某车型汽车空调系统性能研究与优化设计

刘哲铭，李小川

（1.华晨汽车工程研究院电器工程室，辽宁 沈阳 110141；

2.新地能源工程技术有限公司装备集成分公司，河北 廊坊 065000）

某车型汽车空调系统性能研究与优化设计

刘哲铭1，李小川2

（1.华晨汽车工程研究院电器工程室，辽宁 沈阳 110141；

2.新地能源工程技术有限公司装备集成分公司，河北 廊坊 065000）

∶文章首先对某车型与竞标车的空调系统制冷性能进行了对比分析，提出了空调系统性能优化的目标，对各种改进措施进行了论证，通过环模实验、路试实验及主观评价证明了改进项目的空调系统的性能满足客户要求，并且达到了同级轿车中的先进水平。

∶汽车空调；性能优化；环模试验

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、该车型和竞标车空调系统降温性能分析

该车型是华晨在A0级平台的基础上，开发的一款车型，对汽车的空调系统提出了在同级车中具有竞争力的要求。

本文首先通过环模实验室对原系统和竞标车进行试验比较和系统理论分析，确认了空调系统的目标要求，确认了从空气回路和制冷回路两个方面进行优化。并对优化后的空调系统进行环模实验及路试实验对比及主观评价。

该车型和竞标车暖通箱总成在同样的试验条件下进行最大制冷量和风量对比，见表1 试验数据，系统风量比竞标车要少15%，最大制冷量比竞标车要少12%。

表1　风量及制冷量比较表

原车型和竞标车在同样的试验规范下，在环模实验室里进行最大制冷性能测试，试验结果见表2。

从实验结果可以看出，提高空调系统的最大风量和制冷量是优化的主要目标。

表2　降温性能比较表

2、改进方案

2.1项目的技术目标

根据该车型的市场定位及竞标车的空调性能，提出了改进项目的空调性能技术指标，如下表3所示。

表3　整车降温目标

表 3 中所示的数据是指将车辆置在环模实验室中，在环境温度40°C、日照负荷为1,000w/m2h、相对湿度50%的工况条件下进行的空调系统最大制冷性能环境模拟试验的指标。

2.2改进项目空调系统的优化设计

空调系统的优化项目必须满足整车开发的时间节点，并且尽可能地减少相关零部件的更改。在这样的前提条件下，确定在原有暖通箱结构的基础上进行优化设计。

2.2.1空气回路的优化

1）首先通过CFD分析对原车型暖通箱及风道进行流场分析，确认了空调箱壳体、风道流阻较大，蒸发器表面风速不均匀，因此对壳体及风道数据进行优化，蒸发器表面均匀性有了很大提高，对制冷性能及防止结霜有很大帮助：

2）为了增加系统风量，决定更换鼓风机，通过实验对比风量增加了10%左右；

3）为了匹配新开发的鼓风机，对蜗壳重新进行匹配设计，通过CFD分析流场分析尽可能的减小流阻，同时满足噪音要求；

4）空调箱总成风量实验

优化后空调箱总成风量如下表4所示。

表4　风量及制冷量比较表

5）空调箱风量分配实验

鼓风机电压13.5±5%，HVAC带风道做风量分配实验，实验台架如下图1所示，实验结果满足目标要求，如下表5所示。

表5　风量分配表

2.2.2制冷回路优化

1）通过对竞标车的HVAC进行台架实验发现，原空调系统制冷量明显小于15%左右，为了增加系统的制冷能力，决定增加蒸发器的换热能力；蒸发器面积相比之前增加了15%左右；

2）通过对冷凝器的台架实验，确认了冷凝器的换热能力>14000W，满足系统的换热要求，因此不进行调整；

3）压缩机的形式和排量对于空调系统的制冷性能有着很大的影响。本项目选用的是定排量涡旋压缩机，原空调系统排量为106cc/r，通过实验验证，此压缩机能够满足空调系统的制冷需求。

3、系统性能及风量实验

3.1制冷剂标定实验

正确的制冷剂充注量对保证空调的降温性能是非常重要的。根据公司的规范进行加注量试验。

试验的条件如下：

环境空气温度：38°C

环境湿度：40%

光照强度：1000W

进气方式：外循环

车辆速度：80km/h

每个试验点稳定10m 分钟后记录数据。根据图2充注量试验曲线结果，改进系统的制冷剂充注量为500g。

图2　系统充注量实验

3.2环境模拟实验

环模实验室中，在环境温度40°C、日照负荷为1,000w/ m2h、相对湿度50%的工况条件下进行的空调系统最大制冷性能环境模拟试验，实验结果如下表6所示。

表6　降温性能比较表

3.3路试实验

空调Fleet路试，模拟用户在城市或郊区使用空调情况，本路试实验在重庆完成的，实验结果如下表7所示。

实验工况：

环境温度：40℃；

模式：全冷，最大风量，内循环，吹面；出风口直吹；

地点：重庆；

备注：整车贴膜；

表7　降温性能比较表

3.4主观评价

主观评价结果如下图3所示。

图3　空调主观评价表

4、总结

通过台架试验，环境模拟试验和风量试验三个方面试验比较，充分说明了整车风量对提高轿车空调性能的重要作用对前文所提出的各种改进系统的方法得到论证。同时，证明了该车型空调系统的各项性能指标都已经大大超出了客户的要求。

[1] 黄志春,公茂兵.汽车空调系统改进试验研究[J].汽车技术,2013年01期.

[2] 徐国权,贾传林.轿车空调系统制冷剂加注量实验研究[A].高等学校工程热物理第十九届全国学术会议论文集[C],2013年.

[3] 戴玉英,夏巍.汽车空调环境模拟试验研究[J].上海汽车,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

刘哲铭，就职于华晨汽车工程研究院电器工程室。