某轻型客车采暖除霜性能的提升

崔建维

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

设计研究

某轻型客车采暖除霜性能的提升

崔建维

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某轻型客车在国内东北区域空调采暖除霜效果偏差，无法满足客户需求。本文经过问题分析并对空调部件结构进行优化改进，对优化后车辆进行测试后空调采暖除霜性能可以满足国内所有地区环境的要求，验证了改进措施的可行性。

空调；采暖；除霜；换热量

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

前言

随着汽车工业的发展，人们从对汽车动力性、经济性、操作方便性普遍重视逐渐转移到环保舒适性。空调系统性能为舒适性中重要指标之一，从简单发动机余热采暖到单独装置采暖，再到发动机冷却液采暖加装辅助燃油加热器采暖，无一不是为了迎合消费者要求的采暖除霜速度快、采暖除霜效果好而不断创新发展。良好的采暖除霜性能不仅可以满足客户的需求，更可以提高产品的竞争力。

随着城市及道路交通安全法的发展，尤其是国内校车快速发展，欧系轻客重新回到较快增长的市场轨道中，从2009年销量创出历史新高，预计2010年-2015年，欧系轻客仍能保持年均10%以上的销量增长。而对于轻客车型大多都为双空调系统，前空调位于仪表板前侧，而后暖大多安装与车辆后侧，车辆采暖除霜效果需要前后主机效果良好的发挥。车辆在寒冷尤其高寒地区使用时，轻客车型由于空间大等因素会遇到驾驶舱采暖、除霜效果差的问题，需要匹配燃油加热器才能达到采暖除霜要求，严重影响了车内驾乘人员的舒适性及行驶安全性。

1、空调采暖除霜性能现状及原因分析

1.1 现状

某轻型客车的空调采暖除霜效果偏差，且市场多有反馈。现对此车型的空调性能在环境仓对两种工况要求进行模拟分析（如表1、表2）。

表1 某轻型客车除霜数据表

表2 某轻型客车采暖数据表

通过实验数据可知，采暖除霜均不能满足试验标准要求。

1.2 原因分析

现从空调采暖系统组成结构及原理对问题进行分析。汽车空调采暖系统基本原理是：发动机本身热量被冷却液吸收后，经过发动机循环水路，通过暖风管路传递到加热器芯体，鼓风机将加热器芯体表面的热空气吹到驾驶室内实现采暖（如图1）；从采暖原理可知，主机芯体换热量越大、进入芯体水流量越大、水温越高，进入驾驶室温度越高。

（1）由于车型结构无变动，对前期车型的制热量计算进行确认。

Q冷=(A1×N×K1+A2×V1×K2+A3×S×K3)×A4× A5，式中：其中：N-额定乘员数；

A1-乘员制冷因素值，按照额定乘员数N乘以(580～610)W/人，按照车辆规划的豪华程度取上限或下限值；

A2-车内空间制冷因素值，取450W/m³；

V1-车内空间体积，内容积，单位m3；A3-太阳热辐射制冷因素值,对4m以下车型≤900W/m2，这里取900W/m2；

S-所有窗、门玻璃面积总和，单位为m2；

A4-车型密封保温效果因素值，可以参照表“车型密封保温效果因素值”；

A5-气候条件因素值，对湿热区、极热区、常热区取1.04；K1、K2、K3-车内热负荷配比，经验得出的重要系数，分别取0.82、0.1、0.08；

Qg——冷负荷；Q冷——制冷量；

表3 车型密封保温效果因素值表

目前国内外轿车，客车空调所选的负荷为以下数值范围，以供参考：

表4 车型制冷数据表

综合以上两种计算结果，某轻型客车座位数位17，结合理论计算与经验值，空调系统选用的制冷量为9.92kW，制热量为11.904kW。但是目前此车前后两个加热器制热量在相应工况下只能达到11kW，所以考虑本车的密封性，导热性，车身结构等因素，空调主机本身制热性能不足为一原因。

（2）根据采暖原理，芯体水温根据发动机工况确定无法调整，在不变的情况下检查暖风水流量。利用水流量测试仪对原型车进行水流量测试（见表5）：

表5 原型车水流量测试表

通过整车芯体换热量采用水流量测试标准无法满足水流量要求，水流量不足为采暖效果差原因之一。

2、优化方案

针对上诉分析原因从部件结构方面进行优化，以达到保证整车其他正常情况下良好的采暖除霜性能。

2.1 加热器优化

表6 前加热器芯体换热量测试表

针对空调系统本身制热量不足，将前后加热器芯体在体积不变的同时通过加密翅片来提升采暖换热量。通过台架试验进行确认：进口水温85℃，水流量6L/min，风量400m³/h，芯体换热能力如表6和表7。

表7 后加热器芯体换热量测试表

优化后整车加热量换热量在台架条件略低的情况下（原型车进口水温85℃，水流量10L/min，风量420m³/h）总体性能提升370W。

2.2 暖风系统水流量优化

由于后暖管路较长且走向较复杂会引起冷却液压力损失，阻力不合理导致前后流量分配不合理，重新设计管路走向，暖风铝管外部全部采用泡沫包裹用于保温；发动机暖风出水钢管外径由16mm优化为18mm，避免发动机出水口由于管径小增加水阻影响水流量（如图2和表8）；

表8 改进车水流量测试表

3、效果验证

通过上述两个方面的改进优化，将样件安装于整车进行环境模拟采暖除霜试验。参照《GB/T 12782 汽车采暖性能试验方法》和公司除霜企业标准，试验效果如下（除霜为表9和图3、图4、图5，采暖为表10和图6）。

表9 某轻型客车改进后除霜数据表

表10 某轻型客车改进后采暖数据表

分析结论：通过环境仓试验数据对比可看出，空调采暖除霜效果提升明显，优于标准，证实了优化后结构的可行性。

4、总结

某轻型客车在东北区域偶尔出现采暖除霜效果偏差，本文针对此问题进行方案改进，优化芯体结构、提升暖风系统水流量等，通过改进后整车空调采暖除霜效果达到符合该区域技术标准要求，验证了方案的可行性。所有措施均无需变动模具等成本变动很小，同时方案容易实现，为以后空调系统开发提供一定参考依据。

[1] 刘占峰，宋力，赵丹平. 汽车空调[M]. 北京：北京大学出版社，2011.1.

[2] 王世平，汽车空调热负荷分析和计算[J]. 制冷与空调，2002，2：50-54.

[3] 阙雄才，陈江平. 汽车空调使用技术[M]. 北京：机械工业出版社，2003.

[4] GB/T 12782 《汽车采暖性能要求和试验方法》[S]. 中国标准出版社，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—

崔建维，电器设计工程师，就职于安徽江淮汽车股份有限公司，从事汽车空调系统设计。