某车型空调制冷性能改进研究.pdf

10.16638/ ki.1671-7988.2017.19.005 10.16638/ ki.1671-7988.2017.19.005 某车型空调制冷性能改进研究 葛磊华，曹皇亲，杨菲菲 （安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601） 摘 要： 文章针对 2016 年夏天反馈的某车型空调制冷效果差问题组织市场调查和研究分析， 该车型在某环境舱进行 设计状态空调制冷性能验证， 同辆车冷却模块方案改进后再次测试验证， 试验结果表明电子风扇相比硅油风扇确实 可以提高空调制冷性能。 关键词：空调制冷；冷却模块；电子风扇；硅油风扇 中图分类号：U467.1 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)19-11-03 Improvement of Air conditioning Performance from a Certain Vehicle Ge Leihua, Cao Huangqin, Yang Feifei （The Center of Technology of Jianghuai Automobile Co. Ltd, Anhui Hefei 230601） Abstract: Because the air conditioning performance from a certain vehicle is not ideal in this summer of 2016, we organize market research and analysis in this paper. To verify the performance of air conditioning we do the test in a certain environment, and the same vehicle after the cooling module rectification is tested again. The test results show that the electric fan can improve the cooling performance compared with the silicon oil fan. Keywords: Air Conditioning; Cooling Module; Electric Fan; Silicon Oil Fan CLC NO.: U467.1 Document Code: A Article ID: 1671- 7988 (2017)19- 11- 03 前言 随着客户对汽车舒适性要求的提高，汽车空调制冷性能 越来越成为汽车品质的重要因数，汽车空调主要通过驾驶室 空调主机冷暖空气混合程度影响仪表台出风口的温度，目前 无论乘用车还是商用车的客户对空调舒适性要求越来越高， 炎炎夏季客户希望驾驶室能够快速降温。 本文针对去年市场上客户反馈的某车型制冷效果不理想 问题，对冷却模块结构优化，同一个车辆通过整改前后方案 在环境舱进行制冷性能对比验证，整改后方案可有效提升空 调制冷性能，为后期车型的设计指明了方向。 1 空调系统结构和原理控制 1.1 空调系统 该车型空调系统由压缩机、冷凝器、制冷管、暖风管、 空调主机和控制器组成，具体构成如图一所示，其中压缩机 位于发动机的左下侧，考虑冷凝器左进右出的结构，制冷管 路分布在车身两侧，暖风管路走向由发动机暖风进出水口和 暖风芯体水口位置决定，空调主机先预装在管梁上，通过管 梁安装在车身上，控制器装在仪表板本体上。 图 1 空调系统图 1.2 空调控制器 本空调为冷暖一体式电动空调，通过操作控制面板上的 作者简介：葛磊华，作者简介：葛磊华，就职于安徽江淮汽车股份有限公司技术中心。 汽车实用技术汽车实用技术 12 2017 年第 19 期2017 年第 19 期 按钮或旋钮，可使不同温度、湿度的风从空调出风口吹到驾 驶室内，以提供舒适的乘车环境。冷暖一体空调主机主要由 空调送风单元和出风箱壳体组成，空调工作模式分为除霜、 吹面、吹面吹脚、吹脚和吹脚除霜，其中工作模式通过按钮 结构控制，当某种模式点亮时，该模式开始工作，内外循环 也采用按钮结构，默认状态为外循环，按钮被点亮时，内循 环开始工作。鼓风机风量和温度选择采用旋钮结构，具体控 制器造型如图 2 所示，由图 2 可知，该控制面板由两边旋钮 结构和中间按键结构组合构成，中间按键结构预留一个空白 按键为高配后风窗除霜预留。 