汽車蒸發器結冰控製方法

文章針對某車型汽車，對其所產生的蒸發（fā）器結冰現象通過道路試驗進（jìn）行（háng）複現，並據此研究蒸（zhēng）發（fā）器結冰的（de）控製方法。試驗發現（xiàn）蒸發器結（jié）冰與溫控器（qì）的位置及溫控器的設定參（cān）數有關。在道路試驗（yàn）過程中，通過改變溫控器的位置（zhì）及參數設置，並（bìng）同時采集空調係統相關數據，選取最為合適的溫控器參數（shù）設置，可有效防止蒸發器表麵結冰，提高空調係統舒適性及可靠性。

1、試驗複現

1.1試驗方法

蒸發器作為汽車空調製冷係統的重要組成部分，起著將製冷劑濕蒸汽在其表麵沸騰氣化吸熱的作用，從（cóng）而使鼓風（fēng）機吹出的空氣經過蒸發器時熱量（liàng）被製冷劑吸收。若蒸發器表（biǎo）麵溫度過低，導致空氣中水蒸氣在蒸發器表麵結冰（bīng），就會使出風口（kǒu）風量逐漸減小甚至消失，車（chē）內溫度上升影（yǐng）響顧客舒適度；同時鼓風機負（fù）載加大容易過熱，影響鼓風（fēng）機壽命；製冷係統內的壓縮機潤（rùn）滑油在蒸發器扁管內凍住而無法循環，同樣也（yě）會影響（xiǎng）壓縮機壽命。

某型汽車試驗過程（chéng）中，在空調（diào）長時間開啟，鼓風機風量較低，溫度（dù）設定較低的工況下，出現蒸發器結冰的現象。本文以該車型為研究對象，分析蒸（zhēng）發器結（jié）冰出現的原因。

為複現蒸發（fā）器結冰現象出現，選擇在海南高濕度的環境條線（xiàn）下（xià）進行路（lù）試。環境條件及汽車設置如表（biǎo）1所示。打開前側車窗各約50 mm，車速達到100 kph～115 kph開始記錄數據，試（shì）驗（yàn）持續2小時。

1.2試驗現象（xiàng）   

試（shì）驗開（kāi）始（shǐ）後約（yuē）20分鍾（zhōng），乘客明顯感受到出風口風量減小，溫度上升。觀察空調低壓管，管路表麵出現明顯的（de）結冰現象。而蒸發（fā）器出口表麵溫度在0 ℃左（zuǒ）右，如圖1所示。綜（zōng）上，基本確定蒸（zhēng）發器結冰，並且該車（chē）裝備的壓縮機為定排量壓縮機（jī），傳統的定排量壓（yā）縮機的活塞壓縮比是固定不變的，所以在同一轉速（sù）下（xià）它的排氣量是（shì）固定的，它（tā）不（bú）能（néng）根據製冷的需求而自動改變功率輸出。因（yīn）此該（gāi）車型蒸發器一（yī）旦結冰，壓縮機並不能（néng）自動調節緩解蒸發器結冰的過程，這就使得（dé）表2的蒸發器出口溫度越來越低，直到達（dá）到平衡。

1.3結冰原因分（fèn）析   

在（zài）此（cǐ）次（cì）試驗中，為使蒸發器結冰複現，在最極端的使用條件來進行驗（yàn）證。首先選擇在海南的高（gāo）濕度環境下進行試驗，並且空（kōng）調開啟外循環，車窗開啟，使得含有大量水蒸氣的濕潤空氣與蒸發器冰冷的（de）翅片或扁管接觸，產生結冰；另外（wài）車輛一（yī）直保持（chí）高速行駛，車速越高，壓縮機轉速越高，單位時（shí）間內冷媒流量越大，蒸發器表麵溫度越低。最後空調設置為低鼓風（fēng）機檔（dàng）位，全製冷（lěng）模（mó）式，蒸發器芯體的風速（sù）較小（xiǎo），不足以把蒸發器表麵的冷凝水吹散而通過冷凝水管排出車外（wài）。當蒸發器表麵溫度在0 ℃～2 ℃左右時，未吹散（sàn）的（de）冷凝水會逐漸凝結成霜（非水非冰（bīng）的狀態），最終引起結冰。由此可推斷，形成蒸（zhēng）發器（qì）結冰要有以下先決條（tiáo）件：高車速、高濕度、低鼓風機檔位、空調全製冷。

