汽車空調出風口及風道設計的要求規(guī)范

1、汽車空調出風口及風道設計作者:胡成臺單位:一汽轎車股份有限公司可編輯范本目錄第 1 章 風道及出風口介紹41.1 風道介紹41.2 出風口介紹51.3 相關法規(guī)/ 標準要求61.3.1 國家 /政府 / 行業(yè)法規(guī)要求61.3.2 FCC相關標準要求 6.第2 章風道及出風口設計規(guī)范72.1 風道及出風口結構 72.1.1 風道結構 72.1.2 出風口結構 72.1.3 出風口及風道實例 82.1.4 材料 82.2 風道及出風口整車布置 82.2.1 風道整車布置 82.2.2 出風口整車布置 92.3 通風性能1.02.3.1 風道中的壓力損失1.02.3.2 出風量 1.02.3.3 通

2、風有效面積1.12.4 出風口水平葉片布置方式 1.22.4.1 葉片數量1.22.4.2 葉片尺寸要求1.22.5.3葉片間距1.32.5 出風口垂直葉片布置方式 1.32.5.1 葉片數量1.32.5.2 葉片尺寸要求1.32.5.3 葉片間距1.32.6 氣流性能1.32.6.1 氣流方向性 1.32.6.2 泄漏量 1.92.7 出風口手感1.92.7.1 撥鈕操作力 1.92.7.2 撥輪操作力 1.9第3 章試驗驗證與評估203.1 設計驗證流程2.03.2 設計驗證的內容與方法2.0第 4 章 附錄 224.1 術語和縮寫2.24.2 設計工具2.24.3 參考 2.2第1章風道

3、及由風口介紹在整個汽車空調系統中， 風道和出風口組成空調的通風系統，擔負著將經過處理（溫度調節(jié)，濕度調節(jié)，凈化）的氣流送到汽車駕駛艙內，以完成駕駛艙內通風，制冷，加熱，除 霜除霧，凈化空氣等的功能。圖1某車型空調通風系統及周圍環(huán)境結構爆炸圖1.1 風道介紹風道連接空調器與出風口 ，是空調系統中制冷和制熱空氣的通道。目前空調系統由空調 廠商提供作為空調系統一部分的風道設計，需汽車整車設計部門做匹配設計，車廂內的空氣 流場與溫度場不僅與車廂結構以及空調制冷系統有關，還與空調風道的結構形狀密切相關。風道的布置走向、風道占用空間（截面積）以及風道中空氣的流速等均影響車廂內的制冷效果 影響系統的經濟性和

4、外觀造型。1.2 出風口介紹空調出風口的布置，大小，型式直接影響到車內氣流速度，流動方向，流場組織，從而 對空調系統性能，車內安靜程度，乘客舒適性有著相當重要的影響。圖3 2001款凱美瑞出風口空調出風口處于乘客可見區(qū)域，屬于外觀零件，造型設計師會對它們的形狀，外觀，顏 色，表面處理等進行重點設計，以達到期望的美學效果。從系統性能要求而言， 空調出風口的面積大小， 布置，型式會直接影響空調出風口氣流 速度，方向，流動組織，氣流噪音等，對它們的校核設計需要分別進行詳盡的描述。空調出風口作為空調通風系統的終端，對氣流組織有著至關重要的作用?？照{系統對出風口的要求：通常在車廂降溫時用，主要將適當風速

5、適當溫度的氣流吹到乘客臉部區(qū)域，來滿足對溫度，氣流流動的要求，并可通過調節(jié)出風口葉片方向，來將氣流吹到胸部膝部區(qū)域，也能通 過調節(jié)葉片將氣流避開乘客身體部位。同時，為了達到車內安靜要求，要求風速要合適，過大會造成噪音過大。最大風速一般要求在7.510.5m/s范圍內。對不同的車型，出風口的數量及位置也會不同。一般地，普通帶兩排座位的裝空調系統的車，都配有前排吹臉出風口， 前排吹腳出風口， 前吹窗出風口和側吹窗出風口。一些檔次較高的車，為了照顧后排乘客的舒適性，往往會增配后排吹臉出風口和后排吹腳出風口；-些三排座位的旅行車或更多排座位的大型車，往往還需增配第三排出風口或更多的出風口。圖4標致30

