没计研究 汽车实用技术 ＡＵＴｏＭｏＢｌＬＥ ＡＰＰＬｌＥＤ ＴＥＣＨＮ０ＬＯＧＹ ２０１６年第４期 ２０１６ ＮＯ．４ １０．１６６３８／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７１—７９８８．２０１６．０４．０１２ 车用空调压缩机选择与速比匹配 孙强，曹皇亲，吕慧 （安徽江淮汽车股份有限公司，安徽合肥２３０６０１） 摘要：减少汽车的空调功率消耗对于气候控制工程师来说是他们面临的关键性挑战之一。研究的主要目的是针对 某平台商用车型更换发动机后，在不降低空调系统性能前提下，通过选择合适的压缩机速比降低压缩机排量，从而 达到减小压缩机排量，降低成本的目的。 关键词：压缩机选择：速比 中图分类号：Ｕ４６７．３文献标识码：Ａ文章编号：１ ６７１—７９８８（２０１ ６）０４—３２—０４ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｔｃｈ ｒａｔｉｏ Ｓｕｎ Ｑｉａｎｇ，Ｃａｏ Ｈｕａｎｇｑｉｎ，Ｌｖ Ｈｕｉ （Ａｎｈｕｉ Ｊｉａｎｇｈｕａｉ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ａｎｈｕｉ Ｈｅｆｅｉ ２３０６０１） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｐｉｖｏｔａｌ ｃｈａｌｌｅｎｇｅ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅ ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｌｉｍａｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｉｎｌｙ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｗａｙ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ ｖｅｈｉｃｌｅ ｂｙ ｃｈｏｏｓｉｎｇ ｔｈｅ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｓｐｅｅｄ．Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ，ｔｈｅ ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ’Ｓ ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｓｎ’ｔ ｂｅ ｒｅｄｕｃｅｄ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｃｈａｎｇｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｍａｔｃｈｉｎｇ；ｒａｔｉｏ ｏｆ ｓｐｅｅｄ ＣＬＣ ＮＯ．