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汽車雙空調(diào)系統(tǒng)油循環(huán)率的測定研究

2021-03-24 09:58鄭淳允
汽車與駕駛維修(維修版) 2021年2期
關(guān)鍵詞:汽車空調(diào)潤滑油

摘要:本文闡述了汽車雙空調(diào)系統(tǒng)油循環(huán)率的4種試驗(yàn)工況測定方法,通過臺架試驗(yàn)方法確定油循環(huán)率是否在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi),從而最終確定汽車空調(diào)系統(tǒng)合適的油循環(huán)量,以此保證汽車空調(diào)壓縮機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn),保障汽車空調(diào)制冷性能。

關(guān)鍵詞:汽車空調(diào);雙系統(tǒng);潤滑油;油循環(huán)率

中圖分類號:U467.3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

0引言

當(dāng)前,隨著人們生活水平的不斷提高,有車一族也越來越多,人們對汽車的舒適性有了更高的要求,而汽車空調(diào)的制冷性能是整車舒適性的重要指標(biāo)。汽車空調(diào)的制冷性能好壞與系統(tǒng)的潤滑油息息相關(guān),潤滑油的多少和循環(huán)情況影響著空調(diào)的制冷效果。為了更好地確定潤滑油量以及油循環(huán)率,我們有必要進(jìn)行臺架測定。

1汽車空調(diào)系統(tǒng)的組成和類別

汽車空調(diào)系統(tǒng)主要是由壓縮機(jī)、冷凝器、HVAC總成、空調(diào)控制器、管路和傳感器等組成。汽車空調(diào)系統(tǒng)有單系統(tǒng)和雙系統(tǒng)兩大類,系統(tǒng)有一個(gè)HVAC總成的為單系統(tǒng),有兩個(gè)HVAC總成的為雙系統(tǒng)。圖1所示為汽車雙空調(diào)系統(tǒng)的組成。

2汽車空調(diào)潤滑油的作用與油循環(huán)率

壓縮機(jī)是汽車空調(diào)系統(tǒng)中的心臟,它是由發(fā)動機(jī)皮帶和電磁離合器來驅(qū)動的。其功能是吸入蒸發(fā)器中蒸發(fā)氣化后的低溫低壓氣態(tài)制冷劑,通過壓縮后將高溫高壓的氣態(tài)制冷劑送到冷凝器中。

潤滑油在壓縮機(jī)中的作用為潤滑和密封。壓縮機(jī)工作時(shí)不僅需要潤滑油來潤滑運(yùn)動部件,還需要潤滑油對泄漏部位進(jìn)行密封,由此來看制冷劑中帶油量越大越好。但是,制冷劑帶油量過大,會對換熱器換熱效果產(chǎn)生不利影響,進(jìn)而影響整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)性能。而潤滑油量減少時(shí),則會對壓縮機(jī)可靠性產(chǎn)生不利影響,嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致壓縮機(jī)由于高溫而被燒壞。因此,為了保證潤滑油的容量合適,有必要通過臺架來測定潤滑油量和油循環(huán)率。

空調(diào)系統(tǒng)油循環(huán)率(Oil Circulation Rate,簡稱OCR))是指參與空調(diào)系統(tǒng)循環(huán)的潤滑油質(zhì)量流量與潤滑油、制冷劑混合物的質(zhì)量流量之比[1],計(jì)算公式如下:

OCR=G1/(G1+G2)(1)

式中OCR——油循環(huán)率

G1——潤滑油質(zhì)量流量

G2——制冷劑質(zhì)量流量

3汽車空調(diào)油循環(huán)率的測定

3.1空調(diào)系統(tǒng)測試臺架

雙空調(diào)系統(tǒng)測試臺架由前HVAC、后HVAC、冷凝器總成、壓縮機(jī)、實(shí)車空調(diào)管路以及流量計(jì)、轉(zhuǎn)速表等組成。

