一种汽车乘员舱太阳辐射热负荷的测量和标定方法与流程

本发明涉及的是一种汽车乘员舱太阳辐射热负荷的测量和标定方法。

背景技术：

随着汽车工业的不断发展及人民的物质生活水平持续提高，人们除了追求汽车的安全性、可靠性之外，对乘用车的舒适性要求也在日益增加。整车热舒适性作为舒适性评价体系中的重要一环，越来越收到各大整车厂的重视。整车热负荷标定实验是整车热舒适性的性能开发中不可或缺的重要组成部分，而对汽车乘员舱太阳辐射热负荷的标定则从属于整车热负荷标定系列实验。对于夏天户外的车，太阳辐射热负荷是整车热负荷中最重要的部分之一。目前并没有明确有任何测量方法来进行乘员舱太阳辐射热负荷的标定。为解决此问题，本行业需要一种汽车乘员舱太阳辐射热负荷的标定方法。

目前公开号为cn101349601a的专利——热负荷简易测量方法与装置，公开了一种空调热负荷，尤其是空调室内机热负荷的简易测量方法，主要分为校核，测量和计算三个过程。

目前已公开的专利主要针对家用空调的热负荷测量，无法对汽车乘员舱的太阳辐射热辐射进行测量。

技术实现要素：

本发明针对以上现状，为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了汽车乘员舱太阳辐射热负荷测量和标定的方法，为整车热负荷标定系列实验提供参考。本发明所采用的技术方案如下：

一种汽车乘员舱太阳辐射热负荷的测量和标定方法，所述方法包含以下步骤：

步骤a：准备实验样车，检查样车密封性和内循环功能是否存在问题，在车内布置多个温度传感器和压力传感器；

步骤b：将待测车辆放置在环模舱中，将空调的新风风门调节为内循环，模式选择吹面吹脚，设定环模舱内环境温度恒定，放置一段时间使车内流场和温度稳定，车内外达到热平衡；

步骤c：确保车门关闭，车体密闭良好，每次开启恒定功率的光照灯对车身进行加热；

步骤d：记录车内各测点温度、环境温度随时间的变化，直至车内流场和温度稳定；

步骤e：测量并记录车窗与水平面的夹角α、车窗面积和透过车窗玻璃后进入车体内的太阳辐射强度，并利用车体结构导热系数k，单位：w/m²，计算直接太阳辐射热负荷、间接太阳辐射热负荷和综合太阳辐射温升；

步骤f：更换不同的太阳辐射强度，重复步骤2～5，直至获得满意的结果；

步骤g：标定太阳辐射强度与综合太阳辐射温升的关系。并整理获得乘员舱太阳辐射热负荷与太阳辐射强度、车身结构参数，车围结构综合导热系数和车内外温差之间的关系。

进一步的，步骤a中检查汽车乘员舱的内循环功能是否存在异常，具体为打开内循环风量能调整到最大值并能在一段时间内保持基本恒定的风量，使得风量的变化<3％；检查风量是否可以保持稳定的时间至少在1min以上；所述的步骤b中空调风门内循环模式选择吹面吹脚，格栅角度为30°～75°之间,角度调节到出风能到达前排人脸的位置；步骤b中放置一段时间使车内流场和温度稳定，达到稳定的时间至少在60min以上；步骤b中放置一段时间使车内流场稳定，使得车内3个压力传感器在10min内变化小于2pa；步骤b中放置一段时间使车内温度稳定，使得车内12个温度传感器的最大值与最小值之差小于1℃，且10min内变化小于0.5℃。

进一步的，所述的步骤b中汽车放置在环模舱内达到热平衡，为保证太阳辐射热负荷加载到车体后，车内外能形成足够的温差，要求环模舱的环境温度在20℃～26℃之间选择一个温度值，并保持稳定；使得达到热平衡时环模舱环境温度在10min内变化小于1℃。

进一步的，所有车内的传感器的线路车内到车外跨过车门时必须经过车门密封垫。

进一步的，步骤c中开启恒定功率的光照灯,其特征在于：车顶四周布置4个太阳辐射强度测点，车顶中央布置1个测点；布置5个车顶太阳辐射强度测点后，使得5个测点的辐射强度最大值与最小值之差小于10％,10min内变化小于1％；

步骤d中各测点，其采样频率为不小于3次/分钟。

步骤d中记录车内各测点温度、环境温度随时间的变化，直至车内流场和温度稳定，具体为直到车内3个压力传感器在10min内变化小于2pa，12个温度传感器10min内变化小于0.5℃。

进一步的，步骤e中测量并记录透过车窗玻璃后进入车体内的太阳辐射强度，其特征在于：每个车窗的测点一共有5个，分布为：车窗中央1个测点，车窗四周各布置1个测点。

进一步的，步骤e中计算直接太阳辐射热负荷，其特征在于：透过每个车窗的太阳辐射强度等于每个车窗的5个测点太阳辐射强度的平均值，或者使用加权平均的方法。

进一步的，步骤e中计算直接太阳辐射热负荷、间接太阳辐射热负荷和综合太阳辐射温升，其特征在于：计算的公式为

太阳辐射总负荷qrad＝直接太阳辐射热负荷qrad,d+间接太阳辐射热负荷qrad,in(1)

