節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)對整車油耗影響的對比研究

郝 亞，蘇志亮 Hao Ya，Su Zhiliang

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節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)對整車油耗影響的對比研究

郝 亞，蘇志亮 Hao Ya，Su Zhiliang

（北京汽車研究總院有限公司，北京 101300）

從節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)的主要措施進(jìn)行油耗影響的對比。通過變排量壓縮機、帶油分變排量壓縮機及同軸管狀態(tài)與原狀態(tài)壓縮機空調(diào)系統(tǒng)的油耗對比，發(fā)現(xiàn)可以有效降低油耗，最高可達(dá)3.41%，取得了較好的節(jié)能效果。

節(jié)能空調(diào)；油耗；對比

0 概 述

根據(jù)我國節(jié)能降耗的要求，國家要求在2020年乘用車新車平均燃油消耗量降至5L/100km，乘用車第4階段提出可以使用循環(huán)外技術(shù)，作為《乘用車燃料消耗量評價方法及指標(biāo)》的配套標(biāo)準(zhǔn)，中國標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會確定由中國汽車研究中心牽頭先期研究智能換擋、怠速起停、高效空調(diào)和制動能量回收4項節(jié)能技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)制定工作。高效、節(jié)能型空調(diào)系統(tǒng)研發(fā)對降低燃油消耗及提升顧客價值具有非常重要的意義。

根據(jù)目前研究，構(gòu)建節(jié)能型空調(diào)系統(tǒng)的主要措施有：變排量壓縮機應(yīng)用、帶油分變排量壓縮機應(yīng)用及同軸管應(yīng)用。

1 節(jié)能分析

現(xiàn)在傳統(tǒng)的汽車空調(diào)系統(tǒng)均是使用定排量壓縮機安裝在汽車的發(fā)動機上，其排氣量隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速的提高而提高，不能隨著制冷的需求而自動改變功率輸出，這樣使得發(fā)動機在高速時會浪費掉一部分功率，而在低負(fù)荷時，要求發(fā)動機發(fā)出更大的功率才能使得空調(diào)達(dá)到怠速和低負(fù)荷的制冷效果，這樣會增加一部分壓力損失，造成壓縮機功率消耗過大。

（1）變排量壓縮機：在制冷系統(tǒng)工作時，變排量壓縮機的電磁離合器一直處于吸合狀態(tài)，可根據(jù)制冷負(fù)荷及發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化，在一定范圍內(nèi)連續(xù)平穩(wěn)地改變活塞排量，從而實現(xiàn)系統(tǒng)流量的調(diào)節(jié)。壓縮機的功率消耗下降，燃油消耗下降，如圖1所示。

圖1 可變排量壓縮機內(nèi)部結(jié)構(gòu)

（2）油分離器：壓縮機排出制冷劑氣體的同時，會將壓縮機潤滑油（冷凍油，潤滑壓縮機，附著在其他部位如冷凝器、蒸發(fā)器中）帶出，影響換熱效率，浪費功耗。采用油分壓縮機可以減少冷凍油進(jìn)入其他部件的油量。其作用是將系統(tǒng)中的潤滑油主要控制在壓縮機內(nèi)，降低潤滑油在散熱器表面的附著量，提升系統(tǒng)效率。基于效率提升，在系統(tǒng)性能基本不變的條件下，通過降低壓縮機排量，達(dá)到進(jìn)一步降低空調(diào)系統(tǒng)能耗的目的[1]。

（3）空調(diào)同軸管：汽車空調(diào)制冷管分為低壓管和高壓管，空調(diào)低壓管溫度低，但會被發(fā)動機艙加熱，而高壓管又急需散熱。同軸管可以有效利用低壓管傳遞高壓管的熱量，從而減少發(fā)動機艙對低壓管加熱，將能耗降低，內(nèi)管中流動的是5～10℃的低溫低壓制冷劑，外管中流動的是70～80℃的高溫高壓制冷劑，高溫管熱量傳入低溫管，實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)中所謂的二次換熱，減少能耗，提高空調(diào)制冷效率。如圖2所示。

