汽車高效空調(diào)關(guān)鍵因子確定性篩選試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1、    汽車高效空調(diào)關(guān)鍵因子確定性篩選試驗(yàn)設(shè)計(jì)    劉智勇 喬印遷摘要：本文對(duì)乘用車循環(huán)外技術(shù)/裝置節(jié)能效果評(píng)價(jià)方法 第3部分 汽車空調(diào)征求意見稿進(jìn)行了解讀和分析。汽車空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成及周邊環(huán)境復(fù)雜，影響效率的因素眾多，對(duì)其中關(guān)鍵因素的篩選確定一直是難點(diǎn)。根據(jù)征求意見稿中的試驗(yàn)方法，本文選用jmp軟件，應(yīng)用確定性篩選設(shè)計(jì)方法，搭建了一個(gè)2響應(yīng)6因子3水平（含2中心點(diǎn)）的試驗(yàn)?zāi)Ｐ?。在不降低試?yàn)檢測(cè)能力的前提下，該設(shè)計(jì)能縮減86%的試驗(yàn)次數(shù)，在單次試驗(yàn)代價(jià)巨大的情況下節(jié)省大量研發(fā)經(jīng)費(fèi)，并顯著縮短試驗(yàn)周期。關(guān)鍵詞：高效空調(diào)；循環(huán)外；關(guān)鍵因子；試驗(yàn)設(shè)計(jì)；確定性篩選

2、緒論第四階段油耗標(biāo)準(zhǔn)gb 27999-2014 乘用車燃料消耗量評(píng)價(jià)方法及指標(biāo)中“4.1.7對(duì)采用一種或多種循環(huán)外技術(shù)/裝置（例如，怠速起停裝置、換檔提醒裝置、高效空調(diào)、）的車輛，其車型燃料消耗量可相應(yīng)減去一定額度，但最多不超過0.5l/100km”。因此國(guó)標(biāo)委于2017年發(fā)布了乘用車循環(huán)外技術(shù)/裝置節(jié)能效果評(píng)價(jià)方法 第3部分 汽車空調(diào)征求意見稿。某自主汽車企業(yè)（以下簡(jiǎn)稱該企業(yè)）為了深刻理解標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，建立獲得循環(huán)外節(jié)能“獎(jiǎng)勵(lì)”的能力和技術(shù)儲(chǔ)備，開展了標(biāo)準(zhǔn)解讀和節(jié)能效果影響因素分析驗(yàn)證等工作，其核心是對(duì)關(guān)鍵因子篩選試驗(yàn)。一、標(biāo)準(zhǔn)解讀標(biāo)準(zhǔn)基于可量化評(píng)價(jià)原則，綜合考慮試驗(yàn)精度、可復(fù)現(xiàn)性、成本等因素，

3、確定采用底盤測(cè)功機(jī)試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。1.試驗(yàn)條件試驗(yàn)環(huán)境溫度應(yīng)為30±2，試驗(yàn)環(huán)境相對(duì)濕度應(yīng)為50%±5%，太陽輻射強(qiáng)度為850±45w/m2。2.基礎(chǔ)燃料消耗量試驗(yàn)車輛預(yù)熱后，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)和全部車窗，按要求的太陽輻射強(qiáng)度靜置至少30min。然后按照gb/t 192332008 第6 章的要求進(jìn)行3 次試驗(yàn)，并要求呼吸點(diǎn)溫度10 min內(nèi)降到不大于23。如能通過重復(fù)性檢驗(yàn)，則以3次的平均值作為基礎(chǔ)燃料消耗量fcon，否則采用較高的2 次試驗(yàn)的平均值作為fcon。然后關(guān)閉太陽輻射和車輛空調(diào)，車輛以90km/h等速行駛20min后按同樣的試驗(yàn)方法得出基礎(chǔ)燃料消耗量fcoff

4、。3.節(jié)能效果按照公式（1-1）計(jì)算空調(diào)的燃料消耗量fcac：fcac=fcon-fcoff（1-1）按照公式（1-2）計(jì)算空調(diào)的燃料消耗量目標(biāo)值tac：tac=0.000918×cm+0.4302955（1-2）式中cm為整車整備質(zhì)量，單位為kg。如fcac小于tac，則按照公式（1-3）計(jì)算空調(diào)的節(jié)能效果值fcj：fcj=（tac-fcac）×k （1-3）式中k為使用比例系數(shù)，取0.25。4.標(biāo)準(zhǔn)分析汽車空調(diào)的節(jié)能效果fcj和tac、fcac及k有關(guān)。其中k是定值；tac和cm有關(guān)，而cm是定值，故tac也是定值，因此fcj主要與fcac相關(guān)。fcac是fcon和fc

