12860汽车空调HVAC结构设计指导书190402

汽车空调HV AC结构设计

作者:蔡成龙

单位:芜湖博耐尔汽车电气系统有限公司

序:首先感激潘总给于我过开展Benchmark工作的机会，才有此HVAC结构设计的一点心得。

同时感谢博耐尔相关同事五年来的相互合作，给我人生一点美好回忆。

目录

第1章HVAC介绍 (4)

1.1 术语 (4)

第2章HVAC 设计规范 (5)

2.1．HVAC结构设计 (5)

2.1.1各种HVAC一览 (5)

2.1.2单区/多区HVAC (7)

2.1.3多区HVAC的关键结构的设计因素 (8)

2.1.4 HVAC 的噪音控制 (9)

2.2加热功能 (10)

2.2.1加热器芯的选择 (10)

2.2.2 加热器芯在HVAC中的位置 (12)

2.2.3 加热器芯与HVAC壳体的配合 (14)

2.2.4 PTC 的选择 (14)

2.2.5 PTC 在HVAC 中的装配位置 (15)

2.3制冷功能 (17)

2.3.1 蒸发器的选择 (17)

2.3.2 蒸发器在HVAC中的位置 (17)

2.4 进气与吹风功能 (20)

2.4.1进气装置 (20)

2.4.2鼓风装置 (22)

2.5空气净化功能 (25)

2.6空气混合与分发功能 (26)

2.6.1混合功能 (26)

2.6.2分发功能 (27)

2.7运动机构 (29)

2.7.1运动机构设计要素 (29)

第3章HVAC主要功能评价试验及方法 (31)

3.1试验准备和试验台架 (31)

3.2风量试验 (32)

3.3风量分配试验 (32)

3.4温度平衡试验 (34)

3.5蒸发器芯体换热性能试验 (35)

3.6加热器芯体换热性能试验 (37)

第4章其他设计要素 (38)

4.1塑料壳体的装配 (38)

4.2紧固件的选择与标准化 (41)

4.3鼓风电机与微电机 (41)

4.4温度传感器 (41)

4.5 HVAC用非金属材料 (43)

4.6材料的可回收与环保 (43)

第1章HVAC介绍

1.1 术语

HVAC: 是英文Heating Ventilating Air Conditioning的缩写，即采暖，通风与空调；指安装在仪表板下具有加热、通风、空气调节功能的单元，包含鼓风机总成、加热器芯体、蒸发器芯体、混合风门、模式风门等主要部件。

AC loop：制冷系统，主要功能是冷却和干燥通过蒸发器的空气

R134a：在AC loop中使用的制冷剂（C2H2F4）

LP：连接蒸发器与压缩机管路中的低压

HP：连接冷凝器与膨胀阀管路中的高压

GMV：鼓风机

Flash air：来自车厢外的空气（外循环）

Recirculation：来自车厢内的空气（内循环）

TXV：Thermal Expansion Valve,膨胀阀

VFC：Vent Full Cold，全冷吹面

VFH：Vent Full Hot，全热吹面

FFC：Feet Full Cold，全冷吹脚

FFH：Feet Full Hot，全热吹脚

DFC：Defrost Full Cold，全冷除霜

DFH：Defrost Full Hot，全热除霜

第2章HVAC 设计规范

2.1．HVAC结构设计

设计一个HVAC就像搭积木一样,将进气单元,鼓风单元,空气净化单元,制热单元,制冷单元,分发单元按照一定的规则组合在一起。

图 1

随着汽车工业不断发展，如今HVAC的设计需要满足以下的要求：

●便于更小的包装

●产生更高的制冷、制热能力

●更多的新功能

●更轻的重量

●当然，还有更低的成本

选择或设计一款合适的HVAC是一项综合性很强的工作，最好的方法是综合全球当前所有的设计，以下是一些HVAC的例子。

2.1.1各种HVAC一览

●已经得到应用的HVAC

图 2

●处于开发阶段的，即将得到应用的HVAC

图 3

●处于概念阶段的HVAC

图 4

如此众多的HVAC，如何选择或设计一款最符合自己的HVAC？我们需要综合以下几点来参考:

●可靠性（是否采用标准设计，热力性能是否稳定，运动机构是否合理）

●新颖性（是否有3个以上新专利的运用）

●高性能（较低的空气压降，高性能的热交换器，稳定的温度控制性能，理想的排水系统） ●灵活性（模块化设计，能在不同车型可以同时应用）

●经济性（采用标准零部件，适应容易简单的工艺，少量的投资，尽量使用较少、较轻的零件）

2.1.2单区/多区HVAC

HVAC按照结构分，可以分为单区空调和多区空调。单区空调指的是只能将车内环境作为一个整体来调节，如奔腾B50车型；而多区可以将驾驶舱分为主驾驶区间，副驾驶区间，后排左乘客区间，后排右乘客区间,并单独进行环境空气调节。多区中包含2区，指的是主、副驾驶区间，如马自达-睿翼；3区，指的是除主、副驾驶区间外，将整个后排乘客区间作为一个整体，如丰田大霸王；4区，指的是主、副驾驶区间，以及后排左、右乘客区间，如红旗检阅车。

图 6 图 5

一个单一紧凑型的HVAC 怎样才能做到多区控制呢？如一个3区或4区空调，必须具有左、右；前、后的空气分发功能，同时也应具备左/右，前/后温度调节功能，这就意味着要求针对

不同区具有独立的模式运动机构和空气混合运动机构。如下图：

图 7

2.1.3多区HVAC 的关键结构的设计因素

首先考虑的是乘客的安全因素，尤其要保证有一定量的风吹到汽车挡风玻璃上并能得到足够来自加热器的热量，另外要有稳定的舒适性，这就要求前后的混合风门以及前后的分发风门设计的位置要合理，以达到各自区间相互的温度不受干扰，否则就达不到分区控制的目的，如

下图。

图 9

图 8