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【汽车空调】汽车空调制冷舒适性的对比试验及评价
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2023.08.28 广东

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摘要:
为了提升汽车空调的舒适性和用户驾乘体验,文章在行业标准 QC/T 658—2000《汽车 空调整车降温性能试验方法》的基础上,对某两款运动型多用途汽车车型进行汽车空调制冷性能和噪声的对比试验,并对试验结果进行比较分析。最后提出可使用降温速率和驾驶员耳 旁噪声作为空调舒适性的两个评价指标,为汽车空调降温及噪声评价工作提供了工程参考依据。

随着国内自主品牌汽车工业的快速发展和国 民收入日益增长,家用车市场获得了井喷式发展。汽车空调系统作为家用汽车的基本功能配置,它 通过调节车内的温度、湿度、流动速度、空气的 洁净度等参数,可以大大提高驾乘人员的舒适性, 其中空调温度调节中的制冷性极易被主观感知。因此,汽车空调的制冷性能是影响用户满意度的 重要因素。

每逢夏季各大主机厂经常会收到诸如空调不 凉、空调制冷慢、空调噪声大等市场抱怨,但这 些投诉往往来自用户的主观感受[1],主机厂或者汽 车制造厂商为了把握准确的投诉要点,一般需要进行定量的空调制冷性能的测试,用来客观评价 汽车的制冷性能,从而制定有效的改善对策,实 现降低用户投诉、提高用户满意度的目标。本文 以某自主品牌实际量产车型为例,通过对比测试 各车型的温度、风速、噪声等数据,横向比较各 车型的制冷曲线,提出简明快捷的测试方法和评 价指标,在工程及生产应用中具有实践参考意义。


1 整车空调系统试验方法现状

目前我国对于整车空调系统的标准测试方法 主要包括一个国家标准试验方法 GB 11555—2009 《汽车风窗玻璃除霜和除雾系统的性能和试验方 法》、一个推荐性试验方法 GB/T 12782—2007《汽 车采暖性能要求和试验方法》和两个行业标准试 验方法即 QC/T 658—2000《汽车空调整车降温性 能试验方法》、QC/T 658—2009《汽车空调制冷系 统性能道路试验方法》,其中 GB 11555—2009 与 GB/T 12782—2007 为除霜、除雾和采暖性能相关 的试验方法,QC/T 658—2009《汽车空调制冷系 统性能道路试验方法》是对 QC/T 658—2000 中的 室外静态、室外行驶试验方法进行部分修订[2-3]。

汽车空调的制冷性能测试方法主要以行业标 准 QC/T 658—2000《汽车空调整车降温性能试验 方法》为主要依据,该标准为推荐性行业标准,它 定义了室内模拟、室外静态和实车行驶 3 种试验 方法,一般要求环境温度 35 ℃~38 ℃、相对湿度 为 45%~55%,阳光强度为 800 W/m2~1 000 W/m2。由于试验包含预热、升温、不同车速行驶共 3 部 分,顺利完成也共需 4 h。但不同的汽车企业会考 虑用户的各种使用情况,或者借鉴参考一些国外 的标准,形成各自的企业标准[4-5]。

标准 QC/T 658—2000 中室内环境模拟试验对 设备要求较高,需要特定的风速、温湿度和辐射 强度等参数条件,一般在主机厂或者生产制造现 场无法满足其设备要求,由于工程实践中的时效 性和紧急性,需要针对市场投诉做现状把握,行 业主流做法为选择市场满意度高、口碑较好的车 型作为横向对标车辆进行对比测试,将用户抱怨 数据量化并分析与对标车型的差异点,以指导制 定合理有效的对策改善。


2 本文试验方法

由于接收到市场用户投诉反馈广汽品牌某车型空调噪声大且制冷不够快,此时季节已为秋季 且问题紧迫性高,本文将参考行业标准 QC/T 658 —2000 并遵循对标测试的基本原则,即在生产制 造现场,以初始条件相同为前提,采用相同的作 业标准来获得有效的对标测试结果,例如降温速 率、耳旁噪声、出风口风速等信息,以供决策部 门参考。

为模拟用户露天停车场寻车上车后启动车辆 制冷的工况,先将测试车辆停放在太阳底下 30 min, 主要测试设备为四通道热电偶温度计、便携式风 速仪、声级计、秒表,本次对比测试的方法如下:

(1)将测试和对标车辆均停放在太阳底下暴 晒 30 min, 目的是让车辆内部温度与环境温度尽 可能相近,此时车辆状态为静止熄火,全车车门、 车窗均为开启状态,鼓风机和压缩机均不工作。

(2)对车内出风口布置热电偶探头、风速仪 和主驾座椅头枕处布置热电偶探头与声级计,对 车辆初始状态进行测量记录。

(3)设置相同的制冷工况,即四门及车窗和 天窗全部关闭,发动机为怠速,吹风模式为吹面, 内外循环模式为内外循环,设定温度为 L0(最低 温度),鼓风机风量为最大风量挡、测试时间为 1 min~6 min。试验现场如图 1 所示。