5、off的差值，而fcoff與空調(diào)系統(tǒng)無關(guān)，可視為定值。所以fcj主要與fcon相關(guān)。二、試驗(yàn)平臺(tái)邊界和輪次1. 整車平臺(tái)及邊界條件根據(jù)該企業(yè)現(xiàn)況，選開發(fā)中的中級(jí)轎車f的1.5t+cvt車型作為搭載平臺(tái)。此車型標(biāo)配自動(dòng)空調(diào)，整備質(zhì)量為1364kg。經(jīng)評(píng)估設(shè)定試驗(yàn)設(shè)邊界如下：* 完成空調(diào)控制器程序環(huán)模艙標(biāo)定后開始試驗(yàn)；* 僅對(duì)ems進(jìn)行微調(diào)；* 所有試驗(yàn)均在同一具有資質(zhì)且定期校驗(yàn)的試驗(yàn)室開展，不再進(jìn)行msa測(cè)量系統(tǒng)分析。2. 潛在因子評(píng)估從降低外部熱負(fù)荷和提升空調(diào)自身效能等方面篩選出技術(shù)可行的措施，工程轉(zhuǎn)化和代碼化處理后得出潛在因子如表3-1所示：3.響應(yīng)評(píng)估本次試驗(yàn)設(shè)計(jì)重點(diǎn)管控的響應(yīng)y1為開啟空

6、調(diào)燃料消耗量fcon，為連續(xù)型望小值。另外，試驗(yàn)過程中對(duì)呼吸點(diǎn)溫度有要求，所以存在第二個(gè)響應(yīng)y2為呼吸點(diǎn)溫度，為連續(xù)型單邊望目值。4.試驗(yàn)輪次經(jīng)調(diào)查符合環(huán)境條件的試驗(yàn)室相對(duì)較少，單次試驗(yàn)周期較長(zhǎng)且費(fèi)用較高，應(yīng)盡量減少試驗(yàn)次數(shù)。最終決定進(jìn)行三輪試驗(yàn)：第一輪為2響應(yīng)6因子3水平（含2中心點(diǎn)）的關(guān)鍵因子篩選試驗(yàn)，預(yù)計(jì)試驗(yàn)14次；第二輪為最優(yōu)點(diǎn)推導(dǎo)試驗(yàn)，預(yù)計(jì)試驗(yàn)12次；第三輪為一致性驗(yàn)證試驗(yàn)，預(yù)計(jì)試驗(yàn)3次。總計(jì)試驗(yàn)29次，相比常用的全因子試驗(yàn)（216次）縮減86%。三、關(guān)鍵因子篩選試驗(yàn)設(shè)計(jì)1.試驗(yàn)?zāi)Ｐ屯瑫r(shí)本試驗(yàn)主要關(guān)注各因子的主效應(yīng)和因子間的二次交互效應(yīng)，懷疑有連續(xù)因子對(duì)響應(yīng)的效應(yīng)圖可能表現(xiàn)出強(qiáng)曲率，

7、也懷疑有活躍的雙因子交互作用，決定采用確定性篩選試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀＿@種模型可以避免最高達(dá)到二階的任何效應(yīng)之間的混雜，且在六個(gè)及以上因子時(shí)試驗(yàn)次數(shù)方面優(yōu)勢(shì)明顯。2.試驗(yàn)設(shè)計(jì)表采用jmpv13.0軟件完成試驗(yàn)設(shè)計(jì)表如表4-2所示：試驗(yàn)實(shí)施和數(shù)據(jù)分析等內(nèi)容將在后續(xù)的文章中進(jìn)行闡述。結(jié)論由于單次試驗(yàn)代價(jià)巨大，在不降低試驗(yàn)檢測(cè)能力的前提下，該確定性篩選試驗(yàn)設(shè)計(jì)試能縮減86%的試驗(yàn)次數(shù)，顯著縮短試驗(yàn)周期，節(jié)省大量的研發(fā)經(jīng)費(fèi)。同時(shí)，該試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法對(duì)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)及質(zhì)量問題解決有開拓思路和借鑒方法的作用。參考文獻(xiàn)：1中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).gb/t xxxxx.1xxxx乘

8、用車循環(huán)外技術(shù)/裝置節(jié)能效果評(píng)價(jià)方法：第3部分 汽車空調(diào)（征求意見稿）s. 2017：1-52中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).gb 27999-2014 乘用車燃料消耗量評(píng)價(jià)方法及指標(biāo)s.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社， 2014：1-53中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).gb 19578-2014 乘用車燃料消耗量限值s.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014：1-34中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).gb 19233-2008輕型汽車燃料消耗量試驗(yàn)方法s.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008：1-55jones， b. and nachtsheim， c.j. （2016）， “effective model selection for definitive screeningdesigns，” technometrics， accepted for publication.科學(xué)與財(cái)富