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汽車蒸發(fā)器結(jié)冰控制方法
閱讀：440 發(fā)布時(shí)間：2022-9-22文章針對某車型汽車，對其所產(chǎn)生的蒸發(fā)器結(jié)冰現(xiàn)象通過道路試驗(yàn)進(jìn)行復(fù)現(xiàn)，并據(jù)此研究蒸發(fā)器結(jié)冰的控制方法。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)器結(jié)冰與溫控器的位置及溫控器的設(shè)定參數(shù)有關(guān)。在道路試驗(yàn)過程中，通過改變溫控器的位置及參數(shù)設(shè)置，并同時(shí)采集空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)，選取Z為合適的溫控器參數(shù)設(shè)置，可有效防止蒸發(fā)器表面結(jié)冰，提高空調(diào)系統(tǒng)舒適性及可靠性。
1、試驗(yàn)復(fù)現(xiàn)
1.1試驗(yàn)方法
蒸發(fā)器作為汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的重要組成部分，起著將制冷劑濕蒸汽在其表面沸騰氣化吸熱的作用，從而使鼓風(fēng)機(jī)吹出的空氣經(jīng)過蒸發(fā)器時(shí)熱量被制冷劑吸收。若蒸發(fā)器表面溫度過低，導(dǎo)致空氣中水蒸氣在蒸發(fā)器表面結(jié)冰，就會(huì)使出風(fēng)口風(fēng)量逐漸減小甚至消失，車內(nèi)溫度上升影響顧客舒適度；同時(shí)鼓風(fēng)機(jī)負(fù)載加大容易過熱，影響鼓風(fēng)機(jī)壽命；制冷系統(tǒng)內(nèi)的壓縮機(jī)潤滑油在蒸發(fā)器扁管內(nèi)凍住而無法循環(huán)，同樣也會(huì)影響壓縮機(jī)壽命。
某型汽車試驗(yàn)過程中，在空調(diào)長時(shí)間開啟，鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量較低，溫度設(shè)定較低的工況下，出現(xiàn)蒸發(fā)器結(jié)冰的現(xiàn)象。本文以該車型為研究對象，分析蒸發(fā)器結(jié)冰出現(xiàn)的原因。
為復(fù)現(xiàn)蒸發(fā)器結(jié)冰現(xiàn)象出現(xiàn)，選擇在海南高濕度的環(huán)境條線下進(jìn)行路試。環(huán)境條件及汽車設(shè)置如表1所示。打開前側(cè)車窗各約50 mm，車速達(dá)到100 kph～115 kph開始記錄數(shù)據(jù)，試驗(yàn)持續(xù)2小時(shí)。
1.2試驗(yàn)現(xiàn)象
試驗(yàn)開始后約20分鐘，乘客明顯感受到出風(fēng)口風(fēng)量減小，溫度上升。觀察空調(diào)低壓管，管路表面出現(xiàn)明顯的結(jié)冰現(xiàn)象。而蒸發(fā)器出口表面溫度在0 ℃左右，如圖1所示。綜上，基本確定蒸發(fā)器結(jié)冰，并且該車裝備的壓縮機(jī)為定排量壓縮機(jī)，傳統(tǒng)的定排量壓縮機(jī)的活塞壓縮比是固定不變的，所以在同一轉(zhuǎn)速下它的排氣量是固定的，它不能根據(jù)制冷的需求而自動(dòng)改變功率輸出。因此該車型蒸發(fā)器一旦結(jié)冰，壓縮機(jī)并不能自動(dòng)調(diào)節(jié)緩解蒸發(fā)器結(jié)冰的過程，這就使得表2的蒸發(fā)器出口溫度越來越低，直到達(dá)到平衡。
1.3結(jié)冰原因分析
在此次試驗(yàn)中，為使蒸發(fā)器結(jié)冰復(fù)現(xiàn)，在Z的使用條件來進(jìn)行驗(yàn)證。首先選擇在海南的高濕度環(huán)境下進(jìn)行試驗(yàn)，并且空調(diào)開啟外循環(huán)，車窗開啟，使得含有大量水蒸氣的濕潤空氣與蒸發(fā)器冰冷的翅片或扁管接觸，產(chǎn)生結(jié)冰；另外車輛一直保持高速行駛，車速越高，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速越高，單位時(shí)間內(nèi)冷媒流量越大，蒸發(fā)器表面溫度越低。Z后空調(diào)設(shè)置為低鼓風(fēng)機(jī)檔位，全制冷模式，蒸發(fā)器芯體的風(fēng)速較小，不足以把蒸發(fā)器表面的冷凝水吹散而通過冷凝水管排出車外。當(dāng)蒸發(fā)器表面溫度在0 ℃～2 ℃左右時(shí)，未吹散的冷凝水會(huì)逐漸凝結(jié)成霜（非水非冰的狀態(tài)），Z終引起結(jié)冰。由此可推斷，形成蒸發(fā)器結(jié)冰要有以下先決條件：高車速、高濕度、低鼓風(fēng)機(jī)檔位、空調(diào)全制冷。
