PM2.5过滤器对空调器总成性能影响的试验研究

秦 红，所微鹤

（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）

PM2.5过滤器对空调器总成性能影响的试验研究

秦 红，所微鹤

（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）

针对配置不同种类的空调过滤器的汽车空调系统，通过台架试验进行分析，提出配置PM2.5过滤器的空调器总成的设计要点。

空调总成性能；PM2.5过滤器；台架空调系统试验；风量分布

汽车乘员室作为一个密闭空间，为了保证车内足够的氧气量，需要引入车外空气。 随着工业的发展，空气质量日益下降，特别是在交通拥堵地区尤为明显。分析2017年2月9日中国天气网发布的实时空气质量数据，490个监测地点中，空气质量指数＞50的为484个，占比98.78%。乘用汽车都安装了空气调节（空调）系统，通过空调系统引入车外新鲜空气。为了保护车内人员免受可吸入颗粒物的损害，越来越多的车加装了PM2.5过滤器，但增加PM2.5过滤器对空调系统的风量、制冷量、制热量造成很大影响。本文依据长城汽车某车型加装PM2.5过滤器的试验结果及空调系统的设计过程，给出空调系统性能的影响范围，为后续车型的设计开发提供参考。

图1 进风机构在空调器总成中位置图

1 汽车空调过滤器概述

1.1 汽车空调系统的新风和循环风原理

汽车空调系统的进风机构主要由新风口、循环风门、运动机构、过滤器组成，各零部件在HVAC总成上的位置如图1所示。

新风口是车外空气进入车内的入口；循环风门可实现全车内风循环、全车外新风、车内风与车外风混合3种模式的选择切换；运动机构由执行器和连杆组成，实现对循环风门的运动控制；过滤器在循环风门的下方，不论采用哪种循环模式进入空调的空气，都需要经过过滤器的过滤净化。

1.2 过滤器种类及特点

为了满足改善车内空气质量的不同需求，空调过滤器一般为花粉过滤器、PM2.5粉尘过滤器、PM2.5活性炭过滤器3种，如图2所示，空调过滤器功能见表1。

图2 过滤器产品

表1 空调过滤器功能

不同类型的过滤器主要是过滤材质不同。不同材质显微图像如图3所示。

图3 过滤器材质图示

花粉过滤器滤材和PM2.5粉尘过滤器滤材都是由过滤层和支撑层组成，但是过滤层纤维的种类和纤维层厚度不同；PM2.5活性炭过滤器滤材由过滤层、活性炭层和支撑层组成。

2 汽车空调过滤器性能测试及分析

2.1 不同种类汽车空调过滤器参数

选取长城汽车某车型3种不同配置的空调过滤器，基本参数见表2。

表2 空调过滤器参数

2.2 PM2.5过滤器实车过滤效果测试

选取长城汽车某车型配置的不同形式空调过滤器进行对比测试。将空调置于内循环、吹面模式，PM2.5浓度设置为127μg/m3后开启空调10 min，对比测试前后的PM2.5浓度差，测试数据如图4所示。

配置花粉过滤器时，驾驶室内PM2.5由127μg/m3下降至71μg/m3，过滤效率44%；配置PM2.5过滤器时，驾驶室内PM2.5由127μg/m3下降至7μg/m3，过滤效果达94%，过滤效果明显。

图4 某车型驾驶室PM2.5测试数据

2.3 不同种类汽车空调过滤器风阻测试

在汽车空调性能试验台架上，选取10种常用风量，测试3种不同过滤器的风阻，数据见表3。

表3 空调过滤器风量风阻测试结果

将风量和风阻的对应数据表现在折线图上，变化趋势如图5所示。

图5 空调过滤器风阻变化趋势

通过图5可知，花粉过滤器、PM2.5粉尘过滤器、PM2.5活性炭过滤器在HVAC总成中的风阻都是随着风量的增加而增大，且呈现出非线性变化趋势，其中PM2.5活性炭过滤器风阻增速最为显著。风阻的增加将导致这个系统的制冷性能降低，这种变化在过滤器设计选型时须重点关注。

2.4 装配不同种类汽车空调过滤器的空调器总成性能将不同类型的空调过滤器分别装配到同一个空调器总成中，在相同的鼓风机输入电压下，分别测试各个过滤器的空调器总成的风量、制冷量、制热量。具体数据见表4。

表4 空调器总成试验数据

根据测试数据，分析不同种类的空调过滤器性能参数的变化率，见表5。

表5 PM2.5过滤器与花粉过滤器试验数据分析

通过以上数据可知， PM2.5过滤器对空调器总成风量影响显著，对空调性能的影响较小，相比而言制热模式下的影响远大于制冷模式，所以在设计选型PM2.5过滤器时只需重点关注制热模式下的影响，当制热模式下的影响消除后制冷模式下其影响会一并消除。

3 结论

汽车空调采用PM2.5过滤器后，驾驶室内空气质量明显改善，过滤效率可达94%以上，PM2.5过滤器的大量应用是汽车空调系统的必然趋势。通过对长城汽车某车型装配不同种类的空调过滤器的空调器总成在台架试验台进行的试验分析可知：PM2.5过滤器对空调器总成风量影响较为显著。在没有后排出风口的车辆中，前排出风将较难达到后排乘员处，需通过增大风量或降低风道阻力等方式予以弥补，而系统的制冷、制热性能影响程度相对较低。若车辆直接更换PM2.5过滤器，对整车空调性能影响应在可接受范围内，加之风道阻力、风量等方面的优化，增加PM2.5过滤器的影响可以完全避免。

［1］ 麻友良.汽车空调技术［M］.北京：北京大学出版社，2004：94.

［2］ 长城汽车股份有限公司空调事业部.空调系统性能试验标准［Z］.

［3］ MANN+HUMMEL，GWM tech show to customer［Z］.

（编辑 杨 景）

Research on Impact of PM2.5 Filter on Vehicle A/C Performance

QIN Hong， SUO Wei-he
(R&D Center of Great Wall Motor Co.， Ltd.；Automotive Engineering Technical Center of HeBei， Baoding 071000， China)

Based on different types of vehicle A/C filter system， the platform experiment is conducted， and then design points of PM2.5 filter configuration in A/C system are put forward.

A/C performance；PM2.5 filter；A/C platform testing；wind distribution

U463.851

A

1003-8639（2017）07-0078-03

2017-02-28

秦红（1981-）女，河北保定人，工程师，主要从事汽车空调系统的设计开发工作。