關(guān)于汽車新風(fēng)進風(fēng)結(jié)構(gòu)的研究

劉國平，張偉利，張驍誠，姜澤東（長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

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關(guān)于汽車新風(fēng)進風(fēng)結(jié)構(gòu)的研究

劉國平，張偉利，張驍誠，姜澤東
（長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

摘要：文章對與汽車空調(diào)相關(guān)的兩種新風(fēng)進風(fēng)結(jié)構(gòu)進行了分析，從空調(diào)進風(fēng)原理、概念入手，分別分析了兩種結(jié)構(gòu)的組成、進氣排水方式以及其優(yōu)缺點，并結(jié)合分析結(jié)果，闡述了在進行新風(fēng)進風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計時需要注意的地方。

關(guān)鍵詞：汽車空調(diào)；新風(fēng)進風(fēng)；空調(diào)新風(fēng)口；排水性；NVH

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.05.004

CLC NO.: U463.61Document Code: AArticle ID: 1671-7988 (2016)05-41-03

前言

隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展以及車輛擁有率的不斷提升，人們購車?yán)砟钜苍诓粩噢D(zhuǎn)變，基本從“有輛車”已經(jīng)轉(zhuǎn)變到了“有輛舒適的車”，基于購車?yán)砟畹霓D(zhuǎn)變，對車輛舒適性設(shè)計提出的較為嚴(yán)格的挑戰(zhàn)；汽車空調(diào)也是如此，空調(diào)系統(tǒng)從單獨的制冷采暖功能，發(fā)展至今已經(jīng)可以實現(xiàn)“多區(qū)溫控、后空調(diào)控制、電控控制、自動空調(diào)控制、智能空調(diào)控制、與整車網(wǎng)絡(luò)交互、遠(yuǎn)程控制、語音控制”等功能，逐漸偏向“家居化”方面發(fā)展，仿佛自己的愛車就是自己的獨立空間，快速發(fā)展的同時，關(guān)于“家居化”舒適性問題也凸顯了出來，也就是空調(diào)系統(tǒng)常見的鼓風(fēng)機噪聲、壓縮機噪聲、壓縮機振動以及開啟空調(diào)后引起的整車共振等問題，針對上述問題，汽車空調(diào)NVH的設(shè)計預(yù)防變的尤為重要，“噪聲小、振動小、出風(fēng)柔和”等已經(jīng)成為了基本的設(shè)計指標(biāo)；所以說，空調(diào)噪聲的設(shè)計以及預(yù)防，成為了各個主機廠首先需要考慮的一項；眾所周知，空氣系統(tǒng)實現(xiàn)制冷采暖，需要有風(fēng)進入空調(diào)內(nèi)部，通過風(fēng)的作用，冷空氣以及暖空氣在車內(nèi)循環(huán)，達(dá)到降溫采暖的目的，空調(diào)系統(tǒng)通過“新風(fēng)口”吸入外界空氣，若進入的空氣中含水量偏高或者有水滴，空調(diào)鼓風(fēng)機內(nèi)就可能進水，進水后鼓風(fēng)機電機內(nèi)金屬部件就可能會產(chǎn)生銹蝕，在運轉(zhuǎn)時發(fā)生異響問題，本文主要針對空調(diào)進風(fēng)以及整車排水方面進行討論，以便給予后續(xù)設(shè)計時相關(guān)參考預(yù)防。

1、空調(diào)進風(fēng)排水系統(tǒng)簡介以及分析

1.1空調(diào)進風(fēng)原理

空調(diào)HVAC總成為空調(diào)從外界引風(fēng)并傳遞至駕駛室的主要部件，空調(diào)的新風(fēng)進風(fēng)口位于車輛前圍板上，在開啟空調(diào)外循環(huán)時，在空調(diào)風(fēng)機的作用下，外界空氣受鼓風(fēng)機產(chǎn)生的負(fù)壓作用下進入空調(diào)HVAC內(nèi)部，經(jīng)過內(nèi)部各分風(fēng)結(jié)構(gòu)，吹向駕駛室不同位置。

