汽車雙空調(diào)系統(tǒng)油循環(huán)率的測(cè)定研究

摘要：本文闡述了汽車雙空調(diào)系統(tǒng)油循環(huán)率的4種試驗(yàn)工況測(cè)定方法，通過臺(tái)架試驗(yàn)方法確定油循環(huán)率是否在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，從而最終確定汽車空調(diào)系統(tǒng)合適的油循環(huán)量，以此保證汽車空調(diào)壓縮機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保障汽車空調(diào)制冷性能。

關(guān)鍵詞：汽車空調(diào);雙系統(tǒng);潤(rùn)滑油;油循環(huán)率

中圖分類號(hào)：U467.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

當(dāng)前，隨著人們生活水平的不斷提高，有車一族也越來越多，人們對(duì)汽車的舒適性有了更高的要求，而汽車空調(diào)的制冷性能是整車舒適性的重要指標(biāo)。汽車空調(diào)的制冷性能好壞與系統(tǒng)的潤(rùn)滑油息息相關(guān)，潤(rùn)滑油的多少和循環(huán)情況影響著空調(diào)的制冷效果。為了更好地確定潤(rùn)滑油量以及油循環(huán)率，我們有必要進(jìn)行臺(tái)架測(cè)定。

1汽車空調(diào)系統(tǒng)的組成和類別

汽車空調(diào)系統(tǒng)主要是由壓縮機(jī)、冷凝器、HVAC總成、空調(diào)控制器、管路和傳感器等組成。汽車空調(diào)系統(tǒng)有單系統(tǒng)和雙系統(tǒng)兩大類，系統(tǒng)有一個(gè)HVAC總成的為單系統(tǒng)，有兩個(gè)HVAC總成的為雙系統(tǒng)。圖1所示為汽車雙空調(diào)系統(tǒng)的組成。

2汽車空調(diào)潤(rùn)滑油的作用與油循環(huán)率

壓縮機(jī)是汽車空調(diào)系統(tǒng)中的心臟，它是由發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶和電磁離合器來驅(qū)動(dòng)的。其功能是吸入蒸發(fā)器中蒸發(fā)氣化后的低溫低壓氣態(tài)制冷劑，通過壓縮后將高溫高壓的氣態(tài)制冷劑送到冷凝器中。

潤(rùn)滑油在壓縮機(jī)中的作用為潤(rùn)滑和密封。壓縮機(jī)工作時(shí)不僅需要潤(rùn)滑油來潤(rùn)滑運(yùn)動(dòng)部件，還需要潤(rùn)滑油對(duì)泄漏部位進(jìn)行密封，由此來看制冷劑中帶油量越大越好。但是，制冷劑帶油量過大，會(huì)對(duì)換熱器換熱效果產(chǎn)生不利影響，進(jìn)而影響整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)性能。而潤(rùn)滑油量減少時(shí)，則會(huì)對(duì)壓縮機(jī)可靠性產(chǎn)生不利影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)由于高溫而被燒壞。因此，為了保證潤(rùn)滑油的容量合適，有必要通過臺(tái)架來測(cè)定潤(rùn)滑油量和油循環(huán)率。

空調(diào)系統(tǒng)油循環(huán)率（Oil Circulation Rate，簡(jiǎn)稱OCR））是指參與空調(diào)系統(tǒng)循環(huán)的潤(rùn)滑油質(zhì)量流量與潤(rùn)滑油、制冷劑混合物的質(zhì)量流量之比[1]，計(jì)算公式如下：

OCR=G1/（G1+G2）（1）

式中OCR——油循環(huán)率

G1——潤(rùn)滑油質(zhì)量流量

G2——制冷劑質(zhì)量流量

3汽車空調(diào)油循環(huán)率的測(cè)定

3.1空調(diào)系統(tǒng)測(cè)試臺(tái)架

雙空調(diào)系統(tǒng)測(cè)試臺(tái)架由前HVAC、后HVAC、冷凝器總成、壓縮機(jī)、實(shí)車空調(diào)管路以及流量計(jì)、轉(zhuǎn)速表等組成。

