蔡勇剛

（廈門金龍汽車空調有限公司， 福建 廈門 361023）

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展以及人們生活水平的提高，汽車舒適性越來越受到關注[1-2]，而車內溫度對汽車舒適性有著很大程度的影響[3]，尤其對于客車來說乘車溫度舒適性是客車性能評價的重要指標，客車空調對提高乘車舒適性有著重要作用。目前常規(guī)客車空調控制由駕駛員對車內溫度進行制冷、制熱、通風工作模式操作，隨著車內外的熱負荷不同車內溫度一直會在很大范圍內波動，極大影響乘車溫度舒適性。

1 工作原理

空調系統(tǒng)原理框圖如圖1所示，空調制冷采用傳統(tǒng)機械壓縮機，由發(fā)動機帶動，壓縮機采用帶能量調節(jié)閥裝置。空調制熱采用發(fā)動機余熱式采暖，發(fā)動機高溫冷卻水通過制熱芯體，蒸發(fā)風機帶動車內空調循環(huán)加熱車內空氣。

圖1 空調系統(tǒng)原理框圖

制冷回路由壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器組成，通過冷媒管路連接；制熱回路由發(fā)動機、發(fā)動機自帶水泵、空調水泵、空調水閥、蒸發(fā)器組成，通過防凍液膠管連接；蒸發(fā)器由制冷芯體、制熱芯體、蒸發(fā)風機組成。其中，空調水閥可以進行開度控制，空調水泵可以無級調速控制，蒸發(fā)風機可以無級調速控制。

2 控制策略

空調開啟后，設定需要的車內溫度，空調按照設定溫度全自動運行，通過壓縮機能量調節(jié)閥、蒸發(fā)風機控制、調節(jié)水閥開度控制、水泵轉速以及開關控制、水閥間歇周期開啟控制實現(xiàn)車內溫度在設定溫度±0.5℃內。

控制流程如圖2所示，圖中，Tsp表示設定溫度、Tout表示車外溫度、Tin表示車內溫度。通過車外溫度與設定溫度對比劃分為3個區(qū)間進行不同控制，分別為Tout＆lt;Tsp-5℃、Tsp-5℃≤Tout＆lt;Tsp+5℃、Tout≥Tsp+5℃。

圖2 控制流程圖

1） Tout＆lt;Tsp-5℃區(qū)間，當Tin＆lt;Tsp-4℃，啟動水泵轉速每15s上升5%直到最大轉速，水閥開度調整到最大，蒸發(fā)風機最大轉速運行，制冷關閉；當Tsp-4℃≤Tin＆lt;Tsp-2℃，啟動水泵每15s下降5%直到最小轉速，水閥開度每15s下降5%直到最小開度，蒸發(fā)風機最大擋工作，制冷關閉；當Tsp-2℃≤Tin＆lt;Tsp-0.5℃，啟動水泵每15s上升5%直到最大轉速，水閥開度每15s上升5%直到50%開度，蒸發(fā)風機按照溫差自動調節(jié)風量，制冷開啟，能量調節(jié)閥開啟；當Tsp-0.5℃≤Tin＆lt;Tsp+0.5℃，水泵關閉，水閥間歇周期開啟，蒸發(fā)風機最低轉速運行，制冷關閉；當Tsp+0.5℃≤Tin＆lt;Tsp+2℃，水泵開啟最低轉速，水閥間歇周期開啟。蒸發(fā)風機依據溫差自動運行，制冷開啟，能量調節(jié)閥開啟；當Tsp+4℃≤Tin＆lt;Tsp+2℃，水泵關閉，水閥關閉，蒸發(fā)風機依據溫差自動運行，制冷開啟，能量調節(jié)閥開啟；當Tsp+4℃≤Tin，水泵關閉，水閥關閉，蒸發(fā)風機依據溫差自動運行，制冷開啟，能量調節(jié)閥關閉。