除了以上客觀因素，車輛本身設(shè)計(jì)因素也可能導(dǎo)致蒸發(fā)器易發(fā)生結(jié)冰。由圖2所示，實(shí)際原因可總結(jié)為以下兩點(diǎn)，即溫控器的位置與其設(shè)置參數(shù)。溫控器的位置要求溫控傳感器一定要布置在蒸發(fā)器表面Z冷的地方。而溫控器的參數(shù)設(shè)置則具體指on/off點(diǎn)需要設(shè)定合適的范圍。on點(diǎn)太高壓縮機(jī)斷開時(shí)間過長，出風(fēng)口溫度上升較大會(huì)影響舒適度，太低壓縮機(jī)通斷頻繁且起不到防結(jié)冰作用；off點(diǎn)設(shè)定太低蒸發(fā)器容易結(jié)冰，太高壓縮機(jī)則通斷太頻繁；所以，溫控器通斷點(diǎn)對壓縮機(jī)耐久性（通斷頻率每分鐘不大于6次）影響較大。
該車型零件設(shè)計(jì)都處于凍結(jié)狀態(tài)，因此只考慮環(huán)境因素和溫控器設(shè)置參數(shù)這兩方面，通過這兩方面的改善來驗(yàn)證蒸發(fā)器結(jié)冰能否有所改善。
2、驗(yàn)證試驗(yàn)
2.1改變溫控器參數(shù)設(shè)置范圍
試驗(yàn)前將溫控器參數(shù)設(shè)置范圍設(shè)置以下幾個(gè)選項(xiàng)：分別為[0，2]、[1，3]、[2，4]、 [1.5，3.5]、[2.5，4.5]。[0，2]表示off點(diǎn)為0 ℃，on點(diǎn)為2 ℃，其他以此類推。結(jié)果顯示所有設(shè)置的參數(shù)范圍都會(huì)發(fā)生蒸發(fā)器結(jié)冰現(xiàn)象。
從環(huán)境因素上考慮，此次驗(yàn)條件忽視了用戶實(shí)際使用車輛的習(xí)慣。在高速行駛的狀況下，司機(jī)一般全程不開窗或只開一會(huì)兒車窗來透氣，全程開窗的情況基本不存在。針對當(dāng)?shù)厮緳C(jī)進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果顯示，約75%的司機(jī)在開空調(diào)高速行駛不會(huì)開窗，約25%的司機(jī)會(huì)開一會(huì)兒窗，來透氣或者是吸煙后的換氣，而全程開窗的司機(jī)卻不存在。根據(jù)客戶的使用習(xí)慣，將原先極限工況中全程開窗的條件修改開窗10 min后關(guān)閉，修改條件后的工況稱之為“顧客使用的極限工況”。
并在此工況條件下進(jìn)行了[2，4]、 [1.5，3.5]兩組試驗(yàn)。測試結(jié)果如表2所示，在顧客使用的極限工況下，蒸發(fā)器結(jié)冰現(xiàn)象有明顯的緩解。即使是相同溫控器的參數(shù)設(shè)置，在顧客使用的極限工況條件下，蒸發(fā)器結(jié)冰也有明顯的改善。這說明，潮濕環(huán)境下，濕潤空氣對蒸發(fā)器結(jié)冰起到了決定作用。在高濕度環(huán)境下，如果空調(diào)管長時(shí)間接觸潮濕空氣，將有極大可能會(huì)造成蒸發(fā)器結(jié)冰，而溫控器設(shè)置這個(gè)因素相比起潮濕空氣，對蒸發(fā)器結(jié)冰的影響程度則相對較小。若將空調(diào)系統(tǒng)管路長時(shí)間暴露在潮濕系統(tǒng)下，其他條件不變，無論怎樣在合適的范圍內(nèi)調(diào)整溫控器的設(shè)置，都沒有效果。
3、試驗(yàn)結(jié)果分析
對試驗(yàn)結(jié)果的分析，在極限工況下，5個(gè)溫控器設(shè)定點(diǎn)都出現(xiàn)了蒸發(fā)器結(jié)冰的現(xiàn)象。并且通過對結(jié)果的觀察，隨著溫控器設(shè)定點(diǎn)on/off值的增加，測量參數(shù)也隨之變化，如圖4所示，其變化趨勢為選擇合適的溫控器設(shè)定點(diǎn)提供了重要的依據(jù)。
