应用于重型卡车及工程车独立式空调系统技术发展研究

曾凡跃 邓建钦

（1.钦州市钦南区科学技术情报研究所，广西 钦州 535000；2.广西钦州市奇福保温冷冻设备有限公司，广西 钦州 535099）

【摘 要】近年来，市场上对重型卡车及工程车的需求量快速增长，重型卡车及工程车的相关零部件行业也得到了飞速的发展。因此，重型卡车及工程车空调装载率逐年提高，汽车空调装置已成为工程车辆中重要的功能部件。文章结合工作实践，分析独立式空调系统技术的研究现状，并对重型卡车及工程车空调系统的发展趋势进行了展望。

【关键词】独立式汽车空调系统；节能环保；怠速和加速控制

【中图分类号】U463.851 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2016）03-0070-03

随着中国工业的快速发展，市场上对重型卡车及工程车的需求量快速增长，重型卡车及工程车的相關零部件行业也得到了飞速的发展。在长途高速物流时代，车辆在高速服务区休息、遇到堵车、装卸货时，驾驶员需要得到较好的休息以保证行车安全，特别是水泥散装运输与煤炭运输，夏天车内的恶劣环境导致驾驶员不能获得良好的休息而常常引发交通事故。因此，配备汽车空调来提高汽车乘坐舒适性具有重要的意义。近几年，重型卡车及工程车的空调装载率逐年提高，对汽车乘驾舒适性、安全性等均提出了更高的技术要求。为了在重型卡车及工程车市场中占据一席之地，生产出安全性和可靠性较高、经济性能较优越、节能减排的新型独立汽车空调器，已成为各大汽车生产厂商研究的重要方向。因此，研发出一种应用于大型重卡车、特种车、吊车、野外勘探及建筑机械等工程车辆的空调制冷设备，实现工程车辆在候货、堵车时乘坐舒适，使用空调时汽车尾气排放污染少，降低车辆空调运行成本，至关重要。

1 独立式汽车空调新技术研究现状

目前，国外已基本实现全部工程车辆空调装载，其汽车空调的研究起步较早，技术比较先进，具备很强的技术垄断。在国内，工程车辆目前的空调使用量不高，基本上是以顾客要求选装为主，而且专门研究工程車空调的企业比较少。以往的独立式汽车空调的发动机油门控制常为机械式，最简单的结构形式为拉线机构，油门踏板控制拉线机构来控制发动机油门开和闭的大小，结构简单，但控制精度不高，而且其油门控制均采用手动装置。同时，大多数企业按照轿车空调的设计和制造经验来进行设计，普遍存在系统不匹配的情况，特别是空调动力匹配问题尤为突出。此外，以往的独立式汽车空调一般是用底座或支架将发动机、压缩机和发电机固定连接，并用不少于2条传动皮带带动运行，占据的空间大，也比较笨重，影响安装。因此，我国的整个独立汽车空调行业与国外还有较大的差距。

2 目前独立式汽车空调新技术的发展及应用

2.1 市场前景

当前，汽车用空调技术是随着环保技术、节能技术和相关技术的发展而发展。随着人们生活水平的提高，近年来，工程车生产厂家为改善驾驶员的工作环境，纷纷提出了配置独立式空调的要求。重型卡车和工程车用空调具有制冷量大、可靠性高、节能环保的要求，由广西钦州市奇福保温冷冻设备有限公司研制的独立式汽车空调器，主要提高了大型重卡车、特种车、吊车、野外勘探及建筑机械的乘坐舒适性，减少了汽车尾气排放。以250～300马力的重型卡车为例：怠速恒温空调燃油为6～9 L/h，独立式空调器每小时燃油约0.3 L，怠速恒温空调的燃油及尾气排放量比独立式空调器高出20～30倍。本项目产品的目标市场定位大型重卡车、特种车、吊车、野外勘探及建筑机械工程车，代替原车发动机大排量空调，降低车辆空调运行成本，节能减排，保护环境，大大优于非独立式制冷系统，具有广阔的市场前景。

2.2 独立式汽车空调新技术的关键

（1）研究开发全自动电气精确控制的汽柴油发动机怠速和加速控制电磁阀。传统的独立式汽车空调器的发动机油门控制常为机械式，最简单的结构形式为拉线机构，油门踏板通过拉线机构来控制发动机油门开和闭的大小，结构简单，但控制精度不高，而且其油门控制均采用手动装置，无法满足完成空调制冷工况的自动化控制要求。本课题研究的独立式汽车空调器可以实现车内温度的全自动电气精确控制，实现怠速恒温，加速制冷。

（2）对独立汽车空调器进行系统匹配合理研究。以往大多数企业按照轿车空调的设计和制造经验来对工程车的空调进行设计，普遍存在系统不匹配的情况，特别是空调动力匹配问题尤为突出。本课题对整个空调系统的匹配性进行研究，使系统具有一定适应最大负荷工况和恶劣运行工况的能力。