但是空調(diào)HVAC新風(fēng)口，并非直接對接的外界空氣，在機艙鈑金外部，還有另外與外界空氣相聯(lián)的進風(fēng)口，其中國內(nèi)常見的大多數(shù)車型通過位于玻璃下方“雨刮蓋板”上面的進氣孔進氣，也有少部分車型具有單獨的“新風(fēng)進風(fēng)結(jié)構(gòu)”，不通過雨刮蓋板進風(fēng)口，其與HVAC新風(fēng)口直接相聯(lián)。

1.1.1汽車新風(fēng)進風(fēng)結(jié)構(gòu)的概念以及作用

（1）汽車新風(fēng)循環(huán)：空氣在汽車空調(diào)系統(tǒng)的作用下（空調(diào)外循環(huán)），由車外進入車內(nèi)給駕駛室提供新鮮空氣并將車內(nèi)空氣通過車輛尾部排氣口排出所形成的循環(huán)；

（2）空調(diào)新風(fēng)口：新風(fēng)循環(huán)的進風(fēng)口（空調(diào)系統(tǒng)與外界相連，吸入新鮮空氣的進風(fēng)口）；

（3）新風(fēng)進風(fēng)結(jié)構(gòu)：與空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)口對接，安裝于駕駛室與機艙之間（與機艙之間無空氣流通），通常由車身鈑金與雨刮蓋板配合所形成的“盒子結(jié)構(gòu)”或者單獨的新風(fēng)進風(fēng)箱結(jié)構(gòu)；

（4）新風(fēng)進風(fēng)結(jié)構(gòu)的作用：與空調(diào)系統(tǒng)配合，在空調(diào)系統(tǒng)開啟外循環(huán)時，給駕駛室提供新鮮空氣，并阻隔機艙內(nèi)氣體進入駕駛室。

1.1.2新風(fēng)進風(fēng)結(jié)構(gòu)類型以及特點

（1）集成式新風(fēng)進風(fēng)結(jié)構(gòu)(大多數(shù)日系、韓系、國產(chǎn)車型)

進風(fēng)結(jié)構(gòu)：鈑金與雨刮蓋板所形成的“盒子結(jié)構(gòu)”，各結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1

（2）特點

圖2

空調(diào)新風(fēng)流向：車外新鮮空氣由雨刮蓋板左側(cè)（圖2中位置A）進入“盒子結(jié)構(gòu)”，通過布置在車輛右側(cè)的空調(diào)新風(fēng)口（圖2中位置B）吸氣壓力作用進入空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部，雨刮蓋板進風(fēng)口與空調(diào)進風(fēng)口位于車輛左右兩側(cè)。

雨天雨水流向：見圖2，下雨天行車時，開啟空調(diào)外循環(huán)，雨水會隨空氣一起從位置A進入“盒子結(jié)構(gòu)”內(nèi)部，并從盒子結(jié)構(gòu)兩側(cè)鈑金開孔位置排出車外，具體見圖3所示：

圖3

根據(jù)新風(fēng)流向以及雨天雨水流向得知，因為雨刮蓋板進水位置與空調(diào)進風(fēng)口分別在車的兩側(cè)，并且空調(diào)進風(fēng)口位置比排水孔控制要告，在雨天行車時，大部分雨水將從兩側(cè)排水孔排出，不會有明顯的水滴隨空氣一起進入空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部。

1.1.3獨立式新風(fēng)進風(fēng)結(jié)構(gòu)(德系部分車型)

進風(fēng)結(jié)構(gòu)：獨立的新風(fēng)進風(fēng)箱結(jié)構(gòu)，新風(fēng)進氣口在機蓋上，在機艙與駕駛室之間，有與機蓋和空調(diào)新風(fēng)口相連的“新風(fēng)進風(fēng)箱”結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)以及位置如圖4中左側(cè)紅色部分所示。

圖4

1.1.4特點

空調(diào)新風(fēng)流向：如圖4右側(cè)斷面圖所示，新風(fēng)箱進風(fēng)口與空調(diào)進風(fēng)口在車輛同一側(cè)，空氣通過機蓋上的新風(fēng)進風(fēng)口進入新風(fēng)進風(fēng)箱，然后進入空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部。

