客車空調(diào)系統(tǒng)的改進(jìn)探討

1、客車空調(diào)系統(tǒng)的改進(jìn)探討 摘要：簡(jiǎn)述了客車空調(diào)系統(tǒng)各部件的進(jìn)展，具體分析了客車空調(diào)系統(tǒng)部件的改進(jìn)，為今后客車空調(diào)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：汽車空調(diào)，系統(tǒng)改進(jìn)，探討1.客車空調(diào)系統(tǒng)各部件的進(jìn)展1.1壓縮機(jī)伴隨著高精度數(shù)控機(jī)床的誕生和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、自動(dòng)檢測(cè)的應(yīng)用，渦旋式壓縮機(jī)近年也在轎車上得到了應(yīng)用。目前，大中型客車空調(diào)使用最多的是往復(fù)活塞式壓縮機(jī)，約占80%。1.2蒸發(fā)器汽車空調(diào)上的蒸發(fā)器經(jīng)歷了管片式蒸發(fā)器、管帶式蒸發(fā)器，現(xiàn)已發(fā)展到層疊式蒸發(fā)器。層疊式蒸發(fā)器翅板結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)是可采用薄板連續(xù)沖壓，生產(chǎn)效率高，并可以壓出各種擾流花紋，用以提高了傳熱效率，它已成為轎車空調(diào)蒸發(fā)器的主要結(jié)構(gòu)型式。1.3

2、冷凝器與蒸發(fā)器一樣，汽車空調(diào)上使用的冷凝器經(jīng)歷了管片式冷凝器、管帶式冷凝器，現(xiàn)已發(fā)展到平行流冷凝器。平流式冷凝器由集管、扁管及翅片等組成。2.客車空調(diào)系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)想2.1客車空調(diào)雙系統(tǒng)目前中型客車空調(diào)一般采用頂置式和內(nèi)置式空調(diào)，頂置式空調(diào)一般都有兩個(gè)蒸發(fā)器和兩個(gè)冷凝器，對(duì)稱分布在頂置殼體內(nèi)，壓縮機(jī)一般采用排量為385cc/rev的活塞式壓縮機(jī)和斜盤式壓縮機(jī)。如果空調(diào)系統(tǒng)采用雙系統(tǒng)，即兩套相同的汽車空調(diào)系統(tǒng)裝配在同一臺(tái)汽車上，則雙系統(tǒng)汽車空調(diào)的每個(gè)系統(tǒng)采用一個(gè)冷凝器和一個(gè)蒸發(fā)器，共用單系統(tǒng)汽車空調(diào)的頂置外殼，與汽車的安裝連接改動(dòng)也很少，幾乎可以共用。壓縮機(jī)組則由原來(lái)的一臺(tái)活塞式壓縮機(jī)改為兩臺(tái)斜盤式

3、壓縮機(jī)。2000年，國(guó)內(nèi)多家有名的汽車空調(diào)廠為了降低成本，相繼推出了一個(gè)空調(diào)系統(tǒng)利用兩臺(tái)壓縮機(jī)的二拖一式中型客車空調(diào)，并且大批量的裝配在中型客車上。二拖一式中型客車空調(diào)與其它一拖一式大中型客車空調(diào)系統(tǒng)一樣，采用的是雙蒸發(fā)器和雙冷凝器，但使用一個(gè)制冷系統(tǒng)。與雙系統(tǒng)汽車空調(diào)比較，雙系統(tǒng)汽車空調(diào)僅多了兩根壓縮機(jī)與頂置連接的管道。采用雙系統(tǒng)可以采用排量在200cc/rev左右的斜盤式壓縮機(jī)兩臺(tái)，它比一臺(tái)排量385cc/rev的活塞式壓縮機(jī)成本要低，汽車上安裝空間也不成問(wèn)題；而且渦旋式壓縮機(jī)已經(jīng)應(yīng)用到了汽車空調(diào)上，汽車空調(diào)用渦旋式壓縮機(jī)排量一般小于230cc/rev，所以在中型客車空調(diào)系統(tǒng)采用渦旋式壓縮

4、機(jī)也必須采用雙系統(tǒng)汽車空調(diào)才能滿足壓縮機(jī)的要求。2.2采用壓縮機(jī)變速裝置壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的變化對(duì)系統(tǒng)的性能系數(shù)影響很大。由于大中型客車在停車怠速和行駛過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化很大，一般在700rpm至2300rpm之間。如果汽車在停車怠速和低速運(yùn)行時(shí)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)與壓縮機(jī)之間的傳動(dòng)比較大，壓縮機(jī)可獲得一個(gè)較高的轉(zhuǎn)速；汽車在高速運(yùn)行時(shí)換檔，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)與壓縮機(jī)之間的傳動(dòng)比較小，壓縮機(jī)可獲得一個(gè)較高的轉(zhuǎn)速，保證壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速變化不是太大，這樣就能保證空調(diào)系統(tǒng)在比較好的能效比范圍內(nèi)運(yùn)行。這樣就需要在空調(diào)系統(tǒng)壓縮機(jī)機(jī)組中有一個(gè)換檔機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)換檔。圖1為壓縮機(jī)變速裝置。其原理是：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在低速或怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，雙向電磁

