部件不變的情況下，提高整車制冷能力，在各個工況下，頭部溫度平均降低約4.8℃，出風口溫度平均降低約7℃。

3.2 系統壓力

圖8 系統高壓

圖9 系統低壓

試驗過程中，系統高、低壓的變化如圖8和圖9所示。更換同軸管后，系統高、低壓在正常的壓力范圍內。其中深藍色為使用同軸管的系統壓力，紅色為原空調系統的壓力。結果表明，在車速40km/h和80km/h時高壓管路壓力比原空調系統低，說明更換之后空調系統中冷媒液化點升高，空調系統過冷度增大，在怠速工況下，因壓縮機轉速降低、冷凝器散熱能力減弱，系統壓力變化不明顯。低壓側使用同軸管管路與原空調管路相比，系統壓力減小。

由上圖同軸管對系統壓力的影響可以看出，在現有卡車空調系統的基礎上，使用同軸管管路代替普通管路，不會對系統壓力帶來很大的影響，可以直接在現有輕卡車型上使用。

4 結論

文章從降低出風口溫度出發，提升輕卡車型的空調制冷性能，同軸管管路的應用對整車各個工況的空調制冷性能有較大的提升。另外，使用同軸管管路的方案，不會對整車布置和空調系統結構造成大的變動，所以對在產車型的整改較為實用。

[1] 劉占峰.汽車空調.[M]北京大學出版社.

[2] 王運朋.實用汽車空調技術.[M]廣東科技出版社.

[3] 梁榮光.現代汽車空調技術.[M]華南理工大學出版社.

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

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1671-7988(2018)18-130-03

U463

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1671-7988(2018)18-130-03

CLC NO.: U463

韋秀梅（1987-），女，電器設計主管工程師，現就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司，主要從事輕型商用車空調系統設計。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.18.044