：Ｕ４６７．３ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｃｏｄｅ：Ａ Ａｒｔｉｃｌｅ ＩＤ：１６７１－７９８８（２Ｏ１６】０４－３２—０４ 表２中国、美国、日本室内空气计算参数值对比 １、冷负荷计算 １．１制冷剂的选择 现阶段汽车空调系统使用Ｒ１３４ａ作为冷媒，因为Ｒ１３４ａ 对大气层的破坏相对较小、安全性好、无色、无味、不燃烧、 不爆炸、基本无毒性、化学性质稳定，是一种理想的制冷剂， 表１是Ｒ１３４ａ的一些基本性质。 表１ Ｒ１３４ａ的性质 相对分 标准沸 凝固温 子量 １Ｏ２．０３ ｆ 温度， ： 相对温度（Ｉ％） ｌ流速，（ｍ／ｓ） ｌ外气僦 ｍ ， 半 １叶１陶１美阐１日本ｊ巾圜ｌ羹阑１日本１ 中国 ｊ日本ｊ （人 ）】 —厦季】２４ ２８ １ ２１—２２ １ １９ ２３ ｌ ５０ ６０ ｌ ６０－７５ ｌ ６０ ７５ １ ０．２５ ０ ５ ｌ ０．２ ｌ ．， Ｌ２０ 冬季Ｉ １６ １８ Ｊ １９ ２０ ｌ １６ ２０ ｌ＞５０ Ｉ ５５ ７０ Ｉ ５５ ７０ ｌ ｄ】２ １ ０．２ Ｉ…Ｉ ２０—３０ 厂常用乍速：４０ｋｍ／ｈ 压缩机转速：１８００ｒｐｍ Ｉ 外气 球温度：３８。Ｃ 条件 相对湿度：５４％ 风机电艇：２７Ｖ 刚射强度：８６０ｋｃａｌ／ｍ Ｉ１ 冷凝器入Ｉ＿＝】风速：４．５ｍ／ｓ 新风量：３０ Ｉｎ：／（人．ｈ）： Ｉ 卒气焓值：２２ ２ｋｃａｌ／ｋｇ 车内空气流速；０ ３ｍ／ｓ 根据以上条件列出技术指标，见表３。 临界温 临界压 度，。ｃ 力／ＵＰａ １０１．１ ４．０６ 等熵指 表３技术指标 外气条件 车内目标 分子式 ｛ Ｃ 度，。ｃ －２６．１ －１Ｏ１．１ 数（１２０￣Ｃ １０３ ２５ ａ） 干球温度 空气焓值 日射强度 相对湿度 风机电压 ４３。Ｃ ２２．２ｋｃａｌ／ｋｇ ８６０ｋｃａｌ／ｍ２ｈ ５４％ ２７Ｖ 干球温度 空气焓值 相对湿度 车内空气流速 新风量 １８。Ｃ １２ｋｃａｌ／ｋｇ ５０％ ０．３ｒｒｄｓ ３０ ｒｎ３／（人．ｈ） ＣＨ２ＦＣＦ３ １．１１ １．２设计目标 通常以常用车速作为设计标准，结合表２、查湿一焓图列 出以下条件。 作者简介：孙强，就职于安徽江淮汽车股份有限公司。 常用车速 ４０ｋｍ／ｈ 汽车实用技术 １．３制冷分析图 根据以上技术指标绘制下图ｉ。 ２０１６年第４期 （３）车辆负荷（温差负荷Ｈ ＋曰射负荷Ｈ ） 温差负荷Ｈｔ：Ｈ ＝Ｋ Ｘ Ａ Ｘ Ａ ｔ Ｋ：热传导率（ｋｃａｌ／ｍ ｈ。Ｃ） 燕发温度，Ｔ＝ （０ ．ｃ） 燕发Ⅲｕ 度．（５ Ｃ） 一Ａ：车内表面积（ｍｅ）（不包括玻璃面积） △ｔ：车内外空气温差（。Ｃ） Ｋ取经验值２．２４ ｋｃａｌ／ｍ～ｈ Ｃ，车内表面积测量得１０．１１ （过热度： — ＝５ ｃ） 缩机＾ｎ 虚， ＝ （２ｏ‘ｃ） 缩 ｌ出口温度，Ｔ·＝ｔｏ ｒ８４‘Ｃ） 冷凝泓度．Ｔ＝ｔ（６０。ｃ） 膨胀闱＾ｊＩ 度．