汽车空调系统电子流量调节问题研究

1 汽车空调系统电子流量调节现状分析

汽车空调在运行过程中由于气候、路况、负荷以及发动机的运转情况的变化而出现不同程度的磨损情况。其制冷系统通常分别由相应的节流元件和热力膨胀阀进行调整和控制。但由于这些元件在运行过程中，信号传递出现延迟、动作机构不是很适应剧烈的工况变化，当汽车的空调处于较高的车速环境之下，其制冷系统的蒸发器十分容易出现结霜的现象，在恶劣环境下甚至会丧失工作能力。不但会降低车主的用车舒适度，还会严重破坏整个制冷系统。根据很多启汽车售后的统计结果显示，有超过三分之一以上的汽车损坏原因是膨胀阀过热度控制失灵导致吸气带液产生液击，进而产生故障。要想改正这种现状，可以使用节流元件，比如电子膨胀阀，它可以在电脑控制下由相应的程序对其进行相应的控制和调整，改变这种现状。例如，可以将电子膨胀阀引入到汽车空调制冷系统中，这样很可能会解决目前的汽车空调流量节流的各种问题。在整个电子产业中，电子膨胀阀应用到其他类型制冷装置中十分常见。有研究学者就指出了，在未来汽车空调行业中，电子膨胀阀肯定会代替传统热力膨胀阀，因为它能够及时处理制冷剂流量突变问题。但是关于电子膨胀阀的应用还处于研究阶段，真正应用到汽车空调中，还需要一些时日。

 

 

2 电子流量控制系统

作为汽车空调中的一个重要元件，电子调节阀的主要作用是节流调节。它的控制方法在很大程度上取决于空调调节器的特点和控制要求。空调调节器通常要兼顾保证行车人舒适和节能环保两个原则。在整个运行和控制过程中，它不仅通过迅速降低温度尽可能地为驾乘者提供稳定的理想温度，而且还要在各种负荷条件下保持较大的效能比。因此，合理有效控制整个空调系统的压缩机、制冷剂流量、蒸发器、制冷器四部分之间的关系，是十分重要的。而这一控制过程在很大程度上依赖于膨胀阀开度的调节，故而，它在汽车空调系统中具有举足轻重的地位。一方面汽车空调器压缩机运行功率是变化的，因此电子膨胀阀对制冷剂流量的控制必须满足压缩机转速变化这一特点，以保证其正常发挥功能。另一方面，制冷剂流量蒸发器运行需要最佳液面，因而制冷剂流量也要考虑这个因素。此时主要控制对象是蒸发器的过热度。因此，在汽车空调调节器中，设计电子膨胀阀的输入参数时，应该充分考虑压缩机的转速和蒸发器的过热度两个问题。

将由压缩机转速确定的开环控制和汽车内部换页器过度热度模糊闭环反馈控制结合起来，能够形成一个比较完善的控制系统，这种控制系统能够很好地调节电子膨胀阀的开口度，将转速作为参数输入能使膨胀阀的设计更加符合实际情况，能够取得很好效果。比如：首先，使制冷剂的流量、蒸发器的风机、冷凝器风机风量最大限度的满足压缩机功率的需求；其次，电子膨胀阀在较短的时间内迅速接近目标控制值，从而提高系统反应能力；再次，可避免空调启动初期电子膨胀阀过热度迟钝问题的出现，并降低因之而引发的调节困难；最后，因为在运行过程中，压缩机转速开环控制发挥了良好的调控作用，使得系统稳定性和控制精度大大增加。因此，在确定过热度反馈调节过程中可以考虑的更加细致，能够更加灵活和精确的对系统进行调节。避免了单纯的过热度调节过程中震荡过大的现象发生，调节的更加精细和稳定，需要的时间进一步缩小。

3 试验系统分析

该次研究采用了国内开发研制的电动势直动型电子膨胀阀。它使用4相8拍的脉冲步进电动机中进行驱动，针阀的开闭大小由电机直接带动。在整个阀全开和全关过程中，需要的脉冲如356次，这个过程主要由微电脑控制器进行控制。在控制过程中，该研究采取将电子膨胀阀装入汽车空调系统中进行试验的方法，以探索电脑的调节规律。该研究采用的微电脑控制的控制器，具有手动和自动调节两种功能，并通过正负两位数字显示蒸发器出口的过热度。

采用反馈调节的方式对电子膨胀阀进行调节，鉴于汽车空调的特殊性，该研究在对蒸发器的进出口、压缩机入口问题进行测试时，主要采用三支铂电阻温度计进行，最后获得相应的热度信号。

在探索调节规律时，如果出现失误，只需修改微电脑上的模糊控制参数即可。在经过多次的修改和摸索之后，最终得出了相应的调节规律。为了让电子膨胀阀能够起到电磁阀的作用，在微电脑控制器调节过程中，可以设置开度记忆装置以及快速关闭或者开机前的快速制动阀门。有了这两者，每次当压缩机停止工作之后，电子膨胀阀即可在限定的时间内完成关闭动作，而在下次压缩机制动之前，它又能够及时打开到某种开度。实验表明，电子膨胀阀在发挥作用的过程中不会影响到系统自身的调节质量。因此，在压缩机每次启动阶段，既可避免因过热度为负值导致的压缩机液击现象的发生，同时又能起动过度过程维持在5 min左右。

4 结语

通过该次研究发现，电气膨胀阀具有传统热力膨胀阀的作用，同时还具有自身的优势，其调节范围宽、控制精度高。同时还能够起到电磁阀的作用。使用电子膨胀阀不但能够使车内的温度迅速平稳的接近预设的数值，并且保持稳定，而且还能够实现效能比的最大化。