汽車空調(diào)外循環(huán)進(jìn)風(fēng)口進(jìn)水問(wèn)題分析

呂奉陽(yáng) 楊金秀 項(xiàng)明

（廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院）

隨著技術(shù)進(jìn)步和生活水平的提高，人們對(duì)汽車質(zhì)量和品質(zhì)的要求日益提高。汽車空調(diào)外循環(huán)進(jìn)風(fēng)口的設(shè)計(jì)不僅要滿足進(jìn)風(fēng)量的要求，同時(shí)也要滿足水管理的要求[1]。如果排水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，淋雨試驗(yàn)或下雨天很容易出現(xiàn)空調(diào)外循環(huán)進(jìn)風(fēng)口進(jìn)水問(wèn)題，影響乘員艙的舒適性，引發(fā)客戶抱怨或投訴[2]。文章針對(duì)某車型淋雨試驗(yàn)中空調(diào)外循環(huán)進(jìn)風(fēng)口進(jìn)水的問(wèn)題，從內(nèi)因和外因2 個(gè)方面系統(tǒng)分析進(jìn)水原因，在總結(jié)進(jìn)水原因的基礎(chǔ)上給出了具體的解決措施，通過(guò)重新進(jìn)行淋雨試驗(yàn)驗(yàn)證，解決了空調(diào)外循環(huán)進(jìn)風(fēng)口進(jìn)水的問(wèn)題。

1 問(wèn)題描述

對(duì)某車型進(jìn)行淋雨試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)副駕駛位置有水滴落入地毯，拆下空調(diào)濾芯后發(fā)現(xiàn)空調(diào)濾芯內(nèi)部有大量積水，如圖1 所示。

圖1 汽車空調(diào)濾芯積水

2 原因分析

2.1 車身結(jié)構(gòu)分析

車身結(jié)構(gòu)是空調(diào)外循環(huán)進(jìn)風(fēng)口進(jìn)水問(wèn)題的內(nèi)因?？照{(diào)外循環(huán)進(jìn)風(fēng)結(jié)構(gòu)可分為集成式和獨(dú)立式2 種，國(guó)產(chǎn)車型一般采用集成式結(jié)構(gòu)[3]?？照{(diào)外循環(huán)進(jìn)風(fēng)口位置的車身結(jié)構(gòu)斷面，如圖2 所示，主要進(jìn)水路徑如下：

1）從雨刮蓋板的進(jìn)氣格柵掉落的水滴隨氣流進(jìn)入空調(diào)外循環(huán)進(jìn)風(fēng)口；

2）從前風(fēng)窗玻璃內(nèi)壁前沿掉落的水滴隨氣流進(jìn)入空調(diào)外循環(huán)進(jìn)風(fēng)口；

3）水流沿著前風(fēng)窗橫梁表面流入空調(diào)外循環(huán)進(jìn)風(fēng)口；

4）空調(diào)進(jìn)風(fēng)口位置與流水槽Z 向距離較小，排水孔尺寸小，流水槽積水沒(méi)過(guò)空調(diào)外循環(huán)進(jìn)風(fēng)口。

圖2 汽車空調(diào)外循環(huán)進(jìn)風(fēng)口進(jìn)水路徑

2.2 試驗(yàn)條件的影響

試驗(yàn)條件是空調(diào)外循環(huán)進(jìn)風(fēng)口進(jìn)水問(wèn)題的外因，主要影響因素包括：淋雨坡度、淋雨時(shí)間和淋雨強(qiáng)度、是否開(kāi)啟空調(diào)外循環(huán)最大風(fēng)量、是否開(kāi)啟雨刮、是否拆除空調(diào)濾芯、玻璃涂膠狀態(tài)等。

1）淋雨坡度：駐坡淋雨試驗(yàn)坡度要求為15%，某車型軸距為2 800 mm，后輪在平地，前輪抬高420 mm 即為15%坡度。駐坡淋雨相對(duì)于平置淋雨，雨刮蓋板進(jìn)水口Z 向投影面積加大，排水口與進(jìn)氣口高度差減小，增加了進(jìn)水風(fēng)險(xiǎn)。