2） Tsp-5℃≤Tout＆lt;Tsp+5℃區(qū)間，當Tin＆lt;Tsp-4℃，水泵最低轉速運行，水閥開度每15s上升5%直到全開，蒸發(fā)風機最大轉速運行，制冷關閉；當Tsp-4℃≤Tin＆lt;Tsp-2℃，水泵最低轉速運行，水閥開度每15s下降5%直到最小開度，蒸發(fā)風機最大擋工作，制冷關閉；當Tsp-2℃≤Tin＆lt;Tsp-0.5℃，水泵最低轉速運行，水閥開度每15s下降5%直到最小開度，蒸發(fā)風機按照溫差自動調節(jié)風量，制冷開啟，能量調節(jié)閥開啟；當Tsp-0.5℃≤Tin＆lt;Tsp+0.5℃，水泵關閉，水閥間歇周期開啟，蒸發(fā)風機最低轉速運行，制冷開啟，能量調節(jié)閥開啟；當Tsp+0.5℃≤Tin＆lt;Tsp+1℃，水泵關閉，水閥關閉，蒸發(fā)風機依據溫差自動運行，制冷開啟，能量調節(jié)閥開啟；當Tsp+1℃≤Tin＆lt;Tsp+4℃，水泵關閉，水閥關閉，蒸發(fā)風機依據溫差自動運行，制冷開啟，能量調節(jié)閥關閉；當Tsp+4℃≤Tin，水泵關閉，水閥關閉，蒸發(fā)風機最大風速運行，制冷開啟，能量調節(jié)閥關閉。

3） Tout≥Tsp+5℃區(qū)間，當Tin＆lt;Tsp-4℃，水泵最低轉速運行，水閥最低開度，蒸發(fā)風機最大轉速運行，制冷關閉；當Tsp-4℃≤Tin＆lt;Tsp-2℃，水泵關閉，水閥最小開度，蒸發(fā)風機最大擋工作，制冷關閉；當Tsp-2℃≤Tin＆lt;Tsp-0.5℃，水泵關閉，水閥間歇周期開啟，蒸發(fā)風機按照溫差自動調節(jié)風量，制冷開啟，能量調節(jié)閥開啟；當Tsp-0.5℃≤Tin＆lt;Tsp+0.5℃，水泵關閉，水閥間歇周期開啟，蒸發(fā)風機最低轉速運行，制冷開啟，能量調節(jié)閥開啟；當Tsp+0.5℃≤Tin＆lt;Tsp+1℃，水泵關閉，水閥關閉。蒸發(fā)風機依據溫差自動運行，制冷開啟，能量調節(jié)閥開啟；當Tsp+1℃≤Tin＆lt;Tsp+4℃，水泵關閉，水閥關閉，蒸發(fā)風機依據溫差自動運行，制冷開啟，能量調節(jié)閥關閉；當Tsp+4℃≤Tin，水泵關閉，水閥關閉，蒸發(fā)風機最大風速運行，制冷開啟，能量調節(jié)閥關閉。

3 水閥間歇周期開啟策略

空調制熱采用發(fā)動機余熱式采暖，發(fā)動機水溫在90℃左右，發(fā)動機冷卻水進入蒸發(fā)器制熱芯體會形成的蓄熱，隨著時間的增加蓄熱量會增加，如此會造成車內溫度快速上升，難以保證車內溫度的恒定，為此采用水閥間歇周期開啟策略進行控制，避免蒸發(fā)器制熱芯體形成較大的蓄熱量。

水閥間歇周期開啟控制流程圖如圖3所示，此過程水閥開度設置為最小開度，進入水閥間歇開啟，記錄當前車內溫度T1，水閥開啟且開啟時間增加10%，然后水閥關閉且關閉時間減少10%，記錄此時車內溫度T2；當Tsp＆gt;T2且＆lt;T1，水閥開啟且開啟時間減小10%，然后水閥關閉且關閉時間增加10%，記錄此時車內溫度T3；如此時Tsp＆gt;T3且T2＆lt;T3，水閥開啟且開啟時間減小10%，然后水閥關閉且關閉時間增加10%，如此時Tsp＆gt;T3且T2≥T3，水閥開啟且開啟時間增加10%，然后水閥關閉且關閉時間減少10%；出現(xiàn)T2或者T3大于Tsp，則結束水閥間歇周期開啟。

圖3 水閥間歇周期開啟策略流程圖

4 結語

車內溫度對汽車舒適性有著很大程度的影響，尤其對于客車來說，乘車溫度舒適性是客車性能評價的重要指標，客車空調對于乘車舒適性有著重要作用。通過上述介紹的客車空調全自動恒溫控制方法，綜合應用壓縮機能量調節(jié)閥、蒸發(fā)風機控制、調節(jié)水閥開度控制、水泵轉速以及開關控制、水閥間歇周期開啟自動控制實現(xiàn)車內溫度恒定，維持車內溫度在設定溫度±0.5℃內。