【摘要】为商酌车内空调对轻型乘用车油耗的影响，依照国家圭表对6 辆乘用车实行NEDC 轮回下的试验商酌，并基于国家圭表对空调能耗的评判方式商酌了汽车空调能耗

【摘要】为商酌车内空调对轻型乘用车油耗的影响，依照国家圭表对6 辆乘用车实行NEDC 轮回下的试验商酌，并基于国家圭表对空调能耗的评判方式商酌了汽车空调能耗与车厢容积的相闭，终末比照了NEDC、WLTC 和CLTC 轮回下汽车空调对整车油耗的影响。 结果声明： 汽车空调开启时整车均匀油耗增幅为28%，闭键纠合正在怠速段和低速段； 空调体例、动力体例相同时，空调油耗增幅与车厢容积可按线性相闭暗示； CLTC 轮回下，空调高负荷职业时代长，空调油耗增幅最大，更适合评判空调体例能耗和其节能时间效率。

律例认证的油耗无法表现车辆真实凿油耗水准无间是汽车行业的痛点之一。2017 年发表的《乘用车实质油耗与工况油耗分歧兴盛年度呈报》[1]指出，轻型车用户实质油耗比布告油耗均匀高29%，油耗差异闭键来自轮回工况的分歧和空调的行使，众个表率都邑的车辆夏令油耗最高，比最低月份高15%驾驭[1]。汽车空调制冷时的功率约占唆使机输出功率的10%～15%[2]。动作整车内部耗能最众的附件，汽车空调对整车油耗的影响尚未取得足够的偏重。同时，它有着很大的节能潜力[3]，低落汽车空调能耗被以为是极具性价比的节能手段之一。

为了反应空调对整车油耗的影响，并慰勉空调理能时间的拓荒与操纵，美国和欧洲都推行了有针对性的油耗律例。美国从2008年起就正在油耗测试五工况法中引入SC03 空调轮回，从2013 年起进一步引入AC17 轮回测试并推行节能空调夸奖律例[5]。欧洲同样提出了相似的MACTP（Mobile Air Conditioning Test Procedure）轮回对空调的行使实行油耗测试[6]。

中国于2017 年1 月草拟了《乘用车轮回外时间/装备节能效率评判方式第3 局部汽车空调》国家圭表收罗看法稿[7]（简称“收罗看法稿”），规章行使NEDC轮回，初次提出了开启空调制冷形态下汽车燃料损耗量的试验方式，相较于通例的整车油耗测试，该方式普及了试验的情况温度，并引入了阳光模仿体例，该试验方式正在《轻型汽车燃料损耗量试验方式》国家圭表收罗看法稿[8]中一连保存，但将试验轮回从NEDC更换为环球同一轻型车辆测试轮回（Worldwide Light-duty Test Cycle，WLTC）或中国工况测试轮回（China Light-duty Test Cycle，CLTC）。

轮回工况的分歧会导致整车油耗测试结果差别，同样也会影响空调油耗的测试结果，因而遴选符合的轮回对空调体例能耗实行评判至闭苛重。商酌结果声明[9]，WLTC空调油耗增幅小于欧洲实质道途处境，其精确性仍有普及的空间。CLTC 工况下测得的油耗比NEDC 工况下测得的油耗均匀高14%，更逼近用户实质油耗。CLTC 油耗与用户实质油耗的分别闭键来自空调耗能[10]，而目前CLTC 工况下空调对整车油耗影响的商酌还未睹报道。

基于以上商酌近况，本文以6 辆搭载变排量空调的汽车为试验对象，商酌汽车空调对整车油耗特色的影响，并调查WLTC 和CLTC 是否适合空调体例的能耗评判。

探求到车型尺寸、动力总成和空调体例的分歧不妨影响整车油耗结果，遴选了满意国Ⅴ排放圭表的6辆汽油车动作试验车辆，闭键参数如表1所示。车厢容积通过三维筑模近似算计取得，个中车型B+、车型D+分辩为车型B和车型D的动力总成高配版，车型A、B、D的空妥洽动力体例零部件均相通，车型B+、D+的空妥洽动力体例零部件相通。

试验筑立蕴涵4WD VULCAN EMS-CD48L 双轴四驱底盘测功试验体例、SolarConstant 4000 阳光模仿体例、MEXA-7400LE尾气采样分解体例、CANoe筑立和高灵动度温度传感器，试验体例如图1所示。车内的温度传感器按律例恳求计划，以丈量驾驶员及乘员呼吸位子的均匀温度，测点位子如图2所示。

