曾凡躍 鄧建欽

（1.欽州市欽南區(qū)科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所，廣西 欽州 535000；2.廣西欽州市奇福保溫冷凍設(shè)備有限公司，廣西 欽州 535099）

【摘 要】近年來(lái)，市場(chǎng)上對(duì)重型卡車及工程車的需求量快速增長(zhǎng)，重型卡車及工程車的相關(guān)零部件行業(yè)也得到了飛速的發(fā)展。因此，重型卡車及工程車空調(diào)裝載率逐年提高，汽車空調(diào)裝置已成為工程車輛中重要的功能部件。文章結(jié)合工作實(shí)踐，分析獨(dú)立式空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)的研究現(xiàn)狀，并對(duì)重型卡車及工程車空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

【關(guān)鍵詞】獨(dú)立式汽車空調(diào)系統(tǒng)；節(jié)能環(huán)保；怠速和加速控制

【中圖分類號(hào)】U463.851 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2016）03-0070-03

隨著中國(guó)工業(yè)的快速發(fā)展，市場(chǎng)上對(duì)重型卡車及工程車的需求量快速增長(zhǎng)，重型卡車及工程車的相關(guān)零部件行業(yè)也得到了飛速的發(fā)展。在長(zhǎng)途高速物流時(shí)代，車輛在高速服務(wù)區(qū)休息、遇到堵車、裝卸貨時(shí)，駕駛員需要得到較好的休息以保證行車安全，特別是水泥散裝運(yùn)輸與煤炭運(yùn)輸，夏天車內(nèi)的惡劣環(huán)境導(dǎo)致駕駛員不能獲得良好的休息而常常引發(fā)交通事故。因此，配備汽車空調(diào)來(lái)提高汽車乘坐舒適性具有重要的意義。近幾年，重型卡車及工程車的空調(diào)裝載率逐年提高，對(duì)汽車乘駕舒適性、安全性等均提出了更高的技術(shù)要求。為了在重型卡車及工程車市場(chǎng)中占據(jù)一席之地，生產(chǎn)出安全性和可靠性較高、經(jīng)濟(jì)性能較優(yōu)越、節(jié)能減排的新型獨(dú)立汽車空調(diào)器，已成為各大汽車生產(chǎn)廠商研究的重要方向。因此，研發(fā)出一種應(yīng)用于大型重卡車、特種車、吊車、野外勘探及建筑機(jī)械等工程車輛的空調(diào)制冷設(shè)備，實(shí)現(xiàn)工程車輛在候貨、堵車時(shí)乘坐舒適，使用空調(diào)時(shí)汽車尾氣排放污染少，降低車輛空調(diào)運(yùn)行成本，至關(guān)重要。

1 獨(dú)立式汽車空調(diào)新技術(shù)研究現(xiàn)狀

目前，國(guó)外已基本實(shí)現(xiàn)全部工程車輛空調(diào)裝載，其汽車空調(diào)的研究起步較早，技術(shù)比較先進(jìn)，具備很強(qiáng)的技術(shù)壟斷。在國(guó)內(nèi)，工程車輛目前的空調(diào)使用量不高，基本上是以顧客要求選裝為主，而且專門研究工程車空調(diào)的企業(yè)比較少。以往的獨(dú)立式汽車空調(diào)的發(fā)動(dòng)機(jī)油門控制常為機(jī)械式，最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)形式為拉線機(jī)構(gòu)，油門踏板控制拉線機(jī)構(gòu)來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)油門開(kāi)和閉的大小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但控制精度不高，而且其油門控制均采用手動(dòng)裝置。同時(shí)，大多數(shù)企業(yè)按照轎車空調(diào)的設(shè)計(jì)和制造經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，普遍存在系統(tǒng)不匹配的情況，特別是空調(diào)動(dòng)力匹配問(wèn)題尤為突出。此外，以往的獨(dú)立式汽車空調(diào)一般是用底座或支架將發(fā)動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)和發(fā)電機(jī)固定連接，并用不少于2條傳動(dòng)皮帶帶動(dòng)運(yùn)行，占據(jù)的空間大，也比較笨重，影響安裝。因此，我國(guó)的整個(gè)獨(dú)立汽車空調(diào)行業(yè)與國(guó)外還有較大的差距。

2 目前獨(dú)立式汽車空調(diào)新技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

2.1 市場(chǎng)前景

當(dāng)前，汽車用空調(diào)技術(shù)是隨著環(huán)保技術(shù)、節(jié)能技術(shù)和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。隨著人們生活水平的提高，近年來(lái)，工程車生產(chǎn)廠家為改善駕駛員的工作環(huán)境，紛紛提出了配置獨(dú)立式空調(diào)的要求。重型卡車和工程車用空調(diào)具有制冷量大、可靠性高、節(jié)能環(huán)保的要求，由廣西欽州市奇福保溫冷凍設(shè)備有限公司研制的獨(dú)立式汽車空調(diào)器，主要提高了大型重卡車、特種車、吊車、野外勘探及建筑機(jī)械的乘坐舒適性，減少了汽車尾氣排放。以250～300馬力的重型卡車為例：怠速恒溫空調(diào)燃油為6～9 L/h，獨(dú)立式空調(diào)器每小時(shí)燃油約0.3 L，怠速恒溫空調(diào)的燃油及尾氣排放量比獨(dú)立式空調(diào)器高出20～30倍。本項(xiàng)目產(chǎn)品的目標(biāo)市場(chǎng)定位大型重卡車、特種車、吊車、野外勘探及建筑機(jī)械工程車，代替原車發(fā)動(dòng)機(jī)大排量空調(diào)，降低車輛空調(diào)運(yùn)行成本，節(jié)能減排，保護(hù)環(huán)境，大大優(yōu)于非獨(dú)立式制冷系統(tǒng)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