5、離合器9與左邊摩擦盤吸合，松開(kāi)右邊摩擦盤，發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶輪13帶動(dòng)皮帶輪10轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶輪10帶動(dòng)皮帶輪4轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶輪4通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)壓機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶輪7和皮帶輪8處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，雙向電磁離合器9與右邊摩擦盤吸合，松開(kāi)左邊摩擦盤，發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶輪13帶動(dòng)皮帶輪8轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶輪8帶動(dòng)皮帶輪7轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶輪7通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)壓機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶輪4和皮帶輪10處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)；由于皮帶輪10和皮帶輪8不一樣，這樣就實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)速變換。根據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)就可以給系統(tǒng)配置比較好的轉(zhuǎn)速范圍。圖1 壓縮機(jī)變速裝置1. 壓縮機(jī)主軸端 2. 聯(lián)軸器 3. 軸承 4. 皮帶輪 5. 皮帶 6. 軸 7. 皮帶輪 8

6、. 變速皮帶輪1 9. 雙向電磁離合器 10. 變速皮帶輪2 11. 發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶輪 12. 發(fā)動(dòng)機(jī)主軸端 13. 皮帶輪2.3將蒸發(fā)器置于風(fēng)道內(nèi)的內(nèi)置式目前大中型客車空調(diào)系統(tǒng)大都采用頂置空調(diào)系統(tǒng)，蒸發(fā)器都安裝在空調(diào)頂置殼體內(nèi)，蒸發(fā)風(fēng)機(jī)也裝在頂置殼體內(nèi)蒸發(fā)器兩側(cè)，一般采用4至6個(gè)風(fēng)機(jī)。汽車車頂與空調(diào)頂置連接之間，有回風(fēng)風(fēng)道和出風(fēng)風(fēng)道通過(guò)。由于頂置安裝到汽車上有時(shí)未安裝好，風(fēng)道周圍有縫隙，風(fēng)道密封膠時(shí)間長(zhǎng)了失效也產(chǎn)生縫隙，雨天車頂上的雨水經(jīng)常從上述縫隙滲漏到汽車內(nèi)，經(jīng)常引起車主與顧客之間發(fā)生糾紛。由于頂置出風(fēng)風(fēng)口須與車內(nèi)的兩側(cè)風(fēng)道連接，為了車內(nèi)美觀，只好將頂置做得與車寬相當(dāng)，使頂置出風(fēng)口直按與車內(nèi)

7、風(fēng)道相連接，這樣造成了空調(diào)系統(tǒng)制造成本過(guò)高。可以將蒸發(fā)器直接裝在汽車內(nèi)的風(fēng)道內(nèi)，如圖2所示。此時(shí)蒸發(fā)器與蒸發(fā)風(fēng)機(jī)必須作如下改進(jìn)：（1）將原來(lái)的4至6個(gè)大蒸發(fā)風(fēng)機(jī)改成小風(fēng)機(jī)，每個(gè)出風(fēng)口安裝一個(gè)小風(fēng)機(jī)。（2）蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)作一些改進(jìn)。目前使用的蒸發(fā)器是銅管鋁片式換熱器，制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)的流程一般為6米左右，我們可將以前的一米左右長(zhǎng)的蒸發(fā)器改成6米左右長(zhǎng)的蒸發(fā)器，即風(fēng)道中有一個(gè)6米左右長(zhǎng)的蒸發(fā)器。圖2 安裝于風(fēng)道內(nèi)的蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)示意圖（3）優(yōu)點(diǎn): 可減少?gòu)濐^處制冷劑壓降；使蒸發(fā)器做得比較薄，使得蒸發(fā)器沿管外側(cè)空氣流動(dòng)方向的管排數(shù)比頂置式要少，減小了空氣的流動(dòng)阻力。 縮短了車內(nèi)循環(huán)風(fēng)的流程，減少了雨天漏水的

8、可能性。 頂置厚度很薄，可降低頂置制造成本，節(jié)省蒸發(fā)器室向外的傳熱損耗。（4）缺點(diǎn): 蒸發(fā)器管道泄漏,不便于維修;小蒸發(fā)風(fēng)機(jī)數(shù)量多。 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)空調(diào)制造廠必須與客車廠同時(shí)進(jìn)行并密切配合。2.4采用層疊式蒸發(fā)器平流式冷凝器換熱能力大，增大冷凝風(fēng)量對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)影響不大，但改變蒸發(fā)器風(fēng)機(jī)風(fēng)量時(shí)，對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)影響很大。目前大中型客車空調(diào)系統(tǒng)都采用銅管鋁片管片式蒸發(fā)器，空調(diào)管一般都采用9.50.35的內(nèi)肋螺紋管，幾乎沒(méi)有其它類型的蒸發(fā)器應(yīng)用在大中型客車空調(diào)系統(tǒng)上，銅管鋁片蒸發(fā)器的弱點(diǎn)是，重量大，換熱效率低，由于機(jī)械脹管，應(yīng)用在運(yùn)動(dòng)的汽車上，容易引起翅片與銅管間松動(dòng)而降低傳熱效率。將目前換熱效率最

