基于試驗(yàn)工況對(duì)燃油乘用車空調(diào)采暖性能的影響

張星 丁煒桐 游云鵬

摘要：試驗(yàn)工況通常是對(duì)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(shí)間歷程。在特定試驗(yàn)情況下開展試驗(yàn)，分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可為發(fā)動(dòng)機(jī)及整車設(shè)計(jì)提供重要參考，還可以為車輛在特定環(huán)境下的適應(yīng)性提供檢驗(yàn)依據(jù)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，具有重要作用。

關(guān)鍵詞：試驗(yàn)工況;空調(diào)采暖試驗(yàn);暖風(fēng)水溫;車內(nèi)平均溫度

現(xiàn)在的汽車空調(diào)供暖系統(tǒng)用于乘員客艙內(nèi)冬季供暖和風(fēng)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(dòng)機(jī)的冷卻水和廢氣作為熱源。另一種是獨(dú)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(yīng)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(dú)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(yàn)工況下空調(diào)采暖試驗(yàn)結(jié)果。

1 試驗(yàn)方案

汽車空調(diào)供暖性能指的是車輛乘員室的空調(diào)供暖性能。有關(guān)車載空調(diào)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(yán)格規(guī)定的試驗(yàn)條件和方法進(jìn)行試驗(yàn)。整車空調(diào)供暖試驗(yàn)在《GB/T 12534汽車道路試驗(yàn)方法通則》和《GB/T 12782汽車供暖性能要求和試驗(yàn)方法》中有明確規(guī)定，本試驗(yàn)工況要求時(shí)速為60km/h、暖機(jī)工況、標(biāo)準(zhǔn)工況。根據(jù)客戶的實(shí)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(biāo)準(zhǔn)工況

1.1將車輛移動(dòng)到試驗(yàn)區(qū)間

將所有門窗打開浸置，使保持車內(nèi)溫度和環(huán)境溫度成為可能，15min后人員進(jìn)入車內(nèi)，關(guān)閉門窗和風(fēng)孔。

1.1.2測(cè)試采用外循環(huán)、吹腳模式

把風(fēng)量調(diào)到最大，把溫度調(diào)到最大。環(huán)境溫度為-25±3℃。如果考試時(shí)車窗起霧可調(diào)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(zhuǎn)

發(fā)動(dòng)機(jī)水溫穩(wěn)定后開始試驗(yàn)，以D范圍60km/h等速度行駛40min。

1.2通常條件

1.2.1測(cè)試時(shí)間合計(jì)45min

首先，人進(jìn)入車內(nèi)，關(guān)閉車門、車窗和通風(fēng)孔，采集數(shù)據(jù)。關(guān)閉所有除霜風(fēng)口后啟動(dòng)車輛空轉(zhuǎn)5min，然后打開除霜裝置，在D以60km/h勻速行駛40min。

1.2.2測(cè)試采用外循環(huán)、吹腳模式

把風(fēng)量調(diào)到最大，把溫度調(diào)到最大。環(huán)境溫度為-25±3℃。如果考試時(shí)車窗起霧可調(diào)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(yùn)轉(zhuǎn)狀況

1.3.1測(cè)試時(shí)間合計(jì)45min

首先，人進(jìn)入車內(nèi)，關(guān)閉車門、車窗和通風(fēng)孔，采集數(shù)據(jù)。關(guān)閉所有除霜風(fēng)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(yàn)采用外循環(huán)、吹腳模式

把風(fēng)量調(diào)到最大，把溫度調(diào)到最大。環(huán)境溫度為-25±3℃。如果考試時(shí)車窗起霧可調(diào)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(cè)試時(shí)間合計(jì)45min

首先，人進(jìn)入車內(nèi)，關(guān)閉車門、車窗和通風(fēng)孔，采集數(shù)據(jù)。關(guān)閉所有除霜風(fēng)口后，讓車輛怠速運(yùn)轉(zhuǎn)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(cè)試采用外循環(huán)、吹腳模式

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

2試驗(yàn)方法

2.1 測(cè)溫點(diǎn)的確定

2.1.1車內(nèi)測(cè)溫點(diǎn)位置要求如下：

根據(jù)各乘員座溫度，將測(cè)溫點(diǎn)分別設(shè)置在：頭部測(cè)溫點(diǎn)、膝部測(cè)溫點(diǎn)和足部測(cè)溫點(diǎn);測(cè)溫點(diǎn)位置如圖1所示，其中M1、N 類汽車，每個(gè)乘員座必測(cè)，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(gè)乘員座必測(cè)。