2.2 獨(dú)立式汽車空調(diào)新技術(shù)的關(guān)鍵

（1）研究開(kāi)發(fā)全自動(dòng)電氣精確控制的汽柴油發(fā)動(dòng)機(jī)怠速和加速控制電磁閥。傳統(tǒng)的獨(dú)立式汽車空調(diào)器的發(fā)動(dòng)機(jī)油門控制常為機(jī)械式，最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)形式為拉線機(jī)構(gòu)，油門踏板通過(guò)拉線機(jī)構(gòu)來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)油門開(kāi)和閉的大小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但控制精度不高，而且其油門控制均采用手動(dòng)裝置，無(wú)法滿足完成空調(diào)制冷工況的自動(dòng)化控制要求。本課題研究的獨(dú)立式汽車空調(diào)器可以實(shí)現(xiàn)車內(nèi)溫度的全自動(dòng)電氣精確控制，實(shí)現(xiàn)怠速恒溫，加速制冷。

（2）對(duì)獨(dú)立汽車空調(diào)器進(jìn)行系統(tǒng)匹配合理研究。以往大多數(shù)企業(yè)按照轎車空調(diào)的設(shè)計(jì)和制造經(jīng)驗(yàn)來(lái)對(duì)工程車的空調(diào)進(jìn)行設(shè)計(jì)，普遍存在系統(tǒng)不匹配的情況，特別是空調(diào)動(dòng)力匹配問(wèn)題尤為突出。本課題對(duì)整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的匹配性進(jìn)行研究，使系統(tǒng)具有一定適應(yīng)最大負(fù)荷工況和惡劣運(yùn)行工況的能力。

（3）以汽柴油發(fā)動(dòng)機(jī)怠速和加速控制電磁閥為基礎(chǔ)，研究設(shè)計(jì)出應(yīng)用于重型卡車及工程車的獨(dú)立式汽車空調(diào)器。傳統(tǒng)的獨(dú)立式汽車空調(diào)器一般結(jié)構(gòu)是用底座或支架將發(fā)動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)和發(fā)電機(jī)固定連接，并用不少于2條傳動(dòng)皮帶帶動(dòng)運(yùn)行，占據(jù)的位置空間大，也比較笨重，影響安裝。本課題針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，研究開(kāi)發(fā)一種體積小且易于安裝的獨(dú)立式汽車空調(diào)器。

（4）節(jié)能降耗研究。通過(guò)對(duì)獨(dú)立式汽車空調(diào)器全自動(dòng)電氣精確控制技術(shù)的研究，以及對(duì)獨(dú)立式汽車空調(diào)器系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高其燃油利用率，節(jié)約燃油，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

2.3 獨(dú)立式汽車空調(diào)技術(shù)方案

（1）全自動(dòng)電氣精確控制的汽柴油發(fā)動(dòng)機(jī)怠速和加速控制電磁閥。電磁閥體和設(shè)于電磁閥體內(nèi)的電磁線圈和閥體芯軸之間壓裝，使閥體芯軸彈性伸出電磁閥體頂部的回位彈簧，閥體芯軸頂部連接帶有鎖緊螺母的調(diào)節(jié)螺桿，調(diào)節(jié)螺桿連接發(fā)動(dòng)機(jī)的油門撥叉，閥體芯軸底部設(shè)置從電磁閥體底部伸出的限位螺桿，限位螺桿上帶有限位螺母；通電后，電磁線圈作用在閥體芯軸上的推力與回位彈簧的作用力相反。發(fā)動(dòng)機(jī)所需轉(zhuǎn)速由閥體芯軸的行程決定，而閥體芯軸的行程由限位螺桿和限位螺母調(diào)節(jié)決定；發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速由油門撥叉的行程調(diào)節(jié)控制，油門撥叉的行程調(diào)節(jié)控制通過(guò)與之連接的調(diào)節(jié)蝶、桿完成；發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的加速工況由控制電路開(kāi)啟電磁線圈而產(chǎn)生磁力，推動(dòng)閥體芯軸帶動(dòng)油門撥叉而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)加速。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的加速工況滿足后，控制電路關(guān)閉電源，電磁場(chǎng)磁力消失，閥體芯軸由回位彈簧力復(fù)位，發(fā)動(dòng)機(jī)按怠速運(yùn)行。汽柴油發(fā)動(dòng)機(jī)怠速和加速控制電磁閥的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