3.2油循環(huán)率測試

汽車雙空調(diào)系統(tǒng)油循環(huán)率的測試是根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)及壓縮機(jī)排量,先設(shè)定此次潤滑油量,再按空調(diào)系統(tǒng)的高負(fù)荷、中負(fù)荷和低負(fù)荷不同工況條件進(jìn)行測試。測試的結(jié)果與油循環(huán)率基準(zhǔn)區(qū)域比對,在允許范圍區(qū)域則為符合要求,否則需調(diào)整油量再進(jìn)行測試,直到符合標(biāo)準(zhǔn)為止。這樣得到的潤滑油量則為系統(tǒng)的油用量。

3.2.1潤滑油初始量和制冷劑量設(shè)定

由于該空調(diào)系統(tǒng)采用160mL排量的壓縮機(jī),該壓縮機(jī)的基本潤滑油量為135g,再考慮空調(diào)管路上存留量大約為20g,故此,先設(shè)定此次潤滑油量為155g。

空調(diào)系統(tǒng)的制冷劑量經(jīng)過測定為1080g。因此,空調(diào)系統(tǒng)油循環(huán)率根據(jù)臺架所測得的潤滑油和制冷劑質(zhì)量流量測量值,由公式(1)進(jìn)行計(jì)算所得。

3.2.2測試過程與結(jié)果

空調(diào)系統(tǒng)油循環(huán)率與空調(diào)的高低負(fù)荷有關(guān),由于雙空調(diào)系統(tǒng)有前HVAC和后HVAC,這樣就要根據(jù)不同的使用情況,包括高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速、高負(fù)荷低轉(zhuǎn)速、低負(fù)荷高轉(zhuǎn)速和低負(fù)荷低轉(zhuǎn)速等不同工況來進(jìn)行測定[2]。測試時(shí)通過前、后HVAC風(fēng)量不同:1前、后HVAC的風(fēng)量都調(diào)到Hi;2前、后HVAC風(fēng)量都調(diào)到Lo;3前HVAC風(fēng)量調(diào)到Hi,后HVAC風(fēng)量調(diào)到Lo;4前HVAC風(fēng)量調(diào)到Hi,后HVAC風(fēng)量調(diào)到OFF。另外,還需要在不同車速條件下進(jìn)行測試。

一般情況下,空調(diào)系統(tǒng)的油循環(huán)率在不同的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速下為1.5%~8%,可以根據(jù)測試結(jié)果與油循環(huán)率分布范圍比對,以此確定油循環(huán)率是否合理。

3.2.2.1試驗(yàn)工況I

(1)試驗(yàn)條件:環(huán)境溫度設(shè)定為30±1°C,相對濕度為50±10%,空調(diào)系統(tǒng)調(diào)整為外循環(huán)、吹臉模式(FACE),前、后HVAC的風(fēng)量都調(diào)到Hi,空調(diào)系統(tǒng)的溫度調(diào)到最低Lo。

(2)試驗(yàn)車速:先是怠速(0km/h),然后車速設(shè)定為40±3km/h,之后每隔20km/h遞增,直到車速達(dá)到120km/h。

(3)試驗(yàn)結(jié)果:高負(fù)荷狀態(tài)下,油循環(huán)率結(jié)果如表1和圖2

所示。由上可知,HI/HI工況測到的油循環(huán)率5.60%~6.40%,該結(jié)果在允許基準(zhǔn)的區(qū)域內(nèi)。由此判定,油量在前、后HVAC的風(fēng)量都調(diào)到Hi時(shí)是合適的。

3.2.2.2試驗(yàn)工況II

(1)試驗(yàn)條件:環(huán)境溫度設(shè)定為30±1°C,相對濕度為50±10%,空調(diào)系統(tǒng)調(diào)整為外循環(huán)、吹臉模式,前、后HVAC的風(fēng)量都調(diào)到Lo,空調(diào)溫度調(diào)到最低Lo。