（3）以汽柴油发动机怠速和加速控制电磁阀为基础，研究设计出应用于重型卡车及工程车的独立式汽车空调器。传统的独立式汽车空调器一般结构是用底座或支架将发动机、压缩机和发电机固定连接，并用不少于2条传动皮带带动运行，占据的位置空间大，也比较笨重，影响安装。本课题针对现有技术存在的不足，研究开发一种体积小且易于安装的独立式汽车空调器。

（4）节能降耗研究。通过对独立式汽车空调器全自动电气精确控制技术的研究，以及对独立式汽车空调器系统的优化设计，提高其燃油利用率，节约燃油，达到节能减排的目的。

2.3 独立式汽车空调技术方案

（1）全自动电气精确控制的汽柴油发动机怠速和加速控制电磁阀。电磁阀体和设于电磁阀体内的电磁线圈和阀体芯轴之间压装，使阀体芯轴弹性伸出电磁阀体顶部的回位弹簧，阀体芯轴顶部连接带有锁紧螺母的调节螺杆，调节螺杆连接发动机的油门拨叉，阀体芯轴底部设置从电磁阀体底部伸出的限位螺杆，限位螺杆上带有限位螺母；通电后，电磁线圈作用在阀体芯轴上的推力与回位弹簧的作用力相反。发动机所需转速由阀体芯轴的行程决定，而阀体芯轴的行程由限位螺杆和限位螺母调节决定；发动机的怠速由油门拨叉的行程调节控制，油门拨叉的行程调节控制通过与之连接的调节蝶、杆完成；发动机运行的加速工况由控制电路开启电磁线圈而产生磁力，推动阀体芯轴带动油门拨叉而实现发动机加速。发动机运行的加速工况满足后，控制电路关闭电源，电磁场磁力消失，阀体芯轴由回位弹簧力复位，发动机按怠速运行。汽柴油发动机怠速和加速控制电磁阀的结构图如图1所示。

（2）独立汽车空调器系统匹配研究。①选择一台独立式汽车空调器作为参考机型。②根据所需空调器的制冷量大小选择匹配的压缩机，一般按空调器的额定制冷量为压缩机单体能力的90%进行选择，同时选择压缩机机型，如活塞式、转子式、涡旋式等。③选择冷凝器、蒸发器，并以参考机型为基础，计算出冷凝器和蒸发器内容积增大（或减少）的比例，估算制冷剂充注量，匹配制冷系統。④对制冷系统过负荷工况或恶劣运行工况进行研究，选择过载保护器。⑤对不合格项目进行微调或整改。

（3）以汽柴油发动机怠速和加速控制电磁阀为基础，研究设计出应用于重型卡车及工程车的独立式汽车空调器。独立式汽车空调包括柴油机、压缩机和发电机，压缩机和发电机通过机架安装于柴油机上，机架包括平台支架和转动支架，平台支架横置于柴油机一侧，平台支架的前端连接于柴油机上，转动支架设于平台支架下方，转动支架的前端铰链设于平台支架前部，转動支架的后端用可调节支架角度的调节螺杆连接在平台支架后端；压缩机安装于平台支架上，发电机安装于转动支架上，压缩机和发电机的输出轴与柴油机输出轴同处一侧，各输出轴上的皮带轮之间通过一条传动皮带连接。独立式汽车空调器的结构图如图2所示。

（4）应用于重型卡车及工程车的独立式汽车空调器的节能降耗研究。采用汽柴油发动机怠速和加速控制电磁阀作为制冷剂的控制器，可实现独立汽车空调的全自动电气控制，实现怠速恒温和加速制冷的精确控制。同时，对空调系统进行匹配研究，保证空调动力合理匹配，保证燃油的充分利用，达到节能降耗的目的。

3 结语

本文对独立式汽车空调器的特点及发展趋势进行了详细的分析，主要对汽柴油发动机怠速和加速控制、独立汽车空调器系统匹配、制冷系统、混合动力系统等各个系统不同的功能及特点进行了介绍。在独立式汽车空调器迫切需要应用于重型卡车及工程车的今天，性能可靠、节能环保的动力系统越来越受到人们的关注。国内的重型卡车及工程车也意识到了新型节能系统的巨大潜力，因此新型节能系统的研究越来越受到人们的重视。在未来重型卡车及工程车独立式汽车空调器系统的研发过程中，必须与汽车开发同步，以适应内部结构越来越紧凑、节能环保、新能源动力代替等变化，以与重型卡车及工程车独立式汽车空调器发动机效率提高和电气化、混合驱动动力及其他新型功能零部件使用后相匹配。

参 考 文 献

[1]曾壮.城市客车非独立式空调系统设计[J].客车技术与研究，2005（3）.

[2]曾壮.非独立式汽车空调压缩机驱动传动比的设计[J].专用汽车，1996（2）.

[3]赵天放，邹全民，袁妮，等.大中型客车非独立式空调系统的选配设计[J].城市车辆，2009（9）.

[责任编辑：钟声贤]