（５ ５。Ｃ） （过热度：Ｔ—Ｔ＝５。Ｃ） 气敞 例（气体％） 矫机＾ｌ＿气体 体积（０ ０ ｎ２ｍ／ｋｇ ｍ ，以宽车身１９９９、一排半为例，根据顾客输入△ｔ＝４３。Ｃ一 １８。Ｃ＝２５。Ｃ，代入上式得： Ｈ ＝５６６．２（ｋｃａｌ／ｈ） 图１ ①一②压缩机中蒸发器吸热量：Ａｉｅ＝ｉ 一ｉ ｂ．日射负荷Ｈ ： ＝２９．６ｋｃａｌ／ｋｇ ①一②冷凝器中净压缩功：ＡｉＳ：ｉ 一ｉ ＝ｉ０．１ｋｃａｌ／ｋｇ ①一②膨胀阀中冷凝器放热量：Ａｉｃ＝ｉ 一ｉ． ＝４３．３ｋｃａｌ／ｋｇ ①— ②蒸发器中管路热量损失：Ａｉｅ＝ｉ 一 ｉ ｚ＝２．９６ｋｃａｔ／ｋｇ １．４制冷能力计算 ①制冷量的计算 根据以下经验公式，可得： Ｑ＝１．５Ｈ Ｑ：制冷量（ｋｃａｌ／ｈ） Ｈ：热负荷（ｋｃａｌ／ｈ） ②热负荷的计算 其中Ｈ＝Ｈｈ＋Ｈ＾＋ＨＴ十ＨＩ＋ＨＩ Ｈｈ：人体负荷（ｋｃａｌ／ｈ） Ｈａ：新风及漏风负荷（ｋｃａｌ／ｈ） Ｈｔ：温差负荷（ｋｃａｌ／ｈ） Ｈ ：日射负荷（ｋｃａｌ／ｈ） ＨＦ：电器热负荷（ｋｃａｌ／ｈ） （１）人体负荷 Ｈ ＝１００ Ｘ ｎ ｎ： 乘员数量 １００：人体每小时散热量（ｋｃａｌ／ｈ） 商用车设计乘员数为３，即ｎ＝３，代入上式得 Ｈ ＝３００（ｋｃａｌ／ｈ） （２）新风及漏风负荷Ｈａ Ｈ＾＝（１／Ｖ ）×Ｖ ×Ａ ｉ Ｖ ：新风比体积（ｍ ／ｋｇ） Ｖ ：新风及漏风风量（Ｉｌｌ ／ｈ） Ａ ｉ：内外空气比焓差（ｋｃａｌ／ｋｇ） Ｖ 取０．９ ｍａ／ｋｇ；根据表确定新风量取３０ ｉｎ ／（ｈ．人）， 根据经验值泄漏风量取１０ｍ。／ｈ，Ｖ ＝９０＋１０＝１００ ｍ ／ｈ，根据 车内外空气温度查焓一湿图可得出焓差△ｉ＝１０．２ｋｃａｌ／ｈ，将 以上参数代入上式得：Ｅ＝Ｉ１３３．３（ｋｃａ］／ｈ） ＨＩ＝Ｉ ×Ｋ Ｘ Ａ Ｉ ：日射热量（ｋｃａｌ／ｍ２ｈ） Ｋ ：热量取得率 ：玻璃投影面积（ｍ２） 根据顾Ｉ ＝８６０（ｋｃａｌ／￣ｈ），查４表可得ｌ（ａ＝８８．５％， 经测量得：Ａ ＝０．９２（ｍ２），代入上式得：Ｈ．＝７００．２（ｋｃａｌ／ｈ） 表４ （热传导率：６．６２９ｋｃａｌ／ｍ ｈ） 玻璃 翻照懒 外气温度 车内温度 热透过举 反射率 热精取得牢 热傲流 ｌ０（）０ ３８ ９７ｇ 普通 ８４％ ８％ ８８．５％ ８００ ３５ ７８５．ｔ 绿色 ｌ Ｈｘ】 ３８ ６３％ ６％ ７２ ８％ ８４０ ８ ８００ ３５ ６７５ ３ ２１ 黯紫 １《 ３８ ７５４ ９ 外线 ５０％ ６％ ６３ ９％ ８｛ｘ】 ３５ ６０４ ２ 有色 １（啪 ３８ ５ ９ 玻璃 ３５ ２２％ ４％ ４５４％ ４５６１ （４）电器热负荷 Ｈ ＝ＣＬｌｘ８６０×Ｋ Ｋ ：车内电器功率（ｋｗ） ＣＬ１：发热系数０．６～０．７５ ８６０：ｌｋｗ＝８６０ｋｃａｌ／ｈ 这里初选Ｋｗ＝４００ Ｘ １０ ｋｗ，ＣＬ１：０．６得：Ｈ ＝２０６．４ （ｋｃａｌ／ｈ） 综上所述求得Ｑ＝１．５ Ｘ（３００＋１１３３．３＋５６６．２＋７００．２ ＋２０６．４） ＝ｉ．５×２９０６．