某輕型卡車空調降溫性能的改進

崔建維，吳春來，晏玉卿

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

隨著人們對空調的舒適性要求越來越高，高效的制冷性能已經成為汽車空調指標中的重要一項，同時也成為客戶夏季滿意度的一個重要點。優秀的制冷性能不僅可以滿足客戶的舒適性需求，更可以提高產品的競爭力。某輕型卡車從開發之初到現在，部件及其系統由于穩定性暫未變動，但是隨著標桿及競品的制冷性能提升和市場客戶舒適性要求提高，需對整車制冷性能進行改進。

1 空調降溫性能現狀及原因分析

1.1 現狀

某輕型卡車的空調性能要求最早是對標開發，且10多年前客戶對制冷要求不是很高。基于此情況，先對此車型和標桿車的空調性能在環境艙進行測試對比（表1）。

表1 某輕型卡車降溫駕駛室面部平均溫度統計數據

通過環境艙的試驗數據可以看出，某輕卡車型在43℃工況下制冷效果差，無法滿足企業標準，同時與標桿差距較大。

1.2 原因分析

從空調制冷系統性能及匹配對問題進行分析，部件本身性能不足和系統匹配差為制冷效果差的主要原因。

1）由于車型結構無變動，車型的熱負荷未發生較大變化；結合量產車及新開發車型，對比市場其他標桿競品等，壓縮機采用140cc基本滿足要求。

2）根據已知設計參數校核，蒸發器在風量500m/h、干球27℃、濕球19.5℃、Pd為1.54MPa、Ps為0.196MPa、Sc為5℃、Sh為5℃工況下換熱能力需為4600W，但部件實測為4368W，按目前降溫工況蒸發器換熱能力差。

3）根據冷凝器劣化性能和經驗，一般冷凝器冷凝能力為系統制冷量的1.5～2倍，即目前冷凝器換熱量7400W基本滿足系統設計要求；但是結合實際，冷凝器換熱能力在一定范圍內越大越好。

2 優化措施

針對上述分析原因從部件性能方面和系統匹配方面進行提升。

2.1 蒸發器優化

針對空調系統蒸發器換熱能力不足，在保持前空調主機不變、殼體不動前提下，將蒸發器芯體扁管由9通道優化為14通道，同步對幾種類型蒸發器芯體進行測試，結果如圖1所示。

圖1 蒸發器芯體測試對比

通過對比上海松芝5款蒸發器芯體與三電芯體，上海松芝新多孔板及量產多孔板的芯體換熱能力約為三電100%~110%、流阻約為95%~110%、風阻相當。綜合設計目標，上海松芝改善（新多孔板）及上海松芝改善（量產多孔板）的蒸發器芯體均符合設計要求。

將上海松芝改善（新多孔板）、上海松芝改善（量產多孔板）以及三電蒸發器芯體放入各自的加熱蒸發器殼體總成中，采集各自換熱量（圖2），最終結合芯體及總成衰減量決定選擇上海松芝改善（量產多孔板）蒸發器芯體。

圖2 芯體及總成測試對比

2.2 冷凝器芯體優化

扁管技術難度較大，僅對翅片進行結構優化，將量產的芯體翅片進行加密，節距由原先的1.5P優化為1.2P，冷凝器的換熱性能由7400W提升為7730W。

由于芯體風阻略微加大，對冷凝器總成的風扇總成進行性能提升，優化風扇扇葉設計，將量產的7葉普通扇葉優化為7葉高性能曲面造型（圖3），風量提升10%，風噪降低2dB。

圖3 冷凝器風扇前后對比

2.3 系統匹配優化

針對蒸發器和冷凝器的優化進行系統臺架測試。測試中，發現膨脹閥出口冷媒溫度與出風溫度溫差隨著壓縮機轉速提升越來越大，出口過熱度也偏低（圖4）。

圖4 臺架性能對比

對膨脹閥參數進行修正，由之前的1.5RT、1.5K、1.2S優化為1.0RT、1.3K、1.2S后，對系統進行臺架復測對比，過熱度和膨脹閥出口溫度基本滿足要求（圖5）。

圖5 整改后臺架性能對比

3 效果驗證

通過3個部件的改進優化，對整車進行環境模擬降溫試驗，數據對比見表2。

表2 優化前后43℃工況下整車降溫數據對比

分析結論：通過環境艙試驗數據對比可看出，空調制冷效果提升明顯，證實了優化后結構的可行性。

4 總結

針對卡車用戶對整車環境舒適性要求的提升，高效的空調性能越來越受重視。本文針對制冷效果差進行方案改進，優化蒸發器芯體，提升冷凝器換熱量和冷凝風量等，措施變動小，優化部件已完成切換及應用，市場效果較好。改進后整車空調降溫效果達到預期要求及客戶需求。