汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)異響問題分析

1、汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)異響汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)異響問題分析問題分析 2015第二屆上海汽車空調(diào)系統(tǒng)第二屆上海汽車空調(diào)系統(tǒng)NVH技術(shù)研討會技術(shù)研討會 制冷系統(tǒng)異響問題概述一一 制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成與工作原理二二 制冷系統(tǒng)異響問題產(chǎn)生的機理三三目目 錄錄 頻譜特征分析四四 常用解決方案五五 總結(jié)六六一 制冷系統(tǒng)異響問題概述制冷系統(tǒng)異響問題多；制冷系統(tǒng)異響問題成因復(fù)雜；制冷系統(tǒng)異響問題的影響因素多；制冷系統(tǒng)系統(tǒng)異響問題發(fā)生工況不定；制冷系統(tǒng)異響問題具有不可預(yù)判性。一 制冷系統(tǒng)異響問題概述制冷系統(tǒng)異響問題多：汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)作為汽車空調(diào)系統(tǒng)的一部分，隨著空調(diào)壓縮機的吸合與斷開，系統(tǒng)間歇性的壓力波動產(chǎn)生一些不同尋常的

2、噪聲。制冷系統(tǒng)異響問題成因復(fù)雜：排除HVAC與散熱風(fēng)扇產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)噪聲問題以外，汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)以壓縮機運行為中心，制冷劑在空調(diào)管路、膨脹閥、蒸發(fā)器等關(guān)鍵部件的不斷循環(huán)過程中所產(chǎn)生的噪聲問題，涉及兩相流，成因相對復(fù)雜。制冷系統(tǒng)異響問題的影響因素多：管路的走向、彎角、系統(tǒng)壓力、制冷劑的加注量，加注口的位置、蒸發(fā)器芯體結(jié)構(gòu)以及膨脹閥的開度值等等都會引起制冷系統(tǒng)各種異響問題制冷系統(tǒng)系統(tǒng)異響問題發(fā)生工況不定：冷車起動開空調(diào)瞬間、環(huán)境溫度達到某一限值、整車運行發(fā)動機達到某一固定轉(zhuǎn)速。制冷系統(tǒng)異響問題不可預(yù)判,包括目前的CAE仿真也做不到相關(guān)的分析。hissinghissing制冷系統(tǒng)由壓縮機壓縮機、冷凝器

3、冷凝器、電子風(fēng)扇、電子風(fēng)扇、膨脹閥膨脹閥、蒸發(fā)器蒸發(fā)器等組成。節(jié)流：節(jié)流：在液體通路中，通道突然縮小，液體壓力便下降，如果此時產(chǎn)生氣體，則總體積還要增大。這種變化只是狀態(tài)的變化，與外界沒有熱和功的交換，因此流體的熱量不變，這種狀態(tài)變化稱為節(jié)流，如圖A所示。圖A二 制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成與工作原理氣液混合氣液混合HVAC123三 制冷系統(tǒng)異響問題產(chǎn)生的機理1 Hissing1 Hissing產(chǎn)生的機理產(chǎn)生的機理uhiss聲基本是由于制冷劑沒有完全形成液態(tài)，從而穿過膨脹閥形成的。u過冷導(dǎo)致水蒸氣冷媒被冷凝成液態(tài)，在液態(tài)冷媒膨脹氣化的時候產(chǎn)生嘶嘶聲。u冷媒通過膨脹閥節(jié)流后，壓力和流速突然升高，氣液混合狀態(tài)

4、的冷媒?jīng)_擊流場不暢的蒸發(fā)器管路和蒸發(fā)器芯體產(chǎn)生hissing。u寬頻噪聲，頻率較高。A車：明顯B車：輕微C車：輕微2 2 結(jié)構(gòu)沖擊振動噪聲產(chǎn)生機理結(jié)構(gòu)沖擊振動噪聲產(chǎn)生機理u制冷系統(tǒng)的壓力是脈動的。u制冷劑流經(jīng)突然縮小的截面時，高速高壓的制冷劑會在窄截面處產(chǎn)生壓縮波(進膨脹閥前)，激發(fā)膨脹閥體內(nèi)部渦流混合產(chǎn)生共振、蒸發(fā)器管道以及芯體的共振產(chǎn)生振動噪聲。u非單頻，頻率較低。三 制冷系統(tǒng)異響問題產(chǎn)生的機理四 頻譜特征分析4.1 制冷系統(tǒng)hissing155#_Hiss_2000_2 (24.86-26.90 s).FFT (4096,95.0%,HAN)L/dB(A)SPL-100102030405