圖5

雨天雨水流向：雨天行車時，雨水隨空氣一起從機蓋上的進風(fēng)口進入新風(fēng)進風(fēng)箱，

在新風(fēng)進風(fēng)箱內(nèi)部“氣液分離結(jié)構(gòu)”作用下，雨水從圖4斷面圖中“排水孔”位置排出。

根據(jù)上述流向可知，此類機構(gòu)需對新風(fēng)箱內(nèi)“氣液分離結(jié)構(gòu)”進行有效設(shè)計，并在設(shè)計前期進行模擬仿真分析，通過仿真初步判斷水滴是否會隨空氣一起進入空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部，否則在氣液分離不良的情況下，可能會引起鼓風(fēng)機內(nèi)部進水產(chǎn)生銹蝕異響，例如圖5所示。

1.2兩種新風(fēng)進風(fēng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點對比

表1　

1.3新車型新風(fēng)進風(fēng)設(shè)計需要關(guān)注的內(nèi)容

（1）測試與機艙之間的密封性，保證機艙內(nèi)廢氣不會進入駕駛室內(nèi)部；

（2）防水性測試，車輛進行淋雨試驗，檢查雨水是否會通過空調(diào)新風(fēng)口進入空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部；

（3）使用集成式新風(fēng)進風(fēng)結(jié)構(gòu)，前期設(shè)計時需考慮雨刮蓋板的進氣孔與HVAC新風(fēng)進風(fēng)口分別處于新風(fēng)進風(fēng)結(jié)構(gòu)的左右兩側(cè)，避免布置在一側(cè)，防止空調(diào)直接吸進去水滴；

（4）使用獨立式新風(fēng)進風(fēng)結(jié)構(gòu)，在設(shè)計凍結(jié)之前必須使用CFD分析等方法，對其氣液分離結(jié)構(gòu)進行仿真分析，依據(jù)實車常用工況進行模擬分析，分析是否會產(chǎn)生水滴進入HVAC內(nèi)部情況。

1.4總結(jié)

集成式結(jié)構(gòu)較為簡單，可實現(xiàn)程度高，目前國產(chǎn)車型大部分為此類結(jié)構(gòu)；獨立式結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，需進行氣液分離結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及對車輛進風(fēng)、進水情況在設(shè)計前期進行分析，實現(xiàn)難度較高，車輛設(shè)計建議采用集成式結(jié)構(gòu)。

生產(chǎn)線淋雨試驗無法完全模擬車型靜止以及行駛時的各種水流工況，并且無空調(diào)防水相關(guān)淋雨試驗標(biāo)準(zhǔn)支持，需在樣品車階段進行識別接近的淋雨工況進行實車測試。

2、結(jié)論與展望

通過此次汽車空調(diào)新風(fēng)進風(fēng)結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點分析，可見空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計時，不僅需要考慮空調(diào)制冷、采暖、除霜等性能的設(shè)計，對整車方面排水性等也需要考慮到位；在進行NVH設(shè)計時，針對鼓風(fēng)機失效模式，除了對其本身技術(shù)要求的規(guī)劃外，其外部因素也需要考慮到位，比如此次分析的排水性；可見，空調(diào)NVH設(shè)計是離不開整車的，此次介紹中分析的兩種類型的新風(fēng)進風(fēng)結(jié)構(gòu)，各有優(yōu)缺點，若能解決獨立式進風(fēng)結(jié)構(gòu)的弊端，此方案還是非常可選的，希望此文章能對涉及方面的技術(shù)分析產(chǎn)生一定的推動性。

The Research offresh airconfigurationinthemobile air conditioning system

Liu Guoping, Zhang Weili, Zhang Xiaocheng, Jiang Zedong
( R&D Center of Great Wall Motor Company, Automotive Engineering Technical Center of HeBei, Heibei Baoding 071000 )

Abstract:This articleintroduced two configurations thatthe freshairunit in themobile air conditioning system, Accordingto the fresh air concept andprinciple, analyseddisadvantage and advantagethat this twoconfigurationsabout made-upparts、enter intothe fresh air and drainage model, Expounding designed advertentspecificationabout the fresh air unit inthemobile air conditioning system

Keywords:mobile air conditioning system; fresh air unit; fresh air-condition outlet; drainagecapability; NVH

中圖分類號：U463.61文獻(xiàn)編碼：A

文章編號：1671-7988（2016）05-41-03

作者簡介：劉國平，就職于長城汽車股份有限公司技術(shù)中心。