試驗工況對整車空調(diào)采暖性能影響的研究

端方勇，任崗

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

引言

隨著國民經(jīng)濟的增長，國民的購買能力逐漸提高，消費者在關(guān)注汽車動力性、經(jīng)濟性、安全性、耐久性的同時，也越來越注重汽車的外觀、環(huán)保和舒適性。隨著汽車工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，汽車空調(diào)系統(tǒng)已成為現(xiàn)代汽車標準配置。汽車空調(diào)性能的優(yōu)劣，是客戶對汽車舒適性最直觀的感受。汽車采暖性能是汽車空調(diào)性能的重要組成部分，在低溫環(huán)境下，空調(diào)采暖系統(tǒng)能給客戶提供舒適、安全的駕乘環(huán)境。如何評價汽車在低溫環(huán)境下的采暖性能，成為了試驗工程師的研究對象。

為適應客戶不斷提高的駕乘舒適性，汽車空調(diào)試驗開發(fā)也需要不斷提高自身水平，以滿足市場需要的驗證。目前原有試驗標準已不能全面考核車輛采暖性能，針對車輛實際使用環(huán)境，需要試驗工程師開發(fā)相應的試驗工況進行試驗驗證。

試驗工況通常是針對某一類型車輛指定用來代表特定環(huán)境下（如空載、滿載、城區(qū)、郊區(qū)、高速公路、低溫、高溫等）車輛行駛特征的速度～時間歷程。讓車輛在特定試驗工況下進行試驗，并對試驗數(shù)據(jù)進行分析，可以為發(fā)動機及整車設計提供重要參考，也可為車輛在某一特定環(huán)境下的適應性提供檢測依據(jù)和評價標準，具有重要的作用。

目前汽車空調(diào)采暖系統(tǒng)用于乘員艙內(nèi)冬季取暖和風窗除霜、除霧。按所使用的熱源不同，取暖裝置可分為兩大類：一類是余熱式采暖系統(tǒng)即利用汽車發(fā)動機冷卻水或廢氣作為熱源；另一類是獨立熱源式采暖系統(tǒng)即利用煤油或柴油在燃燒器中燃燒加熱空氣。余熱式采暖系統(tǒng)又因熱源不同，又分為余熱水暖式和余熱氣暖式。余熱氣暖式雖然換熱量較大，但使用不安全，目前在汽車上應用很少。一般家用轎車均是采用余熱水暖式采暖系統(tǒng)；寒區(qū)版商用車一般采用獨立熱源式采暖系統(tǒng)。本文主要以采用余熱水暖式采暖系統(tǒng)的家用轎車為例，比較手動擋和自動擋轎車在不同試驗工況下空調(diào)采暖試驗結(jié)果。

1 試驗方案

整車空調(diào)采暖試驗在《GBT 12782-2007汽車采暖性能試驗方法》中有明確規(guī)定，此試驗工況為速度60km/h、暖機工況，稱之為標準工況。根據(jù)客戶在實際使用中遇到的情況，增加常規(guī)工況，高速工況和城市工況。

1.1 標準工況

1.1.1 將車輛移動到試驗路段

打開全部車門及車窗浸置，使車內(nèi)溫度與環(huán)境溫度保持一致，15min后人員進入車內(nèi)，關(guān)閉車門車窗及通風孔。

1.1.2 試驗采用外循環(huán)、吹腳模式

將風量調(diào)到最大，溫度調(diào)至最高，環(huán)境溫度為-25±3℃。若試驗時車窗起霧可將模式調(diào)整為吹腳除霜模式，霧除盡后改為吹腳模式。

1.1.3 試驗前進行怠速

待發(fā)動機水溫穩(wěn)定后開始試驗，試驗時以D檔 60km/h勻速行駛40min。

1.2 常規(guī)工況

1.2.1 試驗時間總計45min

首先人員進入車內(nèi)，關(guān)閉車門、車窗及通風孔并開始采集數(shù)據(jù)。關(guān)閉所有除霜風口后起動車輛怠速5min，然后開啟除霜裝置，以D檔60km/h勻速行駛40min。

1.2.2 試驗采用外循環(huán)、吹腳模式

將風量調(diào)到最大，溫度調(diào)至最高，環(huán)境溫度為-25±3℃。若試驗時車窗起霧可將模式調(diào)整為吹腳除霜模式，霧除盡后改為吹腳模式。

1.3 高速工況

1.3.1 試驗時間總計45min

首先人員進入車內(nèi)，關(guān)閉車門、車窗及通風孔并開始采集數(shù)據(jù)。關(guān)閉所有除霜風口后起動車輛怠速5min，然后開啟除霜裝置，以最高檔100km/h勻速行駛40min。

1.3.2 試驗采用外循環(huán)、吹腳模式

將風量調(diào)到最大，溫度調(diào)至最高，環(huán)境溫度為-25±3℃。若試驗時車窗起霧可將模式調(diào)整為吹腳除霜模式，霧除盡后改為吹腳模式。

1.4 城市工況

1.4.1 試驗時間總計45min

首先人員進入車內(nèi)，關(guān)閉車門、車窗及通風孔并開始采集數(shù)據(jù)。關(guān)閉所有除霜風口后起動車輛怠速5min，然后開啟除霜裝置，在選定道路根據(jù)城市道路狀況及限速情況行駛40min。

1.4.2 試驗采用外循環(huán)、吹腳模式

將風量調(diào)到最大，溫度調(diào)至最高，環(huán)境溫度為-25±3℃。若試驗時車窗起霧可將模式調(diào)整為吹腳除霜模式，霧除盡后改為吹腳模式。

2 試驗驗證及分析

以某公司生產(chǎn)的同款兩輛轎車（一輛自動擋、一輛手動擋）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(jié)果見表1～表4。

表1

圖1 暖風進水溫度～時間曲線

表2

圖2 車內(nèi)平均溫度～時間曲線

表3

圖3 暖風進水溫度～時間曲線

表4

由上述試驗結(jié)果可以看出：

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手動擋和自動擋暖風水溫差異較大，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℃。

圖4 車內(nèi)平均溫度～時間曲線

3 結(jié)論

本文通過測試同款車型兩輛樣車按四個工況進行采暖試驗，對比相同工況下自動擋和手動擋采暖效果差異，以及一輛樣車四個工況下采暖效果差異。通過這些對比，可以明確同款車型，用手動擋車型進行采暖試驗，考核更苛刻，若手動擋滿足采暖效果，自動擋可不再進行驗證；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。

通過對比測試，可以了解試驗工況對整車空調(diào)采暖性能影響，然后針對車型特點，進行差異化試驗驗證，可以節(jié)約試驗費用，縮短驗證周期，提高試驗驗證效率。

參考文獻

[1] GB/T 12782-2007汽車采暖性能試驗方法.

[2] GB/T 12534 汽車道路試驗方法通則.