5、060f/Hz205010020020005000 10k20kFLRFLRX:5555 Hz藍色: 10.51 dB(A)SPL綠色: 2.62 dB(A)SPL頻譜特征分析4.2 制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)異響異響頻率段頻譜特征分析四 頻譜特征分析制冷系統(tǒng)hissing從客觀數(shù)據(jù)上看，頻率分布較高，集中在4000-8000Hz。解決方案有三個方向：A ：使用變排量壓縮機。B ：蒸發(fā)器芯體進氣通道的流通面積、進氣管道的截面積的設(shè)計。C：調(diào)節(jié)膨脹閥開度值。B蒸發(fā)器a進氣管長度b進氣管內(nèi)徑c進氣道流通面積A壓縮機a定排量c外控變排量b內(nèi)控變排量制冷系統(tǒng)hissingC膨脹閥a膨脹閥開度五 常用解決方案4.1

6、制冷系統(tǒng)hissing問題常用解決方案概述制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)異響產(chǎn)生的頻率段較低一些，基本在1000Hz以下，500Hz以上，可以理解為結(jié)構(gòu)異響。主觀感覺如結(jié)構(gòu)碰撞的“咯咯聲”、“咕咕聲”異響。解決方案有三個方向：A ：針對管路B ：擴張腔；C ：針對膨脹閥。膨脹閥 管路a彎角a開度值c管路走向b軟管制冷系統(tǒng)中低頻異響b阻尼彈簧擴張腔四 常用解決方案4.3 制冷系統(tǒng)中低頻結(jié)構(gòu)異響問題常用解決方案概述4.4 制冷系統(tǒng)中低頻結(jié)構(gòu)異響問題案例分析四 常用解決方案問題描述：問題描述：某款車在冷車啟動開空調(diào)，開始制冷瞬時，車內(nèi)能明顯的聽到一種類似“咯咯”的異響。主觀感覺從副駕駛位置明顯于主駕駛位置?？陀^測試車

7、內(nèi)異響是頻率段為400800Hz的寬頻噪聲。低壓管靠近膨脹閥位置的加速度信號有異響無異響異響頻率范圍異響頻率范圍方案驗證情況及效果：方案驗證情況及效果：在空調(diào)低壓管靠近膨脹閥側(cè)增加不同尺寸擴容器來緩沖空調(diào)系統(tǒng)的壓力波動，對異響改善明顯。當(dāng)加裝40 x70mm擴容器后，冷啟動空調(diào)時異響已經(jīng)變得比較輕微，當(dāng)加裝50 x56mm擴容器后，異響變得很輕微。雖然異響并沒有完全消除，但主觀評價可以接受。原狀態(tài)原狀態(tài)增加擴容增加擴容器器4.4 制冷系統(tǒng)中低頻結(jié)構(gòu)異響問題案例分析四 常用解決方案B 調(diào)蒸發(fā)器芯體流通面積4.5 制冷系統(tǒng)異響常用解決方案的理論依據(jù)四 常用解決方案突然將閥門全部關(guān)閉時的瞬時壓強 可以用以下公式進行計算：式子中 為流體的密度。從上式子可以看出，流體的密度越大，流速越大，遇到變截面時產(chǎn)生的瞬時壓強就越大 這是由于隨著膨脹閥開度增大系統(tǒng)的節(jié)流強度變?nèi)酰黧w在截面處產(chǎn)生的壓強 較弱，所產(chǎn)生瞬時的壓縮波和膨脹波強度較小，從而使得駕駛艙內(nèi)聽到的異響變小。壓縮波的強度與流體的流速有關(guān)：流速越小，產(chǎn)生的瞬時壓強 就越小。通過增大流通面積流速從而減弱瞬時壓