某車型除霧不合格問題的解決方法

李偉，陳健

（江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

某車型除霧不合格問題的解決方法

李偉，陳健

（江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

文章對某系列車型除霧不合格問題進(jìn)行研究和提出相應(yīng)的解決措施，并用CFD分析及環(huán)境倉試驗(yàn)驗(yàn)證了解決措施的有效性，最終探討了汽車除霧不合格問題的解決方法，可大大減少汽車在前期設(shè)計(jì)過程中的質(zhì)量缺陷。

除霧；CFD分析；環(huán)境倉試驗(yàn)

CLC NO.: U472.3 Document Code: B Article ID: 1671-7988 (2017)09-28-04

引言

空調(diào)風(fēng)窗除霧性能是整車舒適性的一項(xiàng)重要指標(biāo)，相比較空調(diào)的除霜功能，空調(diào)的除霧功能在駕駛中的使用頻次要更高，除霧效果的好壞直接影響顧客的駕乘感受及駕駛安全性。尤其是在陰雨天行車時(shí)，由于室內(nèi)外溫度和濕度差異，汽車玻璃上很容易出現(xiàn)霧氣，結(jié)在汽車玻璃上的霧氣會嚴(yán)重影響駕駛員的視野，對行車安全產(chǎn)生危害，須盡可能的除去車窗玻璃上的霧氣。

本文以某市場反饋除霧不合格車型的風(fēng)道系統(tǒng)實(shí)體模型為研究對象，在空調(diào)主機(jī)約束條件不變的情況下，利用CFD數(shù)值模擬技術(shù)對空調(diào)除霜風(fēng)道進(jìn)行分析及優(yōu)化并通過環(huán)境倉試驗(yàn)驗(yàn)證分析優(yōu)化結(jié)果，改善汽車空調(diào)除霧系統(tǒng)性能。

1、除霧效果不合格分析

1.1 對空調(diào)除霜風(fēng)道進(jìn)行CFD分析

1.1.1 建立CFD分析模型

根據(jù)數(shù)模建立空調(diào)除霧分析模型。采用數(shù)模為HVAC、空調(diào)風(fēng)道、前圍板、擋風(fēng)玻璃、儀表板、車廂內(nèi)飾和地板。其中擋風(fēng)玻璃參照GB-11556劃分為A區(qū)、A＇區(qū)和B區(qū)三部分，其中B區(qū)包括A區(qū)和A＇區(qū)，見圖1。

圖1 整車分析模型

將空調(diào)風(fēng)道的出風(fēng)口劃分為5個(gè)部分，空調(diào)主風(fēng)道上分中央右側(cè)出風(fēng)口、中央出風(fēng)口、中央左側(cè)出風(fēng)口；空調(diào)左側(cè)風(fēng)道的左側(cè)出風(fēng)口；空調(diào)右側(cè)風(fēng)道的右側(cè)出風(fēng)口，見圖2。

圖2 空調(diào)風(fēng)道模型

側(cè)窗玻璃根據(jù)總布置提供的駕駛員視野范圍確定側(cè)除霜參考區(qū)域，由于本款車型配置兩種后視鏡，因此后視區(qū)域包含兩部分，見圖3。

圖3 兩種配置的后視鏡對應(yīng)的側(cè)風(fēng)窗后視野區(qū)域

1.1.2 計(jì)算輸入條件

1.1.2.1

表1

1.1.2.2

表2

1.1.3 分析標(biāo)準(zhǔn)

1.1.3.1 流量分配

表3 流量分配標(biāo)準(zhǔn)

1.1.3.2 吹拂速度

表4 風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)

1.1.4 CFD分析結(jié)果

1.1.4.1 流量分配

由表5可以看出，左右側(cè)出風(fēng)口的風(fēng)量明顯小于標(biāo)準(zhǔn)要求。

表5 流量分配結(jié)果

1.1.4.2 吹拂速度

從圖4前擋風(fēng)玻璃表面氣流吹拂速度來看，燃燒點(diǎn)主要分布在左右兩側(cè)，中間位置無燃燒點(diǎn)分布，B區(qū)中間大部分沒有被氣流吹拂到，平均風(fēng)速低于1m/s，A區(qū)約35%沒有被氣流吹拂到，平均風(fēng)速低于1.5m/s，不滿足設(shè)計(jì)要求。從圖5側(cè)窗玻璃表面氣流吹拂速度來看，左右側(cè)側(cè)窗玻璃后視區(qū)域都被1m/s的氣流覆蓋，但左側(cè)側(cè)窗玻璃氣流吹拂的燃燒點(diǎn)比較發(fā)散，沒有明顯的燃燒點(diǎn)位置，會影響整體的除霧效果，右側(cè)側(cè)窗玻璃氣流吹拂的燃燒點(diǎn)稍微偏后影響視闊境前端的除霧效果。