(2)試驗(yàn)車速:先是怠速(0km/h),然后車速設(shè)定為40±3km/h,之后每隔20km/h遞增,直到車速達(dá)到120km/h。

(3)試驗(yàn)結(jié)果:該工況下,油循環(huán)率測試結(jié)果如表2和圖3所示,滿足標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域。

由上可知,Lo/Lo工況測到的油循環(huán)率4.80%~6.20%,在允許基準(zhǔn)的區(qū)域內(nèi)。由此判定,油量在前、后HVAC的風(fēng)量都調(diào)到Lo時(shí)是合適的。

3.2.2.3試驗(yàn)工況III

(1)試驗(yàn)條件:環(huán)境溫度分別設(shè)定為25°C、30°C、35°C和40±1°C,相對濕度為50±10%,空調(diào)系統(tǒng)調(diào)整為外循環(huán)、吹臉模式,前、后HVAC的風(fēng)量分別調(diào)到Hi、Lo,空調(diào)溫度調(diào)到最低Lo。

(2)試驗(yàn)車速:首先是怠速(0km/h),然后為120km/h。

(3)試驗(yàn)結(jié)果:后空調(diào)低負(fù)荷狀態(tài)下,車速為120km/h和怠速的油循環(huán)率結(jié)果如表3和表4所示,油循環(huán)率測試結(jié)果分布區(qū)域如圖4和圖5所示。

由上可知,Hi/Lo工況測到的油循環(huán)率均分布在允許的基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi),說明油量在此工況下是合適的。

3.2.2.4試驗(yàn)工況IV

(1)試驗(yàn)工況:環(huán)境溫度分別設(shè)定為30±1°C,相對濕度為50±10%,空調(diào)系統(tǒng)調(diào)整為外循環(huán)、吹臉模式,前、后HVAC的風(fēng)量分別調(diào)到Hi、OFF,空調(diào)溫度調(diào)到最低Lo。

(2)試驗(yàn)車速:首先是怠速0km/h,然后為120km/h。

(3)試驗(yàn)結(jié)果:后空調(diào)關(guān)閉狀態(tài)下,怠速時(shí)油循環(huán)率滿足要求,120km/h時(shí)油循環(huán)率下降趨勢,持續(xù)5h后會低于規(guī)定值,見表5、表6所示,分布區(qū)域見圖6和圖7所示。

由上可知,Hi/OFF工況測到的油循環(huán)率是分布在允許的基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi),說明油量在此工況下是合適的。

4結(jié)束語

本文是對汽車雙空調(diào)系統(tǒng)油循環(huán)率測定的總體介紹。由于有前、后HVAC總成,因此需要搭建實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)臺架分別進(jìn)行4種工況的測試,根據(jù)測試油循環(huán)率的分布區(qū)域結(jié)果進(jìn)而確定潤滑油量。合適的潤滑油量一方面保證了壓縮機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn),另一方面又能使整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的制冷性能發(fā)揮到最佳,制冷效果良好。

本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)是研究了雙空調(diào)系統(tǒng)油循環(huán)率的測定方法,4種工況完全覆蓋了前、后HVAC的潤滑油循環(huán)情況,從而確保測定出來的潤滑油量是合適的,這區(qū)別于單空調(diào)系統(tǒng)的測定方法。通過此研究有效拓展了空調(diào)系統(tǒng)油循環(huán)率的測試方法,為空調(diào)系統(tǒng)油循環(huán)率的測定提供了新的有效途徑。

【參考文獻(xiàn)】

[1]易豐收.油循環(huán)率汽車空調(diào)系統(tǒng)制冷性能的影響研究[J].制冷與空調(diào),2018(05):69-72.

[2]秦紅.空調(diào)系統(tǒng)冷凍油循環(huán)率對制冷性能影響的試驗(yàn)研究[J].汽車電器,2017(06):78-80.

作者簡介:

鄭淳允,碩士,高級工程師,研究方向?yàn)槠囯娮与娖鏖_發(fā)設(shè)計(jì)。

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