基于GT-SUITE进行空调系统充注量分析

概要

1 简介

制冷剂充注量的重要性：

制冷剂充注不足会有以下几方面的影响：

• 结冰风险增加。比如蒸发器因制冷剂不足，吸热过度，表面温度过低，导致水汽凝结成冰，堵塞风道。

• 制冷能力下降。制冷剂少，参与循环的工质不足，无法有效吸收 / 释放热量，空调制冷效果变差。

• 过热度升高。制冷剂在蒸发器出口 “过热” 严重，可能导致压缩机磨损。

制冷剂充注过量会有以下几方面的影响：

• 运行压力升高

• 能耗增加。高压环境下，压缩机需要更大功率压缩制冷剂，导致整车电耗（电动车）或发动机负载（燃油车）上升

• 冷凝器风扇工作占空比提高。为了给高压制冷剂降温，冷凝器风扇需要更频繁、更长时间运转

所以制冷剂充注量对空调系统的效率和寿命影响非常大，需要工程师通过仿真、台架试验，精准控制充注量，平衡制冷效果与能耗、寿命。

那么制冷剂充注量确认的方法是什么？

蒸发器与冷凝器性能法：

通过测试蒸发器的吸热能力、冷凝器的散热效率，结合制冷剂循环特性，反向推导 “使两器性能匹配的最佳充注量”。如蒸发器结霜（充注不足）或冷凝器压力过高（充注过量），调整充注量直到两器进出口温度、压力处于设计最优区间。

压 - 温图表法：

利用制冷剂的 “压力 - 温度” 对应关系（如 R134a 的 P-T 曲线），测量系统高压侧、低压侧的压力 / 温度，对比标准 P-T 表，判断充注量是否合适。

平台法：

充注制冷剂时，监测系统关键参数（如压缩机吸气压力、制冷量），当参数进入 “平台期”（变化极小），此时的充注量即为最佳值。如充注中，制冷量从快速上升到几乎不变（平台段），就停止充注。

以上三种方法，平台法是确定制冷剂充注量最常用的方法，下图展示了过冷度、过热度、出风口温度和排气压力在两个充注量之间形成一个稳定平台。

3、结果对比

通过仿真初始计算在相应的制冷剂充注量下形成平台，下图实线为仿真，虚线为试验值，结果表明精度很好。

过冷度、过热度误差在±1°C以内。

风道出风温度、压缩机吸气压力和排气压力仿真结果与台架试验数据误差±1°C、±1bar以内。

4、总结