基于試驗工況對燃油乘用車空調采暖性能的影響

張星 丁煒桐 游云鵬

摘要：試驗工況通常是對特定類型的車輛指定代表特定環(huán)境下車輛行駛特征的速度～時間歷程。在特定試驗情況下開展試驗，分析試驗數(shù)據(jù)，可為發(fā)動機及整車設計提供重要參考，還可以為車輛在特定環(huán)境下的適應性提供檢驗依據(jù)和評價標準，具有重要作用。

關鍵詞：試驗工況;空調采暖試驗;暖風水溫;車內平均溫度

現(xiàn)在的汽車空調供暖系統(tǒng)用于乘員客艙內冬季供暖和風窗除霜、除霧。根據(jù)使用的熱源不同，供暖裝置大致可以分為兩類。一種是余熱式供暖系統(tǒng)，利用汽車發(fā)動機的冷卻水和廢氣作為熱源。另一種是獨立熱源式供暖系統(tǒng)，在燃燒器中燃燒煤油或柴油來加熱空氣。余熱式供暖系統(tǒng)由于熱源不同，可分為余熱水暖式和余熱暖式。余熱暖式換熱量多，但不安全，在汽車上應用較少。一般家用轎車均采用余熱水暖式采暖系統(tǒng);高寒版商用車一般采用獨立熱源式供暖系統(tǒng)。本文主要以采用余熱水暖式采暖系統(tǒng)的燃油乘用車為例，比較M1、N 類汽車和M2、M3 類汽車車在不同試驗工況下空調采暖試驗結果。

1 試驗方案

汽車空調供暖性能指的是車輛乘員室的空調供暖性能。有關車載空調系統(tǒng)的制熱能力和車輛乘員艙的密封保溫性能，必須按照嚴格規(guī)定的試驗條件和方法進行試驗。整車空調供暖試驗在《GB/T 12534汽車道路試驗方法通則》和《GB/T 12782汽車供暖性能要求和試驗方法》中有明確規(guī)定，本試驗工況要求時速為60km/h、暖機工況、標準工況。根據(jù)客戶的實際使用情況，又常常分為常規(guī)工況、高速工況和城市工況。

1.1 標準工況

1.1將車輛移動到試驗區(qū)間

將所有門窗打開浸置，使保持車內溫度和環(huán)境溫度成為可能，15min后人員進入車內，關閉門窗和風孔。

1.1.2測試采用外循環(huán)、吹腳模式

把風量調到最大，把溫度調到最大。環(huán)境溫度為-25±3℃。如果考試時車窗起霧可調整模式為吹腳除霜模式，霧消失后可改為吹腳模式。

1.1.3考試前空轉

發(fā)動機水溫穩(wěn)定后開始試驗，以D范圍60km/h等速度行駛40min。

1.2通常條件

1.2.1測試時間合計45min

首先，人進入車內，關閉車門、車窗和通風孔，采集數(shù)據(jù)。關閉所有除霜風口后啟動車輛空轉5min，然后打開除霜裝置，在D以60km/h勻速行駛40min。

1.2.2測試采用外循環(huán)、吹腳模式

把風量調到最大，把溫度調到最大。環(huán)境溫度為-25±3℃。如果考試時車窗起霧可調整模式為吹腳除霜模式，霧消失后可改為吹腳模式。

1.3高速運轉狀況

1.3.1測試時間合計45min

首先，人進入車內，關閉車門、車窗和通風孔，采集數(shù)據(jù)。關閉所有除霜風口后，怠速行駛5min，然后開啟除霜裝置，以最高100km/h勻速行駛40min。

1.3.2試驗采用外循環(huán)、吹腳模式

把風量調到最大，把溫度調到最大。環(huán)境溫度為-25±3℃。如果考試時車窗起霧可調整模式為吹腳除霜模式，霧消失后可改為吹腳模式。

1.4城市工業(yè)狀況

1.4.1測試時間合計45min

首先，人進入車內，關閉車門、車窗和通風孔，采集數(shù)據(jù)。關閉所有除霜風口后，讓車輛怠速運轉5min，然后開啟除霜裝置，在選定道路上根據(jù)城市路況及限速行駛40min。