０６ ＝４３５９（ｋｃａｌ／ｈ） ２、压缩机选择 ２．１首先求出理论冷媒循环量 Ｑ＝Ｇ ｈ Ｘ Ａ ｉｅ Ｇ ＝Ｑ／Ａ ｉｅ Ｑ：制冷量（ｋｃａｌ／ｈ） Ｇ 理论冷媒循环量（ｋｇ／ｈ） Ａ ｉｅ：蒸发器吸热量（ｋｃａｌ／ｋｇ） 前面已经求得Ｑ＝４３５９（ｋｃａｌ／ｈ，Ａ ｉｅ＝２９．６ ｋｃａｌ／ｋｇ， 代入上式得： ２０１６年第４期 Ｇｔｈ＝１４７．２６（ｋｇ／ｈ） 孙强等：车用空调压缩机选择与速比匹配 表７压缩机每分钟理论排量（ｃｍ３／ｒ）对比 ２．２然后求出理论的排量Ｇｔｈ＝（ＶＳ／Ｖ１）×（Ｎ ｘＮ ｘ６０ｘ１０ ） 厂— ——］＿＿——— ————ｒ— Ｖ ＝Ｇ Ｖ，／（ＮｒｘＮ ｘ６０ｘｌ０ ） Ｖ ：压缩机容量（ｃｍ３／ｒ） Ｎ。：压缩机转速（ｒｐｍ） Ｍ：压缩机容积效率 Ｖ ：压缩机入口气体比体积（ｍ３／ｋｇ） 已知Ｇｔｈ：１４７．２６ｋｇ／ｈ、Ｖ。＝０．０６２ｍ３／ｋｇ、Ｎｃ＝ｌＳＯＯｒｐｍ、 Ｎｖ取０．６５． Ｖ ＝１３０（ｃｍ￣／ｒ） ２．３选择的排量 实际选用压缩机应大于１３０（ｃｍ３／ｒ），根据经验值，货车 空调，车室空间有限，压缩机结构形式以摇盘式和斜盘式为 主，一般推荐排量（１２０～１５０）（ｃｍＶｒ）。某参考车选用排量 为１ ５０（ｃｍ： ／ｒ）斜盘式压缩机，整车经环境模拟试验检测。 性能较好。 ｜ ＼ 、、￣ 图２车型Ｃ驾驶室降温曲线 ３、压缩机速比选择 车型Ｃ更换发动机后车型Ｎ，据发动机转速特点，在不 降低性能前提下，调整发动机与压缩机速比，降低压缩机排 量，降低成本。 表５典型工况下发动机转速 车速（ｋｒｎｆｎ） 车型Ｃ 车型Ｎ Ｏ ７５０ ６５０ ４０ ｌ８６５ １７００ ８０ ３０３０ ２４５０ ３．１降低压缩机排量 压缩机排量由１５０（ｃｍ３／ｒ）减小为１３８（ｃｍ３／ｒ）。 表６发动机与压缩机参数 车型 车型Ｃ 车型Ｎ 驱动轮尺寸（ｍｍ） ｌ６４ １７７ 压缩机皮带轮尺寸（ｍｍ） １３２ １３４ 压缩机排量（ｃｍ３／ｒ） ｌ３８ ｌ５Ｏ 速比 １．２４ １－３２ 图３压缩机每分钟理论排量对比图 通过对比：车型Ｎ在４Ｏ（ｋｍ／ｈ）工况下的压缩机排量比 车型Ｎ要差，通过调整压缩机离合器皮带轮直径由１３２ｒｍｎ缩 小为１２７ｍｍ，进一步优化性能。 ３＿２调整发动机与压缩机传动速比 表８发动机与压缩机参数 车型 Ｃ Ｎ 驱动轮尺寸（ｍｉｎ） ｌ６４ １７７ 压缩机皮带轮尺寸（ＩＴＩＩＴＩ） １２７ ｌ３４ 压缩机排量（ｃｍ ／ｒ） １３８ １５０ 速比 １．２９ １－３ 表９压缩机理论排量（ｃｍ３／ｒ）对比 车速（ｋｍ／ｈ） Ｃ Ｎ Ｏ １３３５１５ １２８７００ ４０ ３３２００７．３ ３３６６００ ８０ ５３９４００．６ ４８５１００ 图４压缩机每分钟理论排量对比图 根据对比，在调整速比后，车型Ｎ在各典型工况下的压 缩机排量与车型Ｃ基本相当。 ３．３试验验证 据调整后的压缩机速比，在更换发动机后进行环境模拟 试验验证。 境模拟试验： 一试验室温度：４３℃ 试验室湿度：４０％ＲＨ
