汽车空调蒸发器的设计优化和验证

作者:何文勇 刊名:轻型汽车技术 上传者:卢海刚

【摘要】本文主要阐述了上汽某款轿车为提升空调制冷性能进行蒸发器设计优化的必要性,并对改进设计的实际方案进行了详细的论述,通过台架测试分析、环模试验、整车道路验证、用户主观感知评估等手段,进一步验证了改进方案的有效性。

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轻型汽车技术 2016(4) 技术纵横 31 汽车空调蒸发器的设计优化和验证 何文勇 (上海汽车集团股份有限公司乘用车公司技术中心(南京)) 摘要:本文主要阐述了上汽某款轿车为提升空调制冷性能进行蒸发器设计优化的必要性,并对改进设计的实际方案进行了详细的论述,通过台架测试分析、环模试验、整车道路验证、用户主观感知评估等手段,进一步验证了改进方案的有 效性。 关键词:蒸发器温差结霜环模试验道路试验 汽车空调系统为车辆提供制冷、采暖、通风、空气净化、除霜和除雾等功能,既提升了汽车驾乘的舒适性,又有利于行车的安全性,是当今用户选车购车时考虑的重要因素。空调性能的优劣,已成 为时下汽车市场竞争的主要手段之一 从J.D.P反馈的上市车辆质量调查来看,汽车空调制冷性能欠佳,COP值不高的抱怨不少,造成这些问题的原因很多,有空调本身设计能力不足的,如压缩机排量偏小、散热器换热能力不够、风机风量偏小等,但很多时候并不一定是空调系统本身的制冷能力不足引发,如空调控制策略、管道系统的压降、出风口的设计、空调的密封性、散热器流道的设计、前端模块回风、整车漏风漏热、边界零件的对接和热源的辐射等等,我们今天要谈 的就是由于蒸发器内部流道分配设计不佳而导致空调整体性能下降的问题,蒸发器对空调性能影响较大,如何合理的进行冷媒流量分配,充分发挥空调最大性能,提升用户感知效果。 本文介绍了上汽某款轿车空调蒸发器的设计优化及验证,该车采用了两流程的平行流蒸发器, 具有体积小、重量轻,制冷效率高的特点,是目前国内和国际汽车空调蒸发器普遍采用的结构形式。 2问题分析 在做空调制冷环模试验和降温性能主观评估的过程中,发现该车空调存在制冷不够快的问题,在43 ℃的高温环境中,车速50kn,试验I()min 后出风口的平均温度只能达到14.9 ℃,人体感知偏热。 对蒸发器表面布点(如图1所示),分别进行蒸发器单体和HVAC总成的台架测试,单体表面 图1 蒸发器表面布点 32技术纵横 轻型汽车技术2016(4) 各点间最大温差达到1L6 ℃,在HVAC总成中达 器的性能难以充分发挥,无法持续制冷,且驾驶员 到1L3 ℃,具体见蒸发器表面温差云图,如下图2。 侧出风口温度偏高,影响车内舒适性。 通过读取蒸发器温度传感器的实际控制数 3优化方案 据,分析压缩机的启停曲线,冷却风扇的策略和运 通过对蒸发器结构和流道分析,主要是由于 行规律,并结合大量的测试数据研究验证后发现, 蒸发器上积液槽分流孔集中分布在主板中部,且 空调制冷性能的不稳定性,主要是蒸发器表面温 下积液槽通孔集中在蒸发器左侧,导致蒸发器表 度分布不均匀且温差大,压缩机会频繁启停,蒸发 面右侧温度较高,蒸发器表面温差较大,混风效果 差。蒸发器的设计优化方案如下图3 罚凵 旨目 的姬0.罰.0 £ 00 4试验验证 4.1台架试验 Ma' d市巧,6t 0 [2· 0.14.0 台架测试蒸 0& 0以0.0 06.0 -& 0 发器改前改后表面 SH:•.61C 04~. 各点间的最大温度 2.0.4.0 差,如下云图4所 图2蒸发器表面温差云图 在最大风速 蒸发器上积液槽 蒸发器下积液槽 下,改进后的蒸发 0 器表面最大温差比改进前降低了 进液侧 鬱改前的状杏 34℃,且各点间温差相对较小,蒸发 0 0 器表面温度分布均 0 0 0 0 匀性有了明显的提 锋改后的状杏 高。 图3 蒸发器的优化方案 4.2环模试验 Conditions 在环境模拟试 01t0 ·14國 验室中用同一车辆 010.0刁2 对改进前/改进后 08.0刁0

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