节能空调系统对整车油耗影响的对比研究

郝 亚，苏志亮 Hao Ya，Su Zhiliang



节能空调系统对整车油耗影响的对比研究

郝 亚，苏志亮 Hao Ya，Su Zhiliang

（北京汽车研究总院有限公司，北京 101300）

从节能空调系统的主要措施进行油耗影响的对比。通过变排量压缩机、带油分变排量压缩机及同轴管状态与原状态压缩机空调系统的油耗对比，发现可以有效降低油耗，最高可达3.41%，取得了较好的节能效果。

节能空调；油耗；对比

0 概 述

根据我国节能降耗的要求，国家要求在2020年乘用车新车平均燃油消耗量降至5L/100km，乘用车第4阶段提出可以使用循环外技术，作为《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》的配套标准，中国标准化技术委员会确定由中国汽车研究中心牵头先期研究智能换挡、怠速起停、高效空调和制动能量回收4项节能技术的标准制定工作。高效、节能型空调系统研发对降低燃油消耗及提升顾客价值具有非常重要的意义。

根据目前研究，构建节能型空调系统的主要措施有：变排量压缩机应用、带油分变排量压缩机应用及同轴管应用。

1 节能分析

现在传统的汽车空调系统均是使用定排量压缩机安装在汽车的发动机上，其排气量随着发动机转速的提高而提高，不能随着制冷的需求而自动改变功率输出，这样使得发动机在高速时会浪费掉一部分功率，而在低负荷时，要求发动机发出更大的功率才能使得空调达到怠速和低负荷的制冷效果，这样会增加一部分压力损失，造成压缩机功率消耗过大。

（1）变排量压缩机：在制冷系统工作时，变排量压缩机的电磁离合器一直处于吸合状态，可根据制冷负荷及发动机转速变化，在一定范围内连续平稳地改变活塞排量，从而实现系统流量的调节。压缩机的功率消耗下降，燃油消耗下降，如图1所示。

图1 可变排量压缩机内部结构

（2）油分离器：压缩机排出制冷剂气体的同时，会将压缩机润滑油（冷冻油，润滑压缩机，附着在其他部位如冷凝器、蒸发器中）带出，影响换热效率，浪费功耗。采用油分压缩机可以减少冷冻油进入其他部件的油量。其作用是将系统中的润滑油主要控制在压缩机内，降低润滑油在散热器表面的附着量，提升系统效率。基于效率提升，在系统性能基本不变的条件下，通过降低压缩机排量，达到进一步降低空调系统能耗的目的[1]。

（3）空调同轴管：汽车空调制冷管分为低压管和高压管，空调低压管温度低，但会被发动机舱加热，而高压管又急需散热。同轴管可以有效利用低压管传递高压管的热量，从而减少发动机舱对低压管加热，将能耗降低，内管中流动的是5～10℃的低温低压制冷剂，外管中流动的是70～80℃的高温高压制冷剂，高温管热量传入低温管，实现空调系统中所谓的二次换热，减少能耗，提高空调制冷效率。如图2所示。

图2 同轴管安装图

2 试验验证

依据试验时间、周期和研究的方向，将原车的定排量压缩机替换为变排量压缩机或者带油分的变排量压缩机，或者将空调管路用同轴管代替原来的高压管和低压管，空调管路系统中其他因素没有变化。

2.1 试验准备

1）试验样车

对比试验的样车信息见表1。

2）试验设备

对比试验的试验设备信息见表2。

3）试验标准

对比试验的标准信息见表3。

表1 样车参数表

表2 试验设备表

表3 试验依据标准

2.2 试验方案

对比试验按照表4中4种方案进行油耗测试。

表4 油耗对比测试

方案1：按照标准测试现车型开、关空调状态下的油耗；

方案2：更换变排量压缩机，测试开、关空调状态下的油耗；

方案3：更换带油分变排量压缩机，测试开、关空调状态下的油耗；

方案4：在方案3的基础上增加同轴管，测试开、关空调状态下的油耗。

在试验中同时测量并记录各呼吸点的温度值。

2.3 试验步骤

在环境舱温度30℃、湿度50%、光照强度（850±45）W/m2的条件下，按照NEDC（New European Driving Cycle，新欧洲测试循环）工况进行油耗测量[2-3]，具体试验步骤如图3所示。

图3 试验步骤

3 试验结果

3.1 样车A的试验结果

样车A呼吸点的平均温度值见表5。

样车A在各状态下油耗值的对比见表6。

3.2 样车B的试验结果

样车B呼吸点的平均温度值见表7。

样车B在各状态下油耗值的对比见表8。

℃

表5 呼吸点平均温度值

注：（1）测量值为试验进行10 min时，呼吸点平均温度值。

（2）呼吸点平均温度值为主、副驾各两个共4个点的平均值。

表6 各状态下油耗值对比

注：（1）自动模式、温度设定23℃状态下测得的油耗值。

℃

表7 呼吸点平均温度值

注：（1）测量值为试验进行10min时，呼吸点平均温度值。

（2）呼吸点平均温度值为主、副驾各两个共4个点的平均值。

表8 各状态下油耗值对比

注：（1）自动模式、温度设定23℃状态下测得的油耗值。

4 结 论

通过对几种方案的油耗及温度值进行对比，发现：

1）经过多轮验证开、关空调系统对整车油耗的影响，其结果具有较好的一致性，具有一定参考价值；

2）从表6、表8开、关空调油耗对比数据上看出，空调能耗占比最高为19.0%；采用节能空调很有必要，可有效降低能耗；

3）试验结果与理论分析有一定差异；从制冷效果考虑，安装节能空调，需对整个空调系统进行综合评价，重新匹配，包括制冷剂加注量、膨胀阀等的选择，进而使效果最优，进一步降低能耗。

[1]孙强，徐庆春，丁玮. 空调压缩机油分离技术的应用[J]. 汽车实用技术，2016（5）：68-69.

[2]轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第五阶段）：GB/T 18352.3-2013 [S]．

[3]轻型汽车燃油消耗量试验方法：GB/T 19233-2008 [S]．

2018-08-08

1002-4581（2018）06-0014-04

U463.85+1

A

10.14175/j.issn.1002-4581.2018.06.005