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某MPV車型前空調(diào)暖風(fēng)能力提升

2016-04-11 00:57
汽車實(shí)用技術(shù) 2016年2期
關(guān)鍵詞:整車

張 文

(華晨汽車工程研究院電器工程室,遼寧 沈陽 101411)

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某MPV車型前空調(diào)暖風(fēng)能力提升

張 文

(華晨汽車工程研究院電器工程室,遼寧 沈陽 101411)

摘 要:通過降低HVAC內(nèi)部風(fēng)阻,提高暖風(fēng)芯體能力、增大吹腳出風(fēng)口面積,來提供暖風(fēng)能力,克服發(fā)動(dòng)機(jī)水溫低,結(jié)構(gòu)布置等限制,進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和環(huán)境模擬試驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果表明,通過設(shè)計(jì)改進(jìn),整車的暖風(fēng)性能有了明顯提高。

關(guān)鍵詞:整車;暖風(fēng)性能;CFD;降低風(fēng)阻;暖風(fēng)芯體

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.02.049

CLC NO.: U462.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)02-141-03

1、問題提出

某MPV車型是在某老款的MPV車型基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā),定位比老款高,且下車身防火墻等相關(guān)車身件為COP件,由于中控制扶手箱要增加,車身高度的降低,原老款車型的后暖風(fēng)和頂蒸需要布置在后側(cè)圍內(nèi),具體布置變化見下圖1:

圖1

基于以上的布置變化,在更改前,前暖風(fēng)只負(fù)責(zé)第一排的取暖,更改后,前暖風(fēng)要負(fù)責(zé)第一排和第二排的取暖,且由于發(fā)動(dòng)機(jī)的更換,同等條件下,新款車型發(fā)動(dòng)機(jī)的水溫比老款低10℃,見圖1,種種限制,對(duì)暖風(fēng)能力的是一項(xiàng)很大的挑戰(zhàn)。

圖2

2、問題分析

為了給提升指出方向,首先對(duì)原車型前暖風(fēng)能力進(jìn)行分析。

試驗(yàn)條件如下:

- 冷卻液:50%水/50%冷卻液

- 進(jìn)風(fēng)干球溫度:20±1℃

- 進(jìn)風(fēng)相對(duì)濕度:試驗(yàn)中變動(dòng)幅度RH20%以內(nèi)

- 暖風(fēng)進(jìn)水溫度:85±3℃

- 冷卻液流量:6L/min

- 外循環(huán)

- 吹腳模式

- 全暖模式

試驗(yàn)結(jié)果如下:

表1

芯體能力試驗(yàn):

試驗(yàn)條如下:

- 冷卻液:50%水/50%冷卻液

- 進(jìn)風(fēng)干球溫度:20±1℃

- 進(jìn)風(fēng)相對(duì)濕度:試驗(yàn)中變動(dòng)幅度RH20%以內(nèi)

- 暖風(fēng)進(jìn)水溫度:85±3℃

- 冷卻液流量:6L/min

試驗(yàn)結(jié)果如下:

表2

CFD 分析:

通過CFD分析,從下圖HVAC內(nèi)部流場(chǎng)圖發(fā)現(xiàn)在吹腳出口前存在較大渦流,且吹腳出口風(fēng)速較大,最大處風(fēng)速為13.88m/s,說明吹腳出口的壓損較大,需要對(duì)吹腳出口加大。

圖3

總成壓力損失如下:

圖4

3、提升方案

通過以上試驗(yàn)及分析,可以看出現(xiàn)有前暖風(fēng)存在以下幾個(gè)問題。

1)前暖風(fēng)總成風(fēng)阻大2)芯體能力不足

3.1 降低前暖風(fēng)總成風(fēng)阻

從下圖PQ曲線可以看出,鼓風(fēng)機(jī)不變,總成風(fēng)阻越小,總成風(fēng)量越大,總成風(fēng)量提高了,總成能力就會(huì)提高。所以降低總成風(fēng)阻是提高暖風(fēng)能力的有效方式。

圖5

降低風(fēng)阻主要通過以下兩種方式:

