客车空调系统的改进探讨

1、客车空调系统的改进探讨 摘要：简述了客车空调系统各部件的进展，具体分析了客车空调系统部件的改进，为今后客车空调的发展奠定了基础。关键词：汽车空调，系统改进，探讨1.客车空调系统各部件的进展1.1压缩机伴随着高精度数控机床的诞生和计算机辅助设计、自动检测的应用，涡旋式压缩机近年也在轿车上得到了应用。目前，大中型客车空调使用最多的是往复活塞式压缩机，约占80%。1.2蒸发器汽车空调上的蒸发器经历了管片式蒸发器、管带式蒸发器，现已发展到层叠式蒸发器。层叠式蒸发器翅板结构的最大优点是可采用薄板连续冲压，生产效率高，并可以压出各种扰流花纹，用以提高了传热效率，它已成为轿车空调蒸发器的主要结构型式。1.3

2、冷凝器与蒸发器一样，汽车空调上使用的冷凝器经历了管片式冷凝器、管带式冷凝器，现已发展到平行流冷凝器。平流式冷凝器由集管、扁管及翅片等组成。2.客车空调系统改进设想2.1客车空调双系统目前中型客车空调一般采用顶置式和内置式空调，顶置式空调一般都有两个蒸发器和两个冷凝器，对称分布在顶置壳体内，压缩机一般采用排量为385cc/rev的活塞式压缩机和斜盘式压缩机。如果空调系统采用双系统，即两套相同的汽车空调系统装配在同一台汽车上，则双系统汽车空调的每个系统采用一个冷凝器和一个蒸发器，共用单系统汽车空调的顶置外壳，与汽车的安装连接改动也很少，几乎可以共用。压缩机组则由原来的一台活塞式压缩机改为两台斜盘式

3、压缩机。2000年，国内多家有名的汽车空调厂为了降低成本，相继推出了一个空调系统利用两台压缩机的二拖一式中型客车空调，并且大批量的装配在中型客车上。二拖一式中型客车空调与其它一拖一式大中型客车空调系统一样，采用的是双蒸发器和双冷凝器，但使用一个制冷系统。与双系统汽车空调比较，双系统汽车空调仅多了两根压缩机与顶置连接的管道。采用双系统可以采用排量在200cc/rev左右的斜盘式压缩机两台，它比一台排量385cc/rev的活塞式压缩机成本要低，汽车上安装空间也不成问题；而且涡旋式压缩机已经应用到了汽车空调上，汽车空调用涡旋式压缩机排量一般小于230cc/rev，所以在中型客车空调系统采用涡旋式压缩

4、机也必须采用双系统汽车空调才能满足压缩机的要求。2.2采用压缩机变速装置压缩机转速的变化对系统的性能系数影响很大。由于大中型客车在停车怠速和行驶过程中，发动机转速变化很大，一般在700rpm至2300rpm之间。如果汽车在停车怠速和低速运行时，汽车发动机与压缩机之间的传动比较大，压缩机可获得一个较高的转速；汽车在高速运行时换档，汽车发动机与压缩机之间的传动比较小，压缩机可获得一个较高的转速，保证压缩机转速变化不是太大，这样就能保证空调系统在比较好的能效比范围内运行。这样就需要在空调系统压缩机机组中有一个换档机构来实现换档。图1为压缩机变速装置。其原理是：当发动机在低速或怠速运转状态时，双向电磁

5、离合器9与左边摩擦盘吸合，松开右边摩擦盘，发动机经皮带轮13带动皮带轮10转动，皮带轮10带动皮带轮4转动，皮带轮4通过联轴器带动压机转动，皮带轮7和皮带轮8处于空转状态；当发动机处于高速运转状态时，双向电磁离合器9与右边摩擦盘吸合，松开左边摩擦盘，发动机经皮带轮13带动皮带轮8转动，皮带轮8带动皮带轮7转动，皮带轮7通过联轴器带动压机转动，皮带轮4和皮带轮10处于空转状态；由于皮带轮10和皮带轮8不一样，这样就实现了转速变换。根据有关实验数据就可以给系统配置比较好的转速范围。图1 压缩机变速装置1. 压缩机主轴端 2. 联轴器 3. 轴承 4. 皮带轮 5. 皮带 6. 轴 7. 皮带轮 8

6、. 变速皮带轮1 9. 双向电磁离合器 10. 变速皮带轮2 11. 发动机皮带轮 12. 发动机主轴端 13. 皮带轮2.3将蒸发器置于风道内的内置式目前大中型客车空调系统大都采用顶置空调系统，蒸发器都安装在空调顶置壳体内，蒸发风机也装在顶置壳体内蒸发器两侧，一般采用4至6个风机。汽车车顶与空调顶置连接之间，有回风风道和出风风道通过。由于顶置安装到汽车上有时未安装好，风道周围有缝隙，风道密封胶时间长了失效也产生缝隙，雨天车顶上的雨水经常从上述缝隙渗漏到汽车内，经常引起车主与顾客之间发生纠纷。由于顶置出风风口须与车内的两侧风道连接，为了车内美观，只好将顶置做得与车宽相当，使顶置出风口直按与车内

