汽车空调风道及出风口结构研究

李峥杰 程力

摘 要：在我国汽车制造水平不断提升的同时，汽车空调技术也随之不断提升，其中，空调风道和出风口的设计和改进这几年也进入了工程师们的视野，合理的风道布置、出风口布置能极大的提高汽车空调系统的实用型。

关键词：汽车空调；出风口；风道

我国的汽车空调技术已经有了较好的发展，从过去全部引进的情况到现在大部分自产，我国的汽车空调制造技术已经达到了国际先进的水平。但空调性能的良好发挥需要合理的风道、出风口设计，国产汽车往往出现空调制冷效果欠佳的问题，一般维修企业采取更换制冷剂更换空调的方式进行维修，但收效甚微。

传统风道设计一般采用模仿的方式，用国外车辆拆解的配件进行逆向工程，这种方式的最大问题是，对于风道内的结构和内部空气流动的情况一无所知，如果需要调整，没有可靠的理论依据。需要对调整后的成品进行重新试验寻找数据，这种方法不仅周期长，而且无法进行技术积累，每次重新设计都相对独立。

1 计算流体力学CFD设计

流体力学的发展和我国初期的空调风道设计一样，都是通过实验方式积累数据，来弥补理论流体力学的计算结果不实用的问题。

汽车空调风道的设计，一般涉及低速无粘流动的计算思路。由于不涉及超声流动，迭代解法、和交替方向隐式法、有限基本解法都可采用。其中，有限基本解法是解位势流动的一种数值方法。航空工业中曾广泛采用。

2 GB11555-1994涉及的风道要求设计

根据我国标准GB11555-1994风道及空气过滤器设计时应考虑包括逆向设计、风道布置、加工成型方式、三维建模、改动和二维设计图等程序。风道设计时应充分认识送风管道阻力及车内气流对组织对噪音、空调除雾、空调除霜的重要影响，风道设计关乎车内气流分配。其中，明确涉及了如下要求：

首先，风道应避免急转弯，如需分流，在分流处应加设导流板和分流板，必要的时候还应该有挡风板。其次，风管两端需严格密封，风管的固定要牢靠，并在外部设有足够的隔热防护措施，牢固包扎。最后，风管表面应有防止漏水或过热的隔降措施。

另外，在有条件的请款下，材料成型前应有CAE流体仿真。

3 除霜风口与除霜喷口的设计

中央除霜风道与除霜喷口的走向和风量应合理，且风道内壁需光滑，最小截面宽度也需符合要求，在风道符合要求的前提下，风口的设计需满足：中央风口宽度达到一定要求，出风散射面积在离出风口20厘米时达到覆盖80%的挡风玻璃宽度，且风力流动不能产生大面积涡流干扰，保持风力。两侧出风口的设计需考虑角度问题，其主要情况即容易产生干扰涡流，导致挡风玻璃表面的气流强度受到干扰。

4 较好的出风口设计案例

如图所示，是一个现在应用比较成熟的前挡风玻璃出风口设计。从图中可以看到，A、B、C三个区域是根据车型的配置和空调的配置进行的调整。其优点是可以根据车型配置调整出风口的大小，如低配车型即图示车型，可以把C区域打开，A、B区域关闭，这样在空调系统风力有限的情况下保证出风口的流速达到要求，能把挡风玻璃的大部分区域加热，且玻璃表面空气流速也能控制在某个值以上。

在中高配车型上，由于配备了较大功率的风扇，噪音控制也能符合要求，故采用较大的出风口设计，即把B区域打开，能照顾到更大的玻璃表面积，但低配车型如果采用这种方式，会由于出风口太大导致流速降低，不能有效地形成高速气流达到除霜除雾的效果。

A区域作为预留区域，可以看到，厂商在设计时虽然这样设计外观，但并未对其进行可拆处理，故考虑一般作为美观用途。豪华车的出风口设计也会采用这样的全覆盖形式，这需要极其严格的噪音控制，以及气流到达出风口前都需保持足够的流速。

5 总结

汽车空调虽然和性能、外观等相比显得较为无足轻重，但它的设计和制造水平体现出一个车系的品牌价值和层次，因此我国汽车厂商在解决了过去从无到有的问题后，这两年逐步开始注重品牌的建设和内涵建设，诸如汽车空调、噪音控制、音响设备、多媒体配置等方面有了不小的进步，这种进步不仅体现在外观的豪华程度，更体现在风道设计这样的细节上，我们还需进一步正视差距，进行努力。

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作者简介：

李峥杰（1984-），男，汉，河南鹤壁人，硕士，初级，研究方向：车辆工程；程力（1988-），男，河南鹤壁人，硕士，助教，研究方向：汽车电子。