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        PM2.5過濾器對(duì)空調(diào)器總成性能影響的試驗(yàn)研究

        2017-08-24 00:58:28所微鶴
        汽車電器 2017年7期
        關(guān)鍵詞:空調(diào)器風(fēng)阻長(zhǎng)城汽車

        秦 紅,所微鶴

        (長(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心 河北省汽車工程技術(shù)研究中心,河北 保定 071000)

        PM2.5過濾器對(duì)空調(diào)器總成性能影響的試驗(yàn)研究

        秦 紅,所微鶴

        (長(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心 河北省汽車工程技術(shù)研究中心,河北 保定 071000)

        針對(duì)配置不同種類的空調(diào)過濾器的汽車空調(diào)系統(tǒng),通過臺(tái)架試驗(yàn)進(jìn)行分析,提出配置PM2.5過濾器的空調(diào)器總成的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

        空調(diào)總成性能;PM2.5過濾器;臺(tái)架空調(diào)系統(tǒng)試驗(yàn);風(fēng)量分布

        汽車乘員室作為一個(gè)密閉空間,為了保證車內(nèi)足夠的氧氣量,需要引入車外空氣。 隨著工業(yè)的發(fā)展,空氣質(zhì)量日益下降,特別是在交通擁堵地區(qū)尤為明顯。分析2017年2月9日中國(guó)天氣網(wǎng)發(fā)布的實(shí)時(shí)空氣質(zhì)量數(shù)據(jù),490個(gè)監(jiān)測(cè)地點(diǎn)中,空氣質(zhì)量指數(shù)>50的為484個(gè),占比98.78%。乘用汽車都安裝了空氣調(diào)節(jié)(空調(diào))系統(tǒng),通過空調(diào)系統(tǒng)引入車外新鮮空氣。為了保護(hù)車內(nèi)人員免受可吸入顆粒物的損害,越來(lái)越多的車加裝了PM2.5過濾器,但增加PM2.5過濾器對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)量、制冷量、制熱量造成很大影響。本文依據(jù)長(zhǎng)城汽車某車型加裝PM2.5過濾器的試驗(yàn)結(jié)果及空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程,給出空調(diào)系統(tǒng)性能的影響范圍,為后續(xù)車型的設(shè)計(jì)開發(fā)提供參考。

        圖1 進(jìn)風(fēng)機(jī)構(gòu)在空調(diào)器總成中位置圖

        1 汽車空調(diào)過濾器概述

        1.1 汽車空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)和循環(huán)風(fēng)原理

        汽車空調(diào)系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)機(jī)構(gòu)主要由新風(fēng)口、循環(huán)風(fēng)門、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、過濾器組成,各零部件在HVAC總成上的位置如圖1所示。

        新風(fēng)口是車外空氣進(jìn)入車內(nèi)的入口;循環(huán)風(fēng)門可實(shí)現(xiàn)全車內(nèi)風(fēng)循環(huán)、全車外新風(fēng)、車內(nèi)風(fēng)與車外風(fēng)混合3種模式的選擇切換;運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由執(zhí)行器和連桿組成,實(shí)現(xiàn)對(duì)循環(huán)風(fēng)門的運(yùn)動(dòng)控制;過濾器在循環(huán)風(fēng)門的下方,不論采用哪種循環(huán)模式進(jìn)入空調(diào)的空氣,都需要經(jīng)過過濾器的過濾凈化。

        1.2 過濾器種類及特點(diǎn)

        為了滿足改善車內(nèi)空氣質(zhì)量的不同需求,空調(diào)過濾器一般為花粉過濾器、PM2.5粉塵過濾器、PM2.5活性炭過濾器3種,如圖2所示,空調(diào)過濾器功能見表1。

        圖2 過濾器產(chǎn)品

        表1 空調(diào)過濾器功能

        不同類型的過濾器主要是過濾材質(zhì)不同。不同材質(zhì)顯微圖像如圖3所示。

        圖3 過濾器材質(zhì)圖示

        花粉過濾器濾材和PM2.5粉塵過濾器濾材都是由過濾層和支撐層組成,但是過濾層纖維的種類和纖維層厚度不同;PM2.5活性炭過濾器濾材由過濾層、活性炭層和支撐層組成。

        2 汽車空調(diào)過濾器性能測(cè)試及分析

        2.1 不同種類汽車空調(diào)過濾器參數(shù)

        選取長(zhǎng)城汽車某車型3種不同配置的空調(diào)過濾器,基本參數(shù)見表2。

        表2 空調(diào)過濾器參數(shù)

        2.2 PM2.5過濾器實(shí)車過濾效果測(cè)試

        選取長(zhǎng)城汽車某車型配置的不同形式空調(diào)過濾器進(jìn)行對(duì)比測(cè)試。將空調(diào)置于內(nèi)循環(huán)、吹面模式,PM2.5濃度設(shè)置為127μg/m3后開啟空調(diào)10 min,對(duì)比測(cè)試前后的PM2.5濃度差,測(cè)試數(shù)據(jù)如圖4所示。

