整車降溫性能優化試驗研究

【摘" 要】針對客戶認為汽車空調降溫性能還有優化的空間，經過分析，增加HVAC總成出風模式功能和儀表板出風口通風面積。按照汽車行業標準QC/T 658—2000進行環境倉試驗驗證，試驗結果表明可以達到快速降溫目的。

【關鍵詞】HVAC總成；空調出風口；模式

中圖分類號：U463.851"""" 文獻標識碼：A""" 文章編號：1003-8639（2025）01-0089-03

Experimental Study on Optimization of Vehicle Cooling Performance

ZHANG Xiaogang

（Derry New Energy Automobile Co.，Ltd.，Shanghai 200062）

【Abstract】There is still room for improvement in the cooling performance of car air conditioning，as customers believe. After analysis，the functions of the HVAC assembly's air outlet mode have been enhanced，and the ventilation area of the instrument panel's air outlet has been increased. In accordance with the automotive industry standard QC/T 658—2000，environmental chamber tests were carried out for verification. The test results indicate that rapid cooling can be achieved.

【Key words】HVAC assembly；air conditioning vents；mode

0" 前言

隨著人民生活水平的提高，各行各業對汽車舒適性要求也越來越高。有試驗表明，夏季汽車在室外陽光下長時間暴曬，車內環境溫度會高于外界環境溫度。在環境溫度40℃的天氣下，乘員艙內溫度可以達到70℃，甚至超過80℃，如果使用隔熱比較差的內飾，以及陽光透射率比較大的玻璃，或者取消部分內飾材料，情況將會更糟糕。市場認為微卡車型夏季空調降溫速度還有提升空間，針對這一問題，本文將從空調系統各部件技術參數設計以及相關的周邊做全面的分析研究，并通過快速成型件進行試驗驗證。

1" 工作原理

1.1" 汽車空調系統工作原理

汽車空調系統的工作原理是利用液態制冷劑經過膨脹閥節流，進入蒸發器，在蒸發器內汽化吸熱，吸收掠過蒸發器表面的空氣熱量，降低空氣溫度，達到乘客艙降溫目的，如圖1所示。

制冷劑循環流動涉及4個關鍵過程：壓縮、散熱、節流和吸熱。

1）壓縮過程：壓縮機吸入蒸發器出口處的低溫低壓制冷劑氣體，通過壓縮機的壓縮使其變成高溫高壓的氣體，然后排出壓縮機。

2）散熱過程：高溫高壓的制冷劑氣體進入冷凝器，通過冷凝器的冷凝過程變成液態，并散出大量的熱量。

3）節流過程：制冷劑液體通過膨脹閥節流，使體積變大，壓力和溫度急劇下降，以霧狀（細小液滴）排出。

4）吸熱過程：霧狀制冷劑液體進入蒸發器，由于沸點遠低于蒸發器內溫度，制冷劑液體蒸發成氣體，在蒸發過程中大量吸收周圍的熱量，從而降低車內的溫度。

參照陳孟湘[1]編著的《汽車空調——原理、結構、安裝、維修》計算整車熱負荷校核，本車型設計的空調系統各部件性能參數均滿足設計要求。

1.2" 空調通風系統工作原理

空氣在HVAC總成內的鼓風機作用下，空氣進入制冷循環系統中的蒸發器降低空氣流溫度，通過冷暖風門控制，使氣流避開加熱芯體，直接進入氣流的分風系統風道，使氣流吹向吹面、吹面/吹腳、吹腳、吹腳/吹前窗、吹前窗。如圖2所示。理論上風量越大，空調制冷量越大，在密閉絕熱的情況下，同樣的空間內降溫的速度也會越快。

如需對氣流加熱，此時空調制冷系統不工作，使氣流通過PTC加熱器，再進入各風門系統，實現相應模式功能。

前期為了滿足造型需求，出風口設計一個，并且和造型狀態一致，使出風口格柵不可調，同時也非常致密，導致風阻很大，空氣流量減小，如圖3所示。

2" 方案優化

2.1" 空調箱總成優化方案

原空調出風口沒有模式分風功能，為了解決除霜和乘員艙降溫問題，直接把氣流同時吹向玻璃和乘員，省略模式伺服電機。氣流直接吹向玻璃面，由于玻璃熱阻遠小于空氣熱阻，冷空氣經過前玻璃時會損失一部分制冷量。更改前HVAC總成及風道如圖4所示。

優化方案為增加模式電機、模式風門，把吹面和除霜模式分開，使氣流全部吹向前擋玻璃，或者全部吹向乘員。更改后HVAC總成及風道如圖5所示。

2.2" 儀表板出風口優化方案

原方案為了滿足造型需求，將出風口做成固定形式并且格柵比較密，因此出風口風阻比較大，導致同功率下鼓風機空氣流量降低，影響蒸發器制冷性能。優化方案更改出風口部分結構，增加導向，格柵間距增加，大大降低風阻，同功率下鼓風機有效提升風量，同時將原來一個吹面出風口更改為兩個吹面出風口。更改后出風口如圖6所示。

3" 試驗驗證

3.1" 試驗條件及試驗結果數據整理

按照汽車行業標準QC/T 658—2000《汽車空調整車降溫性能試驗方法》[2]進行試驗。試驗條件：環境溫度38℃、日照強度1000w/（m2·h）、空氣濕度50%RH，環境倉內預熱車輛，車內溫升到48℃時開始試驗。因顧客反饋降溫速度比較慢，所以試驗時按照車速40km/h、試驗時間40min、HVAC總成的模式調整至吹面模式，鼓風機風量擋位調整至最大風量，電動壓縮機轉速調整至設計轉速，在環境倉內做試驗。試驗過程中記錄頭部溫度以及出風口溫度試驗數據。更改前后降溫試驗對比曲線如圖7所示。

3.2" 試驗數據分析

汽車艙內的溫度降低速率直接影響空調系統容量和能耗，且影響人體適應環境急劇變化的適應能力，所以降溫速度影響舒適性與經濟性的協調。根據圖7試驗結果對比分析，試驗進行到5min時，更改后比更改前呼吸點溫度降低約4.5℃，降溫速率取得極大改善。有研究表明，合適的降溫速度為每分鐘汽車內部溫度下降約1.5℃[3]，更改后試驗結果表明前10min內，降溫速率約2℃/min，達到快速降溫效果。按照團體標準T/CAAMTB 61—2021《汽車駕乘性體驗測試評價規程》[4]客觀評價空調性能，優化后的空調系統為良。在試驗進行到40min試驗結束時，乘客艙呼吸點的溫度也低于項目當初制定的VTS目標。

4" 結論

HVAC總成增加出風模式，增加出風口通風面積，可以達到快速降溫目的，滿足客戶快速降溫需求。試驗結果為改善量產車型提升空調快速降溫性能提供試驗數據支撐。試驗方案的驗證效果，也為后續車型設計提供了依據。

參考文獻

[1] 陳孟湘.汽車空調——原理、結構、安裝、維修[M].上海：上海交通大學出版社，2001.

[2] QC/T 658—2000，汽車空調整車降溫性能試驗方法 [S]. 2000.

[3] 王若平.汽車空調[M]. 北京：機械工業出版社，2007.

[4] T/CAAMTB 61—2021，汽車駕乘性體驗測試評價規程[S].2021.

（編輯" 楊凱麟）