某輕型客車采暖除霜性能的提升

崔建維

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

設(shè)計(jì)研究

某輕型客車采暖除霜性能的提升

崔建維

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某輕型客車在國(guó)內(nèi)東北區(qū)域空調(diào)采暖除霜效果偏差，無(wú)法滿足客戶需求。本文經(jīng)過(guò)問(wèn)題分析并對(duì)空調(diào)部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，對(duì)優(yōu)化后車輛進(jìn)行測(cè)試后空調(diào)采暖除霜性能可以滿足國(guó)內(nèi)所有地區(qū)環(huán)境的要求，驗(yàn)證了改進(jìn)措施的可行性。

空調(diào)；采暖；除霜；換熱量

CLC NO.: U469.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)03--

前言

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，人們從對(duì)汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、操作方便性普遍重視逐漸轉(zhuǎn)移到環(huán)保舒適性?？照{(diào)系統(tǒng)性能為舒適性中重要指標(biāo)之一，從簡(jiǎn)單發(fā)動(dòng)機(jī)余熱采暖到單獨(dú)裝置采暖，再到發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液采暖加裝輔助燃油加熱器采暖，無(wú)一不是為了迎合消費(fèi)者要求的采暖除霜速度快、采暖除霜效果好而不斷創(chuàng)新發(fā)展。良好的采暖除霜性能不僅可以滿足客戶的需求，更可以提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

隨著城市及道路交通安全法的發(fā)展，尤其是國(guó)內(nèi)校車快速發(fā)展，歐系輕客重新回到較快增長(zhǎng)的市場(chǎng)軌道中，從2009年銷量創(chuàng)出歷史新高，預(yù)計(jì)2010年-2015年，歐系輕客仍能保持年均10%以上的銷量增長(zhǎng)。而對(duì)于輕客車型大多都為雙空調(diào)系統(tǒng)，前空調(diào)位于儀表板前側(cè)，而后暖大多安裝與車輛后側(cè)，車輛采暖除霜效果需要前后主機(jī)效果良好的發(fā)揮。車輛在寒冷尤其高寒地區(qū)使用時(shí)，輕客車型由于空間大等因素會(huì)遇到駕駛艙采暖、除霜效果差的問(wèn)題，需要匹配燃油加熱器才能達(dá)到采暖除霜要求，嚴(yán)重影響了車內(nèi)駕乘人員的舒適性及行駛安全性。

1、空調(diào)采暖除霜性能現(xiàn)狀及原因分析

1.1 現(xiàn)狀

某輕型客車的空調(diào)采暖除霜效果偏差，且市場(chǎng)多有反饋。現(xiàn)對(duì)此車型的空調(diào)性能在環(huán)境倉(cāng)對(duì)兩種工況要求進(jìn)行模擬分析（如表1、表2）。

表1 某輕型客車除霜數(shù)據(jù)表

表2 某輕型客車采暖數(shù)據(jù)表

通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，采暖除霜均不能滿足試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.2 原因分析

現(xiàn)從空調(diào)采暖系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)及原理對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析。汽車空調(diào)采暖系統(tǒng)基本原理是：發(fā)動(dòng)機(jī)本身熱量被冷卻液吸收后，經(jīng)過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)水路，通過(guò)暖風(fēng)管路傳遞到加熱器芯體，鼓風(fēng)機(jī)將加熱器芯體表面的熱空氣吹到駕駛室內(nèi)實(shí)現(xiàn)采暖（如圖1）；從采暖原理可知，主機(jī)芯體換熱量越大、進(jìn)入芯體水流量越大、水溫越高，進(jìn)入駕駛室溫度越高。

（1）由于車型結(jié)構(gòu)無(wú)變動(dòng)，對(duì)前期車型的制熱量計(jì)算進(jìn)行確認(rèn)。

Q冷=(A1×N×K1+A2×V1×K2+A3×S×K3)×A4× A5，式中：其中：N-額定乘員數(shù)；

A1-乘員制冷因素值，按照額定乘員數(shù)N乘以(580～610)W/人，按照車輛規(guī)劃的豪華程度取上限或下限值；

A2-車內(nèi)空間制冷因素值，取450W/m3；

V1-車內(nèi)空間體積，內(nèi)容積，單位m3；A3-太陽(yáng)熱輻射制冷因素值,對(duì)4m以下車型≤900W/m2，這里取900W/m2；

S-所有窗、門玻璃面積總和，單位為m2；

A4-車型密封保溫效果因素值，可以參照表“車型密封保溫效果因素值”；

A5-氣候條件因素值，對(duì)濕熱區(qū)、極熱區(qū)、常熱區(qū)取1.04；K1、K2、K3-車內(nèi)熱負(fù)荷配比，經(jīng)驗(yàn)得出的重要系數(shù)，分別取0.82、0.1、0.08；

