過冷式空調系統在重型汽車空調中的應用

邱理琰等

摘要：重型汽車空調與普通家用空調相比，使用條件要苛刻得多，首先汽車使用工況較惡劣，表現為散熱性差、冷凝溫度高；其次卡車行駛中振動頻率大，對空調系統管路密封性、系統可靠性技術要求高。文章以整車制造企業中國重汽的主要車型——HOWO車型為例，對過冷式空調系統在HOWO車型應用的可行性進行了分析。

關鍵詞：過冷式空調系統；重型汽車空調；冷凝溫度；匹配設計；HOWO車型 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP273 文章編號：1009-2374（2015）29-0062-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.29.031

1 背景

2000年中國重型汽車集團公司推出HOWO新款重型汽車，一經推出銷量就節節攀升。隨著整車產品的技術質量升級、產品更新換代，用戶對整車性能、質量要求也越來越高，特別是駕駛室內溫度、濕度、空氣清潔度、空氣流動調整和控制在最佳狀態能為乘駕者提供舒適的乘坐環境，減少旅途疲勞?；诖碎_發、研究過冷式空調系統在HOWO車型上的應用，這種結構充分利用了重型車內部有限的空間，整車底盤結構布置緊湊，方便裝配與操作，是國際上流行的現代化汽車空調系統的設計

方案。

2 HOWO過冷式空調系統的主要創新點

近年來，我國重型汽車行業的發展速度非常快，重型汽車空調技術也有突破性的進展。中國重汽汽車空調技術的更新換代周期愈來愈短，冷凝器也由原來的管帶式升級為平流式，管路密封由原來的螺紋密封升級為徑向密封，制冷劑加注量由原來850g減少為600g，單車節約成本15元，其中空調系統的匹配性則是最直接、最重要的方面，系統匹配是希望通過系統各部件之間的內部規律以及各部件之間的相互聯系研究找出最佳的設計結果。本文根據重汽的需要，以HOWO系列重型汽車為研究對象，通過理論計算、模擬實驗、仿真等對HOWO汽車空調系統整體布局進行研究，期望對汽車空調的配套、生產、使用等提供實用性的參考意義。

3 構建HOWO過冷式空調系統模型

由于重汽HOWO空調系統為非獨立式空調系統，發動機驅動壓縮機產生動力源，各總成部件布局在汽車的駕駛室、底盤、發動機，這三部分懸置體不同，當車輛在顛簸道路高速行駛，這三組部件以各自頻率、振幅相對運功，其中駕駛室運動位移-35mm（向上運動）～55mm（向下運動），構建空調系統管路布局及安裝位置需考慮到各個總成之間，駕駛室翻轉不干涉、不磨碰，在管路表面上加裝支架，確保各部分密封可靠性。

由于重型汽車駕駛室在特定條件下需翻轉，而空調系統的冷-蒸管與壓-冷管是安裝在駕駛室前圍，這就對空調系統的布局、管路尺寸的設計有明確的技術要求，在駕駛室翻轉時管路不能虧折，同時必須留有翻轉余量，為避免與駕駛室前面罩在關閉時干涉，在前期設計鋁管的布局時必須考慮硬管的角度，包括制冷劑充注接頭位置和壓力開關接頭位置走向，硬管與駕駛室本體的距離設計為70mm，使扣壓軟管在車輛運行時與冷凝器不產生異響。

新款的空調系統密封方式上做了相應的變化，由老款的螺紋密封改為徑向密封，各部分管路密封圈卡在管接頭的凹槽內，采用徑向密封安裝時直接插入，再壓緊壓板加強了密封可靠性，便于現場裝配提高生產節拍。

過冷循環的制冷量與制冷效率將隨著過冷度的變化而變化，冷凝器的冷凝溫度和蒸發器的蒸發溫度相差越大，理論過冷度的空間就越大，空調系統的制冷優越性能得到體現，而系統的過冷度和R-134a流量的分配又取決于冷凝器的熱平衡，因此空調的制冷量、制冷效率與過冷式冷凝器的蒸發壓力就存在著對應關系。

4 試驗驗證

為了驗證建立空調模型性能的可靠性，對空調系統進行整車空調系統性能測試，實驗分為汽車空調臺架試驗和整車露天試驗空氣溫度33℃～36℃，冷凝器迎面風速2.5m/s，發動機轉數750r/min，制冷劑入口壓力1300～2250kPa，系統平衡壓力690kPa，過冷度范圍3℃～15℃，在制冷系統所有的調試工作結束后，應對制冷系統進行性能試驗（注意：進行此試驗時，室內的最低環境溫度要求25℃左右）。具體試驗步驟如下所述：（1）連接好轉速表和空調鋁管壓力測試裝置（歧管壓力表）；（2）啟動車輛發動機，使壓縮機的轉速保持在1800r/min左右；（3）使空調系統處于最大制冷狀態，即智能空調控制面板溫度調節到最低溫度，空調器總成處于最大風量擋位置；（4）打開左右車門，搖下車窗及翻轉駕駛室，并將干球溫度計傳感器（也可用玻璃棒溫度計）放在空調器冷氣出處，將干濕度球溫度計放在冷氣裝置的風機進風口（注：普通干濕球溫度計由兩支玻璃棒溫度計組成，一支溫度計包上濕沙布，測出濕球溫度，另一支溫度計直接暴露在空氣中，測出干球溫度）；（5）發動機運轉15min左右，各溫度儀器的顯示值及系統高、低壓數值應符合標準。正常的制冷效果應使駕駛室內外保持8℃～10℃的溫差，若溫差很小，表明該空調系統制冷量不夠。正常工作時，冷凝器入口管溫度為70℃，出口管溫度為50℃左右；蒸發器表面溫度在不結冰的前提下越低越好；儲液干燥器應為50℃左右，若上下溫度不一致，說明其發生堵塞。

在環境氣溫為28℃～38℃條件下，啟動發動機，按下控制面板A/C開關，風量調節至最大出風量，溫度開關置于最低溫度位置，打開車門，使發動機在2000r/min左右運轉15～20min后，用高、低壓力表組檢測，其高、低壓力應符合規定的范圍。壓力表的指示壓力隨環境溫度變化。例如在環境溫度為32℃時，壓力表的指示壓力為：（1）高壓側壓力值：1.172～1.474MPa；（2）低壓側壓力值：0.186～0.297MPa。

司機側出風口的溫度也應在規定的范圍內。例如蒸發器出風口溫度為5℃～7℃，中央出風口吹風溫度應為10℃～12℃。

若制冷效果不佳，可透過儲液干燥器的窺視鏡檢查制冷劑的量，并擰緊各管接頭處。

必須指出，由于每一種車型所用的壓縮機不同，管路、冷凝器的布置位置不同等因素的影響，高、低壓力值可能相差較大，并且系統中蒸發器、冷凝器的匹配參數不同，每種車型出風口溫度也相差較大。

由表1可以看出9∶13壓縮機正常跳斷，表明此時出風口溫度已滿足要求。過冷式空調系統臺架試驗的額定制冷量5.518kW大于重汽卡車額定制冷量5kW的技術要求，設計模型與實驗結果有很好的一致性，可以滿足空調系統設計要求。

5 結語

過冷式空調系統在HOWO車型上的應用與推廣不僅僅是一次技術上的創新，同時便于現場裝配、售后維修，對企業來說不僅塑造了品牌優勢，單車成本也大大降低，為企業節約了成本、創造了價值，最重要的是對取得的成果和經驗在類似產品和類似車型上進行了推廣和應用。

參考文獻

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（責任編輯：陳 倩）