汽車空調風道及出風口結構研究

李崢杰 程力

摘 要：在我國汽車制造水平不斷提升的同時，汽車空調技術也隨之不斷提升，其中，空調風道和出風口的設計和改進這幾年也進入了工程師們的視野，合理的風道布置、出風口布置能極大的提高汽車空調系統的實用型。

關鍵詞：汽車空調；出風口；風道

我國的汽車空調技術已經有了較好的發展，從過去全部引進的情況到現在大部分自產，我國的汽車空調制造技術已經達到了國際先進的水平。但空調性能的良好發揮需要合理的風道、出風口設計，國產汽車往往出現空調制冷效果欠佳的問題，一般維修企業采取更換制冷劑更換空調的方式進行維修，但收效甚微。

傳統風道設計一般采用模仿的方式，用國外車輛拆解的配件進行逆向工程，這種方式的最大問題是，對于風道內的結構和內部空氣流動的情況一無所知，如果需要調整，沒有可靠的理論依據。需要對調整后的成品進行重新試驗尋找數據，這種方法不僅周期長，而且無法進行技術積累，每次重新設計都相對獨立。

1 計算流體力學CFD設計

流體力學的發展和我國初期的空調風道設計一樣，都是通過實驗方式積累數據，來彌補理論流體力學的計算結果不實用的問題。

汽車空調風道的設計，一般涉及低速無粘流動的計算思路。由于不涉及超聲流動，迭代解法、和交替方向隱式法、有限基本解法都可采用。其中，有限基本解法是解位勢流動的一種數值方法。航空工業中曾廣泛采用。

2 GB11555-1994涉及的風道要求設計

根據我國標準GB11555-1994風道及空氣過濾器設計時應考慮包括逆向設計、風道布置、加工成型方式、三維建模、改動和二維設計圖等程序。風道設計時應充分認識送風管道阻力及車內氣流對組織對噪音、空調除霧、空調除霜的重要影響，風道設計關乎車內氣流分配。其中，明確涉及了如下要求：

首先，風道應避免急轉彎，如需分流，在分流處應加設導流板和分流板，必要的時候還應該有擋風板。其次，風管兩端需嚴格密封，風管的固定要牢靠，并在外部設有足夠的隔熱防護措施，牢固包扎。最后，風管表面應有防止漏水或過熱的隔降措施。

另外，在有條件的請款下，材料成型前應有CAE流體仿真。

3 除霜風口與除霜噴口的設計

中央除霜風道與除霜噴口的走向和風量應合理，且風道內壁需光滑，最小截面寬度也需符合要求，在風道符合要求的前提下，風口的設計需滿足：中央風口寬度達到一定要求，出風散射面積在離出風口20厘米時達到覆蓋80%的擋風玻璃寬度，且風力流動不能產生大面積渦流干擾，保持風力。兩側出風口的設計需考慮角度問題，其主要情況即容易產生干擾渦流，導致擋風玻璃表面的氣流強度受到干擾。

4 較好的出風口設計案例

如圖所示，是一個現在應用比較成熟的前擋風玻璃出風口設計。從圖中可以看到，A、B、C三個區域是根據車型的配置和空調的配置進行的調整。其優點是可以根據車型配置調整出風口的大小，如低配車型即圖示車型，可以把C區域打開，A、B區域關閉，這樣在空調系統風力有限的情況下保證出風口的流速達到要求，能把擋風玻璃的大部分區域加熱，且玻璃表面空氣流速也能控制在某個值以上。

在中高配車型上，由于配備了較大功率的風扇，噪音控制也能符合要求，故采用較大的出風口設計，即把B區域打開，能照顧到更大的玻璃表面積，但低配車型如果采用這種方式，會由于出風口太大導致流速降低，不能有效地形成高速氣流達到除霜除霧的效果。

A區域作為預留區域，可以看到，廠商在設計時雖然這樣設計外觀，但并未對其進行可拆處理，故考慮一般作為美觀用途。豪華車的出風口設計也會采用這樣的全覆蓋形式，這需要極其嚴格的噪音控制，以及氣流到達出風口前都需保持足夠的流速。

5 總結

汽車空調雖然和性能、外觀等相比顯得較為無足輕重，但它的設計和制造水平體現出一個車系的品牌價值和層次，因此我國汽車廠商在解決了過去從無到有的問題后，這兩年逐步開始注重品牌的建設和內涵建設，諸如汽車空調、噪音控制、音響設備、多媒體配置等方面有了不小的進步，這種進步不僅體現在外觀的豪華程度，更體現在風道設計這樣的細節上，我們還需進一步正視差距，進行努力。

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作者簡介：

李崢杰（1984-），男，漢，河南鶴壁人，碩士，初級，研究方向：車輛工程；程力（1988-），男，河南鶴壁人，碩士，助教，研究方向：汽車電子。