10.16638/jki.1671-7988.2021.07.029
匡累，龙会游，李康勇，何耀锋
（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东广州511434）
摘要：汽车空调作为整车内部主要耗能附件，对用户实际使用油耗的影响巨大，有着很大的节能潜力。文章基于WLTC循环，采用不同试验方案，对多辆轻型车进行空调油耗，考察国内多款主流车型的空调油耗水平及空调制冷效果，验证压缩机排量和车辆前端密封导流对空调油耗的影响。结果表明：1）空调能耗占比较大，不容忽视，不同车辆的空调能耗占比总体分布在22%左右。2）多数车辆无法达到10min时头部平均温度达到23℃的要求，无法获得节能效果值。3）适当降低压缩机排量和增加车辆前端密封导流都具有一定的节油效果。
关键词：汽车空调油耗；密封导流；压缩机；节能
中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)07-87-04
Test Analysis and Research on Fuel Consumption of Automobile Air Condition
Kuang Lei, Long Huiyou, Li Kangyong, He Yaofeng
( Guangzhou Automobile Group Co., LTD Automotive Engineering Institute, Guangdong Guangzhou 511434 )
Abstract:As the main energy-consuming accessory inside the vehicle, automobile air conditioners have a huge impact on the actual fuel consumption of users and have great energy-saving potential. Based on the WLTC cycle, this paper uses different test schemes to conduct air-conditioning fuel consumption on multiple light-duty vehicles, investigates the air- conditioning fuel consumption level and air-conditioning refrigeration effect of a number of mainstream domestic models, and verifies the influence of compressor displacement and vehicle front-end seal diversion on air-conditioning fuel consumption.The results show that: 1) Air-conditioning energy consumption accounts for a relatively large amount, which cannot be ignored. The overall distribution of air-conditioning energy consumption for different vehicles is about 22%. 2) Most vehicles cannot reach the requirement that the average head temperature reaches 23°C for 10 minutes, and the energy saving effect value cannot be obtained. 3) Appropriately reducing the compressor displacement and increasing the front-end seal diversion of the vehicle have certain fuel-saving effects.
Keywords: Automobile air conditioning fuel consumption; Sealed diversion; Compressor; Energy saving
CLC NO.: U463 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)07-87-04
前言
作为整车内部主要耗能附件，汽车空调对用户实际使用油耗的影响巨大，有着很大的节能潜力，降低汽车空调能耗是当前重要的节能方向[1-4]。在《乘用车循环外技术/装置节能效果评价方法第3部分汽车空调》国家标准征求意见稿和《GB/T 19233-2020 轻型汽车燃料消耗量试验方法》中[5-6]，都提出了开启空调制冷状态下汽车燃料消耗量的试验方法，相较于原有的常规油耗测试，方法更改了测试循环，提高了试验的环境温度，并增加阳光模拟，着力还原用户的实际用
作者简介：匡累，硕士，就职于广州汽车集团股份有限公司汽车工
程研究院，研究方向：排放节能。
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汽车实用技术
88 车油耗。
本文基于WLTC 循环，采用不同试验方案，对多辆轻型车进行空调油耗试验，考察不同方案下的车辆空调油耗水平及空调制冷效果，验证压缩机排量和车辆前段密封导流对空调油耗的影响，分析研究国内目前主流车型的车辆空调油耗水平及空调制冷效果的总体情况。
1 试验验证
1.1 试验样车
试验采用10台国内主流车型，涵盖自主品牌和合资车型，SUV 和轿车，自动空调和手动空调，整备质量从1400kg 到2100kg 。 1.2 试验方案
试验过程中，空调设置试验方案见表1。
表1 空调设置方案
其余试验条件参考GB/T 19233-2020附录B ，要求如下： 1）环境温度（30±2）℃，环境相对湿度（50±5）%。 2）空调设置为内循环、吹面模式，对于具有中排、后排出风口的车辆，关闭中排和后排出风口及控制开关。
3）车辆关闭启停功能，使用NORMAL 模式进行试验。 4）车辆浸车和开启空调条件下燃料消耗量试验过程中太阳辐射强度为850±45W/m 2，其他试验过程无太阳辐射。太阳辐射强度以车顶最高点平面位置为基准设定。
5）头部平均温度试验测点位置如图1所示。