除了以上客觀因素，車輛本身設計因素也可（kě）能導致蒸發器易發生（shēng）結冰。由圖2所示，實際原因可總結為以下兩（liǎng）點，即溫控器的位置與其設置參數。溫控器的（de）位置要求溫控傳感器（qì）一定要布置在蒸發（fā）器表麵最冷的地方。而（ér）溫控器的參數設置（zhì）則具體指on/off點需要（yào）設定合適的範圍。on點太高壓縮機斷開時間過長，出風口溫（wēn）度（dù）上升較大（dà）會影響舒適（shì）度，太低壓縮機通斷頻繁且起不到防結冰作用（yòng）；off點設定太低蒸發器容易結（jié）冰，太高壓縮機則通（tōng）斷太頻繁；所以，溫（wēn）控器通斷點對壓縮（suō）機耐久性（通斷頻（pín）率每分鍾（zhōng）不大於6次）影響較大。

該車型零件設計都處於凍結狀態，因此隻考慮環境因素和溫控器（qì）設置參數這兩（liǎng）方麵，通過這兩方麵（miàn）的改善來驗證蒸發器結冰能否有所改善。

2、驗證試驗（yàn）

2.1改變溫控器參數設置範圍   

試驗前將溫控器參數設置範（fàn）圍設置以（yǐ）下（xià）幾個選項：分別為[0，2]、[1，3]、[2，4]、 [1.5，3.5]、[2.5，4.5]。[0，2]表示off點為0 ℃，on點（diǎn）為2 ℃，其他以此類推。結果（guǒ）顯示所有設（shè）置的參數範（fàn）圍都會發生蒸發器結（jié）冰現象。

從環境因素上考慮，此次驗條件忽視了用戶實際使（shǐ）用（yòng）車輛（liàng）的習慣。在高速行駛的狀況下，司機一（yī）般全程不開窗或隻（zhī）開（kāi）一會兒車窗來透氣（qì），全程開窗的情況基本不（bú）存（cún）在。針對當地司機（jī）進行了（le）調查，結（jié）果顯示，約（yuē）75%的司（sī）機在開空調高速行駛不會開窗，約25%的司機會開一會兒窗，來透氣或者是吸煙後的換氣，而全程開窗的司機卻（què）不存在。根據客戶的使用習慣，將原先極限工（gōng）況中全程開窗的條件修改開窗10 min後（hòu）關閉，修改（gǎi）條件後的工況稱之為“顧（gù）客使用的極限工況”。

並在此（cǐ）工況（kuàng）條件下進行了[2，4]、 [1.5，3.5]兩組試（shì）驗。測試結果（guǒ）如表2所示，在（zài）顧客（kè）使用的（de）極限工況下，蒸發器結冰現象有明顯的緩解。即（jí）使是相同溫控器的參數設置，在顧客使（shǐ）用的極（jí）限工況條件下，蒸發器結冰也有明顯的（de）改善。這說明，潮濕環境下，濕潤空氣對蒸發器結冰起到了決定作用。在高濕度環境下，如果空調管長（zhǎng）時間接觸潮濕空氣，將有極大可能（néng）會造成蒸發器結冰，而（ér）溫控器設（shè）置這個因素相比（bǐ）起潮濕空氣，對蒸發器（qì）結冰的影響程度則相對較小。若將空調係（xì）統管路長時（shí）間（jiān）暴露在潮濕係統下，其他條件不變，無（wú）論怎（zěn）樣在合適（shì）的範（fàn）圍內調整溫控器的設（shè）置，都沒有效果。