2）淋雨時(shí)間和淋雨強(qiáng)度：駐坡淋雨試驗(yàn)時(shí)間要求為5 min，淋雨強(qiáng)度為24 mm/min。為方便觀察漏雨點(diǎn)，可以適當(dāng)加大淋雨強(qiáng)度，延長(zhǎng)淋雨時(shí)間。

3）空調(diào)外循環(huán)最大風(fēng)量：通過(guò)淋雨驗(yàn)證，不開(kāi)啟空調(diào)時(shí)空調(diào)濾芯無(wú)進(jìn)水問(wèn)題，開(kāi)啟空調(diào)外循環(huán)最大風(fēng)量后，空調(diào)濾芯存在進(jìn)水問(wèn)題。

4）是否開(kāi)啟雨刮：企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)雨刮開(kāi)啟沒(méi)有要求，通過(guò)實(shí)際淋雨驗(yàn)證，關(guān)閉雨刮會(huì)增加雨刮蓋板的積水深度，增加進(jìn)水風(fēng)險(xiǎn)。

5）是否拆除空調(diào)濾芯：淋雨試驗(yàn)不拆空調(diào)濾芯，淋雨驗(yàn)證時(shí)為方便觀察漏雨點(diǎn)有時(shí)會(huì)拆掉濾芯，導(dǎo)致進(jìn)氣口風(fēng)力變大，觀察時(shí)漏雨問(wèn)題惡化。

6）玻璃涂膠狀態(tài)：量產(chǎn)階段的玻璃膠一般采用機(jī)器人自動(dòng)涂膠，試制階段一般采用人工涂膠。人工涂膠容易產(chǎn)生涂膠不良，進(jìn)而引發(fā)漏雨問(wèn)題[4]。

2.3 進(jìn)水原因總結(jié)

通過(guò)對(duì)以上問(wèn)題點(diǎn)進(jìn)行分析排查，總結(jié)某車型主要進(jìn)水原因?yàn)椋?）雨刮蓋板進(jìn)氣格柵開(kāi)孔位置不合理；2）排水孔尺寸偏?。?）前風(fēng)窗玻璃人工涂膠質(zhì)量不良。

3 解決措施

3.1 優(yōu)化雨刮蓋板進(jìn)氣格柵開(kāi)孔位置

為避免雨水直接淋到或被吸入空調(diào)進(jìn)風(fēng)口，雨刮蓋板上的進(jìn)氣格柵需盡量遠(yuǎn)離空調(diào)進(jìn)風(fēng)口，Y 向距離一般要求大于100 mm。檢查數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，雨刮蓋板右側(cè)進(jìn)氣格柵開(kāi)孔距離進(jìn)風(fēng)口63 mm，如圖3 所示。進(jìn)氣格柵開(kāi)孔位置不滿足設(shè)計(jì)要求，存在進(jìn)水風(fēng)險(xiǎn)。解決措施為：取消右側(cè)進(jìn)氣格柵開(kāi)孔，為保證進(jìn)風(fēng)量，在左側(cè)遠(yuǎn)離空調(diào)進(jìn)風(fēng)口的位置增加同等尺寸的進(jìn)氣格柵開(kāi)孔。

圖3 汽車空調(diào)雨刮蓋板進(jìn)氣格柵開(kāi)孔位置

3.2 優(yōu)化排水孔尺寸

汽車空調(diào)流水槽排水孔位置，如圖4 所示。

圖4 汽車空調(diào)流水槽排水孔位置

排水孔的尺寸設(shè)計(jì)應(yīng)保證單位時(shí)間內(nèi)流水槽的排水量大于雨刮蓋板的進(jìn)水量，根據(jù)動(dòng)量定理可以推導(dǎo)出經(jīng)驗(yàn)公式如下：

