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1、汽车工程研究院 高效空调测评及降低油耗解决方案高效空调测评及降低油耗解决方案 中国汽车技术研究中心中国汽车技术研究中心 汽车工程汽车工程研究院研究院 汽车工程研究院 内容提要内容提要 一 一 车辆空调油耗的现状车辆空调油耗的现状 二 二 欧美车辆空调油耗的测试方法欧美车辆空调油耗的测试方法 三 三 CATARCCATARC车辆空调油耗测试方法车辆空调油耗测试方法 四 四 CATARCCATARC车辆空调油耗试验研究车辆空调油耗试验研究 五 五 应用同轴管技术降低油耗方案应用同轴管技术降低油耗方案 汽车工程研究院 一 目前现状一 目前现状 空调系统是汽车附件里油耗最显著的一项影响因素 空调的空调
2、系统是汽车附件里油耗最显著的一项影响因素 空调的 使用也是引起的实际车辆油耗增加的主要原因 使用也是引起的实际车辆油耗增加的主要原因 缺乏针对空调对汽车能耗和排放影响的评价测试方法 目前缺乏针对空调对汽车能耗和排放影响的评价测试方法 目前 在中国法规认证的油耗和排放测试 都是在车辆空调关闭状在中国法规认证的油耗和排放测试 都是在车辆空调关闭状 态下进行的 这造成了车辆认证时与实际行驶时油耗的差异态下进行的 这造成了车辆认证时与实际行驶时油耗的差异 较大 较大 因此必须制定和研究科学 合理和完善的车辆空调油耗评价因此必须制定和研究科学 合理和完善的车辆空调油耗评价 方法 才能加快推进汽车空调性能
3、提升及先进技术的应用 方法 才能加快推进汽车空调性能提升及先进技术的应用 汽车工程研究院 二 欧美车辆空调油耗的测试方法二 欧美车辆空调油耗的测试方法 美 欧国家相继提出了空调油耗的测试方法 即从整车美 欧国家相继提出了空调油耗的测试方法 即从整车 油耗和油耗和CO2CO2排放层面着眼的空调测试评价技术和法规 排放层面着眼的空调测试评价技术和法规 主要测试方法有 主要测试方法有 SC03SC03 美国联邦补充测试 美国联邦补充测试SFTPSFTP中空调测试 中空调测试 AC17AC17 美国空调排放测试 美国空调排放测试 MACTPMACTP 污染和能源工作组 污染和能源工作组GRPEGRPE
4、中 汽车空调测试 中 汽车空调测试 汽车工程研究院 2 1 美国标准与欧洲标准的比较美国标准与欧洲标准的比较 测试方面差别有 测试方面差别有 速度曲线速度曲线 AC17AC17采用动态的车速循环曲线 表征了汽车实际应用的速度状况 采用动态的车速循环曲线 表征了汽车实际应用的速度状况 而而MACTPMACTP采用了三个代表性的速度恒速运行 相应地对挡位有明确要求采用了三个代表性的速度恒速运行 相应地对挡位有明确要求 光照条件光照条件 AC17AC17测试里部分时段开光照 测试里部分时段开光照 MACTPMACTP不开光照 不开光照 循环模式循环模式 车辆在车辆在AC17AC17测试里设定在内循环
5、 而在测试里设定在内循环 而在MACTPMACTP里设定在外循环 里设定在外循环 制冷模式制冷模式 AC17AC17的空调出风量及成员舱目标温度设定为最强制冷 最大风量 的空调出风量及成员舱目标温度设定为最强制冷 最大风量 结果不适合直接代表空调系统实际应用状况下的油耗 结果不适合直接代表空调系统实际应用状况下的油耗 试验结果处理试验结果处理 AC17AC17测得的数据作简单换算即可得最终数值 而测得的数据作简单换算即可得最终数值 而MACTPMACTP测得的数据要测得的数据要 经过多层次的校正计算后才能得到最终数值 经过多层次的校正计算后才能得到最终数值 汽车工程研究院 2 2 SC03测试
