战旗方队
陈俊;肖天平
【摘 要】某车型在夏季路试空调开启模式下，左右吹面出风口出风温度有差异。利用问题分析树等手段，通过分析蒸发器的冷媒流动路径以及温度分布试验发现了问题的原因。最终通过两组模拟试验证明了蒸发器为问题的主要原因，为后续工程开发积累了宝贵的经验。%The temperature of left and right air outlet is different in summer road test when the air conditioning is working. Using fault tree analysis, the root cause is identified through analyzing the coolant flow path and temperature distribution of evaporator, then two simulation tests validate the root cause as evaporator. The result provides valuable reference for future development.
【期刊名称】《汽车电器》
【年(卷),期】2016(000)010
【总页数】3页(P60-62)
【关键词】空调制冷系统;出风温度差异;冷媒流动路径;分析树
【作 者】陈俊;肖天平
【作者单位】潍柴动力股份有限公司，上海 201114;潍柴动力股份有限公司，上海 201114
【正文语种】中 文
【中图分类】中秋的祝福短信U463.851
某项目车型在进行2015年夏季路试时，发现吹面模式下左右出风口温度差异很大。经测量，在环境温度为37.3℃、外循环模式、鼓风机风量最大工况下，左右出风口温度差异最大能达到7℃。而同期路试的另一台车辆未发生此问题，但是不久后车间试制的多台此车型也出现类似情况。
空调制冷系统正常工作时，气流途径如图1所示。气流从车外的空调滤清器总成入口，经空调蒸发器冷却后，通过4个吹面出风口吹出。其中，失效工况下主驾侧2个出风口温度低于副驾侧出风口的温度。为便于理解出风的温度差异，将图1的主驾侧气流标记为蓝，副驾侧气流标记为红。
为分析失效工况下问题发生的原因，从气流沿途零件入手，画出问题分析树 （图2）。
在分析问题车辆时，发现车辆不论在怠速情况下还是在50km／h的车速下，左右吹面出风口都有温差。当调节内、外循环模式时，出风温差虽然变小但仍然存在，说明和空调滤清器无关。对仪表板下部零件进行检查，未发现风道／风口周围有热源。
初步分析此故障车出风温度不均，应该是空调箱导致。当调节温度风门旋钮到最暖时，各出风口出风温度明显上升；然后再调节温度风门旋钮到最冷时，温度也明显下降。在调节旋钮时，空调箱上的各风门及对应的电机工作正常，说明空调箱中的风门和暖风芯体闭合都正常。
最后决定与另一台未发生问题的车路试比对，从蒸发器结构、流道以及温度分析等方面，查出风温度不均的原因。
1.1 蒸发器结构分析
将问题车空调系统进行拆解，发现空调箱为中置式层叠结构。层叠式蒸发器由两片复杂形状的铝板叠在一起组成制冷剂通道，每两组流道之间夹有波浪形散热带［1］。整车状态下
的蒸发器结构形状见图3。
从车头沿着X正方向往车尾观察 （图3），蒸发器上的膨胀阀与高压管路接口在右侧，低压管路接口在左侧，其中高压管路接口侧对应驾驶侧。经过对整车数模的检查，发现蒸发器的中心平面也是整车Y0中心面，冲压叠片布置方向是沿Y方向层叠，流道方向为Z方向。
1.2 蒸发器流道分析
对冲压叠片分析发现，储液室在空气流动方向的中央被隔开，冲压片上部没有隔板。制冷剂流过片式管道 （由两片组成）时，呈U形转弯，最后集中到储液室另一端， 从出口流出 （图4）［1］。
