密封對(duì)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(jì)，提高機(jī)艙熱管理性能，針對(duì)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(wèn)題進(jìn)行分析及研究，分別對(duì)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(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明冷凝器前端密封對(duì)于解決熱氣回流引起的空調(diào)切斷問(wèn)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(hào)：U463.85? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1671-7988（2019）04-103-03

前言

汽車空調(diào)冷凝器屬于強(qiáng)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(dòng)機(jī)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(duì)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(duì)冷卻模塊空氣流量、格柵進(jìn)氣利用率和散熱器實(shí)際散熱量等評(píng)價(jià)參數(shù)的影響，呂鋒^[3]等研究密封對(duì)柴油機(jī)冷卻模塊性能的影響。雖然國(guó)內(nèi)已有一些關(guān)于冷卻模塊密封對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)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(jì)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(wèn)題提出

某一乘用車在中東地區(qū)進(jìn)行空調(diào)制冷試驗(yàn)，在城市道路和怠速行駛時(shí)因空調(diào)高壓保護(hù)出現(xiàn)空調(diào)頻繁切斷現(xiàn)象，試驗(yàn)采集的空調(diào)試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)圖1。當(dāng)時(shí)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(wèn)題調(diào)查

通過(guò)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在車輛低速或怠速行駛時(shí)，冷凝器前空氣溫度上升明顯，說(shuō)明冷凝器前進(jìn)氣存在明顯的熱氣回流現(xiàn)象，見(jiàn)圖2。

為了調(diào)查造成熱氣回流的原因，拆除了車輛前進(jìn)氣格柵和前保險(xiǎn)杠，發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)艙前端冷卻模塊無(wú)任何密封措施，特別是在冷凝器四周，見(jiàn)圖3。當(dāng)車輛正常車速行駛時(shí)，冷凝器前進(jìn)風(fēng)壓力大于散熱器后空氣壓力，冷凝器前的空氣主要來(lái)自于進(jìn)氣格柵，此時(shí)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(shí)，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(wú)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(yàn)證是否為熱氣回流造成的空調(diào)頻繁切斷問(wèn)題，對(duì)車輛四周進(jìn)行了密封處理，具體見(jiàn)圖4。

3 改善結(jié)果驗(yàn)證

為了驗(yàn)證密封的改善效果，對(duì)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(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖5和圖6。

圖5結(jié)果表明，密封對(duì)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(hù)，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(jìn)氣溫度在上部、中部和下部較無(wú)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(wèn)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(shí)際試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)另一乘用車進(jìn)行實(shí)車驗(yàn)證，改善前結(jié)果見(jiàn)圖7，增加密封試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖8。

圖7為另一乘用車密封前城市工況試驗(yàn)結(jié)果，主要現(xiàn)象有：1、城市工況行駛過(guò)程中，頭部溫度基本在35℃以上;2、城市工況行駛過(guò)程中空調(diào)壓力較高，偶發(fā)空調(diào)切斷問(wèn)題;3、怠速階段空調(diào)冷卻效果極差，空調(diào)高壓極易達(dá)到保護(hù)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(yàn)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(yàn)過(guò)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(wèn)題明顯改善。

5 結(jié)論

分析及試驗(yàn)結(jié)果表明，冷凝器前端密封對(duì)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(wèn)題，提升乘員艙空調(diào)舒適性能。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡曲.密封對(duì)汽車空調(diào)冷凝器性能影響的試驗(yàn)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(duì)汽車?yán)鋮s模塊性能影響的數(shù)值分析.[J]計(jì)算機(jī)輔助工程，2013年10月第22卷第5期.

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