3.2油循環(huán)率測(cè)試

汽車雙空調(diào)系統(tǒng)油循環(huán)率的測(cè)試是根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)及壓縮機(jī)排量，先設(shè)定此次潤(rùn)滑油量，再按空調(diào)系統(tǒng)的高負(fù)荷、中負(fù)荷和低負(fù)荷不同工況條件進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試的結(jié)果與油循環(huán)率基準(zhǔn)區(qū)域比對(duì)，在允許范圍區(qū)域則為符合要求，否則需調(diào)整油量再進(jìn)行測(cè)試，直到符合標(biāo)準(zhǔn)為止。這樣得到的潤(rùn)滑油量則為系統(tǒng)的油用量。

3.2.1潤(rùn)滑油初始量和制冷劑量設(shè)定

由于該空調(diào)系統(tǒng)采用160mL排量的壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)的基本潤(rùn)滑油量為135g，再考慮空調(diào)管路上存留量大約為20g，故此，先設(shè)定此次潤(rùn)滑油量為155g。

空調(diào)系統(tǒng)的制冷劑量經(jīng)過測(cè)定為1080g。因此，空調(diào)系統(tǒng)油循環(huán)率根據(jù)臺(tái)架所測(cè)得的潤(rùn)滑油和制冷劑質(zhì)量流量測(cè)量值，由公式（1）進(jìn)行計(jì)算所得。

3.2.2測(cè)試過程與結(jié)果

空調(diào)系統(tǒng)油循環(huán)率與空調(diào)的高低負(fù)荷有關(guān)，由于雙空調(diào)系統(tǒng)有前HVAC和后HVAC，這樣就要根據(jù)不同的使用情況，包括高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速、高負(fù)荷低轉(zhuǎn)速、低負(fù)荷高轉(zhuǎn)速和低負(fù)荷低轉(zhuǎn)速等不同工況來進(jìn)行測(cè)定[2]。測(cè)試時(shí)通過前、后HVAC風(fēng)量不同：1前、后HVAC的風(fēng)量都調(diào)到Hi;2前、后HVAC風(fēng)量都調(diào)到Lo;3前HVAC風(fēng)量調(diào)到Hi，后HVAC風(fēng)量調(diào)到Lo;4前HVAC風(fēng)量調(diào)到Hi，后HVAC風(fēng)量調(diào)到OFF。另外，還需要在不同車速條件下進(jìn)行測(cè)試。

一般情況下，空調(diào)系統(tǒng)的油循環(huán)率在不同的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速下為1.5%～8%，可以根據(jù)測(cè)試結(jié)果與油循環(huán)率分布范圍比對(duì)，以此確定油循環(huán)率是否合理。

3.2.2.1試驗(yàn)工況I

（1）試驗(yàn)條件：環(huán)境溫度設(shè)定為30±1°C，相對(duì)濕度為50±10%，空調(diào)系統(tǒng)調(diào)整為外循環(huán)、吹臉模式（FACE），前、后HVAC的風(fēng)量都調(diào)到Hi，空調(diào)系統(tǒng)的溫度調(diào)到最低Lo。

（2）試驗(yàn)車速：先是怠速（0km/h），然后車速設(shè)定為40±3km/h，之后每隔20km/h遞增，直到車速達(dá)到120km/h。

（3）試驗(yàn)結(jié)果：高負(fù)荷狀態(tài)下，油循環(huán)率結(jié)果如表1和圖2

所示。由上可知，HI/HI工況測(cè)到的油循環(huán)率5.60%～6.40%，該結(jié)果在允許基準(zhǔn)的區(qū)域內(nèi)。由此判定，油量在前、后HVAC的風(fēng)量都調(diào)到Hi時(shí)是合適的。

3.2.2.2試驗(yàn)工況II

（1）試驗(yàn)條件：環(huán)境溫度設(shè)定為30±1°C，相對(duì)濕度為50±10%，空調(diào)系統(tǒng)調(diào)整為外循環(huán)、吹臉模式，前、后HVAC的風(fēng)量都調(diào)到Lo，空調(diào)溫度調(diào)到最低Lo。

