汽車空調(diào)風(fēng)道及出風(fēng)口結(jié)構(gòu)研究

李崢杰 程力

摘 要：在我國汽車制造水平不斷提升的同時(shí)，汽車空調(diào)技術(shù)也隨之不斷提升，其中，空調(diào)風(fēng)道和出風(fēng)口的設(shè)計(jì)和改進(jìn)這幾年也進(jìn)入了工程師們的視野，合理的風(fēng)道布置、出風(fēng)口布置能極大的提高汽車空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)用型。

關(guān)鍵詞：汽車空調(diào)；出風(fēng)口；風(fēng)道

我國的汽車空調(diào)技術(shù)已經(jīng)有了較好的發(fā)展，從過去全部引進(jìn)的情況到現(xiàn)在大部分自產(chǎn)，我國的汽車空調(diào)制造技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了國際先進(jìn)的水平。但空調(diào)性能的良好發(fā)揮需要合理的風(fēng)道、出風(fēng)口設(shè)計(jì)，國產(chǎn)汽車往往出現(xiàn)空調(diào)制冷效果欠佳的問題，一般維修企業(yè)采取更換制冷劑更換空調(diào)的方式進(jìn)行維修，但收效甚微。

傳統(tǒng)風(fēng)道設(shè)計(jì)一般采用模仿的方式，用國外車輛拆解的配件進(jìn)行逆向工程，這種方式的最大問題是，對(duì)于風(fēng)道內(nèi)的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部空氣流動(dòng)的情況一無所知，如果需要調(diào)整，沒有可靠的理論依據(jù)。需要對(duì)調(diào)整后的成品進(jìn)行重新試驗(yàn)尋找數(shù)據(jù)，這種方法不僅周期長(zhǎng)，而且無法進(jìn)行技術(shù)積累，每次重新設(shè)計(jì)都相對(duì)獨(dú)立。

1 計(jì)算流體力學(xué)CFD設(shè)計(jì)

流體力學(xué)的發(fā)展和我國初期的空調(diào)風(fēng)道設(shè)計(jì)一樣，都是通過實(shí)驗(yàn)方式積累數(shù)據(jù)，來彌補(bǔ)理論流體力學(xué)的計(jì)算結(jié)果不實(shí)用的問題。

汽車空調(diào)風(fēng)道的設(shè)計(jì)，一般涉及低速無粘流動(dòng)的計(jì)算思路。由于不涉及超聲流動(dòng)，迭代解法、和交替方向隱式法、有限基本解法都可采用。其中，有限基本解法是解位勢(shì)流動(dòng)的一種數(shù)值方法。航空工業(yè)中曾廣泛采用。

2 GB11555-1994涉及的風(fēng)道要求設(shè)計(jì)

根據(jù)我國標(biāo)準(zhǔn)GB11555-1994風(fēng)道及空氣過濾器設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮包括逆向設(shè)計(jì)、風(fēng)道布置、加工成型方式、三維建模、改動(dòng)和二維設(shè)計(jì)圖等程序。風(fēng)道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分認(rèn)識(shí)送風(fēng)管道阻力及車內(nèi)氣流對(duì)組織對(duì)噪音、空調(diào)除霧、空調(diào)除霜的重要影響，風(fēng)道設(shè)計(jì)關(guān)乎車內(nèi)氣流分配。其中，明確涉及了如下要求：

首先，風(fēng)道應(yīng)避免急轉(zhuǎn)彎，如需分流，在分流處應(yīng)加設(shè)導(dǎo)流板和分流板，必要的時(shí)候還應(yīng)該有擋風(fēng)板。其次，風(fēng)管兩端需嚴(yán)格密封，風(fēng)管的固定要牢靠，并在外部設(shè)有足夠的隔熱防護(hù)措施，牢固包扎。最后，風(fēng)管表面應(yīng)有防止漏水或過熱的隔降措施。

另外，在有條件的請(qǐng)款下，材料成型前應(yīng)有CAE流體仿真。

3 除霜風(fēng)口與除霜噴口的設(shè)計(jì)

中央除霜風(fēng)道與除霜噴口的走向和風(fēng)量應(yīng)合理，且風(fēng)道內(nèi)壁需光滑，最小截面寬度也需符合要求，在風(fēng)道符合要求的前提下，風(fēng)口的設(shè)計(jì)需滿足：中央風(fēng)口寬度達(dá)到一定要求，出風(fēng)散射面積在離出風(fēng)口20厘米時(shí)達(dá)到覆蓋80%的擋風(fēng)玻璃寬度，且風(fēng)力流動(dòng)不能產(chǎn)生大面積渦流干擾，保持風(fēng)力。兩側(cè)出風(fēng)口的設(shè)計(jì)需考慮角度問題，其主要情況即容易產(chǎn)生干擾渦流，導(dǎo)致?lián)躏L(fēng)玻璃表面的氣流強(qiáng)度受到干擾。

4 較好的出風(fēng)口設(shè)計(jì)案例

如圖所示，是一個(gè)現(xiàn)在應(yīng)用比較成熟的前擋風(fēng)玻璃出風(fēng)口設(shè)計(jì)。從圖中可以看到，A、B、C三個(gè)區(qū)域是根據(jù)車型的配置和空調(diào)的配置進(jìn)行的調(diào)整。其優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)車型配置調(diào)整出風(fēng)口的大小，如低配車型即圖示車型，可以把C區(qū)域打開，A、B區(qū)域關(guān)閉，這樣在空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)力有限的情況下保證出風(fēng)口的流速達(dá)到要求，能把擋風(fēng)玻璃的大部分區(qū)域加熱，且玻璃表面空氣流速也能控制在某個(gè)值以上。

在中高配車型上，由于配備了較大功率的風(fēng)扇，噪音控制也能符合要求，故采用較大的出風(fēng)口設(shè)計(jì)，即把B區(qū)域打開，能照顧到更大的玻璃表面積，但低配車型如果采用這種方式，會(huì)由于出風(fēng)口太大導(dǎo)致流速降低，不能有效地形成高速氣流達(dá)到除霜除霧的效果。

A區(qū)域作為預(yù)留區(qū)域，可以看到，廠商在設(shè)計(jì)時(shí)雖然這樣設(shè)計(jì)外觀，但并未對(duì)其進(jìn)行可拆處理，故考慮一般作為美觀用途。豪華車的出風(fēng)口設(shè)計(jì)也會(huì)采用這樣的全覆蓋形式，這需要極其嚴(yán)格的噪音控制，以及氣流到達(dá)出風(fēng)口前都需保持足夠的流速。

5 總結(jié)

汽車空調(diào)雖然和性能、外觀等相比顯得較為無足輕重，但它的設(shè)計(jì)和制造水平體現(xiàn)出一個(gè)車系的品牌價(jià)值和層次，因此我國汽車廠商在解決了過去從無到有的問題后，這兩年逐步開始注重品牌的建設(shè)和內(nèi)涵建設(shè)，諸如汽車空調(diào)、噪音控制、音響設(shè)備、多媒體配置等方面有了不小的進(jìn)步，這種進(jìn)步不僅體現(xiàn)在外觀的豪華程度，更體現(xiàn)在風(fēng)道設(shè)計(jì)這樣的細(xì)節(jié)上，我們還需進(jìn)一步正視差距，進(jìn)行努力。

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作者簡(jiǎn)介：

李崢杰（1984-），男，漢，河南鶴壁人，碩士，初級(jí)，研究方向：車輛工程；程力（1988-），男，河南鶴壁人，碩士，助教，研究方向：汽車電子。