圖4 前擋風(fēng)玻璃表面氣流吹拂速度

圖5 側(cè)風(fēng)窗玻璃表面 氣流吹拂速度

1.2 對實(shí)車進(jìn)行環(huán)境倉試驗(yàn)

1.2.1 試驗(yàn)項(xiàng)目及方法

表6 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

1.2.2 試驗(yàn)方案

表7 試驗(yàn)方案

表8 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

1.2.4 試驗(yàn)結(jié)果

由圖6前擋風(fēng)玻璃除霧效果圖可知A區(qū)除霧面積在78.7%左右，B區(qū)除霧效果在74.0%左右，不滿足試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

圖6 前擋風(fēng)玻璃除霧效果圖

由圖7、圖8左右側(cè)窗除霧效果圖可知：左右側(cè)窗在10min內(nèi)均沒有把霧氣除掉，不滿足試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

圖7 左側(cè)窗除霧效果圖

圖8 右側(cè)窗除霧效果圖

2、改進(jìn)

分析：環(huán)境倉試驗(yàn)結(jié)果與CFD分析結(jié)果對比基本上保持一致狀態(tài)，根據(jù)CFD分析結(jié)果及環(huán)境倉試驗(yàn)結(jié)果可以看出:1.主除霜風(fēng)道前擋風(fēng)玻璃上燃燒點(diǎn)偏低，且分布在左右兩側(cè)，中間部位沒有風(fēng)吹到；2.左側(cè)窗氣流燃燒點(diǎn)較高且不集中；3.右側(cè)窗氣流燃燒點(diǎn)略微偏低及比較分散。

改進(jìn)：1）空調(diào)主風(fēng)道改進(jìn)

①取消空調(diào)主風(fēng)道中央風(fēng)口的分段缺口（見圖9）。

圖9 空調(diào)主風(fēng)道改進(jìn)前后對比

②調(diào)整空調(diào)主風(fēng)道內(nèi)部的導(dǎo)流板數(shù)量及走向（見圖10）。

圖10 空調(diào)主風(fēng)道改進(jìn)前后對比

2）空調(diào)左右側(cè)風(fēng)道改進(jìn)

最后，農(nóng)業(yè)污染問題突出。近年來，廣西很多農(nóng)產(chǎn)品數(shù)量在全國位居前列，但隨之而來的是農(nóng)業(yè)投入品如化肥、農(nóng)藥及農(nóng)膜增加，農(nóng)業(yè)面源污染問題加劇。從表4可知，近年來，廣西農(nóng)業(yè)投入品的使用量都出現(xiàn)不同程度的增加（除柴油下降外），且化肥、農(nóng)藥等利用率低、流失率高，加劇了農(nóng)業(yè)面源的污染程度，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)農(nóng)村綠色發(fā)展受制約。

空調(diào)左右側(cè)風(fēng)道主要是通過修改風(fēng)道的導(dǎo)風(fēng)方向來優(yōu)化除霧效果，改進(jìn)方案見圖11、圖12。

圖11 空調(diào)左側(cè)風(fēng)道改進(jìn)前后對比

圖12 空調(diào)右側(cè)風(fēng)道改進(jìn) 前后對比

3、改進(jìn)驗(yàn)證

3.1 CFD分析驗(yàn)證

①空調(diào)主風(fēng)道除霧效果分析

由圖13 CFD分析結(jié)果可知改進(jìn)后消除了B區(qū)缺流問題，除霧氣流撞擊玻璃后能較好貼合玻璃。A區(qū)的平均風(fēng)速為2.41m/s，A'區(qū)的平均風(fēng)速為2.28m/s，B區(qū)的平均風(fēng)速為2.12m/s。其中A區(qū)的平均風(fēng)速略低于標(biāo)準(zhǔn)要求，但其整個(gè)區(qū)域都在1m/s的風(fēng)速覆蓋范圍內(nèi)，實(shí)際除霧效果可以通過環(huán)境倉試驗(yàn)驗(yàn)證是否符合要求。

