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汽車空調(diào)論文|奧德賽轎車空調(diào)系統(tǒng)壓縮機(jī)油回油技術(shù)研究
[摘要] 通過對(duì)奧德賽轎車雙蒸發(fā)器空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機(jī)回油問題的試驗(yàn)研究，全面掌握該車型從總裝到使用中的壓縮機(jī)油在系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)情況，對(duì)三種極限狀態(tài)下的工況進(jìn)行了分析，找到了具體的解決方案，并對(duì)同類車型的壓縮機(jī)油循環(huán)問題的解決提供了一種思路。關(guān)鍵詞：雙蒸發(fā)器 空調(diào)系統(tǒng) 機(jī)油循環(huán)率 回油控制
1 前言
目前，轎車空調(diào)系統(tǒng)中普遍使用的是單蒸發(fā)器空調(diào)系統(tǒng)，隨著市場(chǎng)對(duì)更大的駕乘空間和更多的乘員座位的轎車需求量逐漸增加，消費(fèi)者對(duì)轎車舒適性的要求也不斷提高。雙蒸發(fā)器空調(diào)系統(tǒng)在多功能商務(wù)車（MPV - Multi Passenger Vehicle）中的應(yīng)用越來越廣泛。廣州本田奧德賽轎車就是采用前后布置的雙蒸發(fā)器空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)車廂內(nèi)部的整體空氣調(diào)節(jié)的。由于這種前后布置的雙蒸發(fā)器空調(diào)系統(tǒng)的固有特性，會(huì)對(duì)壓縮機(jī)油的回油問題造成一定的影響，因此，我們對(duì)奧德賽車型空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機(jī)回油問題進(jìn)行了比較全面的研究。
2 空調(diào)系統(tǒng)中壓縮機(jī)油循環(huán)率的設(shè)定
汽車空調(diào)系統(tǒng)中壓縮機(jī)油的正常循環(huán)，是保障壓縮機(jī)工作可靠性和耐久性的重要因素之一。對(duì)于定排量斜盤式壓縮機(jī)，在外界氣溫20℃，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速為1000r/min,無壓縮機(jī)油的條件下，壓縮機(jī)達(dá)到鎖死的時(shí)間為15s,部位為斜盤與滑履摩擦副或活塞和氣缸摩擦副，并最終會(huì)導(dǎo)致離合器燒毀。
為保證壓縮機(jī)的品質(zhì)而規(guī)定的系統(tǒng)壓縮機(jī)油的封入量，是在考慮到壓縮機(jī)的耐久性的條件下，確保一定的油循環(huán)率而設(shè)定的量。只有保證空調(diào)系統(tǒng)中一定的機(jī)油循環(huán)率，才能保證壓縮機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，使壓縮機(jī)不會(huì)因?yàn)闈?rùn)滑不良而發(fā)生磨損甚至鎖死等現(xiàn)象。
在同一空調(diào)系統(tǒng)中，壓縮機(jī)油循環(huán)率可由以下公式求出：
需要指出的是：由于壓縮機(jī)油是溶入制冷劑中，與制冷劑一起在空調(diào)系統(tǒng)中進(jìn)行循環(huán)的。對(duì)壓縮機(jī)而言，一定范圍內(nèi)，壓縮機(jī)油量越多潤(rùn)滑性能越好；但對(duì)空調(diào)系統(tǒng)而言，壓縮機(jī)油的存在反而導(dǎo)致制冷能力下降。因此，在設(shè)定壓縮機(jī)的機(jī)油封入量時(shí)，一定要兼顧雙方的要求，通常取值在2.9%——6%之間。
3 奧德賽轎車空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機(jī)油循環(huán)問題
3.1 奧德賽轎車的雙蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)
廣州本田奧德賽轎車采用的是前后布置的雙蒸發(fā)器空調(diào)系統(tǒng)，而且前后空調(diào)的溫度控制系統(tǒng)是相對(duì)獨(dú)立的。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1 所示。壓縮機(jī)型號(hào)為DENSO-10S20C,壓縮機(jī)油型號(hào)為ND-OIL8.其特點(diǎn)是后蒸發(fā)器布置在車廂后側(cè)，制冷劑循環(huán)回路較長(zhǎng)。
圖1 雙蒸發(fā)器空調(diào)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖
1— 壓縮機(jī) 2— 感溫包 3— 感溫包 4— 后蒸發(fā)器 5— 后鼓風(fēng)機(jī)
6— 膨脹閥 7— 前蒸發(fā)器 8— 膨脹閥 9— 前鼓風(fēng)機(jī)10— 儲(chǔ)液干器 11— 冷凝器 12— 冷凝風(fēng)扇
3.2 問題的提出
由于奧德賽車型空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)，經(jīng)過研究分析，結(jié)果顯示系統(tǒng)會(huì)在以下幾個(gè)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的極限工況下，產(chǎn)生壓縮機(jī)缺油失效的情況：
（1）整車總裝完成，空調(diào)開（A/C ON），壓縮機(jī)磨合工況。
�。�2）冷車起動(dòng)，空調(diào)開（A/C ON）工況。
�。�3）前空調(diào)開（A/C ON）而后空調(diào)關(guān)（A/C OFF），長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)運(yùn)行工況。
3.3 問題的分析及解決方案
3.3.1 對(duì)于工況（1）