壓縮機(jī)通斷頻率隨著溫控器設(shè)定點(diǎn)的上升逐漸上升，主要是因?yàn)閛ff點(diǎn)溫度逐漸升高，蒸發(fā)器表面溫度很容易就降到了off點(diǎn)，即壓縮機(jī)通斷點(diǎn)，導(dǎo)致壓縮機(jī)通斷頻率上升。壓縮機(jī)通斷頻率上升，會(huì)影響空調(diào)制冷性能，降低壓縮機(jī)壽命，不利于壓縮機(jī)的耐久性能，當(dāng)被盡量避免。結(jié)冰出現(xiàn)時(shí)間逐漸推后，原因也是off點(diǎn)逐漸升高，蒸發(fā)器表面溫度還未到結(jié)冰點(diǎn)，壓縮機(jī)就開始斷開，使得結(jié)冰時(shí)間逐漸推后?？梢钥闯?，若要避免蒸發(fā)器結(jié)冰出現(xiàn)，則應(yīng)將off設(shè)置得較高，但同時(shí)off設(shè)置較高則壓縮機(jī)通斷頻率也會(huì)升高，影響空調(diào)性能及壓縮機(jī)壽命，所以off點(diǎn)不能一味設(shè)置得很高。出風(fēng)口平均溫度以及低壓逐漸上升的原因主要是由于on設(shè)置得較高，on點(diǎn)設(shè)置較高會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)斷開時(shí)間過長，出風(fēng)口平均溫度會(huì)有所上升，低壓上升，影響舒適度。所以on點(diǎn)也和off點(diǎn)一樣，要選取一個(gè)合適的范圍，除了考慮如何防止結(jié)冰，還要同時(shí)考慮到壓縮機(jī)通斷頻率及空調(diào)舒適性要滿足要求。
分析了溫控器設(shè)定點(diǎn)對各測量參數(shù)的影響及規(guī)律，再重新審視試驗(yàn)測量結(jié)果后，得出以下結(jié)論：
（1）[0，2]與[1，3]結(jié)冰出現(xiàn)時(shí)間較早，后空調(diào)出風(fēng)口沒有冷風(fēng)吹出，已嚴(yán)重影響后空調(diào)屬性，不可行。
（2）其余三個(gè)通斷點(diǎn)結(jié)冰出現(xiàn)時(shí)間逐漸推后。雖然 [2.5，4.5]在試驗(yàn)?zāi)┢诓鸥惺艹鲲L(fēng)口風(fēng)量明顯減少，但因on/off溫度上升，前后出風(fēng)口平均溫度已有較大上升。綜合考慮仍有一定風(fēng)險(xiǎn)，不推薦。
（3）在模擬顧客使用極限工況下，2個(gè)溫控器設(shè)定點(diǎn)皆未出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。但[2，4]相比[1.5，3.5]，通斷率較高。Z終確定[1.5，3.5]通斷點(diǎn)。
4、結(jié)論
本文對某車型通過道路試驗(yàn)對蒸發(fā)器結(jié)冰現(xiàn)象進(jìn)行復(fù)現(xiàn)，總結(jié)出蒸發(fā)器結(jié)冰出現(xiàn)的先決條件是高速、高濕、低鼓風(fēng)機(jī)擋位、空調(diào)全制冷。同時(shí)車輛溫控器位置和設(shè)置參數(shù)也是蒸發(fā)器結(jié)冰出現(xiàn)的原因。由于該車型零部件為凍結(jié)狀態(tài)，所以在不改變溫控器位置的前提下，通過改變溫控器設(shè)置參數(shù)來改善蒸發(fā)器結(jié)冰現(xiàn)象。
通過極限工況和模擬顧客使用情況兩種工況進(jìn)行道路試驗(yàn)驗(yàn)證，分析各測量參數(shù)與溫控器設(shè)置點(diǎn)的關(guān)系，總結(jié)出溫控器參數(shù)設(shè)置對各測量參數(shù)的影響規(guī)律，從而確定了合適的溫控器參數(shù)設(shè)置，試驗(yàn)結(jié)果表明，合適的溫控器參數(shù)設(shè)置可以有效防止蒸發(fā)器結(jié)冰，并提高了空調(diào)的舒適及穩(wěn)定性。選擇合適的溫控器參數(shù)設(shè)置對整車空調(diào)匹配至關(guān)重要。
翅片成型機(jī),翅片沖床,脹管機(jī)
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