式中：S1——雨刮蓋板進(jìn)氣格柵開(kāi)孔面積，mm2；

S2——流水槽排水孔面積，mm2；

h1——雨刮蓋板平均積水深度，mm；

h2——流水槽排水孔到空調(diào)進(jìn)風(fēng)口的高度，mm。

根據(jù)式（1），可以計(jì)算出某車型排水孔最小開(kāi)孔直徑為49 mm。實(shí)車測(cè)量開(kāi)孔尺寸為36 mm，在長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度的淋雨工況下，存在流水槽積水無(wú)法及時(shí)排出，積水高于進(jìn)風(fēng)口下邊緣而導(dǎo)致車內(nèi)進(jìn)水的風(fēng)險(xiǎn)。解決措施為：增加排水孔尺寸，將排水孔直徑由36 mm 改為49 mm。

3.3 優(yōu)化前風(fēng)窗玻璃涂膠質(zhì)量

問(wèn)題車輛為試制車輛，前風(fēng)窗玻璃采用人工涂膠，玻璃膠位置與設(shè)計(jì)狀態(tài)存在偏差，擋水泡棉與玻璃膠之間存在間隙，涂膠不良導(dǎo)致?lián)跛菝逈](méi)有充分隔斷水流。通過(guò)加裝泡棉進(jìn)行淋雨驗(yàn)證，空調(diào)濾芯積水量減少，進(jìn)水問(wèn)題有明顯改善。解決措施為：優(yōu)化玻璃涂膠質(zhì)量，保證擋水泡棉與玻璃膠的相對(duì)位置符合設(shè)計(jì)要求，泡棉上端與玻璃膠相連，下端延伸至玻璃前沿，充分隔斷水流。優(yōu)化前后的玻璃涂膠位置，如圖5 所示。

圖5 某車型前風(fēng)窗玻璃涂膠位置優(yōu)化

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

將以上解決措施應(yīng)用到實(shí)車上，重新進(jìn)行淋雨試驗(yàn)，淋雨工況，如表1 所示。經(jīng)過(guò)淋雨試驗(yàn)后，各淋雨工況均無(wú)進(jìn)水問(wèn)題，證明了解決方案的有效性，解決了空調(diào)外循環(huán)進(jìn)風(fēng)口的進(jìn)水問(wèn)題。

表1 某車型淋雨工況說(shuō)明

2019年7月基本型乘用車（轎車）銷售匯總表

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)某車型空調(diào)進(jìn)風(fēng)口進(jìn)水問(wèn)題的分析與解決，總結(jié)出預(yù)防空調(diào)外循環(huán)進(jìn)風(fēng)口進(jìn)水問(wèn)題的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)如下：

1）雨刮蓋板進(jìn)氣格柵開(kāi)孔位置應(yīng)遠(yuǎn)離空調(diào)外循環(huán)進(jìn)風(fēng)口位置，Y 向距離一般大于100 mm，如不滿足要求，雨刮蓋板應(yīng)考慮增加遮雨板[5]；

2）為了防止前風(fēng)窗玻璃內(nèi)壁前沿的水流在進(jìn)風(fēng)口上方落入流水槽，應(yīng)在前風(fēng)窗玻璃前端遠(yuǎn)離進(jìn)風(fēng)口的位置增加擋水泡棉或橡膠塊，讓水流提前落入流水槽，降低隨氣流吸入進(jìn)風(fēng)口的風(fēng)險(xiǎn)；

3）為了防止水流沿前風(fēng)窗橫梁進(jìn)入進(jìn)風(fēng)口，前風(fēng)窗橫梁應(yīng)增加導(dǎo)水槽或進(jìn)風(fēng)口上方增加擋水板，進(jìn)風(fēng)口盡可能采用翻邊孔；

4）為了防止流水槽積水倒灌進(jìn)入進(jìn)風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口下邊緣到流水槽的Z 向距離一般大于70 mm，排水孔尺寸應(yīng)滿足經(jīng)驗(yàn)公式要求。