一种客车空调全自动恒温控制方法

蔡勇刚

（厦门金龙汽车空调有限公司， 福建 厦门 361023）

随着汽车工业的发展以及人们生活水平的提高，汽车舒适性越来越受到关注[1-2]，而车内温度对汽车舒适性有着很大程度的影响[3]，尤其对于客车来说乘车温度舒适性是客车性能评价的重要指标，客车空调对提高乘车舒适性有着重要作用。目前常规客车空调控制由驾驶员对车内温度进行制冷、制热、通风工作模式操作，随着车内外的热负荷不同车内温度一直会在很大范围内波动，极大影响乘车温度舒适性。

空调系统原理框图如图1所示，空调制冷采用传统机械压缩机，由发动机带动，压缩机采用带能量调节阀装置。空调制热采用发动机余热式采暖，发动机高温冷却水通过制热芯体，蒸发风机带动车内空调循环加热车内空气。

图1 空调系统原理框图

制冷回路由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器组成，通过冷媒管路连接；
制热回路由发动机、发动机自带水泵、空调水泵、空调水阀、蒸发器组成，通过防冻液胶管连接；
蒸发器由制冷芯体、制热芯体、蒸发风机组成。其中，空调水阀可以进行开度控制，空调水泵可以无级调速控制，蒸发风机可以无级调速控制。

空调开启后，设定需要的车内温度，空调按照设定温度全自动运行，通过压缩机能量调节阀、蒸发风机控制、调节水阀开度控制、水泵转速以及开关控制、水阀间歇周期开启控制实现车内温度在设定温度±0.5℃内。

控制流程如图2所示，图中，Tsp表示设定温度、Tout表示车外温度、Tin表示车内温度。通过车外温度与设定温度对比划分为3个区间进行不同控制，分别为Tout＆lt;Tsp-5℃、Tsp-5℃≤Tout＆lt;Tsp+5℃、Tout≥Tsp+5℃。

图2 控制流程图

1） Tout＆lt;Tsp-5℃区间，当Tin＆lt;Tsp-4℃，启动水泵转速每15s上升5%直到最大转速，水阀开度调整到最大，蒸发风机最大转速运行，制冷关闭；
当Tsp-4℃≤Tin＆lt;Tsp-2℃，启动水泵每15s下降5%直到最小转速，水阀开度每15s下降5%直到最小开度，蒸发风机最大挡工作，制冷关闭；
当Tsp-2℃≤Tin＆lt;Tsp-0.5℃，启动水泵每15s上升5%直到最大转速，水阀开度每15s上升5%直到50%开度，蒸发风机按照温差自动调节风量，制冷开启，能量调节阀开启；
当Tsp-0.5℃≤Tin＆lt;Tsp+0.5℃，水泵关闭，水阀间歇周期开启，蒸发风机最低转速运行，制冷关闭；
当Tsp+0.5℃≤Tin＆lt;Tsp+2℃，水泵开启最低转速，水阀间歇周期开启。蒸发风机依据温差自动运行，制冷开启，能量调节阀开启；
当Tsp+4℃≤Tin＆lt;Tsp+2℃，水泵关闭，水阀关闭，蒸发风机依据温差自动运行，制冷开启，能量调节阀开启；
当Tsp+4℃≤Tin，水泵关闭，水阀关闭，蒸发风机依据温差自动运行，制冷开启，能量调节阀关闭。

2） Tsp-5℃≤Tout＆lt;Tsp+5℃区间，当Tin＆lt;Tsp-4℃，水泵最低转速运行，水阀开度每15s上升5%直到全开，蒸发风机最大转速运行，制冷关闭；
当Tsp-4℃≤Tin＆lt;Tsp-2℃，水泵最低转速运行，水阀开度每15s下降5%直到最小开度，蒸发风机最大挡工作，制冷关闭；
当Tsp-2℃≤Tin＆lt;Tsp-0.5℃，水泵最低转速运行，水阀开度每15s下降5%直到最小开度，蒸发风机按照温差自动调节风量，制冷开启，能量调节阀开启；
当Tsp-0.5℃≤Tin＆lt;Tsp+0.5℃，水泵关闭，水阀间歇周期开启，蒸发风机最低转速运行，制冷开启，能量调节阀开启；
当Tsp+0.5℃≤Tin＆lt;Tsp+1℃，水泵关闭，水阀关闭，蒸发风机依据温差自动运行，制冷开启，能量调节阀开启；
当Tsp+1℃≤Tin＆lt;Tsp+4℃，水泵关闭，水阀关闭，蒸发风机依据温差自动运行，制冷开启，能量调节阀关闭；
当Tsp+4℃≤Tin，水泵关闭，水阀关闭，蒸发风机最大风速运行，制冷开启，能量调节阀关闭。

3） Tout≥Tsp+5℃区间，当Tin＆lt;Tsp-4℃，水泵最低转速运行，水阀最低开度，蒸发风机最大转速运行，制冷关闭；
当Tsp-4℃≤Tin＆lt;Tsp-2℃，水泵关闭，水阀最小开度，蒸发风机最大挡工作，制冷关闭；
当Tsp-2℃≤Tin＆lt;Tsp-0.5℃，水泵关闭，水阀间歇周期开启，蒸发风机按照温差自动调节风量，制冷开启，能量调节阀开启；
当Tsp-0.5℃≤Tin＆lt;Tsp+0.5℃，水泵关闭，水阀间歇周期开启，蒸发风机最低转速运行，制冷开启，能量调节阀开启；
当Tsp+0.5℃≤Tin＆lt;Tsp+1℃，水泵关闭，水阀关闭。蒸发风机依据温差自动运行，制冷开启，能量调节阀开启；
当Tsp+1℃≤Tin＆lt;Tsp+4℃，水泵关闭，水阀关闭，蒸发风机依据温差自动运行，制冷开启，能量调节阀关闭；
当Tsp+4℃≤Tin，水泵关闭，水阀关闭，蒸发风机最大风速运行，制冷开启，能量调节阀关闭。

空调制热采用发动机余热式采暖，发动机水温在90℃左右，发动机冷却水进入蒸发器制热芯体会形成的蓄热，随着时间的增加蓄热量会增加，如此会造成车内温度快速上升，难以保证车内温度的恒定，为此采用水阀间歇周期开启策略进行控制，避免蒸发器制热芯体形成较大的蓄热量。

水阀间歇周期开启控制流程图如图3所示，此过程水阀开度设置为最小开度，进入水阀间歇开启，记录当前车内温度T1，水阀开启且开启时间增加10%，然后水阀关闭且关闭时间减少10%，记录此时车内温度T2；
当Tsp＆gt;T2且＆lt;T1，水阀开启且开启时间减小10%，然后水阀关闭且关闭时间增加10%，记录此时车内温度T3；
如此时Tsp＆gt;T3且T2＆lt;T3，水阀开启且开启时间减小10%，然后水阀关闭且关闭时间增加10%，如此时Tsp＆gt;T3且T2≥T3，水阀开启且开启时间增加10%，然后水阀关闭且关闭时间减少10%；
出现T2或者T3大于Tsp，则结束水阀间歇周期开启。

图3 水阀间歇周期开启策略流程图

车内温度对汽车舒适性有着很大程度的影响，尤其对于客车来说，乘车温度舒适性是客车性能评价的重要指标，客车空调对于乘车舒适性有着重要作用。通过上述介绍的客车空调全自动恒温控制方法，综合应用压缩机能量调节阀、蒸发风机控制、调节水阀开度控制、水泵转速以及开关控制、水阀间歇周期开启自动控制实现车内温度恒定，维持车内温度在设定温度±0.5℃内。

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