Qg——冷負(fù)荷；Q冷——制冷量；

表3 車型密封保溫效果因素值表

目前國(guó)內(nèi)外轎車，客車空調(diào)所選的負(fù)荷為以下數(shù)值范圍，以供參考：

表4 車型制冷數(shù)據(jù)表

綜合以上兩種計(jì)算結(jié)果，某輕型客車座位數(shù)位17，結(jié)合理論計(jì)算與經(jīng)驗(yàn)值，空調(diào)系統(tǒng)選用的制冷量為9.92kW，制熱量為11.904kW。但是目前此車前后兩個(gè)加熱器制熱量在相應(yīng)工況下只能達(dá)到11kW，所以考慮本車的密封性，導(dǎo)熱性，車身結(jié)構(gòu)等因素，空調(diào)主機(jī)本身制熱性能不足為一原因。

（2）根據(jù)采暖原理，芯體水溫根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況確定無(wú)法調(diào)整，在不變的情況下檢查暖風(fēng)水流量。利用水流量測(cè)試儀對(duì)原型車進(jìn)行水流量測(cè)試（見表5）：

表5 原型車水流量測(cè)試表

通過(guò)整車芯體換熱量采用水流量測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法滿足水流量要求，水流量不足為采暖效果差原因之一。

2、優(yōu)化方案

針對(duì)上訴分析原因從部件結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到保證整車其他正常情況下良好的采暖除霜性能。

2.1 加熱器優(yōu)化

表6 前加熱器芯體換熱量測(cè)試表

針對(duì)空調(diào)系統(tǒng)本身制熱量不足，將前后加熱器芯體在體積不變的同時(shí)通過(guò)加密翅片來(lái)提升采暖換熱量。通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)進(jìn)行確認(rèn)：進(jìn)口水溫85℃，水流量6L/min，風(fēng)量400m3/h，芯體換熱能力如表6和表7。

表7 后加熱器芯體換熱量測(cè)試表

優(yōu)化后整車加熱量換熱量在臺(tái)架條件略低的情況下（原型車進(jìn)口水溫85℃，水流量10L/min，風(fēng)量420m3/h）總體性能提升370W。

2.2 暖風(fēng)系統(tǒng)水流量?jī)?yōu)化

由于后暖管路較長(zhǎng)且走向較復(fù)雜會(huì)引起冷卻液壓力損失，阻力不合理導(dǎo)致前后流量分配不合理，重新設(shè)計(jì)管路走向，暖風(fēng)鋁管外部全部采用泡沫包裹用于保溫；發(fā)動(dòng)機(jī)暖風(fēng)出水鋼管外徑由16mm優(yōu)化為18mm，避免發(fā)動(dòng)機(jī)出水口由于管徑小增加水阻影響水流量（如圖2和表8）；

表8 改進(jìn)車水流量測(cè)試表

3、效果驗(yàn)證

通過(guò)上述兩個(gè)方面的改進(jìn)優(yōu)化，將樣件安裝于整車進(jìn)行環(huán)境模擬采暖除霜試驗(yàn)。參照《GB/T 12782 汽車采暖性能試驗(yàn)方法》和公司除霜企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)效果如下（除霜為表9和圖3、圖4、圖5，采暖為表10和圖6）。

表9 某輕型客車改進(jìn)后除霜數(shù)據(jù)表

表10 某輕型客車改進(jìn)后采暖數(shù)據(jù)表

分析結(jié)論：通過(guò)環(huán)境倉(cāng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比可看出，空調(diào)采暖除霜效果提升明顯，優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)，證實(shí)了優(yōu)化后結(jié)構(gòu)的可行性。

4、總結(jié)

某輕型客車在東北區(qū)域偶爾出現(xiàn)采暖除霜效果偏差，本文針對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行方案改進(jìn)，優(yōu)化芯體結(jié)構(gòu)、提升暖風(fēng)系統(tǒng)水流量等，通過(guò)改進(jìn)后整車空調(diào)采暖除霜效果達(dá)到符合該區(qū)域技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，驗(yàn)證了方案的可行性。所有措施均無(wú)需變動(dòng)模具等成本變動(dòng)很小，同時(shí)方案容易實(shí)現(xiàn)，為以后空調(diào)系統(tǒng)開發(fā)提供一定參考依據(jù)。

[1] 劉占峰，宋力，趙丹平. 汽車空調(diào)[M]. 北京：北京大學(xué)出版社，2011.1.

[2] 王世平，汽車空調(diào)熱負(fù)荷分析和計(jì)算[J]. 制冷與空調(diào)，2002，2：50-54.

[3] 闕雄才，陳江平. 汽車空調(diào)使用技術(shù)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[4] GB/T 12782 《汽車采暖性能要求和試驗(yàn)方法》[S]. 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

The Improvation of Heatling and Defrosting Performance of A Light Bus

Cui Jianwei
（Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601）

The air conditioner have a poor heating and defrosting performance in the northeast area of domestic and can't meet customer's requirements.Through analysis and improvement to it's component structure，the heating and defrosting performance is able to meet the requirements of domestic area.Finally we verify the feasibility of improvement measure.

air conditioning；heating；defrosting；heat exchange capacity

U469.1

A

1671-7988(2015)03—

崔建維，電器設(shè)計(jì)工程師，就職于安徽江淮汽車股份有限公司，從事汽車空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。