聚風板對汽車熱平衡及空調制冷性能影響的研究

陳 亮

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

引言

汽車熱平衡性能滿足高溫氣候要求，可以保證車輛在使用過程中，發動機在適宜的溫度范圍內正常運行，避免因高溫引起發動機的各種故障，導致車輛無法正常行駛。汽車空調制冷性能滿足高溫氣候要求，可以給車內乘員提供涼爽舒適的環境，保證車輛的安全駕駛。整車前端模塊（包含：冷凝器、散熱器、中冷器等）的冷卻能力，是影響汽車熱平衡性能和空調制冷性能的關鍵因素。本文通過對前端模塊無聚風板與加聚風板狀態進行對比測試，通過對測試結果的分析來研究加聚風板對整車熱平衡性能及空調制冷性能的影響。

1 測試方案

1.1 測試環境

測試地點為科威特。科威特屬熱帶沙漠氣候，5-11月為夏季，干旱無雨，最高氣溫在50℃以上，甚至達到60℃，是中東海灣最熱國家。兩次測試過程中環境：最低溫度44℃；最高溫度53℃；平均溫度47℃。光照強度：1100W/M2左右；相對濕度(RH)：18%左右。

1.2 測試時間

夏季的7～8月份午間高溫時間段。

1.3 測試方法

測試車輛按照測試規范要求布置溫度、壓力等傳感器，并挑選當地經驗豐富駕齡較長的駕駛員作為測試駕駛員；車輛為滿載狀態，分前端模塊無聚風板和加聚風板兩種狀態測試（加聚風板見圖1所示）。試驗車輛經過暴曬溫升后，測試人員進入車內，按測試規范要求設定空調控制模式（兩次測試空調設定一致），讓測試駕駛員按照當地駕駛習慣，在科威特市區和高速上行駛（路線圖見圖2所示），同時采集測試數據。測試工況包括城市工況、高速工況和怠速工況。

圖1 前端模塊加裝聚風板圖

圖2 路線圖

2 測試結果及分析

測試樣車為某MPV車型，裝配2.0VVT發動機，5檔手動變速箱，雙空調系統，原車狀態為無聚風板狀態。

發動機出水溫度是整車 ECU控制空調壓縮機吸合和發動機工作狀態的重要參數，因此熱平衡性能的測試結果選取各工況采集的最高溫度做對比，兩種狀態測試結果見表 1。兩種狀態發動機出水溫度試驗過程數據，見圖3。

表1 兩種狀態熱平衡性能測試結果

由以上測試結果可以看出，同一輛測試樣車在外界環境基本一致的情況下，前端模塊加裝聚風板后，各測試工況中前格柵進風溫度有明顯的下降，城市工況和高速工況前格柵進風溫度下降，說明加裝聚風板后能有效的將前格柵進風導向前端冷卻模塊；怠速工況前格柵進風溫度下降，說明加裝聚風板后能有效防止發動機艙內熱氣流對前端冷卻模塊的影響。

圖3 發動機出水溫度—時間曲線

因此，加裝聚風板能有效降低前格柵進風溫度，進而提高散熱器的散熱能力，使各試驗工況下機油、發動機出水和發動機進氣溫度明顯下降。所以，加裝聚風板對熱平衡性能有明顯的提升作用。

空調系統蒸發器出風口溫度，是判斷空調系統制冷性能優劣最直接的依據。出風口溫度過高則空調制冷性能較差，只有出風口溫度在合理的范圍內，才能給車內乘員帶來舒適涼爽的駕乘體驗。因本次測試樣車為雙蒸發器系統，故將兩個蒸發器的出風口平均溫度分別進行對比。各試驗工況結束時，各蒸發器出風口平均溫度測試結果，見表 2。前蒸發器出風口溫度試驗過程數據，見圖 4，后蒸發器出風口溫度試驗過程數據，見圖5。

表2 兩種狀態測試結果

由以上測試結果可以看出，前端模塊加裝聚風板后，各試驗工況過程中前蒸發器和后蒸發器出風口平均溫度有明顯的下降。由加裝聚風板后熱平衡性能提升可知，加聚風板有利于提升前端模塊的冷卻能力，空調系統冷凝器的冷卻能力也同時得到了提升，所以，加裝聚風板使蒸發器出風口溫度明顯降低，對空調制冷性能有明顯的提升作用。

圖4 前蒸發器出風口平均溫度—時間曲線

圖5 后蒸發器出風口平均溫度—時間曲線

3 結論

理論上加裝聚風板后，有利于將前格柵進風導向前端冷卻模塊，同時避免發動機艙內熱氣流對前端冷卻模塊進風的影響。本文通過在熱帶沙漠氣候的科威特夏季高溫時間段，實地進行某MPV車型熱平衡性能和空調制冷性能測試，針對前端模塊加裝聚風板狀態和不加裝聚風板狀態分別進行測試，并對測試結果對比分析。證實，加裝聚風板有利于提升前端冷卻模塊的冷卻能力，進而提升熱平衡性能和空調制冷性能。

[1] 陳家瑞.汽車構造.[M]機械工業出版社.

[2] 劉惟信.汽車設計.[M]清華大學出版社.

[3] 王若平.汽車空調.[M]機械工業出版社.