油耗测试依照收罗看法稿实行。试验流程如图3所示，每组试验实行3 次，满意反复性恳求后对试验结果取均匀值动作最终结果。

试验可分为预执掌、浸车、开启空调条款下车辆油耗试验和闭塞空调条款下车辆油耗试验4 个局部。预执掌阶段的对象是对试验车辆和底盘测功机实行充斥预热，同时保障车内温度、空调管途温度与情况温度相同；浸车阶段的宗旨是模仿夏令车辆停放正在室外的形态，从而更确凿地反应汽车空调职业形态。实行室情况、空调设定等试验条款是依照收罗看法稿设定的，收罗看法稿正在模仿海外律例阅历的根底上充斥探求了我国实质天气、车辆处境和驾驶员驾驶民风。

对试验数据实行算计分解后取得开启空调形态下整车油耗增幅正在为20%～35%，可睹空调对油耗的影响特别明显。以车型A为例，空调开启后的瞬态油耗结果如图5所示，NEDC工况由4个相通的都邑单位（ECE Ⅰ～ECE Ⅳ）和1个城郊单位（EUDC）组成。从图5中可定性发掘：都邑工况空调油耗大于市郊工况空调油耗；怠速工况空调油耗大于其他行驶工况空调油耗。

图6所示为6辆试验车辆正在NEDC差别行驶形式和工况下的均匀油耗结果，界说油耗累计进献率为空调开启条款下，某一阶段油耗占总油耗的比例。结果显示，正在唆使机处于怠速工况或车辆行驶正在市区低速工况下，空调对整车油耗影响较鲜明，空调油耗增幅分辩为55%和41%，油耗累计进献率分辩为11%和50%，NEDC归纳油耗增幅为28%。怠速时空调油耗产生明显晋升的闭键来因是，开启空调后，为了普及唆使机怠速褂讪性，并为起步加快供应必定的功率贮藏，须要普及唆使机的怠速转速。以车型A为例，如图7所示，空调开启后，唆使机怠速转速需普及200 r/min，输出功率相应扩张约2.5 kW，转速的普及和负载的增大导致唆使机正在怠速段的油耗鲜明上升[11]。从图6中还可取得，市区工况下空调所导致的油耗增幅鲜明高于市郊工况，其来因是：

a.市区工况唆使机热出力较低。因为市区工况下车辆挡位切换频仍，转速震荡较大，此时表率唆使机的均匀热出力（指唆使机有用功率的热当量与单元时代所损耗燃料的含热量的比值）约为15%，而市郊工况下唆使机的均匀热出力约为30%[12]。因而，正在市区工况下唆使机驱动空调所需的卓殊功率的燃料损耗量更高。

b.冷凝器的换热量与车速间近似呈正比相闭[13]，高车速有利于改革空调冷凝器氛围侧的换热出力[14]，从而低落了空调体例的能耗。

空调能耗除了与行驶形式和工况相闭，也与车内温度降落进程有精密接洽。以车型A为例，车内温度降落进程对整车油耗影响的全体进程如图8所示，个中空调功率由空调开启形态下唆使机输出功率与空调闭塞形态下唆使机输出功率作差间接算计取得。NEDC 工况下车型A 的车内温度正在ECE Ⅰ阶段就已抵达设定值23 ℃，此时压缩机处于低排量形式，空调负载也随之降落。ECE Ⅰ到ECE Ⅱ阶段，空调油耗增幅从43%降至34%，明显降落。文献[15]行使扭矩计直接丈量基于整车试验的汽车压缩机功率，结果显示，正在试验轮回下空调高负荷职业时压缩机均匀功率为3.4 kW 驾驭，当车内温度降至设定温度后，压缩机均匀功率约降落30%。

由3.1节商酌结论可得，差别行驶工况下，空调对整车油耗影响分歧较大，因而本文进一步商酌差别轮回下空调对整车油耗的影响，以取得最适合评判汽车空调能耗的试验轮回。

各轮回的闭键特色如表2所示。图9所示为差别轮回下空调对车型A油耗的影响。正在均匀车速高、怠速比例低的WLTC 工况下，空调对整车油耗影响为15%；但正在均匀车速低、怠速比例高的CLTC 工况下，空调对整车油耗的影响为26%，鲜明高于WLTC工况。

