一種客車空調(diào)全自動恒溫控制方法

蔡勇剛

（廈門金龍汽車空調(diào)有限公司， 福建 廈門 361023）

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展以及人們生活水平的提高，汽車舒適性越來越受到關(guān)注[1-2]，而車內(nèi)溫度對汽車舒適性有著很大程度的影響[3]，尤其對于客車來說乘車溫度舒適性是客車性能評價的重要指標，客車空調(diào)對提高乘車舒適性有著重要作用。目前常規(guī)客車空調(diào)控制由駕駛員對車內(nèi)溫度進行制冷、制熱、通風(fēng)工作模式操作，隨著車內(nèi)外的熱負荷不同車內(nèi)溫度一直會在很大范圍內(nèi)波動，極大影響乘車溫度舒適性。

1 工作原理

空調(diào)系統(tǒng)原理框圖如圖1所示，空調(diào)制冷采用傳統(tǒng)機械壓縮機，由發(fā)動機帶動，壓縮機采用帶能量調(diào)節(jié)閥裝置。空調(diào)制熱采用發(fā)動機余熱式采暖，發(fā)動機高溫冷卻水通過制熱芯體，蒸發(fā)風(fēng)機帶動車內(nèi)空調(diào)循環(huán)加熱車內(nèi)空氣。

圖1 空調(diào)系統(tǒng)原理框圖

制冷回路由壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器組成，通過冷媒管路連接；制熱回路由發(fā)動機、發(fā)動機自帶水泵、空調(diào)水泵、空調(diào)水閥、蒸發(fā)器組成，通過防凍液膠管連接；蒸發(fā)器由制冷芯體、制熱芯體、蒸發(fā)風(fēng)機組成。其中，空調(diào)水閥可以進行開度控制，空調(diào)水泵可以無級調(diào)速控制，蒸發(fā)風(fēng)機可以無級調(diào)速控制。

2 控制策略

空調(diào)開啟后，設(shè)定需要的車內(nèi)溫度，空調(diào)按照設(shè)定溫度全自動運行，通過壓縮機能量調(diào)節(jié)閥、蒸發(fā)風(fēng)機控制、調(diào)節(jié)水閥開度控制、水泵轉(zhuǎn)速以及開關(guān)控制、水閥間歇周期開啟控制實現(xiàn)車內(nèi)溫度在設(shè)定溫度±0.5℃內(nèi)。

控制流程如圖2所示，圖中，Tsp表示設(shè)定溫度、Tout表示車外溫度、Tin表示車內(nèi)溫度。通過車外溫度與設(shè)定溫度對比劃分為3個區(qū)間進行不同控制，分別為Tout＆lt;Tsp-5℃、Tsp-5℃≤Tout＆lt;Tsp+5℃、Tout≥Tsp+5℃。

圖2 控制流程圖

1） Tout＆lt;Tsp-5℃區(qū)間，當Tin＆lt;Tsp-4℃，啟動水泵轉(zhuǎn)速每15s上升5%直到最大轉(zhuǎn)速，水閥開度調(diào)整到最大，蒸發(fā)風(fēng)機最大轉(zhuǎn)速運行，制冷關(guān)閉；當Tsp-4℃≤Tin＆lt;Tsp-2℃，啟動水泵每15s下降5%直到最小轉(zhuǎn)速，水閥開度每15s下降5%直到最小開度，蒸發(fā)風(fēng)機最大擋工作，制冷關(guān)閉；當Tsp-2℃≤Tin＆lt;Tsp-0.5℃，啟動水泵每15s上升5%直到最大轉(zhuǎn)速，水閥開度每15s上升5%直到50%開度，蒸發(fā)風(fēng)機按照溫差自動調(diào)節(jié)風(fēng)量，制冷開啟，能量調(diào)節(jié)閥開啟；當Tsp-0.5℃≤Tin＆lt;Tsp+0.5℃，水泵關(guān)閉，水閥間歇周期開啟，蒸發(fā)風(fēng)機最低轉(zhuǎn)速運行，制冷關(guān)閉；當Tsp+0.5℃≤Tin＆lt;Tsp+2℃，水泵開啟最低轉(zhuǎn)速，水閥間歇周期開啟。蒸發(fā)風(fēng)機依據(jù)溫差自動運行，制冷開啟，能量調(diào)節(jié)閥開啟；當Tsp+4℃≤Tin＆lt;Tsp+2℃，水泵關(guān)閉，水閥關(guān)閉，蒸發(fā)風(fēng)機依據(jù)溫差自動運行，制冷開啟，能量調(diào)節(jié)閥開啟；當Tsp+4℃≤Tin，水泵關(guān)閉，水閥關(guān)閉，蒸發(fā)風(fēng)機依據(jù)溫差自動運行，制冷開啟，能量調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。