9、高的層疊式蒸發(fā)器應(yīng)用到大中型客車空調(diào)上，在當(dāng)前是一種最理想的方案。大中型客車空調(diào)系統(tǒng)用層疊式蒸發(fā)器替代目前使用的銅管鋁片管片式蒸發(fā)器可以提高換熱效率、減輕蒸發(fā)器總成的重量，而且制造這種蒸發(fā)器的工藝已經(jīng)成熟。大中型客車空調(diào)系統(tǒng)用層疊式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)如圖3所示。 出氣管端進(jìn)液管端寬度方向長(zhǎng)度方向 圖3 大中型客車空調(diào)層疊式蒸發(fā)器示意圖圖3 大中型客車空調(diào)層疊式蒸發(fā)器示意圖制造大中型客車空調(diào)層疊式蒸發(fā)器具備如下主要材料、工藝條件：（1）翅板材料為SAPA公司的厚度0.5復(fù)合鋁材，滿足材料要求；（2）翅板沖模深圳、無(wú)錫、北京等有多家模具公司有能力開(kāi)發(fā)，具備翅板加工工藝要求；（3）焊接為氮?dú)鉅t保護(hù)焊，滿足焊

10、接要求。其優(yōu)點(diǎn)： 重量輕、體積小,換熱量大。2.5采用新工質(zhì)R407C，CO2制冷劑的使用已在西方發(fā)達(dá)國(guó)家部分汽車空調(diào)產(chǎn)品中取得了一定成果。目前，我國(guó)也在研究R407C工質(zhì)使用在汽車空調(diào)上。（1）優(yōu)點(diǎn)：R407C的容積制冷量比R12和R134a大許多，能大大減小汽車空調(diào)壓縮機(jī)和兩器的體積和重量,對(duì)提高汽車的動(dòng)力性能，降低能耗，節(jié)約制造成本具有很大的意義。（2）缺點(diǎn)：有較高的排氣壓力、較大的壓縮機(jī)扭矩、泄露改變組分和物性等。（3）R407C和R134a 、R12的物理性質(zhì)對(duì)比如表1表1 R407C和R134a 、R12的物理性質(zhì)對(duì)比表項(xiàng)目R12R134aR407C成分CFC12(CF2Cl2)C

11、2H2F4HFC32/HFC125/ HFC134a混合比率100%100%23/25/52分子量120.9210286.2沸點(diǎn)-29.8-26.2-43.6凝固點(diǎn)-155-101-115臨界溫度112.04101.195.62臨界壓力MP a4.124.064.613臨界密度kg/m3557.7514.9506.7飽和蒸汽比容m3/kg 250.026950.0307230.022925潛熱kJ/kg138.55176.647188.325氣泡壓力MP a0.65520.6650.11925液體密度kg/m313091207115425飽和氣體密度kg/m337.1432.554310飽和液

12、體比熱kJ/kg.K0.961.051.4650飽和液體比熱kJ/kg.K1.0641.2371.76溫度滑移K004.3臭氧破壞系數(shù)ODP1003.結(jié)語(yǔ)以上闡述了客車空調(diào)雙系統(tǒng)和二拖一系統(tǒng)、將蒸發(fā)器置于客車內(nèi)的風(fēng)道內(nèi)的內(nèi)置式結(jié)構(gòu)、利用雙皮帶輪實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速變化不大的壓縮機(jī)變速裝置、層疊式蒸發(fā)器、采用新工質(zhì)等客車空調(diào)系統(tǒng)和部件的改進(jìn)設(shè)想，為今后客車空調(diào)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1 丁國(guó)良.制冷空調(diào)新工質(zhì)M.上海:上海交通大學(xué)出版社,2007.2 史琳,付屹東,韓禮鐘,等.模擬分析R134a和R12在汽車空調(diào)兩器中的換熱J.流體機(jī)械, 2006, 17(2)3 王久生,張昌,陳祥林.汽車空調(diào)系統(tǒng)

13、M.汽車空調(diào)的原理與維修, 武漢測(cè)繪科技大學(xué)出版社,2005.Improving Discussion of Air Conditioning System on BusAbstract：Making progress of components of bus air-conditioning has been shown in this paper. Some ideas and assumptions on how to improve the bus air conditioning system have been analyzed particularly to establish base of developm