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1 汽车空调系统控制原理
汽车空调四大部件压缩机、 冷凝器、 膨胀阀、蒸发器如图1所示。 压缩机通过发动机带动，给空调系统中制冷剂循环带来动力， 低温低压的气态制冷剂通过压缩机压缩成为高温高压的气态制冷剂进入冷凝器， 高温高压的气态制冷剂在冷凝器中冷凝成高温高压的液态制冷剂，然后通过膨胀阀节流成为低温低压的液态制冷剂进入蒸发器， 低温低压的液态制冷剂在蒸发器内蒸发吸热成为低温低压的气态制冷剂， 进入压缩机压缩进入冷凝器， 从而完成整个制冷循环系统。
常见的压缩机启停控制方式是通过温控器感受蒸发器的温度， 控制蒸发器在一定温度范围内工作， 从而使空调系统始终处于一个稳定的温度范围工作。 例如设定蒸发器温度在1 ℃停机、 5 ℃开机，即当蒸发器的温度达到1 ℃时， 温控器输出信号使压缩机的离合器断开， 从而压缩机停止工作， 空调系统内制冷剂不再循环， 空调不再制冷， 蒸发器的温度会上升； 当蒸发器的温度上升至5 ℃时， 温控器输出信号使压缩机离合器吸合， 压缩机运转， 空调继续制冷。 从而实现空调系统始终在1~5 ℃的范围工作。
空调系统在运行时， 蒸发器表面的温度低于空气的机器露点温度， 蒸发器表面会形成冷凝水， 当蒸发器表面温度达到0 ℃以下时， 蒸发器表面的冷凝水就会结冰， 当蒸发器结冰后空气就不再与蒸发器换热， 空气通过蒸发器表面的冰， 这时蒸发器的换热效率会大大降低； 当结冰严重时， 蒸发器表面被冰覆盖， 通过蒸发器的空气被蒸发器表面的冰堵住， 驾驶室内出风口风量会减少， 且通过蒸发器的空气不再和蒸发器换热， 驾驶室内出风口的温度会上升， 相当于驾驶室内的空气通过鼓风机在空调HVAC中循环了一次而没有降温， 空调制冷效果会失效。 在系统运行过程中， 我们往往在空调不制冷时才发现蒸发器已经结霜， 而且已经形成厚厚的冰层， 然而汽车空调结霜并不是一个突发状态， 而是一个过程， 起初是蒸发器小部分结霜， 一旦蒸发器表面结霜面积有逐步扩大的趋势， 然后蒸发器有效换热面积逐步减少， 蒸发器已经进入了结霜期， 霜就会越结越多， 最后形成冰， 空调失去制冷能力。
空调系统设定蒸发器的工作温度是1~5 ℃， 蒸发器表面理应不会结霜， 因为当蒸发器的温度降低至1 ℃时温控器会断开压缩机离合器， 空调系统不再工作， 所以空调系统不会出现结霜。 但实际汽车空调的结霜问题是一直以来困扰空调厂和整车厂的问题， 在这里简单介绍一下汽车空调的结霜原理和对解决结霜问题的一些看法。
2 蒸发器温控器选点
假定汽车空调设定的蒸发器的工作温度是1 ℃停机、 5 ℃开机， 蒸发器的工作温度只是靠温控器感受蒸发器某一点的温度， 而这一点并不能代表蒸发器的温度， 这里就提到蒸发器温度场的均匀性，如果蒸发器表面的温度绝对均匀， 即在空调系统工作时， 蒸发器上任意一点的温度都是相同的， 那么蒸发器在1 ℃停机， 空调系统不可能结霜。 实际上空调蒸发器表面温度在不同位置温度是不同的， 例如蒸发器表面最高温度与最低温度相差5℃。试验照片如图2所示， 图3为某车型蒸发器温度场分布图。 该产品表面的温度差为5.57 ℃， 如果温控器的感温点选择蒸发器温度较高点 “1” 点， 那么蒸发器温度传感器感受到蒸发器温度为1 ℃的时候， 实际上蒸发器其他大部分位置的温度已经达到0 ℃以下， 其中点 “2” 所在位置区域已经到达-4 ℃左右， 蒸发器就会大面积结霜 （图4）， 结霜部位的蒸发器内部的制冷剂不再与空气进行热交换， 此时驾驶室内的温度就会上升， 空调制冷失效。 如果选择温度较低点 “2” 点， 那么温度传感器感受到蒸发器表面温度在1 ℃时， 蒸发器其他位置的温度在5 ℃以上， 导致空调系统过早停机， 蒸发器不能有效发挥制冷量， 最终导致驾驶室内降温效果差。 此时应选择一点： 蒸发器部分部位结霜， 即蒸发器结霜范围保持在可控范围， 可以选择图3中点 “3”温区， 当点 “3” 温区到达1 ℃时， 1点周围区域在-2 ℃， 其他区域在0 ℃以上， 可以使蒸发器部分结霜。 一般结霜范围控制在蒸发器面积的20%以内， 此处结霜在空调系统停机时间内， 蒸发器结的霜融化可以吸收空气的热量， 且停机时间内霜可以完全融化， 蒸发器可以最大化地发挥制冷能力。
3 蒸发器的排水性能
测试蒸发器的排水性能， 干球温度27℃， 湿球温度25 ℃， 膨胀阀进口压力1.55 MPa， 膨胀阀进口过冷度5 ℃， 蒸发器出口压力0.2 MPa， 蒸发器出口过热度5 ℃， 给定风量测试蒸发器的排水量。 通过试验对比相同蒸发器参数下的两台芯体， 有亲水处理的比无亲水处理的排水量明显多； 经过亲水处理的蒸发器芯体表面的张力会减小， 蒸发器表面的冷凝水不会聚集， 会顺着蒸发器扁管表面迅速流下；而没有经过亲水处理的蒸发器在芯体表面的冷凝水会形成水珠， 与蒸发器翅片形成水桥， 导致芯体排水不畅。
