某車型汽車空調(diào)系統(tǒng)性能研究與優(yōu)化設計

劉哲銘，李小川

（1.華晨汽車工程研究院電器工程室，遼寧 沈陽 110141；

2.新地能源工程技術有限公司裝備集成分公司，河北 廊坊 065000）

某車型汽車空調(diào)系統(tǒng)性能研究與優(yōu)化設計

劉哲銘1，李小川2

（1.華晨汽車工程研究院電器工程室，遼寧 沈陽 110141；

2.新地能源工程技術有限公司裝備集成分公司，河北 廊坊 065000）

∶文章首先對某車型與競標車的空調(diào)系統(tǒng)制冷性能進行了對比分析，提出了空調(diào)系統(tǒng)性能優(yōu)化的目標，對各種改進措施進行了論證，通過環(huán)模實驗、路試實驗及主觀評價證明了改進項目的空調(diào)系統(tǒng)的性能滿足客戶要求，并且達到了同級轎車中的先進水平。

∶汽車空調(diào)；性能優(yōu)化；環(huán)模試驗

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.09.022

CLC NO.: U463.85+1Document Code: AArticle ID: 1671-7988 (2016)09-59-03

前言

1、該車型和競標車空調(diào)系統(tǒng)降溫性能分析

該車型是華晨在A0級平臺的基礎上，開發(fā)的一款車型，對汽車的空調(diào)系統(tǒng)提出了在同級車中具有競爭力的要求。

本文首先通過環(huán)模實驗室對原系統(tǒng)和競標車進行試驗比較和系統(tǒng)理論分析，確認了空調(diào)系統(tǒng)的目標要求，確認了從空氣回路和制冷回路兩個方面進行優(yōu)化。并對優(yōu)化后的空調(diào)系統(tǒng)進行環(huán)模實驗及路試實驗對比及主觀評價。

該車型和競標車暖通箱總成在同樣的試驗條件下進行最大制冷量和風量對比，見表1 試驗數(shù)據(jù)，系統(tǒng)風量比競標車要少15%，最大制冷量比競標車要少12%。

表1　風量及制冷量比較表

原車型和競標車在同樣的試驗規(guī)范下，在環(huán)模實驗室里進行最大制冷性能測試，試驗結(jié)果見表2。

從實驗結(jié)果可以看出，提高空調(diào)系統(tǒng)的最大風量和制冷量是優(yōu)化的主要目標。

表2　降溫性能比較表

2、改進方案

2.1項目的技術目標

根據(jù)該車型的市場定位及競標車的空調(diào)性能，提出了改進項目的空調(diào)性能技術指標，如下表3所示。

表3　整車降溫目標

表 3 中所示的數(shù)據(jù)是指將車輛置在環(huán)模實驗室中，在環(huán)境溫度40°C、日照負荷為1,000w/m2h、相對濕度50%的工況條件下進行的空調(diào)系統(tǒng)最大制冷性能環(huán)境模擬試驗的指標。

2.2改進項目空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化設計

空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化項目必須滿足整車開發(fā)的時間節(jié)點，并且盡可能地減少相關零部件的更改。在這樣的前提條件下，確定在原有暖通箱結(jié)構(gòu)的基礎上進行優(yōu)化設計。

2.2.1空氣回路的優(yōu)化

1）首先通過CFD分析對原車型暖通箱及風道進行流場分析，確認了空調(diào)箱殼體、風道流阻較大，蒸發(fā)器表面風速不均勻，因此對殼體及風道數(shù)據(jù)進行優(yōu)化，蒸發(fā)器表面均勻性有了很大提高，對制冷性能及防止結(jié)霜有很大幫助：

2）為了增加系統(tǒng)風量，決定更換鼓風機，通過實驗對比風量增加了10%左右；

3）為了匹配新開發(fā)的鼓風機，對蝸殼重新進行匹配設計，通過CFD分析流場分析盡可能的減小流阻，同時滿足噪音要求；

4）空調(diào)箱總成風量實驗

優(yōu)化后空調(diào)箱總成風量如下表4所示。

表4　風量及制冷量比較表

5）空調(diào)箱風量分配實驗

鼓風機電壓13.5±5%，HVAC帶風道做風量分配實驗，實驗臺架如下圖1所示，實驗結(jié)果滿足目標要求，如下表5所示。

表5　風量分配表

2.2.2制冷回路優(yōu)化

1）通過對競標車的HVAC進行臺架實驗發(fā)現(xiàn)，原空調(diào)系統(tǒng)制冷量明顯小于15%左右，為了增加系統(tǒng)的制冷能力，決定增加蒸發(fā)器的換熱能力；蒸發(fā)器面積相比之前增加了15%左右；