（2）獨(dú)立汽車空調(diào)器系統(tǒng)匹配研究。①選擇一臺(tái)獨(dú)立式汽車空調(diào)器作為參考機(jī)型。②根據(jù)所需空調(diào)器的制冷量大小選擇匹配的壓縮機(jī)，一般按空調(diào)器的額定制冷量為壓縮機(jī)單體能力的90%進(jìn)行選擇，同時(shí)選擇壓縮機(jī)機(jī)型，如活塞式、轉(zhuǎn)子式、渦旋式等。③選擇冷凝器、蒸發(fā)器，并以參考機(jī)型為基礎(chǔ)，計(jì)算出冷凝器和蒸發(fā)器內(nèi)容積增大（或減少）的比例，估算制冷劑充注量，匹配制冷系統(tǒng)。④對(duì)制冷系統(tǒng)過(guò)負(fù)荷工況或惡劣運(yùn)行工況進(jìn)行研究，選擇過(guò)載保護(hù)器。⑤對(duì)不合格項(xiàng)目進(jìn)行微調(diào)或整改。

（3）以汽柴油發(fā)動(dòng)機(jī)怠速和加速控制電磁閥為基礎(chǔ)，研究設(shè)計(jì)出應(yīng)用于重型卡車及工程車的獨(dú)立式汽車空調(diào)器。獨(dú)立式汽車空調(diào)包括柴油機(jī)、壓縮機(jī)和發(fā)電機(jī)，壓縮機(jī)和發(fā)電機(jī)通過(guò)機(jī)架安裝于柴油機(jī)上，機(jī)架包括平臺(tái)支架和轉(zhuǎn)動(dòng)支架，平臺(tái)支架橫置于柴油機(jī)一側(cè)，平臺(tái)支架的前端連接于柴油機(jī)上，轉(zhuǎn)動(dòng)支架設(shè)于平臺(tái)支架下方，轉(zhuǎn)動(dòng)支架的前端鉸鏈設(shè)于平臺(tái)支架前部，轉(zhuǎn)動(dòng)支架的后端用可調(diào)節(jié)支架角度的調(diào)節(jié)螺桿連接在平臺(tái)支架后端；壓縮機(jī)安裝于平臺(tái)支架上，發(fā)電機(jī)安裝于轉(zhuǎn)動(dòng)支架上，壓縮機(jī)和發(fā)電機(jī)的輸出軸與柴油機(jī)輸出軸同處一側(cè)，各輸出軸上的皮帶輪之間通過(guò)一條傳動(dòng)皮帶連接。獨(dú)立式汽車空調(diào)器的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

（4）應(yīng)用于重型卡車及工程車的獨(dú)立式汽車空調(diào)器的節(jié)能降耗研究。采用汽柴油發(fā)動(dòng)機(jī)怠速和加速控制電磁閥作為制冷劑的控制器，可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立汽車空調(diào)的全自動(dòng)電氣控制，實(shí)現(xiàn)怠速恒溫和加速制冷的精確控制。同時(shí)，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行匹配研究，保證空調(diào)動(dòng)力合理匹配，保證燃油的充分利用，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

3 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)獨(dú)立式汽車空調(diào)器的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，主要對(duì)汽柴油發(fā)動(dòng)機(jī)怠速和加速控制、獨(dú)立汽車空調(diào)器系統(tǒng)匹配、制冷系統(tǒng)、混合動(dòng)力系統(tǒng)等各個(gè)系統(tǒng)不同的功能及特點(diǎn)進(jìn)行了介紹。在獨(dú)立式汽車空調(diào)器迫切需要應(yīng)用于重型卡車及工程車的今天，性能可靠、節(jié)能環(huán)保的動(dòng)力系統(tǒng)越來(lái)越受到人們的關(guān)注。國(guó)內(nèi)的重型卡車及工程車也意識(shí)到了新型節(jié)能系統(tǒng)的巨大潛力，因此新型節(jié)能系統(tǒng)的研究越來(lái)越受到人們的重視。在未來(lái)重型卡車及工程車獨(dú)立式汽車空調(diào)器系統(tǒng)的研發(fā)過(guò)程中，必須與汽車開(kāi)發(fā)同步，以適應(yīng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)越來(lái)越緊湊、節(jié)能環(huán)保、新能源動(dòng)力代替等變化，以與重型卡車及工程車獨(dú)立式汽車空調(diào)器發(fā)動(dòng)機(jī)效率提高和電氣化、混合驅(qū)動(dòng)動(dòng)力及其他新型功能零部件使用后相匹配。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]曾壯.城市客車非獨(dú)立式空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].客車技術(shù)與研究，2005（3）.

[2]曾壯.非獨(dú)立式汽車空調(diào)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)比的設(shè)計(jì)[J].專用汽車，1996（2）.

[3]趙天放，鄒全民，袁妮，等.大中型客車非獨(dú)立式空調(diào)系統(tǒng)的選配設(shè)計(jì)[J].城市車輛，2009（9）.

[責(zé)任編輯：鐘聲賢]