【摘" 要】針對(duì)客戶(hù)認(rèn)為汽車(chē)空調(diào)降溫性能還有優(yōu)化的空間，經(jīng)過(guò)分析，增加HVAC總成出風(fēng)模式功能和儀表板出風(fēng)口通風(fēng)面積。按照汽車(chē)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T 658—2000進(jìn)行環(huán)境倉(cāng)試驗(yàn)驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果表明可以達(dá)到快速降溫目的。

【關(guān)鍵詞】HVAC總成；空調(diào)出風(fēng)口；模式

中圖分類(lèi)號(hào)：U463.851"""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A""" 文章編號(hào)：1003-8639（2025）01-0089-03

Experimental Study on Optimization of Vehicle Cooling Performance

ZHANG Xiaogang

（Derry New Energy Automobile Co.，Ltd.，Shanghai 200062）

【Abstract】There is still room for improvement in the cooling performance of car air conditioning，as customers believe. After analysis，the functions of the HVAC assembly's air outlet mode have been enhanced，and the ventilation area of the instrument panel's air outlet has been increased. In accordance with the automotive industry standard QC/T 658—2000，environmental chamber tests were carried out for verification. The test results indicate that rapid cooling can be achieved.

【Key words】HVAC assembly；air conditioning vents；mode

0" 前言

隨著人民生活水平的提高，各行各業(yè)對(duì)汽車(chē)舒適性要求也越來(lái)越高。有試驗(yàn)表明，夏季汽車(chē)在室外陽(yáng)光下長(zhǎng)時(shí)間暴曬，車(chē)內(nèi)環(huán)境溫度會(huì)高于外界環(huán)境溫度。在環(huán)境溫度40℃的天氣下，乘員艙內(nèi)溫度可以達(dá)到70℃，甚至超過(guò)80℃，如果使用隔熱比較差的內(nèi)飾，以及陽(yáng)光透射率比較大的玻璃，或者取消部分內(nèi)飾材料，情況將會(huì)更糟糕。市場(chǎng)認(rèn)為微卡車(chē)型夏季空調(diào)降溫速度還有提升空間，針對(duì)這一問(wèn)題，本文將從空調(diào)系統(tǒng)各部件技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)以及相關(guān)的周邊做全面的分析研究，并通過(guò)快速成型件進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

1" 工作原理

1.1" 汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)工作原理

汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的工作原理是利用液態(tài)制冷劑經(jīng)過(guò)膨脹閥節(jié)流，進(jìn)入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)汽化吸熱，吸收掠過(guò)蒸發(fā)器表面的空氣熱量，降低空氣溫度，達(dá)到乘客艙降溫目的，如圖1所示。

制冷劑循環(huán)流動(dòng)涉及4個(gè)關(guān)鍵過(guò)程：壓縮、散熱、節(jié)流和吸熱。

1）壓縮過(guò)程：壓縮機(jī)吸入蒸發(fā)器出口處的低溫低壓制冷劑氣體，通過(guò)壓縮機(jī)的壓縮使其變成高溫高壓的氣體，然后排出壓縮機(jī)。

2）散熱過(guò)程：高溫高壓的制冷劑氣體進(jìn)入冷凝器，通過(guò)冷凝器的冷凝過(guò)程變成液態(tài)，并散出大量的熱量。

3）節(jié)流過(guò)程：制冷劑液體通過(guò)膨脹閥節(jié)流，使體積變大，壓力和溫度急劇下降，以霧狀（細(xì)小液滴）排出。

4）吸熱過(guò)程：霧狀制冷劑液體進(jìn)入蒸發(fā)器，由于沸點(diǎn)遠(yuǎn)低于蒸發(fā)器內(nèi)溫度，制冷劑液體蒸發(fā)成氣體，在蒸發(fā)過(guò)程中大量吸收周?chē)臒崃浚瑥亩档蛙?chē)內(nèi)的溫度。

參照陳孟湘[1]編著的《汽車(chē)空調(diào)——原理、結(jié)構(gòu)、安裝、維修》計(jì)算整車(chē)熱負(fù)荷校核，本車(chē)型設(shè)計(jì)的空調(diào)系統(tǒng)各部件性能參數(shù)均滿足設(shè)計(jì)要求。

1.2" 空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)工作原理

空氣在HVAC總成內(nèi)的鼓風(fēng)機(jī)作用下，空氣進(jìn)入制冷循環(huán)系統(tǒng)中的蒸發(fā)器降低空氣流溫度，通過(guò)冷暖風(fēng)門(mén)控制，使氣流避開(kāi)加熱芯體，直接進(jìn)入氣流的分風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)道，使氣流吹向吹面、吹面/吹腳、吹腳、吹腳/吹前窗、吹前窗。如圖2所示。理論上風(fēng)量越大，空調(diào)制冷量越大，在密閉絕熱的情況下，同樣的空間內(nèi)降溫的速度也會(huì)越快。

如需對(duì)氣流加熱，此時(shí)空調(diào)制冷系統(tǒng)不工作，使氣流通過(guò)PTC加熱器，再進(jìn)入各風(fēng)門(mén)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)模式功能。