在整車總裝完成時(shí)，產(chǎn)品車隨即會(huì)進(jìn)入檢測(cè)線，對(duì)燈光、空調(diào)、剎車側(cè)滑、排放等一系列指標(biāo)進(jìn)行在線檢測(cè)。由于壓縮機(jī)油是加注在壓縮機(jī)內(nèi)部，尚未溶解在剛剛加注到系統(tǒng)內(nèi)部的制冷劑里面。而且根據(jù)后蒸發(fā)器的布置特點(diǎn)，制冷劑的循環(huán)回路較長(zhǎng)。此時(shí)若是不經(jīng)過壓縮機(jī)的磨合程序，讓壓縮機(jī)油與制冷劑充分混合，直接進(jìn)入剎車側(cè)滑、排放指標(biāo)等發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速工序，則會(huì)造成壓縮機(jī)缺油并導(dǎo)致壓縮機(jī)早期磨損。
根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的我們得出ND-OIL8 壓縮機(jī)油的循環(huán)率-溫度曲線（圖2），圖中顯示在外界氣溫越低的情況下，壓縮機(jī)油的循環(huán)率越低。特別是在冬天，尤其需要保證壓縮機(jī)的磨合程序。因此，我們對(duì)在整車終檢前增加了一道工序，即在前后空調(diào)開啟，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不大于1500r/min 的工況下，進(jìn)行2min 的壓縮機(jī)磨合。以保證壓縮機(jī)油在制冷劑中充分溶解和循環(huán)。
圖2 壓縮機(jī)油的循環(huán)率— 溫度曲線
3.3.2 對(duì)于工況（2）
冷車起動(dòng)時(shí)，由于壓縮機(jī)油存在一定的析出，并在系統(tǒng)中位置較低處的積存。因此，我們需要采取試驗(yàn)的方式，對(duì)這一工況下的機(jī)油循環(huán)情況進(jìn)行考察。在外界氣溫20——22℃，利用在吸氣管中串聯(lián)的干凈玻管進(jìn)行觀察。在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速、前后空調(diào)開，前后鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量最大的狀態(tài)下，壓縮機(jī)的回油時(shí)間為12——13s;而在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速3000 r/min、前后空調(diào)開的狀態(tài)下，壓縮機(jī)的回油時(shí)間為6——7s.對(duì)比DENSO-10S20C 壓縮機(jī)的缺油鎖死耐久性能指標(biāo)，在怠速時(shí)，大于等于60s;在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速3000 rpm 時(shí)，大于等于10s.因此，在這一工況下，壓縮機(jī)不會(huì)產(chǎn)生缺油磨損和鎖死問題。
3.3.3 對(duì)于工況（3）
這種工況是在實(shí)際使用中出現(xiàn)的情況較多，即當(dāng)前空調(diào)開（A/C ON）而后空調(diào)關(guān)（A/C OFF）的情況持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間。這時(shí)，由于后鼓風(fēng)機(jī)停止工作，后蒸發(fā)器溫度升高，蒸發(fā)壓力減低。這種狀態(tài)導(dǎo)致制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)后，壓縮機(jī)油較易以液態(tài)的形式逐漸積存在后蒸發(fā)器和吸氣管內(nèi)部（見圖1 陰影部分）。這時(shí)的壓縮機(jī)油循環(huán)率— 時(shí)間曲線如圖3 所示，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，就會(huì)引起壓縮機(jī)缺油，最終發(fā)生磨損或鎖死損壞。
圖3 壓縮機(jī)油循環(huán)率-時(shí)間曲線
�。o回油控制）
廣州本田奧德賽車型在設(shè)計(jì)時(shí)為具體解決這一問題，采用了通過空調(diào)控制面板芯片的程序設(shè)定，使空調(diào)系統(tǒng)在較長(zhǎng)時(shí)間的前空調(diào)開、后空調(diào)關(guān)的情況工作后，壓縮機(jī)瞬停、瞬開，反復(fù)數(shù)次的方法，迫使在后蒸發(fā)器回路中積存的壓縮機(jī)油在負(fù)壓的作用下返回壓縮機(jī)，從而保證了壓縮機(jī)的良好潤(rùn)滑。而且通過這種方式，還可以保持乘員對(duì)后空調(diào)的設(shè)定不變，滿足乘員特定的舒適性要求。
通過試驗(yàn)，我們驗(yàn)證了這一功能。我們通過采用可變電阻模擬溫度傳感器的熱敏電阻的阻值，使得空調(diào)系統(tǒng)能夠連續(xù)工作�？照{(diào)系統(tǒng)在前空調(diào)開、后空調(diào)關(guān)的狀態(tài)下工作，在達(dá)到45 分鐘時(shí)，壓縮機(jī)連續(xù)出現(xiàn)5 個(gè)循環(huán)的5s 停、11s 開時(shí)的動(dòng)作，此時(shí)壓縮機(jī)油循環(huán)率— 時(shí)間曲線如圖4 所示。顯示回油控制程序發(fā)揮作用，使壓縮機(jī)的機(jī)油循環(huán)率回到一個(gè)較高的值。
圖4 壓縮機(jī)油循環(huán)率-時(shí)間曲線
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4 結(jié)束語
我們通過對(duì)廣州本田奧德賽車型空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)壓縮機(jī)油循環(huán)問題所進(jìn)行的全面試驗(yàn)的研究，掌握了該車型在各個(gè)工況下的壓縮機(jī)油的循環(huán)狀態(tài)和控制技術(shù)。由于奧德賽車型的雙蒸發(fā)器空調(diào)系統(tǒng)在多功能商務(wù)車中具有一定的代表性，因此全面掌握這種車型的雙蒸發(fā)器空調(diào)系統(tǒng)的固有特性，會(huì)對(duì)這類車型在質(zhì)量保證措施和設(shè)計(jì)方案提供一些有益的借鑒。
參考文獻(xiàn)
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