圖13 改進(jìn)后前擋風(fēng)玻璃CFD分析結(jié)果

②側(cè)風(fēng)窗除霧效果分析

由圖14及表9可知修改后左右側(cè)風(fēng)窗玻璃后視區(qū)域平均風(fēng)速均有所提高，只有左側(cè)風(fēng)窗玻璃B區(qū)的1m/s覆蓋區(qū)域由100%降低為98%，但其區(qū)域內(nèi)的平均風(fēng)速提升較多，可以忽略B區(qū)1m/s覆蓋區(qū)域下降導(dǎo)致的影響。

表9

圖14 改進(jìn)后側(cè)風(fēng)窗玻璃CFD分析結(jié)果

3.2 環(huán)境倉試驗(yàn)驗(yàn)證

①前風(fēng)窗除霧環(huán)境倉試驗(yàn)

由前擋風(fēng)玻璃除霧效果圖可知A區(qū)2min可以除掉約88%左右的霧氣，4min以內(nèi)可以完全除完霧氣；B區(qū)2min以內(nèi)可以除掉78%左右的霧氣，4min以內(nèi)可以除掉98%左右的霧氣，大大高于標(biāo)準(zhǔn)要求。由環(huán)境倉試驗(yàn)看，雖然A區(qū)的平均風(fēng)速略小于2.5m/s的平均風(fēng)速，但通過試驗(yàn)可以除掉A區(qū)的霧氣，對改進(jìn)結(jié)果接受。

圖15 改進(jìn)后前擋風(fēng)玻璃環(huán)境倉試驗(yàn)結(jié)果

②側(cè)風(fēng)窗除霧環(huán)境倉試驗(yàn)

由側(cè)風(fēng)窗玻璃除霧效果圖可知：左右側(cè)風(fēng)窗玻璃4min以內(nèi)可以大部分區(qū)域的霧氣，6min以內(nèi)可以完全除完霧氣。高于標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖17 改進(jìn)后右側(cè)風(fēng)窗玻璃 環(huán)境倉試驗(yàn)結(jié)果

圖16 改進(jìn)后左側(cè)風(fēng)窗玻璃環(huán)境倉試驗(yàn)結(jié)果

由試驗(yàn)結(jié)果可知：整改后的狀態(tài)比原狀態(tài)好，滿足試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求。

4、結(jié)束語

本文依托CFD分析對空調(diào)除霧情況進(jìn)行了仿真分析，依據(jù)分析結(jié)果通過調(diào)整導(dǎo)流片的數(shù)量及形狀位置和風(fēng)道的走向來調(diào)節(jié)從空調(diào)吹出的氣流的燃燒點(diǎn)的位置及氣流在玻璃上的走向，在CFD分析最終合格（或接近于合格狀態(tài)）的情況下再通過實(shí)車做環(huán)境倉試驗(yàn)來驗(yàn)證分析數(shù)據(jù)的除霧效果，驗(yàn)證分析效果的可靠性，以達(dá)到預(yù)期的整改效果。本文為空調(diào)除霧不合格的整改提供一種科學(xué)的整改方向，也為后期空調(diào)風(fēng)道設(shè)計(jì)提供了一套完整的設(shè)計(jì)思路，節(jié)省設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)間。

[1] 祁照崗,陳江平,胡偉.汽車空調(diào)風(fēng)道CFD研究與優(yōu)化[J].汽車工程,2005,27（1）：103-106

[2] 朱娟娟,蘇秀平,陳江平.汽車空調(diào)除霜風(fēng)道結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[J].汽車工程,2004,26（6）：747-749.

The solution to the problem of non conformance of a vehicle

Li Wei, Chen Jian
（R&D Center, Jianghuai Automobile Co. Ltd, Anhui Hefei 230601）

In this paper, a series of models in addition to fog unqualified problem research and put forward the corresponding measures, and verify the effectiveness of the measures by CFD analysis and environmental chamber test, finally discusses the car in addition to solve the problem of substandard fog method, can greatly reduce the vehicle quality defects in the preliminary design process.

demist; CFD analysis; environmental chamber test

U472.3

B

1671-7988 (2017)09-28-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.09.011

李偉，男，（1983-），工學(xué)學(xué)士學(xué)位，助理工程師，本科生，就職于江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心。目前在安徽江淮汽車技術(shù)中心工作，崗位內(nèi)外飾設(shè)計(jì)主管，研究方向是商用車汽車內(nèi)外飾的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。現(xiàn)從事內(nèi)外飾設(shè)計(jì)工作。