风道设计规范

XXXXXX有限公司风道设计规范编制：校对：审核：同意：--公布--实施XXXXXX有限公司公布前言本规范的重要目的在于提高汽车乘坐的舒适性以及汽车空调系统的通风性能。1、范畴本文献合用于XXXXXX有限公司本部乘用车仪表板风道总成（下列简称风道总成），事业部/分子公司遵照执行。2、规范性引用文献GB11555-汽车风窗玻璃除霜和除雾系统的性能规定及实验办法GB11556-汽车风窗玻璃除霜系统的性能规定及实验办法3、术语和定义新风口：指将车外新鲜空气导入车内部的部件。新风过分风道：指从新风口道HVAC入风口中间的进风管道。前风道：指输送前HVAC入风口之间的进风管道。后风道：指输送后HVAC入风口之间的进风管道。本指南合用于汽车仪表板风道总成系列，普通涉及除霜风管总成、吹面风道总成、及包覆风道表面泡棉等系列。全车风道总成的功效为：运输暖风机吹出的风，确保吹出来的风在风道中按规定的截面积、规定的风速、风量和规定的方向且以最小的压力损失吹到驾驶室及前挡风玻璃和前排侧玻璃；材料性能满足下列规定；GB8410-《汽车内饰材料的燃烧特性》GB/T30512-《汽车禁用物质规定》GB/T27630-《乘用车内空气质量评价指南》4、概述在整个汽车空调系统中，风道和出风口构成空调通风系统，肩负着将通过解决（温度调节，湿度调节，精髓）的气流送到汽车驾驶舱内，以完毕驾驶舱内通风，制冷，加热，除霜除雾，净化空气等的功效。风道连接空调器与出风口，是空调系统中制冷和制热空气的通道。现在空调系统由空调厂商加工设计，车厢内的空气流场与温度流场不仅与车厢构造以及空调制冷系统亲密有关。风道的布置走向、风道占用空间（截面积）以及风道中空气的流速等均影响车厢内的制冷效果，影响系统的经济性和外观造型。重要设计内容1、配合样件测量2、根据点云逆向初步设计3、拟定风道布置方式和安装方式4、拟定风道的成型加工方式5、建立三维数模6、根据造型改动规定修改风道设计7、进行二维图设计8、与模具厂及制造商进行协调，修改设计6、设计规范6.1材料选择 风道总成部件惯用材料见表1，实际设计时可根据需要适宜调节。表1风道总成惯用材料序号零件名称材料名称基本壁厚工艺备注1吹面风道总成PP\HDPE1.5mm注塑\吹塑\2除霜风道总成PP\HDPE1.5mm注塑\吹塑\3包覆风道泡棉PU+FOAM+带背胶\PP/PET双组分吸音棉10mm\\备注：普通采用中空成型工艺，通过吹涨比来控制产品壁厚尺寸。材料基本选用吹塑级的HDPE。熔点约为130℃，相对密度0.94~0.97，含有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，刚性和韧性较高。机械强度好，介电性能、耐环境应力开裂性较好；如果规定通风管比较软易于装配，能够添加适量的LDPE。有关风道泡棉：普通PU+FOAM+带背胶的泡棉密度为20-25Kg\m³，厚度5-10mm;其中背胶应为低VOC、气味背胶符合长安规定；PP/PET双组分吸音棉密度为200-250g\㎡，厚度为10-15mm；泡棉均为全部包覆风管表面，达成保温性能，避免产生冷凝水，有关包覆泡棉保温效果需电装实验验证确认；6.2除霜风道总成布置、设计规定6.2.1暖风机布置；暖风机布置：对除霜通风影响重要有暖风机的性能和所处的位置关系所拟定，暖风机的出风口位置最佳处在以XZ为对称平面再向Y向正方向移动不大于20mm；6.2.2暖风机通风原理；空调系统的重要作用是净化空气，调节车内空气温度，空调系统调节的最后体现形式就是使车内气体与车外气体不停交换，气流的流动过程：车内气体与车外气体混合，进入HVAC在这里进行配气，（调配成符合设定值的空气），然后进入通风道路，通过各个出风口吹出，与车内空气混合，最后排除到车外；6.2.3前除霜风道总成布置6.2.3.1前除霜风道总成尺寸布置长度方向的实际通风口尺寸L：500≤L，最佳在左右位置能达成B区的边界限在仪表板上垂直的投影线；宽度方向的实际通风口尺寸A：推荐：15≤A≤20；最后输入由电装空调及CFD输入为准。LL图1：除霜风口总成长度图2图2：除霜风口位置尺寸前除霜风口开口长度L和宽度A比例关系：通过实验和CAE验证成果分析，普通来讲A区风速>2m/s区域80%;B区风速>1m/s区域95%能够达成法规规定。