汽車高效空調關鍵因子確定性篩選試驗設計

1、    汽車高效空調關鍵因子確定性篩選試驗設計    劉智勇 喬印遷摘要：本文對乘用車循環(huán)外技術/裝置節(jié)能效果評價方法 第3部分 汽車空調征求意見稿進行了解讀和分析。汽車空調系統(tǒng)構成及周邊環(huán)境復雜，影響效率的因素眾多，對其中關鍵因素的篩選確定一直是難點。根據(jù)征求意見稿中的試驗方法，本文選用jmp軟件，應用確定性篩選設計方法，搭建了一個2響應6因子3水平（含2中心點）的試驗模型。在不降低試驗檢測能力的前提下，該設計能縮減86%的試驗次數(shù)，在單次試驗代價巨大的情況下節(jié)省大量研發(fā)經費，并顯著縮短試驗周期。關鍵詞：高效空調；循環(huán)外；關鍵因子；試驗設計；確定性篩選

2、緒論第四階段油耗標準gb 27999-2014 乘用車燃料消耗量評價方法及指標中“4.1.7對采用一種或多種循環(huán)外技術/裝置（例如，怠速起停裝置、換檔提醒裝置、高效空調、）的車輛，其車型燃料消耗量可相應減去一定額度，但最多不超過0.5l/100km”。因此國標委于2017年發(fā)布了乘用車循環(huán)外技術/裝置節(jié)能效果評價方法 第3部分 汽車空調征求意見稿。某自主汽車企業(yè)（以下簡稱該企業(yè)）為了深刻理解標準內容，建立獲得循環(huán)外節(jié)能“獎勵”的能力和技術儲備，開展了標準解讀和節(jié)能效果影響因素分析驗證等工作，其核心是對關鍵因子篩選試驗。一、標準解讀標準基于可量化評價原則，綜合考慮試驗精度、可復現(xiàn)性、成本等因素，

3、確定采用底盤測功機試驗進行評價。1.試驗條件試驗環(huán)境溫度應為30±2，試驗環(huán)境相對濕度應為50%±5%，太陽輻射強度為850±45w/m2。2.基礎燃料消耗量試驗車輛預熱后，關閉發(fā)動機和全部車窗，按要求的太陽輻射強度靜置至少30min。然后按照gb/t 192332008 第6 章的要求進行3 次試驗，并要求呼吸點溫度10 min內降到不大于23。如能通過重復性檢驗，則以3次的平均值作為基礎燃料消耗量fcon，否則采用較高的2 次試驗的平均值作為fcon。然后關閉太陽輻射和車輛空調，車輛以90km/h等速行駛20min后按同樣的試驗方法得出基礎燃料消耗量fcoff

4、。3.節(jié)能效果按照公式（1-1）計算空調的燃料消耗量fcac：fcac=fcon-fcoff（1-1）按照公式（1-2）計算空調的燃料消耗量目標值tac：tac=0.000918×cm+0.4302955（1-2）式中cm為整車整備質量，單位為kg。如fcac小于tac，則按照公式（1-3）計算空調的節(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.標準分析汽車空調的節(jié)能效果fcj和tac、fcac及k有關。其中k是定值；tac和cm有關，而cm是定值，故tac也是定值，因此fcj主要與fcac相關。fcac是fcon和fc

5、off的差值，而fcoff與空調系統(tǒng)無關，可視為定值。所以fcj主要與fcon相關。二、試驗平臺邊界和輪次1. 整車平臺及邊界條件根據(jù)該企業(yè)現(xiàn)況，選開發(fā)中的中級轎車f的1.5t+cvt車型作為搭載平臺。此車型標配自動空調，整備質量為1364kg。經評估設定試驗設邊界如下：* 完成空調控制器程序環(huán)模艙標定后開始試驗；* 僅對ems進行微調；* 所有試驗均在同一具有資質且定期校驗的試驗室開展，不再進行msa測量系統(tǒng)分析。2. 潛在因子評估從降低外部熱負荷和提升空調自身效能等方面篩選出技術可行的措施，工程轉化和代碼化處理后得出潛在因子如表3-1所示：3.響應評估本次試驗設計重點管控的響應y1為開啟空

6、調燃料消耗量fcon，為連續(xù)型望小值。另外，試驗過程中對呼吸點溫度有要求，所以存在第二個響應y2為呼吸點溫度，為連續(xù)型單邊望目值。4.試驗輪次經調查符合環(huán)境條件的試驗室相對較少，單次試驗周期較長且費用較高，應盡量減少試驗次數(shù)。最終決定進行三輪試驗：第一輪為2響應6因子3水平（含2中心點）的關鍵因子篩選試驗，預計試驗14次；第二輪為最優(yōu)點推導試驗，預計試驗12次；第三輪為一致性驗證試驗，預計試驗3次?？傆嬙囼?9次，相比常用的全因子試驗（216次）縮減86%。三、關鍵因子篩選試驗設計1.試驗模型同時本試驗主要關注各因子的主效應和因子間的二次交互效應，懷疑有連續(xù)因子對響應的效應圖可能表現(xiàn)出強曲率，

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模型。這種模型可以避免最高達到二階的任何效應之間的混雜，且在六個及以上因子時試驗次數(shù)方面優(yōu)勢明顯。2.試驗設計表采用jmpv13.0軟件完成試驗設計表如表4-2所示：試驗實施和數(shù)據(jù)分析等內容將在后續(xù)的文章中進行闡述。結論由于單次試驗代價巨大，在不降低試驗檢測能力的前提下，該確定性篩選試驗設計試能縮減86%的試驗次數(shù)，顯著縮短試驗周期，節(jié)省大量的研發(fā)經費。同時，該試驗設計方法對空調系統(tǒng)設計開發(fā)及質量問題解決有開拓思路和借鑒方法的作用。參考文獻：1中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.gb/t xxxxx.1xxxx乘

8、用車循環(huán)外技術/裝置節(jié)能效果評價方法：第3部分 汽車空調（征求意見稿）s. 2017：1-52中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.gb 27999-2014 乘用車燃料消耗量評價方法及指標s.北京：中國標準出版社， 2014：1-53中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.gb 19578-2014 乘用車燃料消耗量限值s.北京：中國標準出版社，2014：1-34中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.gb 19233-2008輕型汽車燃料消耗量試驗方法s.北京：中國標準出版社，2008：1-55jones， b. and nachtsheim， c.j. （2016）， “effective model selection for definitive screeningdesigns，” technometrics， accepted for publication.科學與財富