1.4.2測試采用外循環(huán)、吹腳模式

把風量調到最大，把溫度調到最大。環(huán)境溫度為-25±3℃。如果考試時車窗起霧可調整模式為吹腳除霜模式，霧消失后可改為吹腳模式。

2試驗方法

2.1 測溫點的確定

2.1.1車內測溫點位置要求如下：

根據(jù)各乘員座溫度，將測溫點分別設置在：頭部測溫點、膝部測溫點和足部測溫點;測溫點位置如圖1所示，其中M1、N 類汽車，每個乘員座必測，M2、M3 類汽車，駕駛員座，副駕駛座，乘客區(qū)最前排、中排、靠近車門位置和最后排座椅每個乘員座必測。

2.2.2環(huán)境溫度的確定

在室外環(huán)境條件試驗時，左右后視鏡中心距鏡面 20 mm 處的兩處測溫點的平均值作為室外測溫點溫度。在室內環(huán)境條件試驗時，車外測溫點在環(huán)境倉前后左右及頂面五個測溫點，取 5 個溫度的平均值作為室外測溫點溫度。

2.3試驗程序

試驗車輛應在達到試驗溫度的室外（或室內）環(huán)境預置至少10h，期間保持車門開啟，使試驗車輛充分冷浸，如果發(fā)動機冷卻液、機油或者動力電池、電機等系統(tǒng)部件溫度確知已穩(wěn)定并在 1h 內溫度變動小于±1℃，浸車時間可縮短。開啟引擎蓋等，檢查散熱器、散熱器水管、暖風水箱水管等是否結冰，如出現(xiàn)結冰，試驗應終止。試驗人員進入車內，安裝試驗儀器并清潔汽車風窗玻璃內外表面。全部試驗人員進入車內，關閉車門及通風孔，試驗駕駛員起動發(fā)動機汽車上電并將系統(tǒng)調整至 READY 狀態(tài)后，滿足試驗條件后開始試驗。汽車按照如下規(guī)定程序進行正式試驗，試驗開始后駕駛員起動全部采暖裝置并調整至最大采暖位置，循環(huán)調節(jié)開關應置于外循環(huán)，出風模式調節(jié)開關應置于足部位置， 同時試驗人員開始記錄各測溫點的溫度。

3試驗驗證及分析

以M1、N 類汽車和M2、M3 類汽車為例，分別按上述四個工況進行采暖試驗，測試同一車型四個工況采暖性能差異以及同款車型手動擋和自動擋采暖性能差異。選取環(huán)境條件符合試驗要求的天氣開展采暖試驗，同一工況試驗，兩輛試驗車均同時開展，試驗結果見圖2～圖 4。

①各工況下水溫基本在 15min 左右就能達到平衡;

②城市工況為四個工況中考核最苛刻的工況，其次為常規(guī)工況，然后為標準工況，最后為高速工況;

③標準工況和城市工況M1、N 類汽車和M2、M3 類汽車暖風水溫差異較大，手動擋水溫高于自動擋;常規(guī)工況和高速工況手動擋和自動擋暖風水溫差異較小;

④城市工況中手動擋比自動擋升溫速率更快，平衡時水溫差約 10℃。

3 結論

本文通過測試M1、N 類汽車和M2、M3 類汽車按四個工況進行采暖試驗，對比相同工況下M1、N 類汽車和M2、M3 類汽車采暖效果差異，以及四個工況下采暖效果差異。通過這些對比，M2、M3 類汽車進行采暖試驗，考核更苛刻，若M1、N 類汽車滿足采暖效果，每個乘員座必測;若M2、M3 類汽車滿足采暖效果，駕駛員座，副駕駛座，乘客區(qū)最前排、中排、靠近車門位置和最后排座椅每個乘員座必測;同一輛樣車，按城市工況進行采暖試驗，考核更苛刻，若城市工況滿足采暖效果，其他工況可不再進行驗證。

經過比較試驗，能夠充分知道試驗情況對整車空調制熱性能的影響。并且，針對車型的特征，進行差別化試驗和驗證，能夠節(jié)省費用，減少驗證周期，提高驗證成功的效率。

作者簡介：張星 男 1995.11.17 陜西省榆林市 718400 中汽研汽車檢驗中心（寧波）有限公司 本科 測試試驗

丁煒桐 男 19921212 湖南省永順縣 416700 中汽研汽車檢驗中心（寧波）有限公司 本科 助理工程師 測試試驗

游云鵬 男 19901009 河南省固始縣 465200 中汽研汽車檢驗中心（寧波）有限公司 本科 工程師 測試試驗