某車型空調(diào)降溫性能的提升

王新

（中國第一汽車股份有限公司天津技術(shù)開發(fā)分公司）

隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，截止到2015年底，中國已經(jīng)連續(xù)多年穩(wěn)居全球汽車產(chǎn)銷量第一。汽車已經(jīng)前所未有的走近了人們的生活。汽車空調(diào)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)對(duì)車廂內(nèi)空氣進(jìn)行制冷、加熱、換氣及空氣凈化的裝置。它能為乘車人員提供舒適的乘車環(huán)境以降低駕駛員的疲勞強(qiáng)度，提高行車安全。空調(diào)的性能對(duì)汽車的舒適性和經(jīng)濟(jì)性的影響極大。汽車空調(diào)的電氣化、智能化、小型化、輕量化及環(huán)保將成為汽車空調(diào)的發(fā)展趨勢。文章主要針對(duì)某型轎車空調(diào)性能不佳的問題，介紹幾種改善空調(diào)降溫的方式，結(jié)合在某車型上的匹配應(yīng)用和對(duì)改善方案進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證的具體情況，得到改善該車型空調(diào)降溫性能的5點(diǎn)影響因素并應(yīng)用在量產(chǎn)車上。

1 汽車制冷性能試驗(yàn)方法

制冷性能試驗(yàn)方法：按照QC/T658—2000《汽車空調(diào)整車降溫性能試驗(yàn)方法》的要求，在環(huán)境溫度為（38±1.0）℃、環(huán)境相對(duì)濕度為（50±5）%的條件下，選用其中的車內(nèi)環(huán)境艙測試試驗(yàn)方法進(jìn)行空調(diào)性能評(píng)價(jià)[1]。該試驗(yàn)在環(huán)境模擬試驗(yàn)室進(jìn)行。

環(huán)境模擬試驗(yàn)室是綜合的熱學(xué)環(huán)境試驗(yàn)室。它通過模擬氣候條件和行駛路況條件，研究汽車空調(diào)系統(tǒng)的性能，是典型的空調(diào)系統(tǒng)研究試驗(yàn)室。充分利用環(huán)境模擬試驗(yàn)室的硬件條件，增加試驗(yàn)種類，比如進(jìn)行更加密集的空調(diào)系統(tǒng)對(duì)油耗的影響試驗(yàn)，增加壓縮機(jī)功耗數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和處理等試驗(yàn)科目，更加全面的評(píng)價(jià)空調(diào)系統(tǒng)的性能。

2 某車型制冷性能現(xiàn)狀

按照QC/T658—2000的試驗(yàn)方法對(duì)該車型的樣車進(jìn)行空調(diào)降溫試驗(yàn)，在環(huán)境溫度38℃條件下，汽車按照規(guī)定的車速行駛，空調(diào)在最冷/吹頭模式、內(nèi)循環(huán)及最大風(fēng)量模式下，測得各工況測溫點(diǎn)溫度（40，60，100 km/h結(jié)束時(shí)刻車內(nèi)溫度及怠速結(jié)束時(shí)刻溫度），如表1所示。

表1 某車型改善前空調(diào)試驗(yàn)各工況測溫點(diǎn)溫度 ℃

從表1可以看出，該型轎車在炎熱環(huán)境條件下的空調(diào)降溫舒適性能與其他車型存在一定差距，特別是在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)的怠速工況，嚴(yán)重地影響了車內(nèi)駕駛?cè)藛T的舒適性及行駛安全性。

3 影響整車空調(diào)降溫性能的因素分析

根據(jù)汽車空調(diào)系統(tǒng)各關(guān)鍵零部件（蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器及膨脹閥）的結(jié)構(gòu)、功能及作用，首先對(duì)各個(gè)單品零部件的性能進(jìn)行試驗(yàn)，分析各個(gè)零部件對(duì)整車空調(diào)制冷性能的影響；然后對(duì)整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境模擬試驗(yàn)驗(yàn)證，經(jīng)過一系列的分析和測試，最終對(duì)影響空調(diào)性能的因素逐一量化數(shù)據(jù)整理，總結(jié)歸納出影響整車空調(diào)降溫效果的6項(xiàng)因素為：1）換熱性能（冷凝器和冷凝器風(fēng)扇的單體性能）和冷凝器周邊氣流組織，冷卻系統(tǒng)布置形式；2）蒸發(fā)器性能；3）壓縮機(jī)型式為定排量或變排量壓縮機(jī)；4）壓縮機(jī)冷凍油加注量；5）膨脹閥開度；6）空調(diào)系統(tǒng)制冷劑加注量[2]。空調(diào)系統(tǒng)全新開發(fā)時(shí)，以上影響因素應(yīng)該綜合考慮，從前期設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)布置開始進(jìn)行更多的分析考慮，選用合理的設(shè)計(jì)，可以較為輕松的提高整車空調(diào)降溫性能。然而在已經(jīng)量產(chǎn)的車型中，當(dāng)需要提高空調(diào)降溫性能時(shí)，往往受到車身結(jié)構(gòu)固定、產(chǎn)品模具成本及售后維修等因素影響，應(yīng)綜合分析、因地制宜的選用以上6點(diǎn)因素進(jìn)行分析，找到空調(diào)降溫性能的提升與控制整車汽車成本的平衡點(diǎn)。

