應用于重型卡車及工程車獨立式空調系統技術發展研究

曾凡躍 鄧建欽

（1.欽州市欽南區科學技術情報研究所，廣西 欽州 535000；2.廣西欽州市奇福保溫冷凍設備有限公司，廣西 欽州 535099）

【摘 要】近年來，市場上對重型卡車及工程車的需求量快速增長，重型卡車及工程車的相關零部件行業也得到了飛速的發展。因此，重型卡車及工程車空調裝載率逐年提高，汽車空調裝置已成為工程車輛中重要的功能部件。文章結合工作實踐，分析獨立式空調系統技術的研究現狀，并對重型卡車及工程車空調系統的發展趨勢進行了展望。

【關鍵詞】獨立式汽車空調系統；節能環保；怠速和加速控制

【中圖分類號】U463.851 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2016）03-0070-03

隨著中國工業的快速發展，市場上對重型卡車及工程車的需求量快速增長，重型卡車及工程車的相關零部件行業也得到了飛速的發展。在長途高速物流時代，車輛在高速服務區休息、遇到堵車、裝卸貨時，駕駛員需要得到較好的休息以保證行車安全，特別是水泥散裝運輸與煤炭運輸，夏天車內的惡劣環境導致駕駛員不能獲得良好的休息而常常引發交通事故。因此，配備汽車空調來提高汽車乘坐舒適性具有重要的意義。近幾年，重型卡車及工程車的空調裝載率逐年提高，對汽車乘駕舒適性、安全性等均提出了更高的技術要求。為了在重型卡車及工程車市場中占據一席之地，生產出安全性和可靠性較高、經濟性能較優越、節能減排的新型獨立汽車空調器，已成為各大汽車生產廠商研究的重要方向。因此，研發出一種應用于大型重卡車、特種車、吊車、野外勘探及建筑機械等工程車輛的空調制冷設備，實現工程車輛在候貨、堵車時乘坐舒適，使用空調時汽車尾氣排放污染少，降低車輛空調運行成本，至關重要。

1 獨立式汽車空調新技術研究現狀

目前，國外已基本實現全部工程車輛空調裝載，其汽車空調的研究起步較早，技術比較先進，具備很強的技術壟斷。在國內，工程車輛目前的空調使用量不高，基本上是以顧客要求選裝為主，而且專門研究工程車空調的企業比較少。以往的獨立式汽車空調的發動機油門控制常為機械式，最簡單的結構形式為拉線機構，油門踏板控制拉線機構來控制發動機油門開和閉的大小，結構簡單，但控制精度不高，而且其油門控制均采用手動裝置。同時，大多數企業按照轎車空調的設計和制造經驗來進行設計，普遍存在系統不匹配的情況，特別是空調動力匹配問題尤為突出。此外，以往的獨立式汽車空調一般是用底座或支架將發動機、壓縮機和發電機固定連接，并用不少于2條傳動皮帶帶動運行，占據的空間大，也比較笨重，影響安裝。因此，我國的整個獨立汽車空調行業與國外還有較大的差距。

2 目前獨立式汽車空調新技術的發展及應用

2.1 市場前景

當前，汽車用空調技術是隨著環保技術、節能技術和相關技術的發展而發展。隨著人們生活水平的提高，近年來，工程車生產廠家為改善駕駛員的工作環境，紛紛提出了配置獨立式空調的要求。重型卡車和工程車用空調具有制冷量大、可靠性高、節能環保的要求，由廣西欽州市奇福保溫冷凍設備有限公司研制的獨立式汽車空調器，主要提高了大型重卡車、特種車、吊車、野外勘探及建筑機械的乘坐舒適性，減少了汽車尾氣排放。以250～300馬力的重型卡車為例：怠速恒溫空調燃油為6～9 L/h，獨立式空調器每小時燃油約0.3 L，怠速恒溫空調的燃油及尾氣排放量比獨立式空調器高出20～30倍。本項目產品的目標市場定位大型重卡車、特種車、吊車、野外勘探及建筑機械工程車，代替原車發動機大排量空調，降低車輛空調運行成本，節能減排，保護環境，大大優于非獨立式制冷系統，具有廣闊的市場前景。

2.2 獨立式汽車空調新技術的關鍵

（1）研究開發全自動電氣精確控制的汽柴油發動機怠速和加速控制電磁閥。傳統的獨立式汽車空調器的發動機油門控制常為機械式，最簡單的結構形式為拉線機構，油門踏板通過拉線機構來控制發動機油門開和閉的大小，結構簡單，但控制精度不高，而且其油門控制均采用手動裝置，無法滿足完成空調制冷工況的自動化控制要求。本課題研究的獨立式汽車空調器可以實現車內溫度的全自動電氣精確控制，實現怠速恒溫，加速制冷。

（2）對獨立汽車空調器進行系統匹配合理研究。以往大多數企業按照轎車空調的設計和制造經驗來對工程車的空調進行設計，普遍存在系統不匹配的情況，特別是空調動力匹配問題尤為突出。本課題對整個空調系統的匹配性進行研究，使系統具有一定適應最大負荷工況和惡劣運行工況的能力。