将各轮回按车速分类为怠速段、低速段（＞0～40 km/h）、中低速段（＞40～80 km/h）和中高速段（＞80 km/h），差别轮回下各车速段空调对整车油耗影响结果如图10所示。由图10可知：与NEDC工况相似，各轮回下空调对整车油耗影响闭键正在怠速和低速段，因为CLTC 工况低速和怠速占比大，累计油耗进献率为51%，因而CLTC 工况下，空调对整车油耗影响也最大；WLTC工况中低速和中高速占比大，累计油耗进献率抵达了74%，因而该工况下空调对整车油耗影响最小。

各轮回下车内降温弧线所示：NEDC工况车内温度降落最疾，约180 s后空调降至低负荷形态；其次为WLTC 工况，用时约为240 s；CLTC 工况下车内降温进程最慢，约450 s空调降至低负荷形态。

除了均匀车速低和怠速比例高的影响，车内降温进程慢也是酿成CLTC 工况下空调对整车油耗影响较明显的来因之一。正在情况条款和空调配置相通的处境下，空调制冷量只受压缩机转速和车速影响，压缩机转速和车速越高，空调制冷量越大。个中，压缩机转速对制冷量的影响突出50%，冷凝器风速对制冷量的影响小于15%[16]。表3所示为差别轮回下试验车辆的空调压缩机均匀转速和均匀车速。CLTC工况下压缩机均匀转速和均匀车速较NEDC 和WLTC 工况低，酿成CLTC 工况下空调制冷量较小，车内降温进程较慢。

CLTC 工况更逼近中国用户确凿的行驶工况，且正在该工况下车内降温较慢，空调高负荷职业时代长，空调油耗增幅最大，更有利于反应差别空调理能时间对整车油耗带来的影响。基于以上两点，CLTC 工况更适合评判空调体例及其节能时间的效率。

式中，FJ为汽车空调的节能效率，FJ＞0 声明该空调体例具有节能效率；TAC为汽车空调燃料损耗量对象值，为按试验结果统计取得的某一整车质地下表率车辆的空调油耗基准值；FAC为汽车空调燃料损耗量；K=0.25为空调行使比例系数；FACon、FACoff分辩为空调开启和闭塞形态下的整车燃料损耗量；VM为整车整备质地。

试验车辆的空调油耗与整车整备质地的相闭如图12 所示。统一空调体例的能耗与整车整备质地并未大白出与式（4）近似的趋向，即统一空调体例，按律例方式并不行评判出相通的节能效率，因而律例凭借整车质地算计空调油耗对象值贫乏必定的科学合理性。

图13所示为试验取得的车辆A、B、D的车内温度弧线，试验结果声明，车厢容积越大，车内降温进程越慢。车厢内氛围罗致热量的算计公式为[17]：

式中，QT为车厢内氛围取得的总热量；ρ为氛围密度；VV为车厢容积；Cp为氛围的比热容；ΔT′为车内气体温度转化值；QB为车体外围构造热通报传入的热量；Qf为空调体例经热互换装备带入车厢内的制冷量；QI为阳光映照到车室内的辐射热量；QP为车厢内乘员散逸的热量；QE为唆使机舱传入车厢内的热量；QA为室外新风传入的热量。

车内降温进程慢，意味着空调高负荷职业时代长，也导致车型B 的空调油耗增幅大于车型D 和车型A。基于车型A、B、D 的试验结果分解可得，空调型号和动力体例相同的轻型乘用车，空调油耗增幅与车厢容积攒正在闭系性，为了便于空调油耗对象值的算计，将试验数据点按一次函数拟合，如图14所示，相闭式为：

式中，k为漏风量改正系数，与整车气密性相闭，差别车辆的分歧较大[18]，但统一平台车辆相通。

a.空调对整车油耗影响明显，正在各轮回下空调油耗增幅约为15%～26%，空调对整车油耗的影响闭键纠合正在怠速段和低速段，正在各轮回下油耗增幅分辩可达50%以上和30%以上，正在高速段增幅只要5%驾驭。b.CLTC 工况下空调对整车油耗的影响大于NEDC 和WLTC 工况，车内降温进程最慢，且最逼近中国实质道途工况。因而，CLTC 工况更适适用于评判空调体例能耗及其节能时间效率。

c.正在空妥洽动力体例相同的处境下，空调油耗增幅与车厢容积可按线性相闭暗示，车厢容积越大，空调油耗增幅也越大。本文发起律例正在算计空调油耗对象值时行使车厢容积取代整车整备质地。作家：张旭阳1 胡志远1 韩维维2 康筑3 汤尚水3单元：1.同济大学2.上海机动车检测认证时间商酌核心有限公司