6、8出風口可編輯范本1.3 相關法規(guī)/標準要求GB 11556-94GB 11555-941.3.1 國家 /政府 /行業(yè)法規(guī)要求中華人民共和國國家標準汽車風窗玻璃除霜系統的性能要求及試驗方法，中華人民共和國國家標準汽車風窗玻璃除霧系統的性能要求及試驗方法，1.3.2 FCC相關標準要求GMW3037 乘用車最大制冷性能驗證試驗可編輯范本第2章 風道及由風口設計規(guī)范2.1 風道及出風口結構2.1.1 風道結構風道零件一般根據空間布置來確定走向及截面形狀。風道可分為除霜風道、通風（吹面）風道、吹腳風道，其中除霜風道又分為前除霜、側除霜風道；通風（吹面）風道又分為左、右、中 左、中右、后通風（吹面）

7、風道；吹腳風道一般分為前左、前右、后左、后右吹腳風道。風道走向盡量避免過大的轉角，這樣會增加風阻；在風道內部盡量不要有尖角或突出物，這樣容易產生蝸旋氣流，并有可能產生噪音；風道截面大小盡量做到均勻；總之，我們需要得到的風道具有風阻小，出風均勻，沒有噪音的特點。2.1.2 出風口結構出風口有前排吹臉出風口和后排吹臉出風口之分，屬于外觀零件，造型設計師會對它們的形狀，外觀，顏色，表面處理等進行重點設計，以達到期望的美學效果。外觀：出風口屬于內飾外觀零件，必須符合以下外觀及人機工程要求：a）t型分割線應與儀表板或其他內飾零件特征線統一匹配。b）葉片與面板之間，撥輪與面板之間的間隙必須小而均勻。c）出

8、風口里面的葉片連接結構，海綿，密封材料，轉動軸等，應當不能或盡量避免直接被看見，否則影響美觀。d）葉片的分型線應當不明顯。e）當葉片在關閉位置時，應當避免葉片之間存在明顯的可見問題。f）葉片，撥輪或撥鈕，一般會被造型設計師定義成亞光零件g）如果有關閉風門，當風門關緊時，手感及關閉聲音應當明顯可感知的。h）調節(jié)撥輪與面板應當有適當的高度差，造型統一，既保持美觀又要使得操作便易。i） 調節(jié)撥輪應當盡量避免使用純塑料，盡可能地覆蓋上橡膠材料，以獲得良好的手感，操作手感應當平順。撥輪上裝飾材料應精細，質感好。j）調節(jié)撥鈕造型與葉片應當統一。k） 對后排吹腳出風口而言，為了美觀，需要被座椅遮住，應該特別

9、關注滑動座椅。組成結構示意圖:圖8出風口結構示意圖外形及結構：前排出風口外形為異形， 后排出風口外形為方形，其上設計有撥輪和撥鈕,撥輪上下有標識指示風門的開啟和關閉。撥輪控制風門的開啟和關閉，控制出風口出風量。葉片上的撥鈕控制出風口水平及垂直出風方向。出風口由裝飾框（見圖 1-4）、面框（見圖1-4）、殼體、風門、撥輪、撥鈕、連桿、葉 片等部件組成型式造型設計人員造型，與產品工程人員一起確定出風口的型式，般地，吹臉出風口有以下 兩種型式：桶型出風口經濟而簡單。通常有一套可動的葉片和軸，整體可以繞軸轉動。下圖給出了幾個例子。可編輯范本雙葉片型出風口。比桶型出風口復雜，造型靈活多樣，成本也較高。整

10、體固定，有兩套不同方向可動的葉 片。見下圖。1.1.3 出風口及風道實例1.1.4 材料風道類零件一般采用吹塑或注塑工藝制成，吹塑零件主要采用 PE材料,而注塑則采用PP材料，以一定比例的滑石粉作為填充物，如 PP-TD20。出風口類零件材料如下：面框、撥輪骨架：采用 ABS+PC。裝飾框、殼體、撥鈕：采用ABS。連桿，曲柄：采用 POM。風門包膠、撥輪包膠：采用 EPDM。風門骨架：采用 PP-TD30。葉片：采用PA6。2.2 風道及出風口整車布置2.2.1 風道整車布置風道的布置根據不同車型需要而不一樣，如奔騰B70風道布置包括左、中左、中右、右通風風道；中、左側、右側除霜風道；前左、前