前期為了滿足造型需求，出風(fēng)口設(shè)計(jì)一個(gè)，并且和造型狀態(tài)一致，使出風(fēng)口格柵不可調(diào)，同時(shí)也非常致密，導(dǎo)致風(fēng)阻很大，空氣流量減小，如圖3所示。

2" 方案優(yōu)化

2.1" 空調(diào)箱總成優(yōu)化方案

原空調(diào)出風(fēng)口沒(méi)有模式分風(fēng)功能，為了解決除霜和乘員艙降溫問(wèn)題，直接把氣流同時(shí)吹向玻璃和乘員，省略模式伺服電機(jī)。氣流直接吹向玻璃面，由于玻璃熱阻遠(yuǎn)小于空氣熱阻，冷空氣經(jīng)過(guò)前玻璃時(shí)會(huì)損失一部分制冷量。更改前HVAC總成及風(fēng)道如圖4所示。

優(yōu)化方案為增加模式電機(jī)、模式風(fēng)門(mén)，把吹面和除霜模式分開(kāi)，使氣流全部吹向前擋玻璃，或者全部吹向乘員。更改后HVAC總成及風(fēng)道如圖5所示。

2.2" 儀表板出風(fēng)口優(yōu)化方案

原方案為了滿足造型需求，將出風(fēng)口做成固定形式并且格柵比較密，因此出風(fēng)口風(fēng)阻比較大，導(dǎo)致同功率下鼓風(fēng)機(jī)空氣流量降低，影響蒸發(fā)器制冷性能。優(yōu)化方案更改出風(fēng)口部分結(jié)構(gòu)，增加導(dǎo)向，格柵間距增加，大大降低風(fēng)阻，同功率下鼓風(fēng)機(jī)有效提升風(fēng)量，同時(shí)將原來(lái)一個(gè)吹面出風(fēng)口更改為兩個(gè)吹面出風(fēng)口。更改后出風(fēng)口如圖6所示。

3" 試驗(yàn)驗(yàn)證

3.1" 試驗(yàn)條件及試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)整理

按照汽車(chē)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T 658—2000《汽車(chē)空調(diào)整車(chē)降溫性能試驗(yàn)方法》[2]進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)條件：環(huán)境溫度38℃、日照強(qiáng)度1000w/（m2·h）、空氣濕度50%RH，環(huán)境倉(cāng)內(nèi)預(yù)熱車(chē)輛，車(chē)內(nèi)溫升到48℃時(shí)開(kāi)始試驗(yàn)。因顧客反饋降溫速度比較慢，所以試驗(yàn)時(shí)按照車(chē)速40km/h、試驗(yàn)時(shí)間40min、HVAC總成的模式調(diào)整至吹面模式，鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量擋位調(diào)整至最大風(fēng)量，電動(dòng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整至設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速，在環(huán)境倉(cāng)內(nèi)做試驗(yàn)。試驗(yàn)過(guò)程中記錄頭部溫度以及出風(fēng)口溫度試驗(yàn)數(shù)據(jù)。更改前后降溫試驗(yàn)對(duì)比曲線如圖7所示。

3.2" 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

汽車(chē)艙內(nèi)的溫度降低速率直接影響空調(diào)系統(tǒng)容量和能耗，且影響人體適應(yīng)環(huán)境急劇變化的適應(yīng)能力，所以降溫速度影響舒適性與經(jīng)濟(jì)性的協(xié)調(diào)。根據(jù)圖7試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析，試驗(yàn)進(jìn)行到5min時(shí)，更改后比更改前呼吸點(diǎn)溫度降低約4.5℃，降溫速率取得極大改善。有研究表明，合適的降溫速度為每分鐘汽車(chē)內(nèi)部溫度下降約1.5℃[3]，更改后試驗(yàn)結(jié)果表明前10min內(nèi)，降溫速率約2℃/min，達(dá)到快速降溫效果。按照?qǐng)F(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CAAMTB 61—2021《汽車(chē)駕乘性體驗(yàn)測(cè)試評(píng)價(jià)規(guī)程》[4]客觀評(píng)價(jià)空調(diào)性能，優(yōu)化后的空調(diào)系統(tǒng)為良。在試驗(yàn)進(jìn)行到40min試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，乘客艙呼吸點(diǎn)的溫度也低于項(xiàng)目當(dāng)初制定的VTS目標(biāo)。

4" 結(jié)論

HVAC總成增加出風(fēng)模式，增加出風(fēng)口通風(fēng)面積，可以達(dá)到快速降溫目的，滿足客戶(hù)快速降溫需求。試驗(yàn)結(jié)果為改善量產(chǎn)車(chē)型提升空調(diào)快速降溫性能提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐。試驗(yàn)方案的驗(yàn)證效果，也為后續(xù)車(chē)型設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳孟湘.汽車(chē)空調(diào)——原理、結(jié)構(gòu)、安裝、維修[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2001.

[2] QC/T 658—2000，汽車(chē)空調(diào)整車(chē)降溫性能試驗(yàn)方法 [S]. 2000.

[3] 王若平.汽車(chē)空調(diào)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[4] T/CAAMTB 61—2021，汽車(chē)駕乘性體驗(yàn)測(cè)試評(píng)價(jià)規(guī)程[S].2021.

（編輯" 楊凱麟）