汽车空调外循环进风口进水问题分析

吕奉阳 杨金秀 项明

（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院）

随着技术进步和生活水平的提高，人们对汽车质量和品质的要求日益提高。汽车空调外循环进风口的设计不仅要满足进风量的要求，同时也要满足水管理的要求[1]。如果排水结构设计不合理，淋雨试验或下雨天很容易出现空调外循环进风口进水问题，影响乘员舱的舒适性，引发客户抱怨或投诉[2]。文章针对某车型淋雨试验中空调外循环进风口进水的问题，从内因和外因2 个方面系统分析进水原因，在总结进水原因的基础上给出了具体的解决措施，通过重新进行淋雨试验验证，解决了空调外循环进风口进水的问题。

1 问题描述

对某车型进行淋雨试验，发现副驾驶位置有水滴落入地毯，拆下空调滤芯后发现空调滤芯内部有大量积水，如图1 所示。

图1 汽车空调滤芯积水

2 原因分析

2.1 车身结构分析

车身结构是空调外循环进风口进水问题的内因。空调外循环进风结构可分为集成式和独立式2 种，国产车型一般采用集成式结构[3]。空调外循环进风口位置的车身结构断面，如图2 所示，主要进水路径如下：

1）从雨刮盖板的进气格栅掉落的水滴随气流进入空调外循环进风口；

2）从前风窗玻璃内壁前沿掉落的水滴随气流进入空调外循环进风口；

3）水流沿着前风窗横梁表面流入空调外循环进风口；

4）空调进风口位置与流水槽Z 向距离较小，排水孔尺寸小，流水槽积水没过空调外循环进风口。

图2 汽车空调外循环进风口进水路径

2.2 试验条件的影响

试验条件是空调外循环进风口进水问题的外因，主要影响因素包括：淋雨坡度、淋雨时间和淋雨强度、是否开启空调外循环最大风量、是否开启雨刮、是否拆除空调滤芯、玻璃涂胶状态等。

1）淋雨坡度：驻坡淋雨试验坡度要求为15%，某车型轴距为2 800 mm，后轮在平地，前轮抬高420 mm 即为15%坡度。驻坡淋雨相对于平置淋雨，雨刮盖板进水口Z 向投影面积加大，排水口与进气口高度差减小，增加了进水风险。

2）淋雨时间和淋雨强度：驻坡淋雨试验时间要求为5 min，淋雨强度为24 mm/min。为方便观察漏雨点，可以适当加大淋雨强度，延长淋雨时间。

3）空调外循环最大风量：通过淋雨验证，不开启空调时空调滤芯无进水问题，开启空调外循环最大风量后，空调滤芯存在进水问题。

4）是否开启雨刮：企业标准对雨刮开启没有要求，通过实际淋雨验证，关闭雨刮会增加雨刮盖板的积水深度，增加进水风险。

5）是否拆除空调滤芯：淋雨试验不拆空调滤芯，淋雨验证时为方便观察漏雨点有时会拆掉滤芯，导致进气口风力变大，观察时漏雨问题恶化。

6）玻璃涂胶状态：量产阶段的玻璃胶一般采用机器人自动涂胶，试制阶段一般采用人工涂胶。人工涂胶容易产生涂胶不良，进而引发漏雨问题[4]。

2.3 进水原因总结

通过对以上问题点进行分析排查，总结某车型主要进水原因为：1）雨刮盖板进气格栅开孔位置不合理；2）排水孔尺寸偏小；3）前风窗玻璃人工涂胶质量不良。

3 解决措施

3.1 优化雨刮盖板进气格栅开孔位置

为避免雨水直接淋到或被吸入空调进风口，雨刮盖板上的进气格栅需尽量远离空调进风口，Y 向距离一般要求大于100 mm。检查数据发现，雨刮盖板右侧进气格栅开孔距离进风口63 mm，如图3 所示。进气格栅开孔位置不满足设计要求，存在进水风险。解决措施为：取消右侧进气格栅开孔，为保证进风量，在左侧远离空调进风口的位置增加同等尺寸的进气格栅开孔。

图3 汽车空调雨刮盖板进气格栅开孔位置

3.2 优化排水孔尺寸

汽车空调流水槽排水孔位置，如图4 所示。

图4 汽车空调流水槽排水孔位置

排水孔的尺寸设计应保证单位时间内流水槽的排水量大于雨刮盖板的进水量，根据动量定理可以推导出经验公式如下：

式中：S1——雨刮盖板进气格栅开孔面积，mm2；

S2——流水槽排水孔面积，mm2；

h1——雨刮盖板平均积水深度，mm；

h2——流水槽排水孔到空调进风口的高度，mm。

根据式（1），可以计算出某车型排水孔最小开孔直径为49 mm。实车测量开孔尺寸为36 mm，在长时间高强度的淋雨工况下，存在流水槽积水无法及时排出，积水高于进风口下边缘而导致车内进水的风险。解决措施为：增加排水孔尺寸，将排水孔直径由36 mm 改为49 mm。

3.3 优化前风窗玻璃涂胶质量

问题车辆为试制车辆，前风窗玻璃采用人工涂胶，玻璃胶位置与设计状态存在偏差，挡水泡棉与玻璃胶之间存在间隙，涂胶不良导致挡水泡棉没有充分隔断水流。通过加装泡棉进行淋雨验证，空调滤芯积水量减少，进水问题有明显改善。解决措施为：优化玻璃涂胶质量，保证挡水泡棉与玻璃胶的相对位置符合设计要求，泡棉上端与玻璃胶相连，下端延伸至玻璃前沿，充分隔断水流。优化前后的玻璃涂胶位置，如图5 所示。

图5 某车型前风窗玻璃涂胶位置优化

4 试验验证

将以上解决措施应用到实车上，重新进行淋雨试验，淋雨工况，如表1 所示。经过淋雨试验后，各淋雨工况均无进水问题，证明了解决方案的有效性，解决了空调外循环进风口的进水问题。

表1 某车型淋雨工况说明

2019年7月基本型乘用车（轿车）销售汇总表

5 结论

通过对某车型空调进风口进水问题的分析与解决，总结出预防空调外循环进风口进水问题的设计经验如下：

1）雨刮盖板进气格栅开孔位置应远离空调外循环进风口位置，Y 向距离一般大于100 mm，如不满足要求，雨刮盖板应考虑增加遮雨板[5]；

2）为了防止前风窗玻璃内壁前沿的水流在进风口上方落入流水槽，应在前风窗玻璃前端远离进风口的位置增加挡水泡棉或橡胶块，让水流提前落入流水槽，降低随气流吸入进风口的风险；

3）为了防止水流沿前风窗横梁进入进风口，前风窗横梁应增加导水槽或进风口上方增加挡水板，进风口尽可能采用翻边孔；

4）为了防止流水槽积水倒灌进入进风口，进风口下边缘到流水槽的Z 向距离一般大于70 mm，排水孔尺寸应满足经验公式要求。