汽車空調系統電子流量調節問題研究

摘要：文章在對目前市場上汽車空調流量調節現狀進行分析的基礎上，認為可采取一種復合控制模式解決其中存在的問題，即將由發動機駐轉速決定壓縮機轉速引起的開環控制與車內蒸發器過熱度模糊閉環反饋控制結合起來，此外，雙過熱度控制信號的方法也是一種可行辦法。該研究者認為其設計的電子膨脹閥系統不但能保護電磁閥，還能顯著改善汽車空調的調節問題。

關鍵詞：汽車空調；電子流量；調節問題

中圖分類號： U463 文獻標識碼：A 文章編號1672-3791（2015）04（a）-0000-00

1汽車空調系統電子流量調節現狀分析

汽車空調在運行過程中由于氣候、路況、負荷以及發動機的運轉情況的變化而出現不同程度的磨損情況。其制冷系統通常分別由相應的節流元件和熱力膨脹閥進行調整和控制。但由于這些元件在運行過程中，信號傳遞出現延遲、動作機構不是很適應劇烈的工況變化，當汽車的空調處于較高的車速環境之下，其制冷系統的蒸發器十分容易出現結霜的現象，在惡劣環境下甚至會喪失工作能力。不但會降低車主的用車舒適度，還會嚴重破壞整個制冷系統。根據很多啟汽車售后的統計結果顯示，有超過三分之一以上的汽車損壞原因是膨脹閥過熱度控制失靈導致吸氣帶液產生液擊，進而產生故障。要想改正這種現狀，可以使用節流元件，比如電子膨脹閥，它可以在電腦控制下由相應的程序對其進行相應的控制和調整，改變這種現狀。例如，可以將電子膨脹閥引入到汽車空調制冷系統中，這樣很可能會解決目前的汽車空調流量節流的各種問題。在整個電子產業中，電子膨脹閥應用到其他類型制冷裝置中十分常見。有研究學者就指出了，在未來汽車空調行業中，電子膨脹閥肯定會代替傳統熱力膨脹閥，因為它能夠及時處理制冷劑流量突變問題。但是關于電子膨脹閥的應用還處于研究階段，真正應用到汽車空調中，還需要一些時日。

2電子流量控制系統

作為汽車空調中的一個重要元件，電子調節閥的主要作用是節流調節。它的控制方法在很大程度上取決于空調調節器的特點和控制要求。空調調節器通常要兼顧保證行車人舒適和節能環保兩個原則。在整個運行和控制過程中，它不僅通過迅速降低溫度盡可能地為駕乘者提供穩定的理想溫度，而且還要在各種負荷條件下保持較大的效能比。因此，合理有效控制整個空調系統的壓縮機、制冷劑流量、蒸發器、制冷器四部分之間的關系，是十分重要的。而這一控制過程在很大程度上依賴于膨脹閥開度的調節，故而，它在汽車空調系統中具有舉足輕重的地位。一方面汽車空調器壓縮機運行功率是變化的，因此電子膨脹閥對制冷劑流量的控制必須滿足壓縮機轉速變化這一特點，以保證其正常發揮功能。另一方面，制冷劑流量蒸發器運行需要最佳液面，因而制冷劑流量也要考慮這個因素。此時主要控制對象是蒸發器的過熱度。因此，在汽車空調調節器中，設計電子膨脹閥的輸入參數時，應該充分考慮壓縮機的轉速和蒸發器的過熱度兩個問題。

將由壓縮機轉速確定的開環控制和汽車內部換頁器過度熱度模糊閉環反饋控制結合起來，能夠形成一個比較完善的控制系統，這種控制系統能夠很好地調節電子膨脹閥的開口度，將轉速作為參數輸入能使膨脹閥的設計更加符合實際情況，能夠取得很好效果。比如：首先，使制冷劑的流量、蒸發器的風機、冷凝器風機風量最大限度的滿足壓縮機功率的需求；其次，電子膨脹閥在較短的時間內迅速接近目標控制值，從而提高系統反應能力；再次，可避免空調啟動初期電子膨脹閥過熱度遲鈍問題的出現，并降低因之而引發的調節困難；最后，因為在運行過程中，壓縮機轉速開環控制發揮了良好的調控作用，使得系統穩定性和控制精度大大增加。因此，在確定過熱度反饋調節過程中可以考慮的更加細致，能夠更加靈活和精確的對系統進行調節。避免了單純的過熱度調節過程中震蕩過大的現象發生，調節的更加精細和穩定，需要的時間進一步縮小。

3試驗系統分析

本次研究采用了國內開發研制的電動勢直動型電子膨脹閥。它使用4相8拍的脈沖步進電動機中進行驅動，針閥的開閉大小由電機直接帶動。在整個閥全開和全關過程中，需要的脈沖如356次，這個過程主要由微電腦控制器進行控制。在控制過程中，該研究采取將電子膨脹閥裝入汽車空調系統中進行試驗的方法，以探索電腦的調節規律。該研究采用的微電腦控制的控制器，具有手動和自動調節兩種功能，并通過正負兩位數字顯示蒸發器出口的過熱度。

采用反饋調節的方式對電子膨脹閥進行調節，鑒于汽車空調的特殊性，該研究在對蒸發器的進出口、壓縮機入口問題進行測試時，主要采用三支鉑電阻溫度計進行，最后獲得相應的熱度信號。

在探索調節規律時，如果出現失誤，只需修改微電腦上的模糊控制參數即可。在經過多次的修改和摸索之后，最終得出了相應的調節規律。為了讓電子膨脹閥能夠起到電磁閥的作用，在微電腦控制器調節過程中，可以設置開度記憶裝置以及快速關閉或者開機前的快速制動閥門。有了這兩者，每次當壓縮機停止工作之后，電子膨脹閥即可在限定的時間內完成關閉動作，而在下次壓縮機制動之前，它又能夠及時打開到某種開度。實驗表明，電子膨脹閥在發揮作用的過程中不會影響到系統自身的調節質量。因此，在壓縮機每次啟動階段，既可避免因過熱度為負值導致的壓縮機液擊現象的發生，同時又能起動過度過程維持在5分鐘左右。

4結語

通過本次研究我們發現，電氣膨脹閥具有傳統熱力膨脹閥的作用，同時還具有自身的優勢，其調節范圍寬、控制精度高。同時還能夠起到電磁閥的作用。使用電子膨脹閥不但能夠使車內的溫度迅速平穩的接近預設的數值，并且保持穩定，而且還能夠實現效能比的最大化。

參考文獻

[1] 李夔寧，廖強，呂妮娜，李慶岷. 汽車空調溫度傳感器位置及控制參數優化研究[J]. 汽車工程. 2010（11）

[2] 王小琴. 汽車空調控制技術的研究概況[J]. 科技經濟市場. 2010（08）

[3] 劉麗. 汽車空調制冷的單片機控制系統設計[J]. 合肥工業大學學報（自然科學版）. 2010（10）

[4] 羅念寧，崔勝民. 汽車空調溫度濕度傳感器設計[J]. 傳感器技術. 2010（08）