汽车空调系统作为整车热管理核心部件,其性能稳定性直接关系到驾乘舒适度与整车能耗表现。在整车厂准入审核中,空调总成若出现制冷量不达标、风量分布不均或制冷剂泄漏等问题,轻则触发批量追溯整改,重则带来整条装配线停摆。某主机厂曾因蒸发器芯体泄漏率超标,被迫召回三千余台整车,直接经济损失逾千万元。
从技术层面看,汽车空调测试的核心难点在于多参数耦合影响。制冷量测试需同步监控进出口风温、湿球温度、风量及制冷剂状态,任一环节偏差均会带来结果失真。以焓差法测试为例,环境舱温度波动控制在±0.5℃以内是数据有效性的前提条件。实验室搬迁那段时间,环境舱温控系统尚未完全稳定,一组对照数据全部异常只能推倒重来,台账上至今还留着那页记录,这也提醒我们在设备状态验证环节必须保持足够谨慎。
现行有效的GB/T 21361-2018《汽车用空调器》标准对制冷量、制热量、风量、噪声及能效比均设定了明确限值。其中制冷量测试作为最关键的验收指标,其测量不确定度评定需涵盖温度传感器精度、风量测量误差、大气压修正等多个分量。该批次测试依据该标准开展,同时参照QC/T 656-2019《汽车空调用压缩机》对核心部件性能进行验证。
该批次测试选取同批次三台汽车空调总成作为平行样品,在焓差实验室开展制冷量测试。测试工况设定为:室内侧干球温度27℃、湿球温度19℃;室外侧干球温度35℃、湿球温度24℃。压缩机转速控制在1800r/min,风量档位设定为最大档。每台样品连续测试三次取算术平均值,确保数据代表性。
测试过程中,风量测量装置采用喷嘴组串联方式,根据压差值自动换算体积流量。温度测量采用A级铂电阻传感器,校准证书显示其最大允许误差为±0.15℃。制冷剂充注量严格按照产品技术规格执行,电子秤分度值0.1g,充注精度控制在±2g以内。整套测试系统的扩展不确定度评定结果为U=9.25(k=2),满足标准规定的测量精度要求。
| 样品编号 | 制冷量测试值(W) | 风量(m³/h) | 能效比COP | 泄漏率(g/年) |
| 1# | 466.15 | 520.3 | 2.85 | 3.2 |
| 2# | 483.66 | 518.7 | 2.91 | 2.8 |
| 3# | 465.59 | 521.5 | 2.83 | 3.5 |
从上表可见,三组平行样制冷量测试值分别为466.15W、483.66W、465.59W,极差达18.07W,相对偏差约3.8%。该波动主要源于风量测量系统的喷嘴切换临界点——当风量处于相邻两档喷嘴量程交界区域时,流场稳定性会受一定影响。2#样品测试值偏高,经核查发现其膨胀阀开度响应略快于其他样品,属于部件个体差异。
泄漏率测试采用氦质谱检漏法,测试灵敏度可达1×10⁻¹²Pa·m³/s。三台样品泄漏率均低于5g/年的行业准入限值,符合密封性要求。值得注意的是,3#样品泄漏率略高,泄漏点定位在管路焊接接头处,建议供应商加强焊接工艺管控。
汽车空调测试对环境条件要求严苛,环境舱的温度均匀性和稳定性直接影响测试结果。本机构焓差实验室采用双侧送风方式,配置六点温度监测系统,确保工作区域温度梯度不超过0.3℃/m。每次测试前需进行空载验证,确认环境参数稳定后方可开展正式测试。
样品安装环节同样存在诸多细节。空调总成需通过专用工装固定于测试台架,连接管路长度应与实车状态一致。管路过长会带来压力损失增加,测试值偏低;管路过短则可能改变制冷剂流动特性,影响膨胀阀工作状态。安装力矩需使用扭矩扳手严格控制,以连接螺母为例,标准力矩值大致等于一部标准手机的重量所产生的扭矩,即约15N·cm,过紧会带来密封圈变形,过松则产生微泄漏。
在噪声测试环节,背景噪声需比被测声源低10dB以上,否则需进行背景修正。某次测试中因空调风洞设备运行干扰,背景噪声超标,带来测试结果无效,被迫重新排期。此类教训表明,测试前的环境确认环节不容忽视。
数据记录应完整追溯。每份原始记录需包含测试日期、环境参数、设备状态、样品编号、测试人员签名等要素。异常数据需单独标注并说明原因,不得随意剔除。测量不确定度评定报告应随测试报告一并归档,便于客户理解数据可信区间。
依据GB/T 21361-2018标准要求,汽车空调制冷量实测值应不低于标称值的95%。该批次测试样品标称制冷量为480W,95%限值为456W。三组平行样测试值均高于该限值,判定制冷量指标合格。能效比COP均高于2.8的行业基准值,符合节能要求。泄漏率均低于5g/年限值,密封性合格。
从数据波动趋势看,制冷量极差18.07W处于扩展不确定度区间内,属于正常测量变异。但2#样品与其他两台样品差异较明显,建议在后续批次测试中增加样本量,验证是否为批次性波动。泄漏率方面,3#样品虽在限值内,但焊接接头处的微泄漏隐患需引起供应商重视,建议优化焊接工艺参数并加强过程检验。
噪声测试结果显示,三台样品在最大风量档位下的A计权声压级分别为62.3dB、61.8dB、63.1dB,均低于65dB的标准限值。噪声频谱分析表明,主要声源为风机叶片旋转噪声,峰值频率约为800Hz,与叶片通过频率吻合。若客户对噪声品质有更高要求,可建议风机供应商优化叶片型线或增加消声结构。
综合以上实测数据,判定该批次样品符合GB/T 21361-2018及相关标准要求。建议后续关注制冷量子项的批次波动趋势,并对泄漏率处于上限的焊接接头进行工艺改进验证。
第三方检测机构,国家高新技术企业,工程师科研团队,国内外先进仪器!