3 试验结果分析

对比测试车型为广汽传祺某 A 车型和吉利品 牌某 B 车型,均有后排吹面功能,在 13:30 起先 将测试车辆停放在太阳底下 30 min,记录环境温 度为 25 ℃环境背景噪声为 39.8 dB,相对湿度为 50%,声级计测量采用 A 计权方式。从 0 min 时刻 起按照上述试验方法,分别记录每间隔 1 min 后的 温度、分贝值、出风口风速,结果分别如图 2—图 4 所示。

因目前国内行业标准均无统一明确的空调制 冷评价指标体系,但空调制冷性能严重影响用户 的驾乘舒适度,且用户在酷夏时节对空调系统的 要求主要是降温速率和噪声情况,因此可以把 0~ 5 min 的降温速率和驾驶员耳旁噪声作为重要的 评价指标。由图 2、图 3 可得:(1)当风量最大挡 位 7 挡风,设置温度为 L0 即最低温度时,其余相 同制冷工况下,经过 4 min 后,广汽传祺 A 车型 和吉利 B 车型的吹面出风口温度都基本趋于稳定 分别在(9.5±0.3)℃和(13.3±0.2)℃,同时主驾 面部温度基本在(17.6±0.3)℃和(18.6±0.4)℃, 在前 4 min 中广汽传祺 A 车型和吉利 B 车型的降 温速率分别为 3.8 ℃/min 和 3.0 ℃/min,可见 2 款 车型在用户开启空调全冷模式后 3 min~4 min 左 右即可达到较低温度的平衡稳定状态,且在制冷 效果广汽传祺 A 车型略优于吉利 B 车型。(2)但考察驾驶员耳旁噪声可得:广汽传祺 A 车型在 1 至 6 挡风时噪声都高于吉利 B 车型,其中特别在 吹面模式时,在 1 至 7 挡风量的驾驶员耳旁噪声 平均高出吉利 B 车型 11.7 dB,广汽传祺 A 车型在 6 挡风量噪声值相比同挡位的吉利 B 车型要高出 16.4 dB,达到最高差值,仅在 7 挡除霜模式时候 略低于吉利 B 车型 2.9 dB。(3)广汽传祺 A 车型 的噪声增加随风量挡位增加呈线性关系,在 1 至 3 挡风量时平均每提高 1 挡风量,噪声值增加 3.7 dB,而吉利 B 车型在 1 至 3 挡风时,驾驶员耳旁 噪声基本保持不变,均在(39±0.5)dB 区间,通 过以上对比可知广汽传祺 A 车型容易存在鼓风机 噪声大的市场投诉风险。

结合图 4 可得:(1)在相同的风量挡位下, 广汽传祺 A 车型出风口风速大于吉利 B 车型,广 汽传祺 A 车型在 1 至 7 挡风量的风速平均高于吉 利 B 车型 1.5 m/s,如在 1 至 3 挡风阶段,广汽传 祺 A 车型的风速分别对应高于吉利 B 车型 1 m/s、 1.5 m/s、1.8 m/s,这与图 3 中鼓风机噪声较大相 符合,可以推测吉利 B 车型在 1 至 3 挡风量做了 降噪处理,例如通过降低鼓风机的挡位电压值, 来获得较低的鼓风机转速,从而减小出风口的风 速和驾驶员耳旁噪声,提高用户的驾乘体验感。(2)相较而言广汽传祺 A 车型较高的风速有利于 车内环境的对流和快速降温,但鼓风机噪声大, 这也与图 2、图 3 的数据表现相吻合。


4 结论

通过对以上汽车空调系统的对比试验和分 析,能够得到以下结论: 

(1)汽车空调系统进入全冷模式后的最初 1 min 后降温效果均较为一般,主驾头部温度的降 低值多在 2 ℃~4 ℃,3 min~5 min 后,制冷效果 开始显现,制冷较好的空调,已经开始降到体感 舒适的温度,温度降低值在 6 ℃~8 ℃之间;制冷 效果较差的空调不会超过 5 ℃。5 min 之后,车内 基本都已变得凉爽。故建议对前 5 min 的降温速率 作为空调制冷性能的评价指标之一,它直接影响 用户的感官体验,保证用户在此段时间的空调降 温舒适性,对提高用户满意度有重要意义。 

(2)汽车主机厂一般要在整车制冷效果和噪 声之间把握较好平衡,不能追求制冷效果而不重 视噪声的升高,更不能一味追求低噪声而牺牲空 调制冷效果,这样反而会引起重大投诉。可以参 考吉利 B 车型的风量升高逻辑,在 1 至 3 挡风量 时候选择较小的风速,获得较好静音舒适性,4 至 7 挡风量时候采用较大的风速,以满足用户对 制冷效果的需求,因此做好新车型前期的市场用 户调研是非常有必要的,其结果可以指导空调制 冷效果和噪声之间的权衡取舍。 

(3)行业标准 QC/T 658-2000 作为基础标 准,对汽车空调系统降温试验方法做了基本规定, 但是不同主机厂的标准和试验方法又各不相同, 在考虑用户实际用车工况和自然环境、工具设备 较为缺乏的工程现场中,可以采用对比试验的方 法来把握问题的客观现状,同时也为用户驾乘舒 适度的评价提供了参考方法。

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