11、右、后左、后右吹腳風道。而有的車型如本田的雅 閣八代除了以上風道外，還布置了后通風風道。這些風道的布置于主儀表板和副儀表板內部空間布局有很大關系，布置要求滿足風道最小截面面積的需要，同時要求具有良好的裝配和可拆卸性能。2.2.2 出風口整車布置出風口數量：前排吹臉出風口：一般地，前排吹臉出風口的數量需要四個，兩兩對稱設計。兩個吹向駕駛員，另兩個吹向副駕駛。單獨地，駕駛員側兩個前排吹臉出風口，一般要求其中一個通過調節(jié)葉片能夠使得氣流吹到駕駛員身體上半部（頭部，胸部），稱之為上身出風口，另外一個通過調節(jié)葉片 能夠使得氣流吹到駕駛員整個身體（頭部，胸部，膝部），稱之為全身出風口。通常地，上身出風口位

12、于儀表板中間，在駕駛員內側；全身出風口位于儀表板兩側或門板上，在駕駛員外側。見下圖示。圖5整車出風口布置圖出風口高度：后排吹臉出風口的高度確定后排乘客H點，A點，后排出風口的中心點。并計算各個角度。H點：代表后排乘客臀部位置，由總布置來確定。A點：代表后排乘客頭部點位置，圖6A點直線為軸線的，22度圓錐應該使得從出風口外邊緣做出的，以連接出風口中心與 面不被乘客膝蓋擋住。2.3 通風性能2.3.1 風道中的壓力損失風道設計中要注意風道中的壓力損失，壓力損失是由沿程壓力損失和局部阻力損失組 成。沿程壓力損失沿程壓力損失是空氣沿管壁流動時，由空氣與管壁之間的摩擦、空氣分子內部之間的摩 擦而產生的。

13、對于分支管路多的空調系統，沿程壓力損失不可忽視。它要求風道內的表面光滑平整，以降低風道表面的絕對粗糙度，從而減少摩擦阻力，減低壓力損失?？諝庠诮孛娌蛔兊?管道中流動且空氣量保持不變，沿程壓力損失可按下式計算 ：AP= XV2 pL）/ （ 8Rs）式中：入一摩擦阻力系數；V 風道內空氣的平均流速（m / s） ; p 空氣的密度（kg/m 3 ） ; L 一風道的長度（m） ； Rs風道的水力半徑（m） ; Rs =A / p 。A 一風道的過流斷面面積（m2 ） ; p一 濕周，即風道的周長（m）。由上式可見風道直管段摩擦阻力與空氣本身的黏度、管壁粗糙度、水力半徑、氣流速度等因素有關。局部壓

14、力損失局部阻力是由于空氣在管道中的流動時，其流動的方向、流量或速度驟然突變，在風道內 產生渦流和速度的重新分布，從而使流動阻力大大增加，造成能量損失。這類損失稱為局部阻 力損失。如風道中的三通、彎頭、截面擴大或縮小及進出口處，都會使空氣的速度或流向發(fā)生改變，從而產生局部阻力損失。這種局部阻力損失，會使空調噪聲加大。2.3.2 出風量對不同大小的車而言，由于系統風量大小不同，出風口的有效面積也不一樣。以下是對不同車型的出風口面積要求的參考信息。大型轎車：出風口總有效面積至少達到 中型轎車：出風口總有效面積至少達到 小型轎車：出風口總有效面積至少達到160cm2最大推薦風量在 1401/s左右）1

15、40cm2最大推薦風量在 1251/s左右）120cm2最大推薦風量在 1101/s左右）實踐和經驗加以判斷。2.3.3 通風有效面積出風口開口面積的估算方法:由于出風口的葉片，連桿機構，撥桿，關閉風門的存在會擋住氣流，所以真正有意義的 開口面積應該是開口總面積減去被它們遮擋的面積，稱之為有效面積。不同類型的出風口的機構不同，有效面積的計算方法也不同。基于通常經驗考慮，兩種 出風口的有效面積估算公式如下：桶型出風口：出風口有效面積 =0.45*出風口外輪廓投射到垂直面上的總面積雙葉片型出風口： 出風口有效面積=0.6*出風口外輪廓投射到垂直面上的總面積下圖介紹了如何獲得出風口輪廓投射到垂直面上

