整车降温性能优化试验研究

【摘" 要】针对客户认为汽车空调降温性能还有优化的空间，经过分析，增加HVAC总成出风模式功能和仪表板出风口通风面积。按照汽车行业标准QC/T 658—2000进行环境仓试验验证，试验结果表明可以达到快速降温目的。

【关键词】HVAC总成；空调出风口；模式

中图分类号：U463.851"""" 文献标识码：A""" 文章编号：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

随着人民生活水平的提高，各行各业对汽车舒适性要求也越来越高。有试验表明，夏季汽车在室外阳光下长时间暴晒，车内环境温度会高于外界环境温度。在环境温度40℃的天气下，乘员舱内温度可以达到70℃，甚至超过80℃，如果使用隔热比较差的内饰，以及阳光透射率比较大的玻璃，或者取消部分内饰材料，情况将会更糟糕。市场认为微卡车型夏季空调降温速度还有提升空间，针对这一问题，本文将从空调系统各部件技术参数设计以及相关的周边做全面的分析研究，并通过快速成型件进行试验验证。

1" 工作原理

1.1" 汽车空调系统工作原理

汽车空调系统的工作原理是利用液态制冷剂经过膨胀阀节流，进入蒸发器，在蒸发器内汽化吸热，吸收掠过蒸发器表面的空气热量，降低空气温度，达到乘客舱降温目的，如图1所示。

制冷剂循环流动涉及4个关键过程：压缩、散热、节流和吸热。

1）压缩过程：压缩机吸入蒸发器出口处的低温低压制冷剂气体，通过压缩机的压缩使其变成高温高压的气体，然后排出压缩机。

2）散热过程：高温高压的制冷剂气体进入冷凝器，通过冷凝器的冷凝过程变成液态，并散出大量的热量。

3）节流过程：制冷剂液体通过膨胀阀节流，使体积变大，压力和温度急剧下降，以雾状（细小液滴）排出。

4）吸热过程：雾状制冷剂液体进入蒸发器，由于沸点远低于蒸发器内温度，制冷剂液体蒸发成气体，在蒸发过程中大量吸收周围的热量，从而降低车内的温度。

参照陈孟湘[1]编著的《汽车空调——原理、结构、安装、维修》计算整车热负荷校核，本车型设计的空调系统各部件性能参数均满足设计要求。

1.2" 空调通风系统工作原理

空气在HVAC总成内的鼓风机作用下，空气进入制冷循环系统中的蒸发器降低空气流温度，通过冷暖风门控制，使气流避开加热芯体，直接进入气流的分风系统风道，使气流吹向吹面、吹面/吹脚、吹脚、吹脚/吹前窗、吹前窗。如图2所示。理论上风量越大，空调制冷量越大，在密闭绝热的情况下，同样的空间内降温的速度也会越快。

如需对气流加热，此时空调制冷系统不工作，使气流通过PTC加热器，再进入各风门系统，实现相应模式功能。

前期为了满足造型需求，出风口设计一个，并且和造型状态一致，使出风口格栅不可调，同时也非常致密，导致风阻很大，空气流量减小，如图3所示。

2" 方案优化

2.1" 空调箱总成优化方案

原空调出风口没有模式分风功能，为了解决除霜和乘员舱降温问题，直接把气流同时吹向玻璃和乘员，省略模式伺服电机。气流直接吹向玻璃面，由于玻璃热阻远小于空气热阻，冷空气经过前玻璃时会损失一部分制冷量。更改前HVAC总成及风道如图4所示。

优化方案为增加模式电机、模式风门，把吹面和除霜模式分开，使气流全部吹向前挡玻璃，或者全部吹向乘员。更改后HVAC总成及风道如图5所示。

2.2" 仪表板出风口优化方案

原方案为了满足造型需求，将出风口做成固定形式并且格栅比较密，因此出风口风阻比较大，导致同功率下鼓风机空气流量降低，影响蒸发器制冷性能。优化方案更改出风口部分结构，增加导向，格栅间距增加，大大降低风阻，同功率下鼓风机有效提升风量，同时将原来一个吹面出风口更改为两个吹面出风口。更改后出风口如图6所示。

3" 试验验证

3.1" 试验条件及试验结果数据整理

按照汽车行业标准QC/T 658—2000《汽车空调整车降温性能试验方法》[2]进行试验。试验条件：环境温度38℃、日照强度1000w/（m2·h）、空气湿度50%RH，环境仓内预热车辆，车内温升到48℃时开始试验。因顾客反馈降温速度比较慢，所以试验时按照车速40km/h、试验时间40min、HVAC总成的模式调整至吹面模式，鼓风机风量挡位调整至最大风量，电动压缩机转速调整至设计转速，在环境仓内做试验。试验过程中记录头部温度以及出风口温度试验数据。更改前后降温试验对比曲线如图7所示。

3.2" 试验数据分析

汽车舱内的温度降低速率直接影响空调系统容量和能耗，且影响人体适应环境急剧变化的适应能力，所以降温速度影响舒适性与经济性的协调。根据图7试验结果对比分析，试验进行到5min时，更改后比更改前呼吸点温度降低约4.5℃，降温速率取得极大改善。有研究表明，合适的降温速度为每分钟汽车内部温度下降约1.5℃[3]，更改后试验结果表明前10min内，降温速率约2℃/min，达到快速降温效果。按照团体标准T/CAAMTB 61—2021《汽车驾乘性体验测试评价规程》[4]客观评价空调性能，优化后的空调系统为良。在试验进行到40min试验结束时，乘客舱呼吸点的温度也低于项目当初制定的VTS目标。

4" 结论

HVAC总成增加出风模式，增加出风口通风面积，可以达到快速降温目的，满足客户快速降温需求。试验结果为改善量产车型提升空调快速降温性能提供试验数据支撑。试验方案的验证效果，也为后续车型设计提供了依据。

参考文献

[1] 陈孟湘.汽车空调——原理、结构、安装、维修[M].上海：上海交通大学出版社，2001.

[2] QC/T 658—2000，汽车空调整车降温性能试验方法 [S]. 2000.

[3] 王若平.汽车空调[M]. 北京：机械工业出版社，2007.

[4] T/CAAMTB 61—2021，汽车驾乘性体验测试评价规程[S].2021.

（编辑" 杨凯麟）