某车型空调系统制冷性能优化

某车型空调系统制冷性能优化

钱文强、孙业圣、刘鎏

豫新汽车热管理科技有限公司，河南省 新乡市 453049

【摘要】：文章从整车空调系统的HVAC气密性改善、蒸发器芯体流阻优化、同轴管应用等角度出发，提出整车制冷性能优化方案，利用整车环模试验验证了优化效果。文章中的优化方案对其它车型空调系统的制冷性能提升具有指导意义。

【关键词】：汽车空调，制冷性能，蒸发器芯体，气密性

前言

汽车空调作为对车内空气调节的装置，能够为车内成员提供舒适的乘车环境，降低驾驶员的疲劳强度，提高行车安全。人们对汽车空调制冷性能要求越来越高，在满足制冷功能的情况下，乘员更希望车内空调器能快速降温^[1]。

根据主车厂反馈某车型EP阶段环模试验时出现制冷效果不理想情况，通过对实车空调系统的分析，提出三种可行的优化方案，最终在同一台车进行优化前后制冷性能试验对比，验证了优化后方案能够有效提升制冷性能。

1．原车空调系统制冷性能

该车型按客户要求条件进行整车环模降温试验：

a.环境温度43℃；

b.日照强度为1000W/㎡；

c.相对湿度40%；

d.试验前需浸车直到车内头部呼吸点平均温度达到67℃；

e.控制在最大风速、全冷吹面内循环模式。

测试结果与开发目标对比如下：

表1：原车试验结果与开发目标对比

2.系统制冷性能提升方案

通过对HVAC总成台架试验数据及蒸发器芯体结构分析，并考虑到整车开发节点的要求及成本限制，确定测试HVAC总成气密性、芯体流阻优化及同轴管应用三个方案对空调系统制冷性能的影响。

2.1 HVAC总成的气密性改善

HVAC总成的气密性尤其是循环风门和温度风门的气密性对整车制冷性能有着重要影响。内循环模式下，循环风门气密性不良时，车外发动机舱的热空气将通过循环风门进入车内，空调箱的回风温度随之上升，增加了整车的热负荷，整车降温效果随之下降。在全冷模式下，当温度风门气密性不良时，由鼓风机输送的一部分空气通过暖风芯体，被加热后再输送到混合风道内，提高了空调箱的出风口温度，从而降低了空调箱的制冷性能。

该车型HVAC所用的密封海绵为普通开孔聚醚型PU海绵，主观评价海绵透气率较高，各风门气密性差，可采用同系列的PU闭孔型海绵来改善气密性。

2.2蒸发器芯体流阻优化

通过对该空调箱蒸发器芯体内部流场分析发现，蒸发器回气口处流阻较大，因该处回气堵帽为沿用件，回气堵帽流通截面有40%的遮挡，优化后去除遮挡，保证蒸发器制冷剂回气顺畅，减小蒸发器芯体流阻，从而提高蒸发器芯体的换热性能，如图1所示。

图1 芯体优化方案

将优化后蒸发器芯体制冷性能进行测试，通过对比优化前后蒸发器性能可以得出：优化后蒸发器芯体平均流阻降低8.6%，蒸发器芯体空气侧换热量平均提升200W。

受空调箱结构及空气流动等因素影响，蒸发器性能提升量并不能完全转化为空调箱制冷量。为验证空调箱制冷性能，将优化后蒸发器芯体装配到空调箱内进行测试。通过对优化前后空调箱制冷性能对比，可以得出：在制冷剂质量流量不变的情况下，优化后空气侧换热量提升约200W，证明优化方案对空调箱制冷量提升有效。

2.3同轴管的应用

空调系统管路中的冷媒在运行时会受到发动机舱高温影响，通常热损失较为严重，尤其是在环境温度较高的地区，发动机舱的温度可超过100℃^[2]，冷媒冷却后的温度回升过快，将直接影响制冷效果。采用同轴管能够降低冷媒在运行中的热损失，提高系统制冷性能。

利用实车管路系统台架试验进对同轴管和非同轴管两种状态按台架测试工况进行测试，同轴管方案在各工况条件下系统换热量均高于非同轴管方案。

2.4优化方案整车环模试验

为验证各方案整车制冷性能的效果，将优化后方案在同一车辆上进行整车环模降温试验，结果对比如下。

图2 优化效果对比

在改善HVAC气密性并优化蒸发器芯体流阻后，整车环模降温结果满足优化目标值。在此基础上采用同轴管方案时，低速工况能够获得较好的降温效果，在高速工况条件下，同轴管效果不明显。考虑到整车成本的控制和实际应用效果，最终只采用芯体流阻优化的方案。

3.结束语

通过整车环模试验，文章中所提出的空调系统制冷性能优化方案得到了验证。充分对比分析了各方案对制冷性能的重要影响，为选择最优方案提供数据支撑。

参考文献

[1]刘哲铭，李小川.某车型汽车空调系统性能研究与优化设计 [J].汽车实用技术,2016.(9):59-61.

[2] 周思林，何林军，于河龙，盛伟琪.关于某出口海外车型空调系统性能的提升与分析[J].创新·改革,2017.(06):75-77.

作者简介

钱文强 出生于1989年9月，汉族，毕业于武汉科技大学，硕士。2015年-至今在豫新汽车热管理科技有限公司担任汽车空调系统设计工作。