2） Tsp-5℃≤Tout＆lt;Tsp+5℃區(qū)間，當Tin＆lt;Tsp-4℃，水泵最低轉(zhuǎn)速運行，水閥開度每15s上升5%直到全開，蒸發(fā)風(fēng)機最大轉(zhuǎn)速運行，制冷關(guān)閉；當Tsp-4℃≤Tin＆lt;Tsp-2℃，水泵最低轉(zhuǎn)速運行，水閥開度每15s下降5%直到最小開度，蒸發(fā)風(fēng)機最大擋工作，制冷關(guān)閉；當Tsp-2℃≤Tin＆lt;Tsp-0.5℃，水泵最低轉(zhuǎn)速運行，水閥開度每15s下降5%直到最小開度，蒸發(fā)風(fēng)機按照溫差自動調(diào)節(jié)風(fēng)量，制冷開啟，能量調(diào)節(jié)閥開啟；當Tsp-0.5℃≤Tin＆lt;Tsp+0.5℃，水泵關(guān)閉，水閥間歇周期開啟，蒸發(fā)風(fēng)機最低轉(zhuǎn)速運行，制冷開啟，能量調(diào)節(jié)閥開啟；當Tsp+0.5℃≤Tin＆lt;Tsp+1℃，水泵關(guān)閉，水閥關(guān)閉，蒸發(fā)風(fēng)機依據(jù)溫差自動運行，制冷開啟，能量調(diào)節(jié)閥開啟；當Tsp+1℃≤Tin＆lt;Tsp+4℃，水泵關(guān)閉，水閥關(guān)閉，蒸發(fā)風(fēng)機依據(jù)溫差自動運行，制冷開啟，能量調(diào)節(jié)閥關(guān)閉；當Tsp+4℃≤Tin，水泵關(guān)閉，水閥關(guān)閉，蒸發(fā)風(fēng)機最大風(fēng)速運行，制冷開啟，能量調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。

3） Tout≥Tsp+5℃區(qū)間，當Tin＆lt;Tsp-4℃，水泵最低轉(zhuǎn)速運行，水閥最低開度，蒸發(fā)風(fēng)機最大轉(zhuǎn)速運行，制冷關(guān)閉；當Tsp-4℃≤Tin＆lt;Tsp-2℃，水泵關(guān)閉，水閥最小開度，蒸發(fā)風(fēng)機最大擋工作，制冷關(guān)閉；當Tsp-2℃≤Tin＆lt;Tsp-0.5℃，水泵關(guān)閉，水閥間歇周期開啟，蒸發(fā)風(fēng)機按照溫差自動調(diào)節(jié)風(fēng)量，制冷開啟，能量調(diào)節(jié)閥開啟；當Tsp-0.5℃≤Tin＆lt;Tsp+0.5℃，水泵關(guān)閉，水閥間歇周期開啟，蒸發(fā)風(fēng)機最低轉(zhuǎn)速運行，制冷開啟，能量調(diào)節(jié)閥開啟；當Tsp+0.5℃≤Tin＆lt;Tsp+1℃，水泵關(guān)閉，水閥關(guān)閉。蒸發(fā)風(fēng)機依據(jù)溫差自動運行，制冷開啟，能量調(diào)節(jié)閥開啟；當Tsp+1℃≤Tin＆lt;Tsp+4℃，水泵關(guān)閉，水閥關(guān)閉，蒸發(fā)風(fēng)機依據(jù)溫差自動運行，制冷開啟，能量調(diào)節(jié)閥關(guān)閉；當Tsp+4℃≤Tin，水泵關(guān)閉，水閥關(guān)閉，蒸發(fā)風(fēng)機最大風(fēng)速運行，制冷開啟，能量調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。

3 水閥間歇周期開啟策略

空調(diào)制熱采用發(fā)動機余熱式采暖，發(fā)動機水溫在90℃左右，發(fā)動機冷卻水進入蒸發(fā)器制熱芯體會形成的蓄熱，隨著時間的增加蓄熱量會增加，如此會造成車內(nèi)溫度快速上升，難以保證車內(nèi)溫度的恒定，為此采用水閥間歇周期開啟策略進行控制，避免蒸發(fā)器制熱芯體形成較大的蓄熱量。

水閥間歇周期開啟控制流程圖如圖3所示，此過程水閥開度設(shè)置為最小開度，進入水閥間歇開啟，記錄當前車內(nèi)溫度T1，水閥開啟且開啟時間增加10%，然后水閥關(guān)閉且關(guān)閉時間減少10%，記錄此時車內(nèi)溫度T2；當Tsp＆gt;T2且＆lt;T1，水閥開啟且開啟時間減小10%，然后水閥關(guān)閉且關(guān)閉時間增加10%，記錄此時車內(nèi)溫度T3；如此時Tsp＆gt;T3且T2＆lt;T3，水閥開啟且開啟時間減小10%，然后水閥關(guān)閉且關(guān)閉時間增加10%，如此時Tsp＆gt;T3且T2≥T3，水閥開啟且開啟時間增加10%，然后水閥關(guān)閉且關(guān)閉時間減少10%；出現(xiàn)T2或者T3大于Tsp，則結(jié)束水閥間歇周期開啟。

圖3 水閥間歇周期開啟策略流程圖

4 結(jié)語

車內(nèi)溫度對汽車舒適性有著很大程度的影響，尤其對于客車來說，乘車溫度舒適性是客車性能評價的重要指標，客車空調(diào)對于乘車舒適性有著重要作用。通過上述介紹的客車空調(diào)全自動恒溫控制方法，綜合應(yīng)用壓縮機能量調(diào)節(jié)閥、蒸發(fā)風(fēng)機控制、調(diào)節(jié)水閥開度控制、水泵轉(zhuǎn)速以及開關(guān)控制、水閥間歇周期開啟自動控制實現(xiàn)車內(nèi)溫度恒定，維持車內(nèi)溫度在設(shè)定溫度±0.5℃內(nèi)。