2）通過對冷凝器的臺架實驗，確認了冷凝器的換熱能力>14000W，滿足系統(tǒng)的換熱要求，因此不進行調(diào)整；

3）壓縮機的形式和排量對于空調(diào)系統(tǒng)的制冷性能有著很大的影響。本項目選用的是定排量渦旋壓縮機，原空調(diào)系統(tǒng)排量為106cc/r，通過實驗驗證，此壓縮機能夠滿足空調(diào)系統(tǒng)的制冷需求。

3、系統(tǒng)性能及風量實驗

3.1制冷劑標定實驗

正確的制冷劑充注量對保證空調(diào)的降溫性能是非常重要的。根據(jù)公司的規(guī)范進行加注量試驗。

試驗的條件如下：

環(huán)境空氣溫度：38°C

環(huán)境濕度：40%

光照強度：1000W

進氣方式：外循環(huán)

車輛速度：80km/h

每個試驗點穩(wěn)定10m 分鐘后記錄數(shù)據(jù)。根據(jù)圖2充注量試驗曲線結(jié)果，改進系統(tǒng)的制冷劑充注量為500g。

圖2　系統(tǒng)充注量實驗

3.2環(huán)境模擬實驗

環(huán)模實驗室中，在環(huán)境溫度40°C、日照負荷為1,000w/ m2h、相對濕度50%的工況條件下進行的空調(diào)系統(tǒng)最大制冷性能環(huán)境模擬試驗，實驗結(jié)果如下表6所示。

表6　降溫性能比較表

3.3路試實驗

空調(diào)Fleet路試，模擬用戶在城市或郊區(qū)使用空調(diào)情況，本路試實驗在重慶完成的，實驗結(jié)果如下表7所示。

實驗工況：

環(huán)境溫度：40℃；

模式：全冷，最大風量，內(nèi)循環(huán)，吹面；出風口直吹；

地點：重慶；

備注：整車貼膜；

表7　降溫性能比較表

3.4主觀評價

主觀評價結(jié)果如下圖3所示。

圖3　空調(diào)主觀評價表

4、總結(jié)

通過臺架試驗，環(huán)境模擬試驗和風量試驗三個方面試驗比較，充分說明了整車風量對提高轎車空調(diào)性能的重要作用對前文所提出的各種改進系統(tǒng)的方法得到論證。同時，證明了該車型空調(diào)系統(tǒng)的各項性能指標都已經(jīng)大大超出了客戶的要求。

[1] 黃志春,公茂兵.汽車空調(diào)系統(tǒng)改進試驗研究[J].汽車技術,2013年01期.

[2] 徐國權(quán),賈傳林.轎車空調(diào)系統(tǒng)制冷劑加注量實驗研究[A].高等學校工程熱物理第十九屆全國學術會議論文集[C],2013年.

[3] 戴玉英,夏巍.汽車空調(diào)環(huán)境模擬試驗研究[J].上海汽車,2002年10期.

AUTOMOTIVE AIR CONDITIONING SYSTEM STUDY AND PERFORMANCE OPTIMIZATION

Liu Zheming1, Li Xiaochuan2
(1.Brilliance Auto R&D Center CAE Section, Liaoning Shenyang 110141; 2. Xindi Energy Engineering Technology Co., Ltd, Hebei Langfang 065000)

First,a lot of test data of the former system and service dataof one vehicle were analyzed, then base on the new programspecialty. In this paper, most of the research was based on bench test,system bench test and Climate Wind Tunnel test and air flow benchtest. Some performance target in system matching and evaluationwere discussed. After optimization the new HVAC system can meetthe program target in both component and vehicle level.

automotive air conditioning; performance optimization; climate wind tunnel test

∶U463.85+1

∶A

∶1671-7988 (2016)09-59-03

劉哲銘，就職于華晨汽車工程研究院電器工程室。