1)擴(kuò)大吹腳出風(fēng)口面積

圖6

2)在保證外形尺寸的前提供優(yōu)化HVAC內(nèi)部結(jié)構(gòu),將原來的鼓風(fēng)機(jī)、蒸發(fā)器和暖風(fēng)三分體結(jié)構(gòu)更改鼓風(fēng)機(jī)和蒸發(fā)器暖風(fēng)機(jī)總成兩部分,將可以減小蒸發(fā)器與暖風(fēng)機(jī)之間的安裝密封結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的風(fēng)阻,又可以減少漏風(fēng),對(duì)提高總成風(fēng)量有很大幫助。

圖7

更改前后總成風(fēng)阻曲線如下圖所示:在同等風(fēng)量下,風(fēng)阻明顯減小。

圖8

3.2 提高暖風(fēng)芯體能力

1)芯體結(jié)構(gòu)

將暖風(fēng)芯的單排扁管結(jié)構(gòu)改成雙排扁管結(jié)構(gòu),增加流程,從而提高換熱效率。

2)翅片密度

增加翅片密度,可以增加換熱面積。

基于以上方案,制作手工樣件,測(cè)量其換熱能力,試驗(yàn)?zāi)芰σ娤卤怼M蕊L(fēng)量下雙排扁管結(jié)構(gòu)比單排扁管結(jié)構(gòu)能力提升1100W,雖然風(fēng)阻及流阻都有相應(yīng)的增加,但仍然在可接受范圍內(nèi)。同種又扁管結(jié)構(gòu)翅片密度從94/dm增加到111/dm,暖風(fēng)能力又有200W的提升,風(fēng)阻沒有明顯變化。最終選定暖風(fēng)芯體確定為雙扁管結(jié)構(gòu),翅片密度為111/dm。

圖9

4、環(huán)模試驗(yàn)驗(yàn)證

暖風(fēng)提升前后,測(cè)量整車各排腳平均溫度,試驗(yàn)條件:環(huán)境溫度-20℃,曲線如下:

圖10

從以上曲線,可以看出在試驗(yàn)開始10min后,新款車型發(fā)動(dòng)機(jī)水溫度比老款發(fā)動(dòng)機(jī)水溫低10℃,但第一排腳部溫度與老款相當(dāng),第排二腳部溫度由原來的-5℃提高到3℃,暖風(fēng)能力提升顯著。

參考文獻(xiàn)

[1] 平永亮,姚軍平,秦紅,陳鳳云,王旭,葉航,劉永強(qiáng).暖風(fēng)換熱器性能提升方法的探討. 汽車電器,2013年,第6期,20-24頁.

[2] 張炳力,張高超,竇聰.車輛采暖系統(tǒng)匹配計(jì)算與性能分析. 汽車科技,2013年,第5期,1-5頁.

[3] 聶永紅.汽車空調(diào)換熱器發(fā)展趨勢(shì)研究.汽車科技, 2010年,第5 期,28-32頁.

[4] 周慶輝,紀(jì)威,王奪.汽車空調(diào)暖風(fēng)機(jī)熱交換器的優(yōu)化設(shè)計(jì).工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào),2010年,17卷,第2期,156-160頁.

[5] 劉軍,趙闖,謝文磊,臧志成,胡劍文,周欣平.新型水暖式汽車暖風(fēng)裝置的開發(fā)與傳熱特性分析. 工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào),2008年, 15卷,第2期, 54-58頁.

Improve Heating Perfomance of a Mpv Vehicle Frotn Hvac

Zhang Wen
(Economical and Technology Development Zone, ShenyangP.R.China1; Brilliance Auto R&D Center (BARC), Liaoning Shenyang 101411)

Abstract:By reducing HVAC internal wind resistance, improve the performance of the heater core, increasing the area of foot outlet, to provide heating performance, overcome the low coolant temperature, structure arrangement and so on, scheme design and CWT test, the results show that by design improvements, vehicle heating performance has improved obviously. Keywords: complete vehicle; heating performance; CFD; reduce wind resistance; heating core

作者簡(jiǎn)介:張文,就職于華晨汽車工程研究院電器工程室。

中圖分類號(hào):U462.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1671-7988(2016)02-141-03

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