图 2 控制器结构图 1.3 原理控制 电动空调系统控制如图 3 所示，其中温度风门执行器、 模式风门执行器、 内外气风门执行器和鼓风机控制与空调 AC 是否开启无关，温度风门由温度旋钮控制，风门开度与档位 相对应， 风门 0%开度对应最冷位置， 风门 100%开度对应最热 位置，出风工作模式由控制器上的模式按键控制，反复选择 “REC”键，内外气风门做相应的切换，空调工作首先发出 AC 请求信号， 在蒸发器温度和压力开关都满足的条件下输出 信号给发动机控制模块，控制压缩机工作、冷凝风扇工作。 图 3 控制原理图 2 冷却模块结构 整改前冷却模块采用散热器、 水箱、 冷凝器三合一结构， 其中冷凝器前面放置两台冷凝风扇，散热器采用硅油风扇结 构，结构如图 4 所示，硅油风扇通过发动机机械带动风扇工 作；整改后冷却模块也采取散热器、水箱、冷凝器三合一结 构，冷凝器前面放置一台冷凝风扇，散热器采用双电子风扇 结构，结构如图 5 所示，散热器双电子风扇结构通过 ECU 进 行控制工作。 图 4 冷却模块结构（整改前） 图 5 冷却模块结构（整改后） 3 试验过程 3.1 试验条件 环境舱升温满足测试条件，即环境温度 43，日照量 1000w/.h，湿度 40%RH。 试验条件满足后启动发动机，温度旋钮拨至最冷位置， 鼓风机打到最大档位 4，内循环和吹面模式按键点亮，启动 A/C 按键开关，空调压缩机开始工作，按照以下工况测试乘 客头部平均温度和出风口平均温度，40km/h 保持 45min， 60km/h 保持 30min，100km/h 保持 30min，怠速工况保持 30min。 3.2 试验数据 整改前试验测量数据如表 1 所示，整改后试验测量数据 如表 2 所示，由表一可知不同工况都不满足设计要求，由表 2 可知部分工况可以满足设计要求。 表 1 试验结果与标准对比 表 2 试验结果与标准对比 3.3 试验结论 （1） 整改后40km/h 工况45 分钟头部平均温度降低4， 出风口平均温度降低 5.4， 60km/h 工况 30 分钟头部平均温 度降低 5.7， 出风口平均温度降低 6.3， 100km/h 工况 30 分钟头部平均温度降低 5.7，出风口平均温度降低 5.3， 怠速工况 30 分钟头部平均温度降低 4.9， （下转第 21 页） 李金龙李金龙 等：某商用车前保险杠开裂问题分析及优化等：某商用车前保险杠开裂问题分析及优化 21 2017 年第 19 期2017 年第 19 期 考虑到性能、可实施性、成本等因素，对三个薄弱的安 装支架提出以下优化加强方案： 建议一： 前保险杠中部安装支架从1.0mm增加到2.5mm。 建议二：前保两侧安装支架增加两块加强板（浅黄色及 蓝色加强板） ，厚度为 1.5mm；如图 4 所示。 建议三：前保下端安装支架增加 Z 向的加强支架与车架 相连，直径 8mm。如图 5 所示。 图 5 下安装点加强支架 将以上优化方同时实施，仿真得到优化后的前保险杠总 成强度计算结果。结果统计如表 4 所示。结果显示优化后的 前保险杠总成满足了加速度工况的强度性能要求。 表 4 优化后仿真结果统计 3 结论 通过建立前保险杠总成的有限元模型，对前保险杠的强 度进行分析，找到了该前保险杠的开裂原因。根据有限元分 析结果，综合结构性能、可实施性及成本等因素，提出三个 优化方案。加强后的前保险杠最大应力从 22.0MPa 降低为 8.3MPa，满足了材料的强度性能要求。 利用有限元方法分析得到开裂问题的原因，提出优化方 案并成功解决了前保险杠开裂问题。有限元方法的使用有利 于缩短开发周期，节约开发成本，对结构的设计及改进具有 重要的指导意义和应用价值。 参考文献 1 胡玉梅.车辆结构强度基本理论与CAE分析技术M.重庆:重庆大 学出版社.2009. 2 陈传尧.疲劳与断裂M. 武汉:华中科技大学出版社,2001. 3 王钰栋,金磊,洪清泉.HyperMesh&Hyper- View 应用技巧M.北京: 机械工业出版社.2014. （上接第 12 页） 出风口平均温度降低 4.9。 （2）整改前 40km/h、60km/h、100km/h 和怠速四种工况 头部平均温度和出风口平均温度都不满足设计要求，整改后 100km/h 工况头部平均温度和出风口平均温度满足设计要 求，其余三种工况头部平均温度和出风口平均温度不满足设 计要求，但是测量值已经接近标准值，整改后效果明显，可 有效提升空调制冷性能。 4 结束语 本文针对目前某车型的市场空调问题提出一种改进方 案，首先介绍了该空调系统结构以及工作原理，同时比较整 改前后冷却模块结构的差异，最后通过试验