鄭淳允

摘 要：隨著消費者對汽車功能以及性能要求越來越高，空調(diào)系統(tǒng)設計的重要度也日益升高。空調(diào)系統(tǒng)與汽車的空調(diào)舒適性密切相關，不僅決定了乘員艙內(nèi)氣體的溫度、濕度、流量等關鍵技術參數(shù)，還與汽車的能耗經(jīng)濟性有一定的聯(lián)系。本文主要結(jié)合作者的經(jīng)驗對汽車空調(diào)系統(tǒng)設計進行論述。

關鍵詞：功能;性能;空調(diào)系統(tǒng);空調(diào)舒適性

1 空調(diào)系統(tǒng)構成及分類

汽車空調(diào)系統(tǒng)由制冷系統(tǒng)和制熱系統(tǒng)兩大系統(tǒng)組成。制冷系統(tǒng)采用的是蒸發(fā)壓縮式制冷原理，主要是由冷凝器、壓縮機、蒸發(fā)器、干燥器、膨脹閥等部件組成;空調(diào)制熱系統(tǒng)的原理相對簡單一些，主要是利用發(fā)動機的余熱以及冷卻液循環(huán)來實現(xiàn)制熱功能?？照{(diào)制熱系統(tǒng)主要由蒸發(fā)器（加熱器芯體）、鼓風機等構成?？照{(diào)制冷系統(tǒng)構成簡圖如圖1所示，箭頭代表氣流方向，藍色代表低溫氣流，紅色代表高溫氣流，空調(diào)制熱系統(tǒng)的原理圖如圖2所示，同樣的紅色箭頭代表高溫冷卻液、低溫箭頭代表低溫冷卻液。

雖然汽車空調(diào)的種類繁多，但是大致可以歸納為三種：手動空調(diào)、手動電控空調(diào)（半自動空調(diào)）、全自動空調(diào)。

手動空調(diào)：關鍵部件有HVAC總成（機械拉絲控制）、冷凝器、壓力傳感器、空調(diào)控制器（手動機械式）、空調(diào)濾清器等。

手動電控空調(diào)：關鍵部件有HVAC總成、空調(diào)控制器、冷凝器、空調(diào)濾清器、空調(diào)管路等。

全自動空調(diào)：關鍵部件有HVAC總成、冷凝器、空調(diào)控制器、空調(diào)管路、傳感器等。

2 空調(diào)系統(tǒng)開發(fā)流程及參考標準

2.1 開發(fā)流程

汽車空調(diào)系統(tǒng)開發(fā)流程是汽車整車產(chǎn)品開發(fā)流程中的一部分，當前國內(nèi)主流的汽車整車產(chǎn)品開發(fā)流程有上海通用整車產(chǎn)品開發(fā)流程、廣汽汽車產(chǎn)品開發(fā)流程、等，這些產(chǎn)品開發(fā)流程大都遵循9個閥點的開發(fā)程序（P0到P8閥點或G0到G8閥點）。

2.2 參考標準

當前國內(nèi)汽車空調(diào)系統(tǒng)開發(fā)涉及到的主要標準有三大類：國家標準、國際標準（歐美標準為主）、企業(yè)標準。

國家標準主要有GB11555 汽車風窗玻璃除霧系統(tǒng)的性能要求及試驗方法、GB11556 汽車風窗玻璃除霜系統(tǒng)的性能要求及試驗方法、GB11552轎車內(nèi)部凸出物等;歐洲標準主要有No.78/317/EEC 機動車玻璃表面的除霜和除霧系統(tǒng)、No.74/60/EEC 關于車輛內(nèi)部安裝件認證的統(tǒng)一規(guī)定;美國標準主要有US Federal-MVSS 103擋風玻璃除霜除霧系統(tǒng)、US Federal-MVSS 201關于整車內(nèi)部碰撞保護的統(tǒng)一規(guī)定;企業(yè)標準主要有整車空調(diào)系統(tǒng)環(huán)模試驗及其評價方法、車用空調(diào)冷凝器總成、車用空調(diào)壓縮機總成等標準，企業(yè)標準號依據(jù)各企業(yè)規(guī)定執(zhí)行。

3 空調(diào)系統(tǒng)設計思路

空調(diào)系統(tǒng)的設計主要是空調(diào)系統(tǒng)類型的選擇、空調(diào)系統(tǒng)匹配、整車制冷量匹配計算等內(nèi)容。

