壓縮機轉速對新能源汽車空調制冷性能的影響

趙成吉

摘要：汽車空調系統能夠實現對車內溫度、濕度的調節功能，能夠保證駕駛人員和乘坐者舒適的用車體驗，通過壓縮機制冷技術實現汽車內溫度的調節是現階段汽車廣泛使用的方式。壓縮機作為汽車空調系統的“心臟”，是制冷工作的主要動力源，其技術先進性和穩定性直接關系到空調系統的效率和能力，因此分析與研究現階段汽車壓縮機制冷系統的使用情況和運行缺點，具有重要的價值和意義。冷工作的主要動力源，其技術先進性和穩定性直接關系到空調系統。

關鍵詞：壓縮機轉速;能源汽車;空調制冷;性能研究

一、空調制冷原理

是一個由氣態變成液態、再由液態變為氣態的循環過程。制冷過程主要有壓縮、放熱、節流和吸熱四個過程。制冷劑被壓縮機帶入冷凝器后，由發動機風扇冷卻作用，制冷劑將大量熱量傳給冷凝器繼而散發到車廂外的空氣中，使氣態制冷劑冷凝形成高壓中溫的制冷劑液體，經儲液干燥器吸濕和過濾作用，膨脹閥將制冷液吸熱后變為氣體，經膨脹閥到達蒸發器，蒸發器吸收車內空氣的熱量，通過風機與風道將涼空氣送到車廂;吸熱后的氣態制冷劑又被壓縮機吸入，開始下一輪循環。

二、壓縮機制冷原理

壓縮機主要作用是為制冷劑提供壓力，為制冷劑實現液化放熱提供條件，并保證制冷劑在系統中循環流動，是制冷系統的主要動力源。即：壓縮機將蒸發器內轉換出的氣態低溫低壓制冷劑吸入內部進行壓縮，在壓縮過程中，機械結構對氣態制冷劑做功，使制冷劑轉換為高壓高溫的氣態形式，然后送入冷凝器中進行冷卻液化，在冷凝器中，高溫高壓的制冷劑會將熱量傳遞給車外的大氣環境，從而變為高溫高壓的液態形式，制冷劑從冷凝器出來以后進入儲液干燥過濾器，儲液干燥過濾器可以過濾掉顆粒物雜質同時吸收制冷劑中可能含有的水份，通過膨脹閥實現降溫降壓，冷卻后的液體流回蒸發器，在蒸發器內再次轉變為低溫低壓的氣態形式，進而參與下一循環的工作。

三、新能源車汽車空調測試系統構成

對于新能源車汽車空調系統將采用焓差法對其性能進行試驗。通過傳感器分布在新能源車汽車空調系統各處用以記錄新能源車汽車空調系統在不同工況條件下的運行參數。新能源車汽車空調系統測試系統所記錄的數據主要來自于兩個部分：空調側和環境側。新能源車汽車空調系統測試系統采集點分布在壓縮機進出口、室內蒸發器和室外冷凝器等的進出口位置。布置于上述位置的傳感器將采集到的溫度、壓力信號傳輸至控制電腦中進行記錄與分析。新能源車汽車空調測試系統的實驗通過記錄汽車空調系統壓縮機在不同轉速下的各項運行參數，記錄并分析壓縮機不同轉速對汽車空調運行性能的影響。

四、壓縮機技術分析

現階段應用于汽車的壓縮機技術是多種多樣的，其技術先進程度的運行原理的存在一定差異，總體來說，汽車空調壓縮機從以下三方面發揮作用：①吸出蒸發器內部的制冷劑，使液態制冷劑汽化，吸收熱量，實現蒸發器制冷功能;②改變制冷劑的物理形態，使其有液態變為氣態，并提供給冷凝器，便于冷凝器降溫散熱;③為制冷劑提供循環動力，保證吸熱和放熱的往復進行。因此壓縮機的技術特點和可靠性直接決定了整個制冷系統的運行情況，對其進行試驗研究有利于技術的改進與優化。

