基于试验工况对燃油乘用车空调采暖性能的影响

张星 丁炜桐 游云鹏

摘要：试验工况通常是对特定类型的车辆指定代表特定环境下车辆行驶特征的速度～时间历程。在特定试验情况下开展试验，分析试验数据，可为发动机及整车设计提供重要参考，还可以为车辆在特定环境下的适应性提供检验依据和评价标准，具有重要作用。

关键词：试验工况;空调采暖试验;暖风水温;车内平均温度

现在的汽车空调供暖系统用于乘员客舱内冬季供暖和风窗除霜、除雾。根据使用的热源不同，供暖装置大致可以分为两类。一种是余热式供暖系统，利用汽车发动机的冷却水和废气作为热源。另一种是独立热源式供暖系统，在燃烧器中燃烧煤油或柴油来加热空气。余热式供暖系统由于热源不同，可分为余热水暖式和余热暖式。余热暖式换热量多，但不安全，在汽车上应用较少。一般家用轿车均采用余热水暖式采暖系统;高寒版商用车一般采用独立热源式供暖系统。本文主要以采用余热水暖式采暖系统的燃油乘用车为例，比较M1、N 类汽车和M2、M3 类汽车车在不同试验工况下空调采暖试验结果。

1 试验方案

汽车空调供暖性能指的是车辆乘员室的空调供暖性能。有关车载空调系统的制热能力和车辆乘员舱的密封保温性能，必须按照严格规定的试验条件和方法进行试验。整车空调供暖试验在《GB/T 12534汽车道路试验方法通则》和《GB/T 12782汽车供暖性能要求和试验方法》中有明确规定，本试验工况要求时速为60km/h、暖机工况、标准工况。根据客户的实际使用情况，又常常分为常规工况、高速工况和城市工况。

1.1 标准工况

1.1将车辆移动到试验区间

将所有门窗打开浸置，使保持车内温度和环境温度成为可能，15min后人员进入车内，关闭门窗和风孔。

1.1.2测试采用外循环、吹脚模式

把风量调到最大，把温度调到最大。环境温度为-25±3℃。如果考试时车窗起雾可调整模式为吹脚除霜模式，雾消失后可改为吹脚模式。

1.1.3考试前空转

发动机水温稳定后开始试验，以D范围60km/h等速度行驶40min。

1.2通常条件

1.2.1测试时间合计45min

首先，人进入车内，关闭车门、车窗和通风孔，采集数据。关闭所有除霜风口后启动车辆空转5min，然后打开除霜装置，在D以60km/h匀速行驶40min。

1.2.2測试采用外循环、吹脚模式

把风量调到最大，把温度调到最大。环境温度为-25±3℃。如果考试时车窗起雾可调整模式为吹脚除霜模式，雾消失后可改为吹脚模式。

1.3高速运转状况

1.3.1测试时间合计45min

首先，人进入车内，关闭车门、车窗和通风孔，采集数据。关闭所有除霜风口后，怠速行驶5min，然后开启除霜装置，以最高100km/h匀速行驶40min。

1.3.2试验采用外循环、吹脚模式

把风量调到最大，把温度调到最大。环境温度为-25±3℃。如果考试时车窗起雾可调整模式为吹脚除霜模式，雾消失后可改为吹脚模式。

1.4城市工业状况

1.4.1测试时间合计45min

首先，人进入车内，关闭车门、车窗和通风孔，采集数据。关闭所有除霜风口后，让车辆怠速运转5min，然后开启除霜装置，在选定道路上根据城市路况及限速行驶40min。

1.4.2测试采用外循环、吹脚模式

把风量调到最大，把温度调到最大。环境温度为-25±3℃。如果考试时车窗起雾可调整模式为吹脚除霜模式，雾消失后可改为吹脚模式。

2试验方法

2.1 测温点的确定

2.1.1车内测温点位置要求如下：

根据各乘员座温度，将测温点分别设置在：头部测温点、膝部测温点和足部测温点;测温点位置如图1所示，其中M1、N 类汽车，每个乘员座必测，M2、M3 类汽车，驾驶员座，副驾驶座，乘客区最前排、中排、靠近车门位置和最后排座椅每个乘员座必测。

2.2.2环境温度的确定

在室外环境条件试验时，左右后视镜中心距镜面 20 mm 处的两处测温点的平均值作为室外测温点温度。在室内环境条件试验时，车外测温点在环境仓前后左右及顶面五个测温点，取 5 个温度的平均值作为室外测温点温度。

2.3试验程序

试验车辆应在达到试验温度的室外（或室内）环境预置至少10h，期间保持车门开启，使试验车辆充分冷浸，如果发动机冷却液、机油或者动力电池、电机等系统部件温度确知已稳定并在 1h 内温度变动小于±1℃，浸车时间可缩短。开启引擎盖等，检查散热器、散热器水管、暖风水箱水管等是否结冰，如出现结冰，试验应终止。试验人员进入车内，安装试验仪器并清洁汽车风窗玻璃内外表面。全部试验人员进入车内，关闭车门及通风孔，试验驾驶员起动发动机汽车上电并将系统调整至 READY 状态后，满足试验条件后开始试验。汽车按照如下规定程序进行正式试验，试验开始后驾驶员起动全部采暖装置并调整至最大采暖位置，循环调节开关应置于外循环，出风模式调节开关应置于足部位置， 同时试验人员开始记录各测温点的温度。

3试验验证及分析

以M1、N 类汽车和M2、M3 类汽车为例，分别按上述四个工况进行采暖试验，测试同一车型四个工况采暖性能差异以及同款车型手动挡和自动挡采暖性能差异。选取环境条件符合试验要求的天气开展采暖试验，同一工况试验，两辆试验车均同时开展，试验结果见图2～图 4。

①各工况下水温基本在 15min 左右就能达到平衡;

②城市工况为四个工况中考核最苛刻的工况，其次为常规工况，然后为标准工况，最后为高速工况;

③标准工况和城市工况M1、N 类汽车和M2、M3 类汽车暖风水温差异较大，手动挡水温高于自动挡;常规工况和高速工况手动挡和自动挡暖风水温差异较小;

④城市工况中手动挡比自动挡升温速率更快，平衡时水温差约 10℃。

3 结论

本文通过测试M1、N 类汽车和M2、M3 类汽车按四个工况进行采暖试验，对比相同工况下M1、N 类汽车和M2、M3 类汽车采暖效果差异，以及四个工况下采暖效果差异。通过这些对比，M2、M3 类汽车进行采暖试验，考核更苛刻，若M1、N 类汽车满足采暖效果，每个乘员座必测;若M2、M3 类汽车满足采暖效果，驾驶员座，副驾驶座，乘客区最前排、中排、靠近车门位置和最后排座椅每个乘员座必测;同一辆样车，按城市工况进行采暖试验，考核更苛刻，若城市工况满足采暖效果，其他工况可不再进行验证。

经过比较试验，能够充分知道试验情况对整车空调制热性能的影响。并且，针对车型的特征，进行差别化试验和验证，能够节省费用，减少验证周期，提高验证成功的效率。

作者简介：张星 男 1995.11.17 陕西省榆林市 718400 中汽研汽车检验中心（宁波）有限公司 本科 测试试验

丁炜桐 男 19921212 湖南省永顺县 416700 中汽研汽车检验中心（宁波）有限公司 本科 助理工程师 测试试验

游云鹏 男 19901009 河南省固始县 465200 中汽研汽车检验中心（宁波）有限公司 本科 工程师 测试试验