16、的總面積。在設計初期，往往只需估算的出風口有效面積即可。如果需要得到精確的有效開口面積，則要通過帶有具體結構設計的數模，進行詳細的幾 何投影計算，方可獲得。精確計算要到出風口數模設計完成后才能進行。校核出風口開口面積是否滿足工程要求一般地，從舒適性考慮，吹臉出風口的最大風速希望是在7.510.5m/s范圍。而在一定的氣流流量下，出風口有效開口面積=風量量/風速，相應地，對出風口的開口面積有一個最低要求。舉例說明，對有前吹臉口和后副儀表板吹臉出風口的系統，假定系統最大氣流流量是1201/s,在后排吹臉出風口關閉的情況下，假定要求最大氣流速度不超過9m/s。于是前吹臉出風口有效面積應該至少達到12

17、01/s / 9m/s =130cm2 ,在后排吹臉出風口打開的情況下，假定要求最大氣流速度不超過7.5m/s。于是后排吹臉出風口有效面積應該至少達到 1201/s / 7.5m/2 - 130cm2=30cm2.另外，為了保持各個出風口風量的均衡性，每個出風口的面積差異不應超過3cm2.后排出風量及出風口開口面積一般地，后排出風量占總風量的20%-25%,達到251/s左右。有效開口面積應當至少達到30cm2。2.4 出風口水平葉片布置方式2.4.1 葉片數量2.4.2 葉片尺寸要求工程人員校核出風口高寬比，建議出風口主葉片的布置方式高寬比RR=H/WH代表出風口的高度W代表出風口的寬度見下

18、圖示：注：對圓形的出風口，高寬比定為 1對不規(guī)則形狀的出風口，確定出風口的平均高度和寬度后，再計算高寬比。主葉片的布置方式一般地，出風口有兩套葉片，分別位于出風口的外面和里面，用以調節(jié)氣流上下（水平 葉片）和左右（豎直葉片）流動的方向。主葉片指的是位于外面的葉片。一般地，當R<1時，建議調節(jié)氣流上下方向的葉片（即水平葉片）為主葉片；當 R>1 時，建議調節(jié)氣流左右方向的葉片（即豎直葉片）為主葉片。當然，由于不同的造型，就會有不同型式，不同高寬比，主葉片布置組合的出風口。下 表列出了各種類型的出風口。表1類型代號高寬比型式主葉片A0.6<=R<=1.67桶式，水平軸水平葉

19、片B0.4<=R<0.6 , 1.67<R<=2.5桶式，水平軸水平葉片C0.6<=R<=1.67桶式，豎直軸豎直葉片D0.4<=R<0.6 , 1.67<R<=2.5桶式，水平軸豎直葉片E0.6<=R<=1.67桶式，豎直軸豎直葉片F0.4<=R<0.6 , 1.67<R<=2.5桶式，豎直軸豎直葉片G0.6<=R<=1.67桶式，豎直軸水平葉片H0.4<=R<0.6 , 1.67<R<=2.5桶式，豎直軸水平葉片I0.6<=R<=1.67雙葉片式，

20、規(guī)則形狀水平葉片J0.6<=R<=1.67雙葉片式，不規(guī)則形狀水平葉片K0.4<=R<0.6 , 1.67<R<=2.5雙葉片式水平葉片L0.6<=R<=1.67雙葉片式，不規(guī)則形狀豎直葉片M0.4<=R<0.6 , 1.67<R<=2.5雙葉片式豎直葉片N其他2.5.3葉片間距2.5 出風口垂直葉片布置方式2.5.1 葉片數量2.5.2 葉片尺寸要求2.5.3 葉片間距葉片間距會影響到對氣流的限制和渦流損失，一般要求在4到12mm之間大于12mm或小于4mm,則需要進行 CFD分析。2.6 氣流性能2.6.1 氣流方向性