4 試驗(yàn)驗(yàn)證效果

該試驗(yàn)車型的平臺(tái)多年來經(jīng)過不斷的改款及受發(fā)動(dòng)機(jī)排放環(huán)保要求的不斷提高，關(guān)鍵零部件國產(chǎn)化和整車發(fā)動(dòng)機(jī)艙熱平衡環(huán)境惡劣等眾多因素的影響，該車空調(diào)系統(tǒng)越來越不能滿足消費(fèi)者需要，售后質(zhì)量問題日益增多。此情況長期持續(xù)會(huì)對(duì)產(chǎn)品市場口碑造成不利影響。通過綜合分析，發(fā)現(xiàn)該款車空調(diào)系統(tǒng)降溫性能不佳的問題，主要由3種原因引起：1）發(fā)動(dòng)機(jī)艙較其他對(duì)標(biāo)車型空間更小，零部件布置相對(duì)緊湊；2）發(fā)動(dòng)機(jī)前排氣、排氣歧管緊湊耦合，排氣歧管和催化器與冷凝器和散熱器距離過近；3）冷凝器風(fēng)扇受空間限制，只能采用吹風(fēng)式風(fēng)扇。相比同級(jí)別對(duì)標(biāo)車型吸風(fēng)式風(fēng)扇，吹風(fēng)式風(fēng)扇在軸向上風(fēng)量衰減率更大，嚴(yán)重降低冷凝器換熱性能。在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速和低速工況下空調(diào)性能不足的影響更加明顯。由于該款車的上述3種結(jié)構(gòu)形式，造成了發(fā)動(dòng)機(jī)艙布置復(fù)雜且熱環(huán)境差，使冷凝器周邊散熱環(huán)境惡劣，嚴(yán)重影響空調(diào)制冷效果。

針對(duì)該款車整車布置的具體情況，結(jié)合空調(diào)系統(tǒng)中影響整車空調(diào)降溫效果的6點(diǎn)因素，對(duì)空調(diào)各單項(xiàng)性能的影響因素進(jìn)行了可行性論證，選取了5種可行性最大的改進(jìn)方案進(jìn)行組合。具體方案為：1）為提高冷凝器整體性能（冷凝器換熱性能和冷凝器風(fēng)扇的單體性能），采用冷凝器風(fēng)扇風(fēng)量增加50%，同時(shí)用方型風(fēng)罩護(hù)風(fēng)圈；2）梳理冷凝器周邊氣流組織，采用冷凝器周邊增加多個(gè)擋板，冷凝器和散熱器之間增加海綿密封；3）減少壓縮機(jī)冷凍油加注量30 mL；4）重新進(jìn)行系統(tǒng)過熱度標(biāo)定，采用調(diào)整膨脹閥的開度；5）因制冷劑產(chǎn)品已經(jīng)國產(chǎn)化，需對(duì)制冷劑加注量重新進(jìn)行標(biāo)定試驗(yàn)，重新調(diào)整制冷劑加注量為460 g。根據(jù)以上5種方案，對(duì)該款車進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)比結(jié)果，如表2所示。從表2可以看出，改進(jìn)后該款車的空調(diào)降溫性能取得了明顯的提升：各工況下車內(nèi)平均溫度下降4℃以上，怠速工況改善尤其明顯，降溫性能提升6.7℃。

表2 某車型改善前后空調(diào)試驗(yàn)各工況測溫點(diǎn)溫度 ℃

5 結(jié)論

目前該款車的新款改型車已經(jīng)將上述設(shè)計(jì)變更全部成功應(yīng)用并量產(chǎn)，經(jīng)過了市場的考驗(yàn)，同時(shí)此設(shè)計(jì)也將應(yīng)用在后續(xù)新車型上，以滿足消費(fèi)者的要求。文章主要針對(duì)影響空調(diào)降溫性能的部分因素進(jìn)行了分析和試驗(yàn)驗(yàn)證，最終得出較高的冷凝器整體性能、良好的機(jī)艙熱環(huán)境（冷凝器周邊熱環(huán)境）、適量的潤滑油、合理的膨脹閥開度及正確的制冷劑充注量是空調(diào)降溫性能的主要影響因素，合理的搭配好上述影響因素，將極大限度地提升整車空調(diào)降溫性能。