道路阻力差异对试验室空调采暖影响研究

2020-10-21陈智颖龙会游严杰黄宪波袁正

汽车实用技术 2020年11期

陈智颖　龙会游　严杰　黄宪波　袁正

摘要：空调采暖性能试验，往往通过环境仓动态试验或现地道路试验，为保持试验一致性，环境仓中的环境一致性更好，但需要充分考虑现地实际情况，为了在试验室更精准地模拟低温条件下空调采暖试验，针对目前不同区域道路阻力来源对试验室模拟空调试验结果造成的影响进行分析及研究，使用同一台样车选用襄樊常温阻力及黑河低温阻力，跟现地低温空调采暖试验结果比较，发现低温滑行阻力试验结果与实际道路试验结果更加吻合。关键词：低温阻力;常温阻力;阻力系数;空调采暖试验;发动机水温;出风口温度中图分类号：U463.85+1 文献标识码：A 文章编号：1671-7988（2020）11-110-04

Abstract： Air conditioning heating performance tests often pass through environmental chamber dynamic tests or on-site road tests. In order to maintain test consistency， the environmental consistency in environmental chambers is better， but full consideration of the actual situation on the spot is required. Accurately simulate the air conditioning heating test under low temperature conditions， analyze and study the impact of the current road resistance sources in different areas on the laboratory simulated air conditioning test results， and use the same sample vehicle to select Xiangfan normal temperature resistance and Heihe low temperature resistance to follow local low temperature The air conditioning heating test results were compared， and the results of the low-temperature taxiing resistance test were found to be more consistent with the actual road test results.Keywords： Low temperature resistance; Normal temperature resistance; Drag coefficient; Air conditioning heating test; Engine water temperature; Air outlet temperatureCLC NO.： U463.85+1 Document Code： A Article ID： 1671-7988（2020）11-110-04

前言

汽車空调低温采暖试验是汽车空调系统最重要的验证项目之一，而带底盘测功机和环境仓的台架试验室是空调采暖性能验证最常见的设备，因为其不受外界环境条件的影响，即使在炎热的夏季也同样可以在环境仓中验证车辆的低温采暖性能。但是由于安全性等考虑，台架低温采暖试验使用的车辆道路阻力曲线基本是选择在常温环境下标准试验场道路滑行得出的，并不是在实际的低温环境道路滑行的数据，目前国内大部分车企车辆滑行阻力主要在襄樊试验场、通用试验场等地点滑行得出的。这就可能导致低温采暖试验过程中，在XXX标准中有低温下采用1.1倍的阻力进行转鼓滑行，但其来源并未进行公开说明，车辆受到的外界阻力与实际存在偏差，会导致扭矩偏低等等情况，进而导致采暖试验结果从原理上可能与实际道路采暖值出现偏差

1 道路滑行阻力差异分析

1.1 汽车滑行试验时的受力情况

车辆正常行驶时，道路阻力Froad一般包括轮胎阻力F轮胎、风阻F风阻、加速阻力F加速、传动系阻力F传动系、坡道阻力F坡道等，即：

道路阻力Froad=F加速+F风阻+F传动系+F轮胎 +F坡道（1）

实际进行道路滑行试验时，因选用平直道路空档滑行，坡度角很小，可以忽略坡道阻力及加速阻力，因此滑行时阻力包括轮胎阻力、风阻及传动系阻力，即：

道路阻力Froad=F风阻+F传动系+F轮胎（2）

其中，传动系阻力来自齿轮、轴承的摩擦阻力及制动拖滞阻力等，与底盘系统相关;风阻取决于空气与车辆的接触面积，与车身形状相关;轮胎阻力来自于地面与轮胎之间的摩擦力，与轮胎结构关联。

1.2 不同区域道路阻力差异分析

选用襄樊试验场及黑河试验场进行道路滑行试验时，黑河寒区试验场现地采用冬季胎，而襄樊道路滑行时选用四季胎，冬季胎胎面较软，当气温低于10℃时雪地胎的表面变得更软，二氧化硅混合物橡胶配方能与光滑冰面接触得更紧密，从而产生比四季胎大得多的摩擦力。

