汽車空調外循環進風口進水問題分析

呂奉陽 楊金秀 項明

（廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院）

隨著技術進步和生活水平的提高，人們對汽車質量和品質的要求日益提高。汽車空調外循環進風口的設計不僅要滿足進風量的要求，同時也要滿足水管理的要求[1]。如果排水結構設計不合理，淋雨試驗或下雨天很容易出現空調外循環進風口進水問題，影響乘員艙的舒適性，引發客戶抱怨或投訴[2]。文章針對某車型淋雨試驗中空調外循環進風口進水的問題，從內因和外因2 個方面系統分析進水原因，在總結進水原因的基礎上給出了具體的解決措施，通過重新進行淋雨試驗驗證，解決了空調外循環進風口進水的問題。

1 問題描述

對某車型進行淋雨試驗，發現副駕駛位置有水滴落入地毯，拆下空調濾芯后發現空調濾芯內部有大量積水，如圖1 所示。

圖1 汽車空調濾芯積水

2 原因分析

2.1 車身結構分析

車身結構是空調外循環進風口進水問題的內因。空調外循環進風結構可分為集成式和獨立式2 種，國產車型一般采用集成式結構[3]。空調外循環進風口位置的車身結構斷面，如圖2 所示，主要進水路徑如下：

1）從雨刮蓋板的進氣格柵掉落的水滴隨氣流進入空調外循環進風口；

2）從前風窗玻璃內壁前沿掉落的水滴隨氣流進入空調外循環進風口；

3）水流沿著前風窗橫梁表面流入空調外循環進風口；

4）空調進風口位置與流水槽Z 向距離較小，排水孔尺寸小，流水槽積水沒過空調外循環進風口。

圖2 汽車空調外循環進風口進水路徑

2.2 試驗條件的影響

試驗條件是空調外循環進風口進水問題的外因，主要影響因素包括：淋雨坡度、淋雨時間和淋雨強度、是否開啟空調外循環最大風量、是否開啟雨刮、是否拆除空調濾芯、玻璃涂膠狀態等。

1）淋雨坡度：駐坡淋雨試驗坡度要求為15%，某車型軸距為2 800 mm，后輪在平地，前輪抬高420 mm 即為15%坡度。駐坡淋雨相對于平置淋雨，雨刮蓋板進水口Z 向投影面積加大，排水口與進氣口高度差減小，增加了進水風險。

2）淋雨時間和淋雨強度：駐坡淋雨試驗時間要求為5 min，淋雨強度為24 mm/min。為方便觀察漏雨點，可以適當加大淋雨強度，延長淋雨時間。

3）空調外循環最大風量：通過淋雨驗證，不開啟空調時空調濾芯無進水問題，開啟空調外循環最大風量后，空調濾芯存在進水問題。

4）是否開啟雨刮：企業標準對雨刮開啟沒有要求，通過實際淋雨驗證，關閉雨刮會增加雨刮蓋板的積水深度，增加進水風險。

5）是否拆除空調濾芯：淋雨試驗不拆空調濾芯，淋雨驗證時為方便觀察漏雨點有時會拆掉濾芯，導致進氣口風力變大，觀察時漏雨問題惡化。

6）玻璃涂膠狀態：量產階段的玻璃膠一般采用機器人自動涂膠，試制階段一般采用人工涂膠。人工涂膠容易產生涂膠不良，進而引發漏雨問題[4]。

2.3 進水原因總結

通過對以上問題點進行分析排查，總結某車型主要進水原因為：1）雨刮蓋板進氣格柵開孔位置不合理；2）排水孔尺寸偏小；3）前風窗玻璃人工涂膠質量不良。

3 解決措施

3.1 優化雨刮蓋板進氣格柵開孔位置

為避免雨水直接淋到或被吸入空調進風口，雨刮蓋板上的進氣格柵需盡量遠離空調進風口，Y 向距離一般要求大于100 mm。檢查數據發現，雨刮蓋板右側進氣格柵開孔距離進風口63 mm，如圖3 所示。進氣格柵開孔位置不滿足設計要求，存在進水風險。解決措施為：取消右側進氣格柵開孔，為保證進風量，在左側遠離空調進風口的位置增加同等尺寸的進氣格柵開孔。

圖3 汽車空調雨刮蓋板進氣格柵開孔位置

3.2 優化排水孔尺寸

汽車空調流水槽排水孔位置，如圖4 所示。

圖4 汽車空調流水槽排水孔位置

排水孔的尺寸設計應保證單位時間內流水槽的排水量大于雨刮蓋板的進水量，根據動量定理可以推導出經驗公式如下：

式中：S1——雨刮蓋板進氣格柵開孔面積，mm2；

S2——流水槽排水孔面積，mm2；

h1——雨刮蓋板平均積水深度，mm；

h2——流水槽排水孔到空調進風口的高度，mm。

根據式（1），可以計算出某車型排水孔最小開孔直徑為49 mm。實車測量開孔尺寸為36 mm，在長時間高強度的淋雨工況下，存在流水槽積水無法及時排出，積水高于進風口下邊緣而導致車內進水的風險。解決措施為：增加排水孔尺寸，將排水孔直徑由36 mm 改為49 mm。

3.3 優化前風窗玻璃涂膠質量

問題車輛為試制車輛，前風窗玻璃采用人工涂膠，玻璃膠位置與設計狀態存在偏差，擋水泡棉與玻璃膠之間存在間隙，涂膠不良導致擋水泡棉沒有充分隔斷水流。通過加裝泡棉進行淋雨驗證，空調濾芯積水量減少，進水問題有明顯改善。解決措施為：優化玻璃涂膠質量，保證擋水泡棉與玻璃膠的相對位置符合設計要求，泡棉上端與玻璃膠相連，下端延伸至玻璃前沿，充分隔斷水流。優化前后的玻璃涂膠位置，如圖5 所示。

圖5 某車型前風窗玻璃涂膠位置優化

4 試驗驗證

將以上解決措施應用到實車上，重新進行淋雨試驗，淋雨工況，如表1 所示。經過淋雨試驗后，各淋雨工況均無進水問題，證明了解決方案的有效性，解決了空調外循環進風口的進水問題。

表1 某車型淋雨工況說明

2019年7月基本型乘用車（轎車）銷售匯總表

5 結論

通過對某車型空調進風口進水問題的分析與解決，總結出預防空調外循環進風口進水問題的設計經驗如下：

1）雨刮蓋板進氣格柵開孔位置應遠離空調外循環進風口位置，Y 向距離一般大于100 mm，如不滿足要求，雨刮蓋板應考慮增加遮雨板[5]；

2）為了防止前風窗玻璃內壁前沿的水流在進風口上方落入流水槽，應在前風窗玻璃前端遠離進風口的位置增加擋水泡棉或橡膠塊，讓水流提前落入流水槽，降低隨氣流吸入進風口的風險；

3）為了防止水流沿前風窗橫梁進入進風口，前風窗橫梁應增加導水槽或進風口上方增加擋水板，進風口盡可能采用翻邊孔；

4）為了防止流水槽積水倒灌進入進風口，進風口下邊緣到流水槽的Z 向距離一般大于70 mm，排水孔尺寸應滿足經驗公式要求。