3、試驗結果分析

對試驗結果的分析，在極限工況（kuàng）下，5個溫控器設定點都出現了蒸發器結冰的現象。並且通過對（duì）結果的觀察，隨著溫控器設定點on/off值的增（zēng）加，測量（liàng）參（cān）數也隨之變化，如圖4所示，其（qí）變化趨勢為選擇合適的溫控器設定點提供（gòng）了重要的（de）依據。

壓縮機通斷頻率隨著溫控器設定點的上升逐漸上（shàng）升，主要是因為off點溫度逐漸升高，蒸發器表麵溫度（dù）很容易就降到了off點（diǎn），即（jí）壓縮機（jī）通斷點，導致壓縮機通斷頻（pín）率上升。壓縮機通斷頻率上升，會影響空（kōng）調製（zhì）冷性能，降（jiàng）低壓縮機壽命，不利於壓縮（suō）機的耐久性能，當被盡量避免。結冰出現時間逐漸推後，原因也是off點逐漸升高，蒸發器表麵溫度還未到結冰點，壓縮機就開始斷開，使得結冰時間逐漸推（tuī）後。可以看出，若要避免蒸發器結冰出現，則應將off設置得較高，但同時off設置（zhì）較高則壓縮機通斷頻率也會升高，影響空調（diào）性能及壓縮機壽命，所以off點不能一味（wèi）設置得很高。出（chū）風口平均溫（wēn）度以（yǐ）及低壓逐漸上升的原因主要是由於on設置得較高，on點設置較高會導致壓縮機斷開時（shí）間過長，出風口平均溫度會有所上升，低壓上（shàng）升，影響舒（shū）適度。所以on點也和off點一樣，要選取一個合適的範圍，除（chú）了考慮如何防止結冰，還要同時考慮到壓縮機通斷頻率及空調舒適性要滿足要求。

分析了溫控器（qì）設定點對各測量參數的影響及規律，再重新審視試驗測（cè）量（liàng）結（jié）果後，得出以（yǐ）下結論：

（1）[0，2]與[1，3]結冰出（chū）現時間較早，後（hòu）空調出風口沒有冷風吹出，已嚴（yán）重影響（xiǎng）後空調屬性，不可行。

（2）其餘三個通斷點結冰出現時間逐漸推後。雖然 [2.5，4.5]在試驗末期才感受出風口風量明顯減少，但因on/off溫度上升，前後出風口平均溫度已有較（jiào）大上升。綜合（hé）考慮仍有一定（dìng）風險，不推薦。

（3）在模擬顧客使用（yòng）極限工況下，2個溫控器設定點皆未出現結冰現象。但[2，4]相（xiàng）比[1.5，3.5]，通斷率（lǜ）較高。最終確定[1.5，3.5]通斷點。

4、結論

本文對某車型通過道路（lù）試驗（yàn）對蒸發器結冰現象進行複（fù）現，總結出蒸發器結冰出現的先決條（tiáo）件是高速、高濕、低鼓（gǔ）風機擋位、空調全製冷。同時車輛溫（wēn）控器位置和設置參數也是蒸發器結冰出現的原因（yīn）。由於該車型（xíng）零部件為凍結狀態，所以在不改變（biàn）溫控（kòng）器位置的前提下，通過改變溫控器設置參數來改善蒸發器（qì）結冰（bīng）現象。

通過極限工況和模擬顧客使用情況兩種工況進行道路試驗驗證，分析各測量參數與溫控器設置點（diǎn）的（de）關（guān）係（xì），總結出溫控器參（cān）數設置對（duì）各（gè）測量參數的影（yǐng）響規律，從而確定（dìng）了合適的溫控器參數設置，試驗結果表明，合適（shì）的溫控器參（cān）數設置可以有（yǒu）效防止蒸發（fā）器結冰，並提高了空調的舒適（shì）及穩定性。選擇合適的溫控器參數設置對整車空調匹配至關重要。

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