过冷式空调系统在重型汽车空调中的应用

邱理琰等

摘要：重型汽车空调与普通家用空调相比，使用条件要苛刻得多，首先汽车使用工况较恶劣，表现为散热性差、冷凝温度高；其次卡车行驶中振动频率大，对空调系统管路密封性、系统可靠性技术要求高。文章以整车制造企业中国重汽的主要车型——HOWO车型为例，对过冷式空调系统在HOWO车型应用的可行性进行了分析。

关键词：过冷式空调系统；重型汽车空调；冷凝温度；匹配设计；HOWO车型 文献标识码：A

中图分类号：TP273 文章编号：1009-2374（2015）29-0062-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.29.031

1 背景

2000年中国重型汽车集团公司推出HOWO新款重型汽车，一经推出销量就节节攀升。随着整车产品的技术质量升级、产品更新换代，用户对整车性能、质量要求也越来越高，特别是驾驶室内温度、湿度、空气清洁度、空气流动调整和控制在最佳状态能为乘驾者提供舒适的乘坐环境，减少旅途疲劳。基于此开发、研究过冷式空调系统在HOWO车型上的应用，这种结构充分利用了重型车内部有限的空间，整车底盘结构布置紧凑，方便装配与操作，是国际上流行的现代化汽车空调系统的设计

方案。

2 HOWO过冷式空调系统的主要创新点

近年来，我国重型汽车行业的发展速度非常快，重型汽车空调技术也有突破性的进展。中国重汽汽车空调技术的更新换代周期愈来愈短，冷凝器也由原来的管带式升级为平流式，管路密封由原来的螺纹密封升级为径向密封，制冷剂加注量由原来850g减少为600g，单车节约成本15元，其中空调系统的匹配性则是最直接、最重要的方面，系统匹配是希望通过系统各部件之间的内部规律以及各部件之间的相互联系研究找出最佳的设计结果。本文根据重汽的需要，以HOWO系列重型汽车为研究对象，通过理论计算、模拟实验、仿真等对HOWO汽车空调系统整体布局进行研究，期望对汽车空调的配套、生产、使用等提供实用性的参考意义。

3 构建HOWO过冷式空调系统模型

由于重汽HOWO空调系统为非独立式空调系统，发动机驱动压缩机产生动力源，各总成部件布局在汽车的驾驶室、底盘、发动机，这三部分悬置体不同，当车辆在颠簸道路高速行驶，这三组部件以各自频率、振幅相对运功，其中驾驶室运动位移-35mm（向上运动）～55mm（向下运动），构建空调系统管路布局及安装位置需考虑到各个总成之间，驾驶室翻转不干涉、不磨碰，在管路表面上加装支架，确保各部分密封可靠性。

由于重型汽车驾驶室在特定条件下需翻转，而空调系统的冷-蒸管与压-冷管是安装在驾驶室前围，这就对空调系统的布局、管路尺寸的设计有明确的技术要求，在驾驶室翻转时管路不能亏折，同时必须留有翻转余量，为避免与驾驶室前面罩在关闭时干涉，在前期设计铝管的布局时必须考虑硬管的角度，包括制冷剂充注接头位置和压力开关接头位置走向，硬管与驾驶室本体的距离设计为70mm，使扣压软管在车辆运行时与冷凝器不产生异响。

新款的空调系统密封方式上做了相应的变化，由老款的螺纹密封改为径向密封，各部分管路密封圈卡在管接头的凹槽内，采用径向密封安装时直接插入，再压紧压板加强了密封可靠性，便于现场装配提高生产节拍。

过冷循环的制冷量与制冷效率将随着过冷度的变化而变化，冷凝器的冷凝温度和蒸发器的蒸发温度相差越大，理论过冷度的空间就越大，空调系统的制冷优越性能得到体现，而系统的过冷度和R-134a流量的分配又取决于冷凝器的热平衡，因此空调的制冷量、制冷效率与过冷式冷凝器的蒸发压力就存在着对应关系。

4 试验验证

为了验证建立空调模型性能的可靠性，对空调系统进行整车空调系统性能测试，实验分为汽车空调台架试验和整车露天试验空气温度33℃～36℃，冷凝器迎面风速2.5m/s，发动机转数750r/min，制冷剂入口压力1300～2250kPa，系统平衡压力690kPa，过冷度范围3℃～15℃，在制冷系统所有的调试工作结束后，应对制冷系统进行性能试验（注意：进行此试验时，室内的最低环境温度要求25℃左右）。具体试验步骤如下所述：（1）连接好转速表和空调铝管压力测试装置（歧管压力表）；（2）启动车辆发动机，使压缩机的转速保持在1800r/min左右；（3）使空调系统处于最大制冷状态，即智能空调控制面板温度调节到最低温度，空调器总成处于最大风量挡位置；（4）打开左右车门，摇下车窗及翻转驾驶室，并将干球温度计传感器（也可用玻璃棒温度计）放在空调器冷气出处，将干湿度球温度计放在冷气装置的风机进风口（注：普通干湿球温度计由两支玻璃棒温度计组成，一支温度计包上湿沙布，测出湿球温度，另一支温度计直接暴露在空气中，测出干球温度）；（5）发动机运转15min左右，各温度仪器的显示值及系统高、低压数值应符合标准。正常的制冷效果应使驾驶室内外保持8℃～10℃的温差，若温差很小，表明该空调系统制冷量不够。正常工作时，冷凝器入口管温度为70℃，出口管温度为50℃左右；蒸发器表面温度在不结冰的前提下越低越好；储液干燥器应为50℃左右，若上下温度不一致，说明其发生堵塞。

在环境气温为28℃～38℃条件下，启动发动机，按下控制面板A/C开关，风量调节至最大出风量，温度开关置于最低温度位置，打开车门，使发动机在2000r/min左右运转15～20min后，用高、低压力表组检测，其高、低压力应符合规定的范围。压力表的指示压力随环境温度变化。例如在环境温度为32℃时，压力表的指示压力为：（1）高压侧压力值：1.172～1.474MPa；（2）低压侧压力值：0.186～0.297MPa。

司机侧出风口的温度也应在规定的范围内。例如蒸发器出风口温度为5℃～7℃，中央出风口吹风温度应为10℃～12℃。

若制冷效果不佳，可透过储液干燥器的窥视镜检查制冷剂的量，并拧紧各管接头处。

必须指出，由于每一种车型所用的压缩机不同，管路、冷凝器的布置位置不同等因素的影响，高、低压力值可能相差较大，并且系统中蒸发器、冷凝器的匹配参数不同，每种车型出风口温度也相差较大。

由表1可以看出9∶13压缩机正常跳断，表明此时出风口温度已满足要求。过冷式空调系统台架试验的额定制冷量5.518kW大于重汽卡车额定制冷量5kW的技术要求，设计模型与实验结果有很好的一致性，可以满足空调系统设计要求。

5 结语

过冷式空调系统在HOWO车型上的应用与推广不仅仅是一次技术上的创新，同时便于现场装配、售后维修，对企业来说不仅塑造了品牌优势，单车成本也大大降低，为企业节约了成本、创造了价值，最重要的是对取得的成果和经验在类似产品和类似车型上进行了推广和应用。

参考文献

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[2] 吴双.汽车空调车身热负荷计算方法分析与比较[J].制冷与空调，2002，（6）.

[3] 李夔宁，杨颖，童明伟.微型汽车空调冷负荷计算[J].重庆大学学报（自然科学版），2002，（8）.

（责任编辑：陈 倩）