崔建維

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

設(shè)計研究

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）

某輕型客車在國內(nèi)東北區(qū)域空調(diào)采暖除霜效果偏差，無法滿足客戶需求。本文經(jīng)過問題分析并對空調(diào)部件結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化改進，對優(yōu)化后車輛進行測試后空調(diào)采暖除霜性能可以滿足國內(nèi)所有地區(qū)環(huán)境的要求，驗證了改進措施的可行性。

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，人們從對汽車動力性、經(jīng)濟性、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之一，從簡單發(fā)動機余熱采暖到單獨裝置采暖，再到發(fā)動機冷卻液采暖加裝輔助燃油加熱器采暖，無一不是為了迎合消費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)品的競爭力。

隨著城市及道路交通安全法的發(fā)展，尤其是國內(nèi)校車快速發(fā)展，歐系輕客重新回到較快增長的市場軌道中，從2009年銷量創(chuàng)出歷史新高，預(yù)計2010年-2015年，歐系輕客仍能保持年均10%以上的銷量增長。而對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效果良好的發(fā)揮。車輛在寒冷尤其高寒地區(qū)使用時，輕客車型由于空間大等因素會遇到駕駛艙采暖、除霜效果差的問題，需要匹配燃油加熱器才能達到采暖除霜要求，嚴重影響了車內(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，且市場多有反饋?，F(xiàn)對此車型的空調(diào)性能在環(huán)境倉對兩種工況要求進行模擬分析（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

通過實驗數(shù)據(jù)可知，采暖除霜均不能滿足試驗標準要求。

1.2 原因分析

現(xiàn)從空調(diào)采暖系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)及原理對問題進行分析。汽車空調(diào)采暖系統(tǒng)基本原理是：發(fā)動機本身熱量被冷卻液吸收后，經(jīng)過發(fā)動機循環(huán)水路，通過暖風管路傳遞到加熱器芯體，鼓風機將加熱器芯體表面的熱空氣吹到駕駛室內(nèi)實現(xiàn)采暖（如圖1）；從采暖原理可知，主機芯體換熱量越大、進入芯體水流量越大、水溫越高，進入駕駛室溫度越高。

（1）由于車型結(jié)構(gòu)無變動，對前期車型的制熱量計算進行確認。

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-太陽熱輻射制冷因素值,對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，對濕熱區(qū)、極熱區(qū)、常熱區(qū)取1.04；K1、K2、K3-車內(nèi)熱負荷配比，經(jīng)驗得出的重要系數(shù)，分別取0.82、0.1、0.08；

Qg——冷負荷；Q冷——制冷量；

表3 車型密封保溫效果因素值表

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

表4 車型制冷數(shù)據(jù)表

綜合以上兩種計算結(jié)果，某輕型客車座位數(shù)位17，結(jié)合理論計算與經(jīng)驗值，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加熱器制熱量在相應(yīng)工況下只能達到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)動機工況確定無法調(diào)整，在不變的情況下檢查暖風水流量。利用水流量測試儀對原型車進行水流量測試（見表5）：

表5 原型車水流量測試表

通過整車芯體換熱量采用水流量測試標準無法滿足水流量要求，水流量不足為采暖效果差原因之一。

2、優(yōu)化方案

針對上訴分析原因從部件結(jié)構(gòu)方面進行優(yōu)化，以達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試表

針對空調(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通過加密翅片來提升采暖換熱量。通過臺架試驗進行確認：進口水溫85℃，水流量6L/min，風量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試表

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

2.2 暖風系統(tǒng)水流量優(yōu)化

由于后暖管路較長且走向較復(fù)雜會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)計管路走向，暖風鋁管外部全部采用泡沫包裹用于保溫；發(fā)動機暖風出水鋼管外徑由16mm優(yōu)化為18mm，避免發(fā)動機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 改進車水流量測試表

3、效果驗證

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

表9 某輕型客車改進后除霜數(shù)據(jù)表

表10 某輕型客車改進后采暖數(shù)據(jù)表

分析結(jié)論：通過環(huán)境倉試驗數(shù)據(jù)對比可看出，空調(diào)采暖除霜效果提升明顯，優(yōu)于標準，證實了優(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，本文針對此問題進行方案改進，優(yōu)化芯體結(jié)構(gòu)、提升暖風系統(tǒng)水流量等，通過改進后整車空調(diào)采暖除霜效果達到符合該區(qū)域技術(shù)標準要求，驗證了方案的可行性。所有措施均無需變動模具等成本變動很小，同時方案容易實現(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)熱負荷分析和計算[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：機械工業(yè)出版社，2003.

[4] GB/T 12782 《汽車采暖性能要求和試驗方法》[S]. 中國標準出版社，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。