图1 头部平均温度测量点位置
1.3 试验曲线
试验采用WLTC 工况试验曲线。按照GB18352-2016中附件CA 所述的全球轻型车统一测试循环(WLTC)进行测试。 1.4 试验步骤
按照《GB/T 19233-2020 轻型汽车燃料消耗量试验方法》附录B ：开启空调制冷状态下燃料消耗量试验方法进行试验。
其中：
1）环境温度和车内空调设置按表2进行设置。 2）暂不考虑10min 时车内头部平均温度的有效性判定。
3）计算空调燃料消耗量占比
（1）
式中：
η为空调燃料消耗量占比，单位%； FC AC 为空调燃料消耗量，单位L/100km ；
FC ON 、FC OFF 分别为车辆开启/关闭空调条件下的燃料消耗量，单位L/100km ；
2 不同试验方案下的试验结果对比
选取同为A 级车的样车1和样车2，每台样车均进行3种方案的试验。 2.1 空调油耗结果对比
采用三种不同的试验方案对样车1和样车2进行试验。不同试验方案下的空调油耗结果如图2所示。
A 样车
1
B 样车2
图2 不同试验方案下的空调油耗结果对比
1）空调制冷能耗占比较大，不容忽视。即使是环境温度只有30℃，并且空调设置温度只有25℃，其空调油耗占比也分别达到了11.5%和9.4%。
2）当环境温度为30℃时。对于样车1，空调设置为22℃或LOW ，其空调油耗占比大致相当，在22%左右。
3）随着试验条件的不断加严，其空调油耗的占比也不断增加，最大占比达到了24.3%。 2.2 制冷效果对比
通过对比头部平均温度来简单评价车辆制冷效果，其中头部平均温度试验测点位置如图1所示。
匡累 等：汽车空调油耗试验分析及研究
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样车
1
样车2
图3 不同试验方案下的头部平均温度
1）当空调设置为方案二AUTO 22和方案三AUTO 25时，30min 时头部平均温度都趋于设定的22℃和25℃。
2）当空调设置为方案一AUTO LOW 时，2台样车出现差异，对样车1，30min 时趋于22℃，而样车2则趋于16℃。
3）对于样车1和样车2，三种方案下的头部平均温度，15min 时基本能达到25℃，30min 时基本能达到22℃。
4）样车2的制冷效果明显优于样车1。10min 时头部温度，样车2能达到26℃左右，虽未达到GB/T 19233-2020的23℃要求，但也基本达到了人体较为舒适的温度。但样车1只有30℃左右，性能较差，容易引起客户抱怨。 2.3 小结
1）空调能耗占比较大，不容忽视。
2）对于样车1和样车2，4种方案下的头部平均温度，15min 时基本能达到25℃，30min 时基本能达到22℃。
大众朗逸1.6怎么样3）由于空调性能的差异性，在10min 和30min 时的头部平均温度，相差较大。10min 时的温度最低能到24℃，而最高能到30℃。而30min 时温度，最高22℃，最低16℃。
3 压缩机排量对试验结果的对比
由于空调系统主要耗能在压缩机上，变排量压缩机能显著改善空调耗能。为验证减小压缩机排量对空调油耗的影响，将样车5的压缩机排量由160CC ，变更为140CC ，得样车6。按照试验方案一AUTO LOW ，分别进行试验。结果表明，适当降低压缩机排量具有明显节油效果，并且在一定程度上不影响车内空调制冷效果。
如图4所示，将降压缩机排量由160CC 降为140CC 之后，空调油耗占比下降了3.3%，具有明显的节油效果。对于
制冷效果，变更前后，两台样车头部平均温度相近，只在前10min 之内有细微的差别。
A 空调燃料消耗量占比
c1和c2的区别B 头部平均温度
图4 不同压缩机排量下的结果对比
4 前端密封导流对试验结果的对比
当车辆固化之后，对压缩机、同轴管、电子风扇的更改已变得较为困难，此时对车辆前端进行密封导流处理即变成了简单可行的办法。
A 空调油耗结果对比
B 电子风扇和鼓风机平均功率
C 头部平均温度
汽车实用技术
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D出风口平均温度
图5 增加前端密封导流后试验结果的对比
当车辆正常车速行驶时，冷凝器前端进风压力大于散热
器后方空气压力，冷凝器前的空气主要来自于进气格栅，此时冷凝器前端空气温度与环境温度相当。
当车辆低速或怠速行驶时，由于散热器冷却风扇的抽吸，散热器后空气压力要高于冷凝器前空气压力，若散热器与冷凝器之间无密封导流措施，容易导致散热器后方热空气从四周回流至冷凝器前，导致空调冷却性能变差，油耗上升。
为了验证密封导流的改善效果，对汽车空调冷凝器前端不采取密封措施和采用海绵密封方案进行对比试验。其中样车3为初始无密封导流状态，样车4为增加密封导流之后。
结果表明，增加前端密封导流后，对空调油耗有一定的改善，同时不影响制冷效果。
如图5所示：
1）增加前端密封导流后，空调油耗占比减小1.1%，具有一定的节油效果。
odyssey2）头部平均温度和出风口温度无明显差异，制冷效果未受影响。
东风标致汽车3）增加密封导流后，电子风扇和鼓风机功率大致相当，略微增大。表明增加密封导流后，有效降低了压缩机的负荷和功率。
5 车辆空调油耗占比及头部平均温度总体情况
为总体评估不同车辆的空调能耗情况，对10台样车分别按方案一AUTO LOW进行试验，结果如图6所示。
A 空调燃料消耗量占比
B 10min时头部平均温度
图6 车辆空调油耗占比及头部平均温度总体情况1）不同车辆的空调能耗呈现差异化，空调油耗占比在17.7%到27.4%之间，总体分布还是在22%左右。其中SUV 为21.0%，轿车为23.7%。
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2）10台样车的10min时头部平均温度只有25.8℃。除了样车8之外，其余样车的温度均不满足GB/T 19233-2020的23℃要求，无法获得节能效果值。
6 总结
通过对10台样车，用3种不同试验方案进行试验，发现：1）空调制冷能耗占比较大，不容忽视，不同车辆的空调能耗占比总体分布在22%左右。
2）适当降低压缩机排量具有明显节油效果，并且在一定程度上不影响车内空调制冷效果。
3）通过增加车辆前端密封导流，避免散热器后热空气回流至冷凝器前，在不影响制冷效果的同时，对空调能耗有一定降低。
4）目前国内的主流车型，多数无法达到10min时头部平均温度达到23℃的要求，无法获得节能效果值。
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