关于汽车新风进风结构的研究

刘国平，张伟利，张骁诚，姜泽东（长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北 保定 071000）



关于汽车新风进风结构的研究

刘国平，张伟利，张骁诚，姜泽东
（长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北 保定 071000）

摘要：文章对与汽车空调相关的两种新风进风结构进行了分析，从空调进风原理、概念入手，分别分析了两种结构的组成、进气排水方式以及其优缺点，并结合分析结果，阐述了在进行新风进风系统设计时需要注意的地方。

关键词：汽车空调；新风进风；空调新风口；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

随着汽车行业的快速发展以及车辆拥有率的不断提升，人们购车理念也在不断转变，基本从“有辆车”已经转变到了“有辆舒适的车”，基于购车理念的转变，对车辆舒适性设计提出的较为严格的挑战；汽车空调也是如此，空调系统从单独的制冷采暖功能，发展至今已经可以实现“多区温控、后空调控制、电控控制、自动空调控制、智能空调控制、与整车网络交互、远程控制、语音控制”等功能，逐渐偏向“家居化”方面发展，仿佛自己的爱车就是自己的独立空间，快速发展的同时，关于“家居化”舒适性问题也凸显了出来，也就是空调系统常见的鼓风机噪声、压缩机噪声、压缩机振动以及开启空调后引起的整车共振等问题，针对上述问题，汽车空调NVH的设计预防变的尤为重要，“噪声小、振动小、出风柔和”等已经成为了基本的设计指标；所以说，空调噪声的设计以及预防，成为了各个主机厂首先需要考虑的一项；众所周知，空气系统实现制冷采暖，需要有风进入空调内部，通过风的作用，冷空气以及暖空气在车内循环，达到降温采暖的目的，空调系统通过“新风口”吸入外界空气，若进入的空气中含水量偏高或者有水滴，空调鼓风机内就可能进水，进水后鼓风机电机内金属部件就可能会产生锈蚀，在运转时发生异响问题，本文主要针对空调进风以及整车排水方面进行讨论，以便给予后续设计时相关参考预防。

1、空调进风排水系统简介以及分析

1.1空调进风原理

空调HVAC总成为空调从外界引风并传递至驾驶室的主要部件，空调的新风进风口位于车辆前围板上，在开启空调外循环时，在空调风机的作用下，外界空气受鼓风机产生的负压作用下进入空调HVAC内部，经过内部各分风结构，吹向驾驶室不同位置。

但是空调HVAC新风口，并非直接对接的外界空气，在机舱钣金外部，还有另外与外界空气相联的进风口，其中国内常见的大多数车型通过位于玻璃下方“雨刮盖板”上面的进气孔进气，也有少部分车型具有单独的“新风进风结构”，不通过雨刮盖板进风口，其与HVAC新风口直接相联。

1.1.1汽车新风进风结构的概念以及作用

（1）汽车新风循环：空气在汽车空调系统的作用下（空调外循环），由车外进入车内给驾驶室提供新鲜空气并将车内空气通过车辆尾部排气口排出所形成的循环；

（2）空调新风口：新风循环的进风口（空调系统与外界相连，吸入新鲜空气的进风口）；

（3）新风进风结构：与空调系统新风口对接，安装于驾驶室与机舱之间（与机舱之间无空气流通），通常由车身钣金与雨刮盖板配合所形成的“盒子结构”或者单独的新风进风箱结构；

（4）新风进风结构的作用：与空调系统配合，在空调系统开启外循环时，给驾驶室提供新鲜空气，并阻隔机舱内气体进入驾驶室。

1.1.2新风进风结构类型以及特点

（1）集成式新风进风结构(大多数日系、韩系、国产车型)

进风结构：钣金与雨刮盖板所形成的“盒子结构”，各结构如图1所示：

图1

（2）特点

图2

空调新风流向：车外新鲜空气由雨刮盖板左侧（图2中位置A）进入“盒子结构”，通过布置在车辆右侧的空调新风口（图2中位置B）吸气压力作用进入空调系统内部，雨刮盖板进风口与空调进风口位于车辆左右两侧。

雨天雨水流向：见图2，下雨天行车时，开启空调外循环，雨水会随空气一起从位置A进入“盒子结构”内部，并从盒子结构两侧钣金开孔位置排出车外，具体见图3所示：

图3

根据新风流向以及雨天雨水流向得知，因为雨刮盖板进水位置与空调进风口分别在车的两侧，并且空调进风口位置比排水孔控制要告，在雨天行车时，大部分雨水将从两侧排水孔排出，不会有明显的水滴随空气一起进入空调系统内部。

1.1.3独立式新风进风结构(德系部分车型)

进风结构：独立的新风进风箱结构，新风进气口在机盖上，在机舱与驾驶室之间，有与机盖和空调新风口相连的“新风进风箱”结构，结构以及位置如图4中左侧红色部分所示。

图4

1.1.4特点

空调新风流向：如图4右侧断面图所示，新风箱进风口与空调进风口在车辆同一侧，空气通过机盖上的新风进风口进入新风进风箱，然后进入空调系统内部。

图5

雨天雨水流向：雨天行车时，雨水随空气一起从机盖上的进风口进入新风进风箱，

在新风进风箱内部“气液分离结构”作用下，雨水从图4断面图中“排水孔”位置排出。

根据上述流向可知，此类机构需对新风箱内“气液分离结构”进行有效设计，并在设计前期进行模拟仿真分析，通过仿真初步判断水滴是否会随空气一起进入空调系统内部，否则在气液分离不良的情况下，可能会引起鼓风机内部进水产生锈蚀异响，例如图5所示。

1.2两种新风进风结构的优缺点对比

表1　

1.3新车型新风进风设计需要关注的内容

（1）测试与机舱之间的密封性，保证机舱内废气不会进入驾驶室内部；

（2）防水性测试，车辆进行淋雨试验，检查雨水是否会通过空调新风口进入空调系统内部；

（3）使用集成式新风进风结构，前期设计时需考虑雨刮盖板的进气孔与HVAC新风进风口分别处于新风进风结构的左右两侧，避免布置在一侧，防止空调直接吸进去水滴；

（4）使用独立式新风进风结构，在设计冻结之前必须使用CFD分析等方法，对其气液分离结构进行仿真分析，依据实车常用工况进行模拟分析，分析是否会产生水滴进入HVAC内部情况。

1.4总结

集成式结构较为简单，可实现程度高，目前国产车型大部分为此类结构；独立式结构较为复杂，需进行气液分离结构的设计以及对车辆进风、进水情况在设计前期进行分析，实现难度较高，车辆设计建议采用集成式结构。

生产线淋雨试验无法完全模拟车型静止以及行驶时的各种水流工况，并且无空调防水相关淋雨试验标准支持，需在样品车阶段进行识别接近的淋雨工况进行实车测试。

2、结论与展望

通过此次汽车空调新风进风结构优缺点分析，可见空调系统设计时，不仅需要考虑空调制冷、采暖、除霜等性能的设计，对整车方面排水性等也需要考虑到位；在进行NVH设计时，针对鼓风机失效模式，除了对其本身技术要求的规划外，其外部因素也需要考虑到位，比如此次分析的排水性；可见，空调NVH设计是离不开整车的，此次介绍中分析的两种类型的新风进风结构，各有优缺点，若能解决独立式进风结构的弊端，此方案还是非常可选的，希望此文章能对涉及方面的技术分析产生一定的推动性。

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

中图分类号：U463.61文献编码：A

文章编号：1671-7988（2016）05-41-03

作者简介：刘国平，就职于长城汽车股份有限公司技术中心。