圖2 同軸管安裝圖

2 試驗驗證

依據(jù)試驗時間、周期和研究的方向，將原車的定排量壓縮機替換為變排量壓縮機或者帶油分的變排量壓縮機，或者將空調(diào)管路用同軸管代替原來的高壓管和低壓管，空調(diào)管路系統(tǒng)中其他因素沒有變化。

2.1 試驗準(zhǔn)備

1）試驗樣車

對比試驗的樣車信息見表1。

2）試驗設(shè)備

對比試驗的試驗設(shè)備信息見表2。

3）試驗標(biāo)準(zhǔn)

對比試驗的標(biāo)準(zhǔn)信息見表3。

表1 樣車參數(shù)表

表2 試驗設(shè)備表

表3 試驗依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

2.2 試驗方案

對比試驗按照表4中4種方案進(jìn)行油耗測試。

表4 油耗對比測試

方案1：按照標(biāo)準(zhǔn)測試現(xiàn)車型開、關(guān)空調(diào)狀態(tài)下的油耗；

方案2：更換變排量壓縮機，測試開、關(guān)空調(diào)狀態(tài)下的油耗；

方案3：更換帶油分變排量壓縮機，測試開、關(guān)空調(diào)狀態(tài)下的油耗；

方案4：在方案3的基礎(chǔ)上增加同軸管，測試開、關(guān)空調(diào)狀態(tài)下的油耗。

在試驗中同時測量并記錄各呼吸點的溫度值。

2.3 試驗步驟

在環(huán)境艙溫度30℃、濕度50%、光照強度（850±45）W/m2的條件下，按照NEDC（New European Driving Cycle，新歐洲測試循環(huán)）工況進(jìn)行油耗測量[2-3]，具體試驗步驟如圖3所示。

圖3 試驗步驟

3 試驗結(jié)果

3.1 樣車A的試驗結(jié)果

樣車A呼吸點的平均溫度值見表5。

樣車A在各狀態(tài)下油耗值的對比見表6。

3.2 樣車B的試驗結(jié)果

樣車B呼吸點的平均溫度值見表7。

樣車B在各狀態(tài)下油耗值的對比見表8。

℃

表5 呼吸點平均溫度值

注：（1）測量值為試驗進(jìn)行10 min時，呼吸點平均溫度值。

（2）呼吸點平均溫度值為主、副駕各兩個共4個點的平均值。

表6 各狀態(tài)下油耗值對比

注：（1）自動模式、溫度設(shè)定23℃狀態(tài)下測得的油耗值。

℃

表7 呼吸點平均溫度值

注：（1）測量值為試驗進(jìn)行10min時，呼吸點平均溫度值。

（2）呼吸點平均溫度值為主、副駕各兩個共4個點的平均值。

表8 各狀態(tài)下油耗值對比

注：（1）自動模式、溫度設(shè)定23℃狀態(tài)下測得的油耗值。

4 結(jié) 論

通過對幾種方案的油耗及溫度值進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)：

1）經(jīng)過多輪驗證開、關(guān)空調(diào)系統(tǒng)對整車油耗的影響，其結(jié)果具有較好的一致性，具有一定參考價值；

2）從表6、表8開、關(guān)空調(diào)油耗對比數(shù)據(jù)上看出，空調(diào)能耗占比最高為19.0%；采用節(jié)能空調(diào)很有必要，可有效降低能耗；

3）試驗結(jié)果與理論分析有一定差異；從制冷效果考慮，安裝節(jié)能空調(diào)，需對整個空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行綜合評價，重新匹配，包括制冷劑加注量、膨脹閥等的選擇，進(jìn)而使效果最優(yōu)，進(jìn)一步降低能耗。

[1]孫強，徐慶春，丁瑋. 空調(diào)壓縮機油分離技術(shù)的應(yīng)用[J]. 汽車實用技術(shù)，2016（5）：68-69.

[2]輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第五階段）：GB/T 18352.3-2013 [S]．

[3]輕型汽車燃油消耗量試驗方法：GB/T 19233-2008 [S]．

2018-08-08

1002-4581（2018）06-0014-04

U463.85+1

A

10.14175/j.issn.1002-4581.2018.06.005