（2）試驗(yàn)車速：先是怠速（0km/h），然后車速設(shè)定為40±3km/h，之后每隔20km/h遞增，直到車速達(dá)到120km/h。

（3）試驗(yàn)結(jié)果：該工況下，油循環(huán)率測(cè)試結(jié)果如表2和圖3所示，滿足標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域。

由上可知，Lo/Lo工況測(cè)到的油循環(huán)率4.80%～6.20%，在允許基準(zhǔn)的區(qū)域內(nèi)。由此判定，油量在前、后HVAC的風(fēng)量都調(diào)到Lo時(shí)是合適的。

3.2.2.3試驗(yàn)工況III

（1）試驗(yàn)條件：環(huán)境溫度分別設(shè)定為25°C、30°C、35°C和40±1°C，相對(duì)濕度為50±10%，空調(diào)系統(tǒng)調(diào)整為外循環(huán)、吹臉模式，前、后HVAC的風(fēng)量分別調(diào)到Hi、Lo，空調(diào)溫度調(diào)到最低Lo。

（2）試驗(yàn)車速：首先是怠速（0km/h），然后為120km/h。

（3）試驗(yàn)結(jié)果：后空調(diào)低負(fù)荷狀態(tài)下，車速為120km/h和怠速的油循環(huán)率結(jié)果如表3和表4所示，油循環(huán)率測(cè)試結(jié)果分布區(qū)域如圖4和圖5所示。

由上可知，Hi/Lo工況測(cè)到的油循環(huán)率均分布在允許的基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)，說明油量在此工況下是合適的。

3.2.2.4試驗(yàn)工況IV

（1）試驗(yàn)工況：環(huán)境溫度分別設(shè)定為30±1°C，相對(duì)濕度為50±10%，空調(diào)系統(tǒng)調(diào)整為外循環(huán)、吹臉模式，前、后HVAC的風(fēng)量分別調(diào)到Hi、OFF，空調(diào)溫度調(diào)到最低Lo。

（2）試驗(yàn)車速：首先是怠速0km/h，然后為120km/h。

（3）試驗(yàn)結(jié)果：后空調(diào)關(guān)閉狀態(tài)下，怠速時(shí)油循環(huán)率滿足要求，120km/h時(shí)油循環(huán)率下降趨勢(shì)，持續(xù)5h后會(huì)低于規(guī)定值，見表5、表6所示，分布區(qū)域見圖6和圖7所示。

由上可知，Hi/OFF工況測(cè)到的油循環(huán)率是分布在允許的基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)，說明油量在此工況下是合適的。

4結(jié)束語

本文是對(duì)汽車雙空調(diào)系統(tǒng)油循環(huán)率測(cè)定的總體介紹。由于有前、后HVAC總成，因此需要搭建實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)臺(tái)架分別進(jìn)行4種工況的測(cè)試，根據(jù)測(cè)試油循環(huán)率的分布區(qū)域結(jié)果進(jìn)而確定潤(rùn)滑油量。合適的潤(rùn)滑油量一方面保證了壓縮機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，另一方面又能使整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的制冷性能發(fā)揮到最佳，制冷效果良好。

本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)是研究了雙空調(diào)系統(tǒng)油循環(huán)率的測(cè)定方法，4種工況完全覆蓋了前、后HVAC的潤(rùn)滑油循環(huán)情況，從而確保測(cè)定出來的潤(rùn)滑油量是合適的，這區(qū)別于單空調(diào)系統(tǒng)的測(cè)定方法。通過此研究有效拓展了空調(diào)系統(tǒng)油循環(huán)率的測(cè)試方法，為空調(diào)系統(tǒng)油循環(huán)率的測(cè)定提供了新的有效途徑。

【參考文獻(xiàn)】

[1]易豐收.油循環(huán)率汽車空調(diào)系統(tǒng)制冷性能的影響研究[J].制冷與空調(diào)，2018（05）：69-72.

[2]秦紅.空調(diào)系統(tǒng)冷凍油循環(huán)率對(duì)制冷性能影響的試驗(yàn)研究[J].汽車電器，2017（06）：78-80.

作者簡(jiǎn)介：

鄭淳允，碩士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)槠囯娮与娖鏖_發(fā)設(shè)計(jì)。