21、工程人員校核出風口導向能力實際上，出風口導向能力主要取決于出風口的布置，放置的高度及傾斜角，型式,確定H,C,B1,B2A點，1和2線H點：代表駕駛員臀部位置，由總布置來確定。A點：代表駕駛員眼睛位置，眼球橢球軌跡中心，由總布置確定。直線1：連接H, A點的直線直線2:與1線垂直，在H點上方325mm的直線。B1點：代表駕駛員胸部右半部分，位于直線 1和2交點的左邊75mm處。B2點：代表駕駛員胸部左半部分，位于直線1和2交點的右邊75mm處C點： 代表駕駛員膝蓋部分，H點垂直上方的125mm處見下圖示。嚇 ifkiij檢查出風方向角度。對上身出風口，確定 A1,B1和U角。A1角：上下方向，

22、調節(jié)上身出風口的出風導向從正常狀態(tài)到A點所需的角度。B1角：上下方向，調節(jié)上身出風口的出風導向從正常狀態(tài)到B1點所需的角度。U角：A1和B1中的最大角度。見下圖示。圖9對全身出風口，確定 A2,B2,C2和T角。A2角：上下方向，調節(jié)全身出風口的出風導向從正常狀態(tài)到A點所需的角度。B2角：上下方向，調節(jié)全身出風口的出風導向從正常狀態(tài)到B2點所需的角度。C2角：調節(jié)全身出風口的出風導向從正常狀態(tài)到C點所需的角度。T角：A2,B2和C2中的最大角度。見下圖示。工Knt”f-_,Li*S產匚鼻而J ,f-vftertt ,orT-*-Z1, 'wildl.JljwRiri/ i/F 一圖10

23、確定S1,S2角。S1角：水平方向上，調節(jié)上身出風口的出風方向從正常狀態(tài)到S2角：水平方向上，調節(jié)全身出風口的出風方向從正常狀態(tài)到Central pointAaigl哈1 公w/HM1v 二.一三一 二o 合力，3號Central point潮醒C根據校核標準，評估出風方向角度狀態(tài)。IJ L)A點所需的角度A點所需的角度nlB Point E>1出風口的導風能力需要從上下和水平方向進行評估。不同類型的出風口，角度的要 求標準有所差異。出風口的導向能力一般地，后排出風口位于副儀表板上，位置較低。因此，后排出風口對氣流的導向 能力主要取決于出風口的高度，其次取決于出風口表面的角度。下面就這方

24、面進行校核。確定后排乘客H點，A點，后排出風口的中心點。并計算各個角度。H點：代表后排乘客臀部位置，由總布置來確定。A點：代表后排乘客頭部點位置，圖1122度a）后排吹臉出風口的高度應該使得從出風口外邊緣做出的，以連接出風口中心與A點直線為軸線的,圓錐面不被乘客膝蓋擋住。b）后排吹臉出風口的調節(jié)角度把出風口從限制出風到最小的極限位置調節(jié)到使出風吹到A 點， 調節(jié)的角度不應超過 15 度。同樣地，把出風口調節(jié)到使出風吹到膝蓋區(qū)域，調節(jié)的角度不應超過30 度。后排吹臉出風口的關閉風門一般地，后排吹臉出風口需要設計關閉風門。2.6.2 出風口遮擋:吹向駕駛員的兩個吹臉出風口由于受到方向盤，儀表盤的限

25、制，往往是設計的關注所在。下面就它們的設計過程給予闡述。通常只需檢查方向盤對駕駛員側出風的阻擋情況。a） 計算出風口被阻擋的面積百分比。見下圖示。X:乘客身上的目標點（臉部 A點，胸部B1/B2點，或膝部C點）S:方向盤外邊緣I ：儀表板表面P:從目標點投影到出風口區(qū)域的儀表板面上，與方向盤外邊緣相切的直線簇，形成一個特殊的圓錐面。U ：上身出風口T:全身出風口BLK:出風口被P（投影線形成的圓錐面）阻擋的面積與整個出風口面積的百分比圖12b）根據判斷標準，評估出風被阻擋的狀態(tài)。具體標準，見本文章節(jié) 3.7標準2.6.3 泄漏量泄漏量試驗：不大于 2.2kg/h,試驗按照TL-VW 82181。當關閉風門關緊時，對出風口氣流泄漏的要求一般是：250Pa條件下，不超過1.41/s2.7 出風口手感2.7.1 撥鈕操作力總成葉片、風門操作力，止動力合適，不能因為操作力、止動力變大或變小而出現操作困難，（水平/垂直葉片、風門操作力 2-3N,止動力為3.5-4.5N）。2.7.2 撥輪操作力第3章試驗驗證與評估3.1