7、风道相连接，这样造成了空调系统制造成本过高。可以将蒸发器直接装在汽车内的风道内，如图2所示。此时蒸发器与蒸发风机必须作如下改进：（1）将原来的4至6个大蒸发风机改成小风机，每个出风口安装一个小风机。（2）蒸发器结构作一些改进。目前使用的蒸发器是铜管铝片式换热器，制冷剂在蒸发器内的流程一般为6米左右，我们可将以前的一米左右长的蒸发器改成6米左右长的蒸发器，即风道中有一个6米左右长的蒸发器。图2 安装于风道内的蒸发器结构示意图（3）优点: 可减少弯头处制冷剂压降；使蒸发器做得比较薄，使得蒸发器沿管外侧空气流动方向的管排数比顶置式要少，减小了空气的流动阻力。 缩短了车内循环风的流程，减少了雨天漏水的

8、可能性。 顶置厚度很薄，可降低顶置制造成本，节省蒸发器室向外的传热损耗。（4）缺点: 蒸发器管道泄漏,不便于维修;小蒸发风机数量多。 产品开发时空调制造厂必须与客车厂同时进行并密切配合。2.4采用层叠式蒸发器平流式冷凝器换热能力大，增大冷凝风量对系统的各项参数影响不大，但改变蒸发器风机风量时，对系统的各项参数影响很大。目前大中型客车空调系统都采用铜管铝片管片式蒸发器，空调管一般都采用9.50.35的内肋螺纹管，几乎没有其它类型的蒸发器应用在大中型客车空调系统上，铜管铝片蒸发器的弱点是，重量大，换热效率低，由于机械胀管，应用在运动的汽车上，容易引起翅片与铜管间松动而降低传热效率。将目前换热效率最

9、高的层叠式蒸发器应用到大中型客车空调上，在当前是一种最理想的方案。大中型客车空调系统用层叠式蒸发器替代目前使用的铜管铝片管片式蒸发器可以提高换热效率、减轻蒸发器总成的重量，而且制造这种蒸发器的工艺已经成熟。大中型客车空调系统用层叠式蒸发器结构如图3所示。 出气管端进液管端宽度方向长度方向 图3 大中型客车空调层叠式蒸发器示意图图3 大中型客车空调层叠式蒸发器示意图制造大中型客车空调层叠式蒸发器具备如下主要材料、工艺条件：（1）翅板材料为SAPA公司的厚度0.5复合铝材，满足材料要求；（2）翅板冲模深圳、无锡、北京等有多家模具公司有能力开发，具备翅板加工工艺要求；（3）焊接为氮气炉保护焊，满足焊

10、接要求。其优点： 重量轻、体积小,换热量大。2.5采用新工质R407C，CO2制冷剂的使用已在西方发达国家部分汽车空调产品中取得了一定成果。目前，我国也在研究R407C工质使用在汽车空调上。（1）优点：R407C的容积制冷量比R12和R134a大许多，能大大减小汽车空调压缩机和两器的体积和重量,对提高汽车的动力性能，降低能耗，节约制造成本具有很大的意义。（2）缺点：有较高的排气压力、较大的压缩机扭矩、泄露改变组分和物性等。（3）R407C和R134a 、R12的物理性质对比如表1表1 R407C和R134a 、R12的物理性质对比表项目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沸点-29.8-26.2-43.6凝固点-155-101-115临界温度112.04101.195.62临界压力MP a4.124.064.613临界密度kg/m3557.7514.9506.7饱和蒸汽比容m3/kg 250.026950.0307230.022925潜热kJ/kg138.55176.647188.325气泡压力MP a0.65520.6650.11925液体密度kg/m313091207115425饱和气体密度kg/m337.1432.554310饱和液

12、体比热kJ/kg.K0.961.051.4650饱和液体比热kJ/kg.K1.0641.2371.76温度滑移K004.3臭氧破坏系数ODP1003.结语以上阐述了客车空调双系统和二拖一系统、将蒸发器置于客车内的风道内的内置式结构、利用双皮带轮实现压缩机转速变化不大的压缩机变速装置、层叠式蒸发器、采用新工质等客车空调系统和部件的改进设想，为今后客车空调的发展奠定了基础。参考文献1 丁国良.制冷空调新工质M.上海:上海交通大学出版社,2007.2 史琳,付屹东,韩礼钟,等.模拟分析R134a和R12在汽车空调两器中的换热J.流体机械, 2006, 17(2)3 王久生,张昌,陈祥林.汽车空调系统

13、M.汽车空调的原理与维修, 武汉测绘科技大学出版社,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