關(guān)于空調(diào)水流量、風量對車輛采暖性能影響的研究

鄭濤

摘 要：搭載水基制熱空調(diào)系統(tǒng)，車輛的除霜、除霧、采暖性能，與冷機啟動后，水溫升高速率和穩(wěn)定溫度密切相關(guān)。本文基于整車開發(fā)，以提升搭載小排量渦輪增壓發(fā)動機整車采暖性能為目的，通過優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)冷卻液流量、鼓風機風量，保證整車采暖性能達成。

關(guān)鍵詞：空調(diào)水流量 空調(diào)風量 乘用車 采暖性能

Research on the Effect of Water Flower and HVAC Air Volume on the Heating Performance of Passenger Car

Zheng Tao

Abstract：Equipped with water-based thermal air conditioning system， the defrosting， defogging and heating performance of vehicle is closely related to the rising rate and the stable temperature of engine water temperature. Based on the development of the vehicle project， aiming at improving the heating performance of the vehicle that equipped with a small displacement turbocharged engine， the article optimizes the coolant flow and blower air volume of the HVAC， to ensure the heating performance of the whole vehicle.

Key words：system water flow， HVAC air volume， passenger car， heating performance.

1 引言

車載空調(diào)系統(tǒng)是根據(jù)四季交替，給用戶提供冷暖可調(diào)的車內(nèi)環(huán)境舒適性。當前搭載水基制熱空調(diào)系統(tǒng)的車輛在市場占比很高，J.D.Power歷年調(diào)研結(jié)果表明，隨著車輛越來越普及，用戶對車輛認知的逐步提高，對車輛性能的要求趨于理性且苛刻，與用戶日常使用緊密相關(guān)的空調(diào)除霜、除霧、采暖、降溫性能在調(diào)研報告抱怨率占比呈逐步上升趨勢。發(fā)動機水熱量是水基空調(diào)系統(tǒng)的唯一熱源，冷卻系統(tǒng)的容積、參與熱交換的冷卻液流量、空調(diào)鼓風機的風量是影響整車低溫冷啟動后，發(fā)動機溫升的關(guān)鍵因素，其中容積是根據(jù)高溫工況發(fā)動機需求確定的，無法改變，唯一可調(diào)的是空調(diào)系統(tǒng)的冷卻液流量、空調(diào)鼓風機的風量。

本文基于整車實踐，以提升換動整車項目的采暖性能，通過整車試驗鎖定組合方案，保證用戶維度的舒適性要求。

2 問題描述

新開發(fā)的發(fā)動機搭載成熟整車開展低溫采暖試驗，發(fā)動機水溫始終維持在55℃左右，明顯差于搭載其他發(fā)動機的平臺車。

整車性能團隊基于冷卻系統(tǒng)原理圖（圖1），從冷卻系統(tǒng)容積、流量配比、密封型式、HVAC總成（鼓風機P/Q、風阻&水阻、換熱功率）、變速箱冷機map等維度與平臺車對比（表1）：

對比結(jié)果表明，發(fā)動機1500rpm工況，暖風芯體流量存在的差異，新開發(fā)除氣管存在明顯泄漏，是導致整車搭載該動總，發(fā)動機水溫偏低，采暖性能變差的直接原因。

3 方案描述

3.1 在暖風水管內(nèi)置節(jié)流閥（方案①），降低暖風系統(tǒng)循環(huán)水流量（需同步確認對高溫環(huán)境發(fā)動機冷卻的影響），以降低冷機啟動后，對冷卻液的換熱量，提升發(fā)動機溫升速率。

3.2 優(yōu)化新開除氣管限流閥（方案②），達成平臺車水平，阻斷冷卻液流經(jīng)散熱器進入膨脹壺在水套中參與循環(huán)，穩(wěn)定低溫低負荷工況發(fā)動的水溫，保證整車采暖性能、排放和燃油經(jīng)濟性。

3.3 在保證除霜/除霧法規(guī)的前提下，適當降低HVAC風量（方案③），以降低冷機啟動后冷卻液的換熱量，提升發(fā)動機溫升速率。

4 方案驗證

4.1 方案①+②，在冷機啟動5min時，對比base狀態(tài)，水溫溫升速率從10.2℃/min提高到11.4℃/min，發(fā)動機溫升速率明顯提高;平衡水溫從68℃升高到74℃，升高了6℃，此方案有效提高了發(fā)動機溫升速率和穩(wěn)定溫度，圖2。

4.2 方案①+②+③對比base狀態(tài)，冷機啟動5min時，水溫溫升速率從10.2℃/min提高到13℃/min;平衡水溫從68℃升高到76℃，升高了8℃，發(fā)動機溫升速率和穩(wěn)定溫度進一步提高，圖3。

4.3 方案①+②+③，進行整車采暖試驗，對比base狀態(tài)：

4.3.1 冷機啟動5min時，空調(diào)出風溫度上升速率從7℃/min升高到12℃/min，平衡風溫從36℃升高到52℃，升高了16℃，圖4。

4.3.2 在冷機啟動5min時，車內(nèi)溫度升高速率從2℃/min升高到2.8℃/min，車內(nèi)平衡溫度從18℃升高到22℃，升高了4℃，車內(nèi)環(huán)境溫度進入舒適區(qū)，整車采暖性能明顯提升，見圖5。

4.4 經(jīng)試驗確認，搭載方案①，因為散熱器循環(huán)水量有增加，發(fā)動機水溫降低約2℃，見圖6;發(fā)動機進、出水溫差縮小0.5℃，見圖7，方案①對整車高溫環(huán)境的冷卻性能沒有影響。

4.5 經(jīng)試驗確認，搭載方案③，整車除霜性能滿足法規(guī)要求，見圖8、圖9。

5 總結(jié)

基于冷卻系統(tǒng)原理，對比系統(tǒng)差異，確認方案①+②+③可保證整車采暖性能達成。應用試驗手段驗證組合方案有效性，是解決工程問題的高效方法。

參考文獻：

[1]于亞杰.汽車除霜除霧性能提升：汽車實用技術(shù)，2018.

[2]凌晨.汽車空調(diào)系統(tǒng)的組成與原理，2009.

[3]余志生.汽車理論[M].北京：機械工業(yè)出版社，1983.

[4]王佳.發(fā)動機冷卻系統(tǒng)原理及維護科技視界，2017.