        配置花粉過濾器時(shí),駕駛室內(nèi)PM2.5由127μg/m3下降至71μg/m3,過濾效率44%;配置PM2.5過濾器時(shí),駕駛室內(nèi)PM2.5由127μg/m3下降至7μg/m3,過濾效果達(dá)94%,過濾效果明顯。

        圖4 某車型駕駛室PM2.5測(cè)試數(shù)據(jù)

        2.3 不同種類汽車空調(diào)過濾器風(fēng)阻測(cè)試

        在汽車空調(diào)性能試驗(yàn)臺(tái)架上,選取10種常用風(fēng)量,測(cè)試3種不同過濾器的風(fēng)阻,數(shù)據(jù)見表3。

        表3 空調(diào)過濾器風(fēng)量風(fēng)阻測(cè)試結(jié)果

        將風(fēng)量和風(fēng)阻的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)表現(xiàn)在折線圖上,變化趨勢(shì)如圖5所示。

        圖5 空調(diào)過濾器風(fēng)阻變化趨勢(shì)

        通過圖5可知,花粉過濾器、PM2.5粉塵過濾器、PM2.5活性炭過濾器在HVAC總成中的風(fēng)阻都是隨著風(fēng)量的增加而增大,且呈現(xiàn)出非線性變化趨勢(shì),其中PM2.5活性炭過濾器風(fēng)阻增速最為顯著。風(fēng)阻的增加將導(dǎo)致這個(gè)系統(tǒng)的制冷性能降低,這種變化在過濾器設(shè)計(jì)選型時(shí)須重點(diǎn)關(guān)注。

        2.4 裝配不同種類汽車空調(diào)過濾器的空調(diào)器總成性能將不同類型的空調(diào)過濾器分別裝配到同一個(gè)空調(diào)器總成中,在相同的鼓風(fēng)機(jī)輸入電壓下,分別測(cè)試各個(gè)過濾器的空調(diào)器總成的風(fēng)量、制冷量、制熱量。具體數(shù)據(jù)見表4。

        表4 空調(diào)器總成試驗(yàn)數(shù)據(jù)

        根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù),分析不同種類的空調(diào)過濾器性能參數(shù)的變化率,見表5。

        表5 PM2.5過濾器與花粉過濾器試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

        通過以上數(shù)據(jù)可知, PM2.5過濾器對(duì)空調(diào)器總成風(fēng)量影響顯著,對(duì)空調(diào)性能的影響較小,相比而言制熱模式下的影響遠(yuǎn)大于制冷模式,所以在設(shè)計(jì)選型PM2.5過濾器時(shí)只需重點(diǎn)關(guān)注制熱模式下的影響,當(dāng)制熱模式下的影響消除后制冷模式下其影響會(huì)一并消除。

        3 結(jié)論

        汽車空調(diào)采用PM2.5過濾器后,駕駛室內(nèi)空氣質(zhì)量明顯改善,過濾效率可達(dá)94%以上,PM2.5過濾器的大量應(yīng)用是汽車空調(diào)系統(tǒng)的必然趨勢(shì)。通過對(duì)長(zhǎng)城汽車某車型裝配不同種類的空調(diào)過濾器的空調(diào)器總成在臺(tái)架試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行的試驗(yàn)分析可知:PM2.5過濾器對(duì)空調(diào)器總成風(fēng)量影響較為顯著。在沒有后排出風(fēng)口的車輛中,前排出風(fēng)將較難達(dá)到后排乘員處,需通過增大風(fēng)量或降低風(fēng)道阻力等方式予以彌補(bǔ),而系統(tǒng)的制冷、制熱性能影響程度相對(duì)較低。若車輛直接更換PM2.5過濾器,對(duì)整車空調(diào)性能影響應(yīng)在可接受范圍內(nèi),加之風(fēng)道阻力、風(fēng)量等方面的優(yōu)化,增加PM2.5過濾器的影響可以完全避免。

        [1] 麻友良.汽車空調(diào)技術(shù)[M].北京:北京大學(xué)出版社,2004:94.

        [2] 長(zhǎng)城汽車股份有限公司空調(diào)事業(yè)部.空調(diào)系統(tǒng)性能試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)[Z].

        [3] MANN+HUMMEL,GWM tech show to customer[Z].

        (編輯 楊 景)

        Research on Impact of PM2.5 Filter on Vehicle A/C Performance

        QIN Hong, SUO Wei-he
        (R&D Center of Great Wall Motor Co., Ltd.;Automotive Engineering Technical Center of HeBei, Baoding 071000, China)

        Based on different types of vehicle A/C filter system, the platform experiment is conducted, and then design points of PM2.5 filter configuration in A/C system are put forward.

        A/C performance;PM2.5 filter;A/C platform testing;wind distribution

        U463.851

        A

        1003-8639(2017)07-0078-03

        2017-02-28

        秦紅(1981-)女,河北保定人,工程師,主要從事汽車空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)工作。

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