任崗，寧紅

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汽車空調(diào)除霜除霧性能測(cè)試方法研究

任崗，寧紅

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230091）

文章通過(guò)現(xiàn)階段汽車空調(diào)系統(tǒng)除霜、除霧性能測(cè)試方法及缺點(diǎn)進(jìn)行分析，在參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究基礎(chǔ)上，構(gòu)建了汽車空調(diào)除霜除霧性能測(cè)試系統(tǒng)，并進(jìn)行關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)和調(diào)試。該系統(tǒng)的發(fā)生裝置可以滿足霧、霜量的一致性的要求；同時(shí)，數(shù)據(jù)和圖像采集系統(tǒng)可以有效提升試驗(yàn)精度，輔助自動(dòng)生成試驗(yàn)報(bào)告，大大節(jié)省人力物力。經(jīng)過(guò)實(shí)車測(cè)試，該系統(tǒng)工作可靠、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、測(cè)試高效，為汽車空調(diào)除霜除霧性能測(cè)試和評(píng)估提供了有效手段。

汽車；空調(diào)；測(cè)試系統(tǒng)；除霜除霧性能

前言

汽車玻璃上形成的霜和霧會(huì)影響駕駛員的視野，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致不可挽回的交通事故。因此，汽車空調(diào)系統(tǒng)除霜除霧效果的好壞直接決定客戶能否安全的使用汽車。除霜除霧性能的檢測(cè)歷來(lái)都是作為汽車主動(dòng)安全標(biāo)準(zhǔn)之一強(qiáng)制執(zhí)行的。當(dāng)前雖有國(guó)標(biāo)，但由于無(wú)成熟的測(cè)試系統(tǒng)支撐，各整車廠在該方面的測(cè)試能力均有不足。隨著汽車空調(diào)技術(shù)朝著安全、高效、節(jié)能、舒適方向發(fā)展，健全空調(diào)除霜除霧試驗(yàn)?zāi)芰Τ蔀楫?dāng)前需要迫切發(fā)展的技術(shù)要求之一。

1 國(guó)內(nèi)外研究概況

2002年Kitada Motohire等人通過(guò)將玻璃內(nèi)表面上的霧看成是很多水滴的累積的方法，用軟件仿真分析了汽車前擋風(fēng)玻璃的除霧過(guò)程，取得了較好的結(jié)果。2007年Kharat RB等人對(duì)汽車內(nèi)部空間建模，分析前擋風(fēng)玻璃表面霧的消散原理，把模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果相似。2007年瞿曉華等人采用Fluent流體分析軟件對(duì)乘用車的前擋風(fēng)玻璃進(jìn)行了除霜分析，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，驗(yàn)證了Fluent軟件在乘用車除霜分析中的可信賴性。2007年張曉蘭等人通過(guò)建立兩種不同風(fēng)道模型并利用Fluent流體分析軟件模擬了空調(diào)除霜過(guò)程，對(duì)兩種風(fēng)道下汽車前風(fēng)窗玻璃除霜性能進(jìn)行了對(duì)比分析，提出了優(yōu)化設(shè)計(jì)方向。

2 傳統(tǒng)試驗(yàn)方法缺點(diǎn)及研究目標(biāo)

傳統(tǒng)除霜除霧試驗(yàn)方法有以下缺點(diǎn)：

（1）霧氣的蒸發(fā)量和噴霜量不能精確控制；A、A’、B區(qū)一致性很難保證；

（2）只能采集溫度數(shù)據(jù)，無(wú)法了解車輛其他相關(guān)方面參數(shù)。

因此研發(fā)一套可實(shí)現(xiàn)國(guó)標(biāo)的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)顯得尤為重要。該系統(tǒng)力求達(dá)到以下目的：

（1）霜、霧量嚴(yán)格按國(guó)標(biāo)執(zhí)行，提升試驗(yàn)精度。

（2）數(shù)據(jù)和圖像記錄、處理、分析實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

3 空調(diào)除霜除霧測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

3.1 霧氣發(fā)生裝置和噴霜裝置開(kāi)發(fā)

根據(jù)國(guó)標(biāo)要求進(jìn)行多輪次整改和實(shí)車測(cè)試，開(kāi)發(fā)出霧氣發(fā)生裝置（如圖1所示）和噴霜裝置（如圖2所示）。

圖1 霧氣發(fā)生裝置

圖2 噴霜裝置

3.2 數(shù)據(jù)和圖像采集系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

選用德國(guó)NI9038數(shù)采，開(kāi)發(fā)出采集溫度、電壓、電流、風(fēng)速、產(chǎn)霧量、ECU數(shù)據(jù)等集一體的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。選取500萬(wàn)像素工業(yè)級(jí)相機(jī)，在低溫下對(duì)各玻璃拍照記錄后，采用將圖像實(shí)時(shí)傳輸給處理軟件分析的手段進(jìn)行霜霧消散全過(guò)程精確控制。

圖3 數(shù)據(jù)和圖像采集系統(tǒng)

4 測(cè)試方法優(yōu)化

4.1 制定除霜噴霜量數(shù)據(jù)庫(kù)

通過(guò)對(duì)前擋風(fēng)玻璃及側(cè)窗面積多次測(cè)量結(jié)合設(shè)計(jì)數(shù)模數(shù)據(jù)，制定除霜試驗(yàn)噴霜量數(shù)據(jù)庫(kù)。依據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行噴霜操作，有效提升試驗(yàn)的精準(zhǔn)度。