太阳辐射总负荷qrad＝乘员舱的投影面积a×太阳辐射强度w(2)

直接太阳辐射热负荷

综合太阳辐射温升

其中，太阳辐射强度分布范围为0～1000w/m2。

进一步的，步骤g中标定太阳辐射强度与综合太阳辐射温升的关系，其特征在于：通过步骤f拟合太阳辐射强度与综合太阳辐射温升的函数关系式，函数类型可以为多项式、对数类型、指数类型、分段函数或者其混合型。

至此，本发明给出了汽车乘员舱太阳辐射热负荷的计算公式，所涉及的标定方法具有准确、便捷的优点，为整车热舒适性的研究分析提供了重要的参数输入。以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

本发明提供了汽车乘员舱太阳辐射热负荷,直接太阳辐射热负荷和间接太阳辐射热负荷的测量和标定方法，为整车热负荷标定系列实验提供参考。

附图说明

图1为本发明所述的车内测点正视图。

图2为本发明所述的车内测点俯视图。

图3为本发明所述的车顶太阳辐射强度测点示意图。

图4为本发明所述的车窗太阳辐射强度测点正视图，图4左上方为太阳。

图5为本发明所述的车窗太阳辐射强度测点俯视图。

图6为本发明所述的综合太阳辐射温升与太阳辐射强度的关系图。

图7为本发明所述的汽车乘员舱太阳辐射热负荷标定工况表。

具体实施方式

下面结合附图表和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

实施例一：

步骤a：准备实验样车，检查样车密封性，内循环时风量调整到最大值并能在10min内保持稳定，温度传感器和压力传感器布置如附图1和附图2所示。

步骤b：将待测车辆放置在环模舱中，将空调的新风风门调节为内循环风量调整至最大值，模式选择吹面吹脚，设定环模舱内环境温度保持在20℃±0.5℃，放置120min使车内流场和温度稳定，车内外达到热平衡，各温度传感器温度值在10min内变化小于1℃，三个车内的压力传感器在10min内变化小于2pa。

步骤c：将空调的新风风门调节为内循环，格栅角度为60°，模式选择吹面吹脚，风量调整到最大，使得车内温度均匀性尽可能一致。

步骤d：确保车门关闭，车体密闭良好，以恒定功率的光照灯对车身进行加热，车顶5个辐射强度测点的平均值为0w/m²,且五个测点的辐射强度偏差值10min内小于1％，如图3所示。

步骤e：测量并记录车窗与水平面的夹角α、车窗面积和透过车窗玻璃后进入车体内的太阳辐射强度，测量方式如图4和图5所示。并利用车体结构导热系数k，单位：w/m²，使用公式(1)～(4)计算直接太阳辐射热负荷、间接太阳辐射热负荷和综合太阳辐射温升。

步骤f：分别改变太阳辐射强度为600w/m²、800w/m²和1000w/m²，重复步骤b～e，直至获得满意的结果。

步骤g：标定太阳辐射强度与综合太阳辐射温升的关系，如图6所示，并整理获得乘员舱太阳辐射热负荷与太阳辐射强度、车身结构参数，车围结构综合导热系数和车内外温差之间的关系式。

实施例二：

步骤a：准备实验样车，检查样车密封性，内循环时风量调整到最大值并能在10min内保持稳定，温度传感器和压力传感器布置如附图1和附图2所示。

步骤b：将待测车辆放置在环模舱中，将空调的新风风门调节为内循环风量调整至最大值，模式选择吹面吹脚，设定环模舱内环境温度保持在26℃±0.5℃，放置120min使车内流场和温度稳定，车内外达到热平衡，各温度传感器温度值在10min内变化小于1℃，三个车内的压力传感器在10min内变化小于2pa。

步骤c：将空调的新风风门调节为内循环，格栅角度为45°，模式选择吹面吹脚，风量调整到最大，使得车内温度均匀性尽可能一致。

步骤d：确保车门关闭，车体密闭良好，以恒定功率的光照灯对车身进行加热，车顶5个辐射强度测点的平均值为0w/m²,且五个测点的辐射强度偏差值10min内小于1％，如图3所示。

步骤e：测量并记录车窗与水平面的夹角α、车窗面积和透过车窗玻璃后进入车体内的太阳辐射强度，测量方式如图4和图5所示。并利用车体结构导热系数k，单位：w/m²，使用公式(1)～(4)计算直接太阳辐射热负荷、间接太阳辐射热负荷和综合太阳辐射温升。

步骤f：分别改变太阳辐射强度为600w/m²、800w/m²和1000w/m²，重复步骤b～e，直至获得满意的结果。

步骤g：标定太阳辐射强度与综合太阳辐射温升的关系，如图6所示，并整理获得乘员舱太阳辐射热负荷与太阳辐射强度、车身结构参数，车围结构综合导热系数和车内外温差之间的关系式。

至此，本发明给出了汽车乘员舱太阳辐射热负荷的计算公式，所涉及的标定方法具有准确、便捷的优点，为整车热舒适性的研究分析提供了重要的参数输入。以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。