车辆在道路上行驶时的轮胎受到的滚动阻力为：

F轮胎= Pα Lβ（a +bv +cv 2）（3）

式中，P 为轮胎压力（kPa），L 为作用在轮胎上的力（N），v为车速（km /h），α为负值系数，β为正值系数，a、b、c为常数。由于黑河寒区试验场温差较大，轮胎中的空气热胀冷缩幅度较大，气压比较容易改变，冬季胎胎压要比四季胎胎压高0.2BA;

综上原因同一台车在黑河寒區试验场车辆轮胎阻力应大于襄樊车辆轮胎阻力，道路滑行阻力结果也相应比襄樊大（传动系阻力及风阻与车辆自身相关，同一台车影响忽略不计）。

2 不同道路阻力下底盘测功机阻力滑行差异分析

台架试验室模拟道路空调采暖试验前，分别用黑河及襄樊道路滑行阻力结果进行底盘测功机阻力滑行，底盘测功机设定阻力F=Froad-Fv。

式中F为转鼓设定阻力，Froad为道路滑行阻力，Fv为车辆损失阻力，这个阻力用来补偿车辆在道路上所受的空气阻力、坡度阻力、部分惯性阻力和部分滚动阻力;因采用同一台车及同一底盘测功机，Fv默认为恒定值，因襄樊道路阻力比黑河现地道路阻力小，导致采用襄樊道路滑行阻力进行底盘测功机阻力设定时比采用黑河寒区阻力的小。

3 试验验证情况说明

3.1 道路滑行阻力结果及分析

常温道路滑行试验选取在襄樊东风汽车试验场进行，试验时气温19-24 ℃;低温道路滑行试验在黑河寒区试验场进行，试验时气温-18至-23℃。

道路滑行结果如图1所示，比较了不同道路区域的道路阻力，可以发现黑河低温道路阻力明显比襄樊常温道路阻力大，最大达到243N，平均阻力是常温的1.4倍;且随着车速的增加差异幅度逐渐增大;黑河道路阻力F黑河=322.37+ 0.0637V+0.0592V2，襄樊道路阻力F襄樊=191.9+0.1937V + 0.0495V2。

3.2 不同道路阻力下底盘测功机阻力设定结果

试验从最高基准速度130 km/h开始，到最低基准速度20 km/h 结束，每个基准速度稳定10 s 后进行连续6 s的轮边力测量，测量频率为10 Hz，测量期间车速保持恒定，记录各基准速度点底盘测功机测得的轮边力fjD，将底盘测功机上测得的曲面轮边力fjD修正到等效的平坦基准路面上。

式（4）中，Fdj为修正到基准路面上的轮边力;Rw为1/2车轮公称直径;RD为底盘测功机滚筒半径。

底盘测功机阻力设定结果如图2所示，襄樊在底盘测功机的滑行阻力比黑河平均低225N左右，黑河底盘测功机内阻F黑河，=158.5-1.7888V+0.06528V2，襄樊底盘测功机内阻F襄樊，=-89.79+0.5441V+0.04073 V2。

4 设定不同底盘测功机阻力下的采暖试验及差异分析

（1）试验实施：设置环境温度为-20℃±1℃;太阳辐射：无;

（2）测量点传感器布置，测点包含：环境温度、车速、发动机转速、发动机水温、发动机扭矩、前后排出风口温度等;

（3）试验车辆预冷

试验车辆需12H以上的预冷（保证整车充分冷却），如图3所示，但如果发动机水温已达到与环境温度相同温度且保持30min以上，则车辆预冷可提前结束;

（4）试验车辆行驶模式和空调系统设定

行驶模式如图4所示，工况：前3min进行怠速热机（模拟低温真实用车习惯），后40min匀速（参考GB/T12782-91 道路汽车空调采暖试验）;空调设定：外循环、全热、吹脚、鼓风机最高档;测试条件：环境温度-20℃±1、车门车窗全关、车内人员1人。

（5）不同道路阻力采暖试验与现地道路采暖试验结果对比