4.2 對(duì)A、A’、B區(qū)計(jì)算

圖像采集系統(tǒng)配合軟件通過(guò)標(biāo)簽識(shí)別前擋玻璃輪廓，進(jìn)而根據(jù)國(guó)標(biāo)GB11555-2009通過(guò)以下原理利用R點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算出A、A’、B區(qū)面積，提升試驗(yàn)結(jié)果精度。

①根據(jù)R點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算出V、V’坐標(biāo)；

②利用V、V’坐標(biāo)和X1、Z1、α（玻璃傾斜角）等數(shù)據(jù)按國(guó)標(biāo)可分別算出A、A’、B區(qū)界限的12個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)值，形成各區(qū)域面積；

4.3 自動(dòng)生成試驗(yàn)報(bào)告

自動(dòng)生成試驗(yàn)報(bào)告是利用獨(dú)立的vi軟件把試驗(yàn)信息、數(shù)據(jù)按照一定的格式寫(xiě)入Word文檔中，按照指定模板自動(dòng)生成除霜除霧試驗(yàn)報(bào)告。

5 新系統(tǒng)下試驗(yàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)化后具有以下3點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

5.1 提高了試驗(yàn)的精確度

霧氣發(fā)生裝置能精準(zhǔn)控制霧氣量，精確了試驗(yàn)條件；噴霜裝置精度可達(dá)±0.1g。

5.2 提高了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度和一致性

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集頻率為10HZ，數(shù)據(jù)量大且更加準(zhǔn)確；軟件自動(dòng)截取節(jié)點(diǎn)時(shí)間霧、霜消散邊界，使得一致性提高；圖像采集系統(tǒng)得到的各玻璃圖像效果有明顯的提升。另外對(duì)A、B區(qū)的計(jì)算也使得除霜、除霧試驗(yàn)判定更加準(zhǔn)確。

圖4 傳統(tǒng)前擋與自動(dòng)化前擋處理結(jié)果

5.3 試驗(yàn)中自動(dòng)化和智能化較多，省時(shí)省力

通過(guò)自動(dòng)處理數(shù)據(jù)、圖像和試驗(yàn)報(bào)告的步驟，大大節(jié)省了試驗(yàn)的綜合耗時(shí)。根據(jù)48臺(tái)次車輛開(kāi)發(fā)前后平均綜合耗時(shí)統(tǒng)計(jì)對(duì)比，綜合總耗時(shí)由平均22.3h縮短至18.4h，試驗(yàn)效率提升約17.5%。

5.4 缺點(diǎn)

相機(jī)低溫保溫措施不能完全適應(yīng)環(huán)境倉(cāng)冷熱交替環(huán)境的變化，需定時(shí)人工開(kāi)關(guān)。

6 結(jié)論

空調(diào)除霜、除霧性能測(cè)試作為整車需測(cè)試的重要性能之一，通過(guò)在專業(yè)設(shè)備開(kāi)發(fā)和優(yōu)化測(cè)試手段等方面進(jìn)行研究分析，立足于國(guó)標(biāo)規(guī)范，達(dá)到了提升試驗(yàn)前的邊界條件、試驗(yàn)后的數(shù)據(jù)精度等目標(biāo)。同時(shí)攻克除霜、除霧圖像動(dòng)態(tài)采集這一難題，結(jié)合軟件算法，對(duì)A、B區(qū)精確界定，提升試驗(yàn)水準(zhǔn)。該方法大大降低試驗(yàn)人力成本和時(shí)長(zhǎng)，提升試驗(yàn)效率。

[1] GB 11555-2009.汽車風(fēng)窗玻璃除霜除霧系統(tǒng)的性能要求及試驗(yàn)方 法.

[2] 施駿業(yè).國(guó)內(nèi)外汽車除霜除霧系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)分析[D].上海:上海交通大學(xué).

[3] 陳丹華.轎車車內(nèi)流場(chǎng)與玻璃除霜性能研究[d].武漢理工大學(xué), 2012.

[4] 瞿曉華.轎車除霜CFD分析與試驗(yàn)驗(yàn)證[C].上海市制冷學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集,2007.

[5] 張曉蘭.汽車擋風(fēng)玻璃除霜性能研究[D].上海交通大學(xué),2007.

[6] 陳星.霧氣發(fā)生器的研制[J].上海標(biāo)準(zhǔn)化,2010: p33-35.

Research on Test Method for Defrosting and Fog Removal Performance of Automotive Air Conditioning

Ren Gang, Ning Hong

（Anhui Jianghuai Automobile Group Co. Ltd, Anhui Hefei 230091）

Based on the analysis of the test methods and shortcomings of defrosting and fogging performance of automotive air-conditioning system at present, this paper establishes the performance test system of automotive air-conditioning defrosting and fogging, and designs and debuts the key components. The generating device of the system can meet the requirements of consistency of fog and frost. At the same time, the data and image acquisition system can effectively improve the test accuracy and assist in the automatic generation of test reports, greatly saving manpower and material resources. After real vehicle testing, the system works reliably, the data is accurate and the test is efficient, which provides an effective means for testing and evaluating the performance of automotive air conditioner.

Automobile; Air conditioning; Testing system; Defrosting and defrosting performance

U467

A

1671-7988(2019)07-59-03

任崗（1990-），性能試驗(yàn)主管工程師，助理工程師，就職于江淮汽車技術(shù)中心整車試驗(yàn)院，從事整車熱管理方向研究工作。

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1671-7988(2019)07-59-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.07.020