蒸发器吸收车室内的热量，达到制冷的目的，制冷系统及蒸发器要适应各种热负荷，实现合适的制冷效果。为达到人们对制冷效果的不同要求，系统中的制冷剂量，在系统内包括蒸发器内的状态须合适，否则不仅影响制冷效果，还可能造成系统部件的损坏［2］。
对蒸发器整个流道进行分析，发现制冷剂先通过高压管路侧流入，然后通过图5中的1～6的流道沿着Z正方向流到蒸发器背面 （部分背面流道用虚线表示），最后通过蒸发器背面7
～13流道流向副驾驶侧低压管路侧。通过对流道的分析得知，冷媒先在高压管路接口侧的蒸发器芯体内进行相变，同时与空气进行热交换，驾驶员侧空气优于副驾驶侧得到冷却。但是当系统制冷剂较少时，可能会出现在冷媒与驾驶侧空气进行热交换后，冷媒接近饱合气态，无法再与副驾驶侧空气进行充分的热交换。
1.3 蒸发器温度分布试验
对蒸发器进行温度分布试验，台架试验条件如表1所示。气质干净有仙气的句子
通过对蒸发器热像图 （图6） 进行分析，发现右侧 （主驾驶侧）温度分布在5.5～7.5℃，蒸发器左侧 （副驾驶侧）温度分布在7.5～9.5℃。印证了蒸发器流道分析的方向，即冷媒在通过与主驾侧空气进行热交换后温度已经降低，当它再与副驾侧空气交换时会导致副驾侧空气降温效果不如主驾侧明显。通过标准台架试验工况得知，当系统中冷媒加注量足时温度差异在2℃左右，人体感知不明显；但是当冷媒加注量不足或者是冷媒泄漏后，就会出现路试中发生的左右出风口温度差异为7℃的现象。
通过对蒸发器流道的分析以及蒸发器台架试验的验证，得知蒸发器为导致吹面出风口温度
分布不均的主要原因。为了提升问题解决的效率以及降低试验验证成本，决定在工厂内的试验场对某台车进行不同加注量的温度差异验证。验证分为2组，一组空调系统加注量为传统的加注法900g，即通过观察视液镜的气泡加注 （表2）；另一组空调系统加注量为加注量试验中得到的数据1200g（表3）。
测量时外界环境温度为37.3℃，空调系统处于外循环、最大制冷量、鼓风机最大风量挡位处，2组试验分别测试车辆在怠速、发动机转速50km／h运行10min后空调各出风口温度。
900 g加注量的车辆模拟试验重现了路试车的问题，怠速时副驾侧中右出风口和主驾侧左侧出风口温度差异最大为6.4℃，虽然当车速提高时温度差异变小为4.4℃，但是温度差异还是明显 （表2）。梅艳芳主演的电影
1200g加注量的车辆模拟试验未出现路试时发生的问题，怠速工况下温度差异最大在1.6℃，50 km／h时温度差异变小为0.4℃ （表3）。最终判定系统加注量为导致问题的诱导因素，蒸发器的流道设计的缺陷为问题发生的主要原因。通过分析及试验验证得知，执行1200g的系统加注量为解决此问题的有效措施。
杨一展资料
1）通过蒸发器温度分布的台架试验，不但验证了分析的方向，也为问题的查提供了思路。通过在工厂路试场进行的2组对比试验，重现了路试车的问题，也对措施的有效性进行了验证。由此，确定由于层叠式蒸发器流道设计时存在缺陷，导致空调系统在夏季制冷模式下，当冷媒加注量不足会放大此问题。
2）相应地，要求车间工人操作时，切实按照空调系统加注量作业指导书进行作业，取消根据观察视液镜的气泡来加注的非定量操作方法。
3）蒸发器作为空调厂家的黑匣子件，以往不在我们工程开发的关注领域，此次研究明确了保证层叠式蒸发器性能的关键因素，有效地提升了空调系统的产品品质，也为此类工程问题的解决和后续开发积累了宝贵的知识点。
【相关文献】
［1］ 陈孟湘.汽车空调新世纪版［M］.上海：上海交通大学出版社，2001：198-199.
［2］ 曹振峰.怎样维修汽车空调［M］.北京：机械工业出版社，2007：52.
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