3.1 空調(diào)類型選擇

產(chǎn)品開發(fā)立項初期通常要進行市場調(diào)研確定對標車型、目標銷售群體、車型市場定位等相關信息作為空調(diào)類型選擇的依據(jù)（手動空調(diào)、半自動空調(diào)、全自動空調(diào)等）;確定是否需要開發(fā)室內(nèi)空氣凈化裝置、開發(fā)多蒸發(fā)系統(tǒng);確定是否需要開發(fā)多區(qū)域空調(diào)、冷暖一體型空調(diào)等。

3.2 整車制冷量需求計算

收集與之相關的整車參數(shù)（空調(diào)系統(tǒng)尺寸、乘坐人數(shù)、門護板、前圍板隔熱參數(shù)等），進行空調(diào)系統(tǒng)冷負荷計算、濕負荷計算、整車空調(diào)熱濕負荷計算。

3.3 關鍵零部件詳細設計

HVAC總成是空調(diào)系統(tǒng)的關鍵零部件之一?？照{(diào)系統(tǒng)的工作過程共有壓縮、冷卻、膨脹、蒸發(fā)四個環(huán)節(jié)。同時蒸發(fā)器又是HVAC總成的核心，涵蓋了膨脹和蒸發(fā)兩個環(huán)節(jié)。蒸發(fā)器芯和加熱器芯的結(jié)構形式有管片式、管帶式、承疊式三種，以蒸發(fā)器芯為例，對三種結(jié)構形式的蒸發(fā)器芯優(yōu)缺點進行對比說明，見表1。

3.4 HVAC總成布置方案

a）首先確定HVAC總成的外廓尺寸，同步考慮整車總體設計部門給出的最大布置空間。

b）結(jié)構設計。依據(jù)上一條的內(nèi)容確定HVAC的固定結(jié)構形式以及安裝的具體方式。

c）依據(jù)空調(diào)出風口的布置要求以及空調(diào)舒適性要求，確定空調(diào)除霜除霧出風口的具體位置及尺寸規(guī)格。

d）預留除霜除霧風道的布置空間，依據(jù)模流分析CAE報告，進行多輪分析驗證。

e）設定左、右吹腳出風口的溫差為3攝氏度，右側(cè)溫度偏高。

3.5 HVAC總成布置校核

通常要求HVAC總成與周邊固定零部件的間隙不低于5mm，與運動部件的間隙不低于10mm;風口與風道之間需要海綿或者其他填充物來保持密封且風口與風道所在的平面必須平行且留有2-6mm的配合間隙。

在3D數(shù)據(jù)驗證環(huán)節(jié)，需要整理收集HVAC總成數(shù)據(jù)與周邊部件的數(shù)據(jù)進行DMU校核分析，具體結(jié)果以圖3、圖4為例進行說明。

4 結(jié)束語

汽車空調(diào)系統(tǒng)設計是汽車產(chǎn)品開發(fā)當中的最重要的環(huán)節(jié)之一?？照{(diào)系統(tǒng)的開發(fā)流程時間跨度較長，而且包含的開發(fā)設計內(nèi)容較多，本文作者是結(jié)合自身的工作經(jīng)歷對其開發(fā)過程就其中的重點部分（HVAC總成）進行了部分說明，事實上空調(diào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)階段設計完成后還要進行單體驗證、整車環(huán)模試驗、除霜除霧公告試驗等一系列試驗驗證工作。總之，空調(diào)系統(tǒng)設計非常重要，與整車空調(diào)舒適性以及乘員艙駕乘主觀感受有密切關聯(lián)，在汽車產(chǎn)品開發(fā)過程中對空調(diào)系統(tǒng)開發(fā)必須給予高度重視。

參考文獻：

[1]GB11555，汽車風窗玻璃除霧系統(tǒng)的性能要求及試驗方法，2009.

[2]GB11556，汽車風窗玻璃除霜系統(tǒng)的性能要求及試驗方法，2009.

[3]GB11552，轎車內(nèi)部凸出物，2009.

[4]No.78/317/EEC 機動車玻璃表面的除霜和除霧系統(tǒng).

[5]No.74/60/EEC 關于車輛內(nèi)部安裝件認證的統(tǒng)一規(guī)定.

[6]US Federal-MVSS 103擋風玻璃除霜除霧系統(tǒng).

[7]US Federal-MVSS 201關于整車內(nèi)部碰撞保護的統(tǒng)一規(guī)定.