2.2.2環(huán)境溫度的確定

在室外環(huán)境條件試驗(yàn)時(shí)，左右后視鏡中心距鏡面 20 mm 處的兩處測(cè)溫點(diǎn)的平均值作為室外測(cè)溫點(diǎn)溫度。在室內(nèi)環(huán)境條件試驗(yàn)時(shí)，車外測(cè)溫點(diǎn)在環(huán)境倉(cāng)前后左右及頂面五個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，取 5 個(gè)溫度的平均值作為室外測(cè)溫點(diǎn)溫度。

2.3試驗(yàn)程序

試驗(yàn)車輛應(yīng)在達(dá)到試驗(yàn)溫度的室外（或室內(nèi)）環(huán)境預(yù)置至少10h，期間保持車門開啟，使試驗(yàn)車輛充分冷浸，如果發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液、機(jī)油或者動(dòng)力電池、電機(jī)等系統(tǒng)部件溫度確知已穩(wěn)定并在 1h 內(nèi)溫度變動(dòng)小于±1℃，浸車時(shí)間可縮短。開啟引擎蓋等，檢查散熱器、散熱器水管、暖風(fēng)水箱水管等是否結(jié)冰，如出現(xiàn)結(jié)冰，試驗(yàn)應(yīng)終止。試驗(yàn)人員進(jìn)入車內(nèi)，安裝試驗(yàn)儀器并清潔汽車風(fēng)窗玻璃內(nèi)外表面。全部試驗(yàn)人員進(jìn)入車內(nèi)，關(guān)閉車門及通風(fēng)孔，試驗(yàn)駕駛員起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)汽車上電并將系統(tǒng)調(diào)整至 READY 狀態(tài)后，滿足試驗(yàn)條件后開始試驗(yàn)。汽車按照如下規(guī)定程序進(jìn)行正式試驗(yàn)，試驗(yàn)開始后駕駛員起動(dòng)全部采暖裝置并調(diào)整至最大采暖位置，循環(huán)調(diào)節(jié)開關(guān)應(yīng)置于外循環(huán)，出風(fēng)模式調(diào)節(jié)開關(guān)應(yīng)置于足部位置， 同時(shí)試驗(yàn)人員開始記錄各測(cè)溫點(diǎn)的溫度。

3試驗(yàn)驗(yàn)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(gè)工況進(jìn)行采暖試驗(yàn)，測(cè)試同一車型四個(gè)工況采暖性能差異以及同款車型手動(dòng)擋和自動(dòng)擋采暖性能差異。選取環(huán)境條件符合試驗(yàn)要求的天氣開展采暖試驗(yàn)，同一工況試驗(yàn)，兩輛試驗(yàn)車均同時(shí)開展，試驗(yàn)結(jié)果見圖2～圖 4。

①各工況下水溫基本在 15min 左右就能達(dá)到平衡;

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

③標(biāo)準(zhǔn)工況和城市工況M1、N 類汽車和M2、M3 類汽車暖風(fēng)水溫差異較大，手動(dòng)擋水溫高于自動(dòng)擋;常規(guī)工況和高速工況手動(dòng)擋和自動(dòng)擋暖風(fēng)水溫差異較小;

④城市工況中手動(dòng)擋比自動(dòng)擋升溫速率更快，平衡時(shí)水溫差約 10℃。

3 結(jié)論

本文通過測(cè)試M1、N 類汽車和M2、M3 類汽車按四個(gè)工況進(jìn)行采暖試驗(yàn)，對(duì)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(gè)工況下采暖效果差異。通過這些對(duì)比，M2、M3 類汽車進(jìn)行采暖試驗(yàn)，考核更苛刻，若M1、N 類汽車滿足采暖效果，每個(gè)乘員座必測(cè);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(gè)乘員座必測(cè);同一輛樣車，按城市工況進(jìn)行采暖試驗(yàn)，考核更苛刻，若城市工況滿足采暖效果，其他工況可不再進(jìn)行驗(yàn)證。

經(jīng)過比較試驗(yàn)，能夠充分知道試驗(yàn)情況對(duì)整車空調(diào)制熱性能的影響。并且，針對(duì)車型的特征，進(jìn)行差別化試驗(yàn)和驗(yàn)證，能夠節(jié)省費(fèi)用，減少驗(yàn)證周期，提高驗(yàn)證成功的效率。

作者簡(jiǎn)介：張星 男 1995.11.17 陜西省榆林市 718400 中汽研汽車檢驗(yàn)中心（寧波）有限公司 本科 測(cè)試試驗(yàn)

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

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