某车型空调降温性能的提升

王新

（中国第一汽车股份有限公司天津技术开发分公司）

随着汽车工业的不断发展，截止到2015年底，中国已经连续多年稳居全球汽车产销量第一。汽车已经前所未有的走近了人们的生活。汽车空调系统是实现对车厢内空气进行制冷、加热、换气及空气净化的装置。它能为乘车人员提供舒适的乘车环境以降低驾驶员的疲劳强度，提高行车安全。空调的性能对汽车的舒适性和经济性的影响极大。汽车空调的电气化、智能化、小型化、轻量化及环保将成为汽车空调的发展趋势。文章主要针对某型轿车空调性能不佳的问题，介绍几种改善空调降温的方式，结合在某车型上的匹配应用和对改善方案进行试验验证的具体情况，得到改善该车型空调降温性能的5点影响因素并应用在量产车上。

1 汽车制冷性能试验方法

制冷性能试验方法：按照QC/T658—2000《汽车空调整车降温性能试验方法》的要求，在环境温度为（38±1.0）℃、环境相对湿度为（50±5）%的条件下，选用其中的车内环境舱测试试验方法进行空调性能评价[1]。该试验在环境模拟试验室进行。

环境模拟试验室是综合的热学环境试验室。它通过模拟气候条件和行驶路况条件，研究汽车空调系统的性能，是典型的空调系统研究试验室。充分利用环境模拟试验室的硬件条件，增加试验种类，比如进行更加密集的空调系统对油耗的影响试验，增加压缩机功耗数据实时采集和处理等试验科目，更加全面的评价空调系统的性能。

2 某车型制冷性能现状

按照QC/T658—2000的试验方法对该车型的样车进行空调降温试验，在环境温度38℃条件下，汽车按照规定的车速行驶，空调在最冷/吹头模式、内循环及最大风量模式下，测得各工况测温点温度（40，60，100 km/h结束时刻车内温度及怠速结束时刻温度），如表1所示。

表1 某车型改善前空调试验各工况测温点温度 ℃

从表1可以看出，该型轿车在炎热环境条件下的空调降温舒适性能与其他车型存在一定差距，特别是在试验结束时的怠速工况，严重地影响了车内驾驶人员的舒适性及行驶安全性。

3 影响整车空调降温性能的因素分析

根据汽车空调系统各关键零部件（蒸发器、压缩机、冷凝器及膨胀阀）的结构、功能及作用，首先对各个单品零部件的性能进行试验，分析各个零部件对整车空调制冷性能的影响；然后对整个空调系统进行环境模拟试验验证，经过一系列的分析和测试，最终对影响空调性能的因素逐一量化数据整理，总结归纳出影响整车空调降温效果的6项因素为：1）换热性能（冷凝器和冷凝器风扇的单体性能）和冷凝器周边气流组织，冷却系统布置形式；2）蒸发器性能；3）压缩机型式为定排量或变排量压缩机；4）压缩机冷冻油加注量；5）膨胀阀开度；6）空调系统制冷剂加注量[2]。空调系统全新开发时，以上影响因素应该综合考虑，从前期设计和结构布置开始进行更多的分析考虑，选用合理的设计，可以较为轻松的提高整车空调降温性能。然而在已经量产的车型中，当需要提高空调降温性能时，往往受到车身结构固定、产品模具成本及售后维修等因素影响，应综合分析、因地制宜的选用以上6点因素进行分析，找到空调降温性能的提升与控制整车汽车成本的平衡点。

4 试验验证效果

该试验车型的平台多年来经过不断的改款及受发动机排放环保要求的不断提高，关键零部件国产化和整车发动机舱热平衡环境恶劣等众多因素的影响，该车空调系统越来越不能满足消费者需要，售后质量问题日益增多。此情况长期持续会对产品市场口碑造成不利影响。通过综合分析，发现该款车空调系统降温性能不佳的问题，主要由3种原因引起：1）发动机舱较其他对标车型空间更小，零部件布置相对紧凑；2）发动机前排气、排气歧管紧凑耦合，排气歧管和催化器与冷凝器和散热器距离过近；3）冷凝器风扇受空间限制，只能采用吹风式风扇。相比同级别对标车型吸风式风扇，吹风式风扇在轴向上风量衰减率更大，严重降低冷凝器换热性能。在发动机怠速和低速工况下空调性能不足的影响更加明显。由于该款车的上述3种结构形式，造成了发动机舱布置复杂且热环境差，使冷凝器周边散热环境恶劣，严重影响空调制冷效果。

针对该款车整车布置的具体情况，结合空调系统中影响整车空调降温效果的6点因素，对空调各单项性能的影响因素进行了可行性论证，选取了5种可行性最大的改进方案进行组合。具体方案为：1）为提高冷凝器整体性能（冷凝器换热性能和冷凝器风扇的单体性能），采用冷凝器风扇风量增加50%，同时用方型风罩护风圈；2）梳理冷凝器周边气流组织，采用冷凝器周边增加多个挡板，冷凝器和散热器之间增加海绵密封；3）减少压缩机冷冻油加注量30 mL；4）重新进行系统过热度标定，采用调整膨胀阀的开度；5）因制冷剂产品已经国产化，需对制冷剂加注量重新进行标定试验，重新调整制冷剂加注量为460 g。根据以上5种方案，对该款车进行了对比试验，对比结果，如表2所示。从表2可以看出，改进后该款车的空调降温性能取得了明显的提升：各工况下车内平均温度下降4℃以上，怠速工况改善尤其明显，降温性能提升6.7℃。

表2 某车型改善前后空调试验各工况测温点温度 ℃

5 结论

目前该款车的新款改型车已经将上述设计变更全部成功应用并量产，经过了市场的考验，同时此设计也将应用在后续新车型上，以满足消费者的要求。文章主要针对影响空调降温性能的部分因素进行了分析和试验验证，最终得出较高的冷凝器整体性能、良好的机舱热环境（冷凝器周边热环境）、适量的润滑油、合理的膨胀阀开度及正确的制冷剂充注量是空调降温性能的主要影响因素，合理的搭配好上述影响因素，将极大限度地提升整车空调降温性能。