（3）以汽柴油發動機怠速和加速控制電磁閥為基礎，研究設計出應用于重型卡車及工程車的獨立式汽車空調器。傳統的獨立式汽車空調器一般結構是用底座或支架將發動機、壓縮機和發電機固定連接，并用不少于2條傳動皮帶帶動運行，占據的位置空間大，也比較笨重，影響安裝。本課題針對現有技術存在的不足，研究開發一種體積小且易于安裝的獨立式汽車空調器。

（4）節能降耗研究。通過對獨立式汽車空調器全自動電氣精確控制技術的研究，以及對獨立式汽車空調器系統的優化設計，提高其燃油利用率，節約燃油，達到節能減排的目的。

2.3 獨立式汽車空調技術方案

（1）全自動電氣精確控制的汽柴油發動機怠速和加速控制電磁閥。電磁閥體和設于電磁閥體內的電磁線圈和閥體芯軸之間壓裝，使閥體芯軸彈性伸出電磁閥體頂部的回位彈簧，閥體芯軸頂部連接帶有鎖緊螺母的調節螺桿，調節螺桿連接發動機的油門撥叉，閥體芯軸底部設置從電磁閥體底部伸出的限位螺桿，限位螺桿上帶有限位螺母；通電后，電磁線圈作用在閥體芯軸上的推力與回位彈簧的作用力相反。發動機所需轉速由閥體芯軸的行程決定，而閥體芯軸的行程由限位螺桿和限位螺母調節決定；發動機的怠速由油門撥叉的行程調節控制，油門撥叉的行程調節控制通過與之連接的調節蝶、桿完成；發動機運行的加速工況由控制電路開啟電磁線圈而產生磁力，推動閥體芯軸帶動油門撥叉而實現發動機加速。發動機運行的加速工況滿足后，控制電路關閉電源，電磁場磁力消失，閥體芯軸由回位彈簧力復位，發動機按怠速運行。汽柴油發動機怠速和加速控制電磁閥的結構圖如圖1所示。

（2）獨立汽車空調器系統匹配研究。①選擇一臺獨立式汽車空調器作為參考機型。②根據所需空調器的制冷量大小選擇匹配的壓縮機，一般按空調器的額定制冷量為壓縮機單體能力的90%進行選擇，同時選擇壓縮機機型，如活塞式、轉子式、渦旋式等。③選擇冷凝器、蒸發器，并以參考機型為基礎，計算出冷凝器和蒸發器內容積增大（或減少）的比例，估算制冷劑充注量，匹配制冷系統。④對制冷系統過負荷工況或惡劣運行工況進行研究，選擇過載保護器。⑤對不合格項目進行微調或整改。

（3）以汽柴油發動機怠速和加速控制電磁閥為基礎，研究設計出應用于重型卡車及工程車的獨立式汽車空調器。獨立式汽車空調包括柴油機、壓縮機和發電機，壓縮機和發電機通過機架安裝于柴油機上，機架包括平臺支架和轉動支架，平臺支架橫置于柴油機一側，平臺支架的前端連接于柴油機上，轉動支架設于平臺支架下方，轉動支架的前端鉸鏈設于平臺支架前部，轉動支架的后端用可調節支架角度的調節螺桿連接在平臺支架后端；壓縮機安裝于平臺支架上，發電機安裝于轉動支架上，壓縮機和發電機的輸出軸與柴油機輸出軸同處一側，各輸出軸上的皮帶輪之間通過一條傳動皮帶連接。獨立式汽車空調器的結構圖如圖2所示。

（4）應用于重型卡車及工程車的獨立式汽車空調器的節能降耗研究。采用汽柴油發動機怠速和加速控制電磁閥作為制冷劑的控制器，可實現獨立汽車空調的全自動電氣控制，實現怠速恒溫和加速制冷的精確控制。同時，對空調系統進行匹配研究，保證空調動力合理匹配，保證燃油的充分利用，達到節能降耗的目的。

3 結語

本文對獨立式汽車空調器的特點及發展趨勢進行了詳細的分析，主要對汽柴油發動機怠速和加速控制、獨立汽車空調器系統匹配、制冷系統、混合動力系統等各個系統不同的功能及特點進行了介紹。在獨立式汽車空調器迫切需要應用于重型卡車及工程車的今天，性能可靠、節能環保的動力系統越來越受到人們的關注。國內的重型卡車及工程車也意識到了新型節能系統的巨大潛力，因此新型節能系統的研究越來越受到人們的重視。在未來重型卡車及工程車獨立式汽車空調器系統的研發過程中，必須與汽車開發同步，以適應內部結構越來越緊湊、節能環保、新能源動力代替等變化，以與重型卡車及工程車獨立式汽車空調器發動機效率提高和電氣化、混合驅動動力及其他新型功能零部件使用后相匹配。

參 考 文 獻

[1]曾壯.城市客車非獨立式空調系統設計[J].客車技術與研究，2005（3）.

[2]曾壯.非獨立式汽車空調壓縮機驅動傳動比的設計[J].專用汽車，1996（2）.

[3]趙天放，鄒全民，袁妮，等.大中型客車非獨立式空調系統的選配設計[J].城市車輛，2009（9）.

[責任編輯：鐘聲賢]