6、方法介绍测试方法介绍 高温高温3535 40 40 相对湿度 相对湿度 850W m2850W m2光照光照 预处理预处理 10 10分钟浸车分钟浸车 空调设置内循环 温度设置为最低档 自动系统设置在空调设置内循环 温度设置为最低档 自动系统设置在22 222 2 最 最 大风量大风量 时长时长9 9min9 9min 里程 里程5 8km5 8km 速度曲线 速度曲线 SC03和和AC17的速度曲线的速度曲线MACTP的速度曲线的速度曲线 汽车工程研究院 三 三 CATARC车辆空调油耗测试方法车辆空调油耗测试方法 研究欧美等国家和地区的汽车空调测试程序 结合我们不同地区的环研究欧美等国家和
7、地区的汽车空调测试程序 结合我们不同地区的环 境温度状况的调查和分析 境温度状况的调查和分析 CATARCCATARC制定车辆空调油耗测试方法 制定车辆空调油耗测试方法 总体过程 总体过程 车辆准备 预处理 浸车 工况试验 数据分析进行试验车辆准备 预处理 浸车 工况试验 数据分析进行试验 过程过程 车辆车辆 准备准备 预处理预处理 90km h90km h 浸车浸车 工况试验工况试验 开空调 开空调 数据数据 分析分析 预处理预处理 90km h90km h 工况试验工况试验 关空调 关空调 数据分析数据分析 时间30min20min30min 20min NEDC 20min 20min
8、NEDC 车窗OPENCLOSECLOSECLOSECLOSECLOSECLOSECLOSE 空调空调OFFOFFOFFONONOFFOFFOFFOFFOFF 光照光照OFFOFFONONONOFFOFFOFFOFFOFF 冷却 风扇 OFF 跟随 车速 跟随 车速 跟随 车速 OFF 跟随 车速 跟随 车速 OFF 车辆 状态 OFFONONONOFFONONOFF 汽车工程研究院 四 四 CATARC车辆空调油耗试验研究车辆空调油耗试验研究 车辆信息车辆信息 某某1 8L1 8L车型车型 CVT CVT 自动空调自动空调 测评温度评价要求测评温度评价要求 测量点温度不超过测量点温度不超过2
9、222 试验条件及工况试验条件及工况 工况工况温度温度 湿度湿度 光照 光照 W m2 次数次数 NEDC 25508501 30508503 35508501 汽车工程研究院 四 四 CATARC车辆空调油耗试验研究车辆空调油耗试验研究 空调设定空调设定 只开启车前部出风口 后排出风口关闭 只开启车前部出风口 后排出风口关闭 全部采用内循环 全部采用内循环 自动空调 风量自动 温度设定自动空调 风量自动 温度设定2222 出风口方向 垂直于仪表板方向出风口方向 垂直于仪表板方向 车内温度测点位置车内温度测点位置 1 1 中央点温度 主副驾头枕连接线中心下 中央点温度 主副驾头枕连接线中心下5
10、cm5cm 2 2 主副驾呼吸点温度 主副驾呼吸点温度 3 3 主副驾头枕上端 主副驾头枕上端50mm50mm以下位置以下位置 汽车工程研究院 试验结果分析试验结果分析 环境温度环境温度 FE AC ON L 100km FE AC OFF L 100km 257 4896 043 307 7506 038 307 7496 021 307 8345 999 358 0995 960 试验结果主要关注两方面 油耗 制冷性能试验结果主要关注两方面 油耗 制冷性能 其中其中3030 为了观察试验数据的一致性 特别试验为了观察试验数据的一致性 特别试验3 3次次 3030 条件下 空调开关情况油耗相
11、差条件下 空调开关情况油耗相差1 71 7 此外 关注环境温度 测点位置对制冷性能的影响此外 关注环境温度 测点位置对制冷性能的影响 汽车工程研究院 4 1 4 1 温度 车速对空调油耗的影响温度 车速对空调油耗的影响 0 10 20 30 40 50 60 70 25 30 35 AC on off燃油差 燃油差 温度 温度 AC on off燃油差 燃油差 油耗差油耗差 AC on AC off 油耗油耗 AC off 综合工况综合工况 城市工况城市工况 高速工况高速工况 汽车工程研究院 4 2 4 2 呼吸点平均温度与中心点温度比较呼吸点平均温度与中心点温度比较 试验环境试验环境25 汽
