關于汽車新風進風結構的研究

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

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關于汽車新風進風結構的研究

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

摘要：文章對與汽車空調相關的兩種新風進風結構進行了分析，從空調進風原理、概念入手，分別分析了兩種結構的組成、進氣排水方式以及其優缺點，并結合分析結果，闡述了在進行新風進風系統設計時需要注意的地方。

關鍵詞：汽車空調；新風進風；空調新風口；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

隨著汽車行業的快速發展以及車輛擁有率的不斷提升，人們購車理念也在不斷轉變，基本從“有輛車”已經轉變到了“有輛舒適的車”，基于購車理念的轉變，對車輛舒適性設計提出的較為嚴格的挑戰；汽車空調也是如此，空調系統從單獨的制冷采暖功能，發展至今已經可以實現“多區溫控、后空調控制、電控控制、自動空調控制、智能空調控制、與整車網絡交互、遠程控制、語音控制”等功能，逐漸偏向“家居化”方面發展，仿佛自己的愛車就是自己的獨立空間，快速發展的同時，關于“家居化”舒適性問題也凸顯了出來，也就是空調系統常見的鼓風機噪聲、壓縮機噪聲、壓縮機振動以及開啟空調后引起的整車共振等問題，針對上述問題，汽車空調NVH的設計預防變的尤為重要，“噪聲小、振動小、出風柔和”等已經成為了基本的設計指標；所以說，空調噪聲的設計以及預防，成為了各個主機廠首先需要考慮的一項；眾所周知，空氣系統實現制冷采暖，需要有風進入空調內部，通過風的作用，冷空氣以及暖空氣在車內循環，達到降溫采暖的目的，空調系統通過“新風口”吸入外界空氣，若進入的空氣中含水量偏高或者有水滴，空調鼓風機內就可能進水，進水后鼓風機電機內金屬部件就可能會產生銹蝕，在運轉時發生異響問題，本文主要針對空調進風以及整車排水方面進行討論，以便給予后續設計時相關參考預防。

1、空調進風排水系統簡介以及分析

1.1空調進風原理

空調HVAC總成為空調從外界引風并傳遞至駕駛室的主要部件，空調的新風進風口位于車輛前圍板上，在開啟空調外循環時，在空調風機的作用下，外界空氣受鼓風機產生的負壓作用下進入空調HVAC內部，經過內部各分風結構，吹向駕駛室不同位置。

但是空調HVAC新風口，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的進風口，其中國內常見的大多數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“新風進風結構”，不通過雨刮蓋板進風口，其與HVAC新風口直接相聯。

1.1.1汽車新風進風結構的概念以及作用

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

（2）空調新風口：新風循環的進風口（空調系統與外界相連，吸入新鮮空氣的進風口）；

（3）新風進風結構：與空調系統新風口對接，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“盒子結構”或者單獨的新風進風箱結構；

（4）新風進風結構的作用：與空調系統配合，在空調系統開啟外循環時，給駕駛室提供新鮮空氣，并阻隔機艙內氣體進入駕駛室。

1.1.2新風進風結構類型以及特點

（1）集成式新風進風結構(大多數日系、韓系、國產車型)

進風結構：鈑金與雨刮蓋板所形成的“盒子結構”，各結構如圖1所示：

圖1

（2）特點

圖2

空調新風流向：車外新鮮空氣由雨刮蓋板左側（圖2中位置A）進入“盒子結構”，通過布置在車輛右側的空調新風口（圖2中位置B）吸氣壓力作用進入空調系統內部，雨刮蓋板進風口與空調進風口位于車輛左右兩側。

雨天雨水流向：見圖2，下雨天行車時，開啟空調外循環，雨水會隨空氣一起從位置A進入“盒子結構”內部，并從盒子結構兩側鈑金開孔位置排出車外，具體見圖3所示：

圖3

根據新風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進風口分別在車的兩側，并且空調進風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排水孔排出，不會有明顯的水滴隨空氣一起進入空調系統內部。

1.1.3獨立式新風進風結構(德系部分車型)

進風結構：獨立的新風進風箱結構，新風進氣口在機蓋上，在機艙與駕駛室之間，有與機蓋和空調新風口相連的“新風進風箱”結構，結構以及位置如圖4中左側紅色部分所示。

圖4

1.1.4特點

空調新風流向：如圖4右側斷面圖所示，新風箱進風口與空調進風口在車輛同一側，空氣通過機蓋上的新風進風口進入新風進風箱，然后進入空調系統內部。

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口進入新風進風箱，

在新風進風箱內部“氣液分離結構”作用下，雨水從圖4斷面圖中“排水孔”位置排出。

根據上述流向可知，此類機構需對新風箱內“氣液分離結構”進行有效設計，并在設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系統內部，否則在氣液分離不良的情況下，可能會引起鼓風機內部進水產生銹蝕異響，例如圖5所示。

1.2兩種新風進風結構的優缺點對比

表1　

1.3新車型新風進風設計需要關注的內容

（1）測試與機艙之間的密封性，保證機艙內廢氣不會進入駕駛室內部；

（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新風口進入空調系統內部；

（3）使用集成式新風進風結構，前期設計時需考慮雨刮蓋板的進氣孔與HVAC新風進風口分別處于新風進風結構的左右兩側，避免布置在一側，防止空調直接吸進去水滴；

（4）使用獨立式新風進風結構，在設計凍結之前必須使用CFD分析等方法，對其氣液分離結構進行仿真分析，依據實車常用工況進行模擬分析，分析是否會產生水滴進入HVAC內部情況。

1.4總結

集成式結構較為簡單，可實現程度高，目前國產車型大部分為此類結構；獨立式結構較為復雜，需進行氣液分離結構的設計以及對車輛進風、進水情況在設計前期進行分析，實現難度較高，車輛設計建議采用集成式結構。

生產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，并且無空調防水相關淋雨試驗標準支持，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、結論與展望

通過此次汽車空調新風進風結構優缺點分析，可見空調系統設計時，不僅需要考慮空調制冷、采暖、除霜等性能的設計，對整車方面排水性等也需要考慮到位；在進行NVH設計時，針對鼓風機失效模式，除了對其本身技術要求的規劃外，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NVH設計是離不開整車的，此次介紹中分析的兩種類型的新風進風結構，各有優缺點，若能解決獨立式進風結構的弊端，此方案還是非常可選的，希望此文章能對涉及方面的技術分析產生一定的推動性。

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中心。