五、新能源汽車空調故障現象與檢修注意事項

1.新能源汽車空調常見故障檢修

進行檢修時，應先結合檢測空調系統的電源和電壓正常參數對其進行檢測，確認故障是否發生在該區域。如果空調系統的電源和電壓檢測正常，即可排除該區域，然后對檢查熔斷絲是否已經發生熔斷，如果已經發生熔斷，分析熔斷原因并排除該區域故障，然后更換新的熔斷絲。如果故障區域都已排除仍未找到空調系統的問題所在，那么就需要對鼓風機進行檢測，檢測鼓風機運轉情況是否正常，檢查開關、變速電阻器接觸情況和工作情況是否良好，如果鼓風機在上述故障區域都排除的情況下，仍然無法運轉，就需要針對電機進行專項檢測。

2.新能源汽車空調常見故障

新能源汽車空調故障與傳統汽車空調故障是一樣的，都是不能制冷或制冷不足、暖風失效。其故障現象有：壓縮機高壓驅動電機故障、壓縮機內部故障、冷凝器散熱不良、冷凝風扇不工作、制冷劑不足、制冷劑水分含量超標、冷凍機油過多、管路有空氣、蒸發器鼓風機工作不良、蒸發器臟堵、膨脹閥堵塞、膨脹閥開度過大或過小、控制面板故障、空調出風口堵塞等。

3.維修注意事項

①高壓部件處加設高壓勿觸警告標志。②維修人員應穿戴相應的安全防護設備。③維修人員必須持高壓安全許可證才可對高壓部件進行維修。④維修前須對維修設備進行絕緣性能測試，確保安全性。⑤維修前確保汽車熄火且不處于通電狀態。⑥拆卸車輛外部電源，包括十二伏蓄電池，防止安全事故的發生。⑦拆卸動力電池維修把手，進行單獨保管，期間切忌安裝動力電池維修把手。⑧拆卸動力電池維修把手后需靜置放電十分鐘，等待高壓能量釋放完，再對高壓部件進行檢修。

六、汽車空調壓縮機運行參數對新能源車汽車空調系統運行性能的影響

1.壓縮機轉速對蒸發器出風溫度和電子膨脹閥最佳開度的影響

發現當空調壓縮機的轉速升高由實驗處于2000r/min提升分別以1000r/min為間隔提升至7000r/min時，空調電子膨脹閥的最佳開度分別為180、230、260、275、280、285步，壓縮機轉速與空調電子膨脹閥的最佳開度是同步增加的，且這一增長速率是在逐步降低。造成這一現象的原因在于壓縮機的轉速處于6000r/min以內時，其轉速的增大雖然會引起空調冷凝溫度和壓力的增長，并導致冷凝器換熱溫度和換熱量的增大，如電子膨脹閥的開度并未隨之增大將會導致過冷度的變大，為了使得空調壓縮機處于最優工況條件需要將過冷度控制在5-8℃的區間范圍內。

2.空調壓縮機轉速對空調冷凝、蒸發壓力的影響規律

結合實驗所得出的數據，空調壓縮機不同轉速實驗下對應的最佳運行工況下的EXV開度是有所差別的。實驗數據表明，空調冷凝壓力將與空調壓縮機的轉速呈正比，而空調的蒸發壓力則與壓縮機的轉速呈反比。在室內外環境溫度差恒定時，空調壓縮機轉速的提高將使得空調內循環工質的流量和流速都增大，從而使得循環工質的低壓進一步降低、高壓進一步升高，空調內的壓比增大，進而使得空調壓縮機功耗和制冷量都有著不同程度的增加，降低了空調的能耗比。

七、空調日常維護和保養方法

①汽車原廠空調濾芯正常使用壽命一般為1.2萬公里，汽車每2萬公里或十二個月更換空調濾芯為宜。②空調需要定期檢查。皮帶是否有磨損、斷裂以及松緊情況，若有及時更換;室內機的過濾網一般兩月更換一次;室內外風機是否有噪音、轉速慢、抖動等現象，若有異常及時解決。③定期清潔冷凝器，夏季可以用水管沖洗冷凝器，去除污物，加快表面散熱，進而提升空調系統制冷效果。

結束語：

本文在分析影響車輛空調系統參數的基礎上，對空調壓縮機轉速在車載空調系統中的重要作用以及不同轉速條件下空調壓縮機的能耗、質量量以及COP等的參數變化進行了分析介紹。總體來說，在空調壓縮機轉速變化時，控制系統的過冷度在5-8℃的區間范圍內可以獲得較高的制冷量量和COP，空調系統獲得了最優性能。

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