12、车工程研究院 4 3 4 3 呼吸点平均温度与中心点温度比较呼吸点平均温度与中心点温度比较 试验环境试验环境30 汽车工程研究院 4 4 4 4 呼吸点平均温度与中心点温度比较呼吸点平均温度与中心点温度比较 试验环境试验环境35 汽车工程研究院 4 5 4 5 呼吸呼吸点平均温度与中心点温度比较点平均温度与中心点温度比较 NEDC工况工况 环境温度环境温度 各呼吸点平均温各呼吸点平均温 度度 中央点平均温度中央点平均温度 差值差值 2523 721 72 3024 122 31 8 3527 625 71 9 不同环境温度下 呼吸点的温度略高于中心点的温度不同环境温度下 呼吸点的温度略高于中心
13、点的温度 汽车工程研究院 4 5 4 5 结论结论 车辆行驶速度对空调油耗有影响车辆行驶速度对空调油耗有影响 环境温度对空调油耗有影响环境温度对空调油耗有影响 达到某一车内的平均温度时 环境温度越高 空调的油耗越大 达到某一车内的平均温度时 环境温度越高 空调的油耗越大 不同车内测点位置的温度测量有差别不同车内测点位置的温度测量有差别 车内呼吸点的平均温度比中央点的测量温度约高车内呼吸点的平均温度比中央点的测量温度约高2 2 汽车工程研究院 五 应用同轴管技术降低油耗方案五 应用同轴管技术降低油耗方案 空调系统是汽车附件里油耗最显著的一项影响因素 类似空调系统是汽车附件里油耗最显著的一项影响因
14、素 类似 研究数据表明 空调油耗占车辆总油耗的研究数据表明 空调油耗占车辆总油耗的5 5 汽车空调进行性能改进是降低汽车空调能耗和环境影响的汽车空调进行性能改进是降低汽车空调能耗和环境影响的 有效方法 有效方法 因此在原有空调系统中增设回热器 同轴管 就是一种较因此在原有空调系统中增设回热器 同轴管 就是一种较 为简单有效的手段 为简单有效的手段 汽车工程研究院 5 1 5 1 回热循环理论分析回热循环理论分析 空调系统工作过程中低压管路空调系统工作过程中低压管路 中制冷剂刚从蒸发器出来温度较低中制冷剂刚从蒸发器出来温度较低 要从环境中吸热 要从环境中吸热 空调高压管路高温高压制冷剂需空调高压
15、管路高温高压制冷剂需 散热来提高制冷性能 散热来提高制冷性能 因此 高 低压管结合为一根管因此 高 低压管结合为一根管 路后 路后 通过高 低压管在工作过通过高 低压管在工作过 程双壁管内进行热交换 增加膨程双壁管内进行热交换 增加膨 胀阀入口冷媒的过冷度 提高制冷胀阀入口冷媒的过冷度 提高制冷 性能 性能 提高的制冷性能 汽车工程研究院 5 2 5 2 技术路线技术路线 采用一维与三维建模联合仿真计算 具体工作内容如下 采用一维与三维建模联合仿真计算 具体工作内容如下 1 1 构建原空调系统一维模型 构建原空调系统一维模型 根据具体车型的空调结构及参数 构建一维仿真模型并通过试验标定 得到制
16、冷根据具体车型的空调结构及参数 构建一维仿真模型并通过试验标定 得到制冷 量和压缩机功率对标值 量和压缩机功率对标值 2 2 对同轴管单体进行三维仿真计算 对同轴管单体进行三维仿真计算 计算同轴管内工质温度及压力的改变值 分析不同结构对单体性能的影响 计算同轴管内工质温度及压力的改变值 分析不同结构对单体性能的影响 3 3 构建新空调系统一维模型 构建新空调系统一维模型 基于同轴管单体的基于同轴管单体的CFDCFD计算结果 构建新空调系统的一维仿真模型 获得新的空调计算结果 构建新空调系统的一维仿真模型 获得新的空调 制冷量和压缩机的功率值 同时化压缩机的工作状态 匹配出高效节能的空调系制冷量和压缩机的功率值 同时化压缩机的工作状态 匹配出高效节能的空调系 统 形成相应的替代方案 统 形成相应的替代方案 4 4 项目技术难点 项目技术难点 同轴管同轴管CFDCFD仿真计算结果的准确性 试验中温度 压力和流量测量的准确性 仿真计算结果的准确性 试验中温度 压力和流量测量的准确性 汽车工程研究院 5 3 5 3 原空调系统一维建模原空调系统一维建模 汽车空调部件建模的汽车空调部件建模的具体