同理除霜风口的最小风速不得低于2m/s（除霜区域最外两侧除外）。其中风速和面积的关系。风量风量/有效通风截面积=截面平均风速其中风量来源于空调鼓风机送风量，为空调设计时的性能定值。如果有效面积过大，则风速减少，达不到2m/s的最低速度规定，那么除霜除雾装置就有可能失效。因此通过：通风面积=风口长度L×宽度A关系，判断L和A的选用，对于除霜除雾的性能至关重要。6.2.3.2前除霜风道位置布置；根据不同的状况，选用下面的办法进行计算办法一：以玻璃下边沿为起点，沿玻璃向上达成玻璃的1/3处为终点，连接起点与终点作一条直线L，同时做出与L成17°28°的两线，做出的两条线与仪表板的交线即为前除霜风口的位置，见图三；普通状况确保从前风玻璃以出风口中心距离为60-80mm左右；最佳能超出组合仪表板的对称平面对Y向负向50mm；对于前除霜风口，要设计导风构造使风均匀分布；最后布置还需通过CAE进行CFD分析成果进行修正；此办法重要适应用于B、C级车型；图图3：前除霜风口的位置办法二：按风挡玻璃与IP的夹角进行选择，此办法适应于全部M1类车型；图四：前除霜风口总成位置图图四：前除霜风口总成位置图4：前除霜风口总成位置6.3除霜风道的设计6.3.1前除霜风道的类型6.3.1.1动压型风道：合用中小型轿车图图5动压型风道图五是动压式前除霜风口处断面示意（虚线框处所示），风管从HVAC到出风口截面积是减小的，风管中空气压力逐步增大，吹风速度逐步加紧，出风口处压力最大，风速最快。动压性风管优点是风速快，使得目的区域的积霜直接快速的得到解除。缺点在于由于风向不能有大的变化，因此对于前风窗面积大、空调风量偏小的状况，开口宽度L不能做足够长，对两端进行充足的送风很难。图6静压型风道6.3.1.2静压型风道；合用于大型轿车、前挡风玻璃倾角较小和装备送风能力较弱的图6静压型风道图六是静压式前除霜风口处断面示意（虚线框处所示），风管从HVAC到出风口截面积是增大的，在出口附近为一空腔，由空调通过风管进入空腔后形成一固定压力，然后从空腔所连接的全部的风管的开口送出同等压力的风至玻璃。静压式风管优点在于在前挡风玻璃面积大的状况下，前除霜风口宽度L能够做大（如图七），能够有助于风被送至两端。静压式风管缺点在于：1.相对于动压式：出风速度较动低，化冰速度慢。2.前挡风玻璃的倾斜角度大的车采用静压式且HVAC风量偏小时，前除霜的风在仪表板和玻璃之间形成滞留，在乘员的脸附近产生暖风，产生一种不舒适的环境（如图八）。方法只能加大HAVC风量，提高风口出风速，将此滞留区吹散。图7图7动压型风道和静压型风道风口宽度比较图图8低风量HVAC静压式风管暖风区位置图示6.3.2前除霜风道构造设计6.3.2.1前除霜风道构造分为整体式和两片式图图9：中央除霜风道与侧除霜风道---集成整体式图图10：中央除霜风道---两片式6.3.2.2安装点与定位点的布置(仅讨论普通状况)定位点：主定位普通选在Y0处，中央除霜风口附近，如图1区域；次定位设计在两侧，普通在侧除霜风口及及侧吹面风口处，设计局部定位构造，如图23所示区域；安装点：在中央除霜风口周边布置某些（紧固6至10个，卡接2至4个）安装点，以确保与仪表板上的处出风口格栅配合良好；如图1.2.3.4.5.6.7.8.9.10区域；连接点：在进风口处布置与吹面风管连接点，如图8.9.10区域，确保两者与HVAC的对接均可靠；图图11：前除霜风道定位点、安装点布置风量分派；中央除霜风管直接担任着左、右及中央除霜风口风量分派的任务，普通的分派比例是1：8：1；中央除霜口位置；除霜口的位置、形状最小截面积应合理，以确保最后的除霜效果符合GB-11555-《汽车风窗玻璃除霜和除雾系统的性能规定及实验办法》的第4.1、4.2、4.3条以及GB11556-<汽车风窗玻璃除霜系统的性能规定及实验办法》的第4条规定；强度规定：规定中央除霜风管要有足够的强度，整体的强度对仪表板前部起支撑作用或者起加强仪表板前部强度的作用，在进风口处要有加强构造，避免进风口变形，在中央除霜口处要有加强构造；6.3.2.3前除霜风道与周边零件配合形式及规定1、与仪表板的配合关系：螺钉连接、固定和震动摩擦焊接连接、固定；图图12：中央除霜风道与仪表板的固定方式—螺钉固定图图13：中央除霜风道与仪表板的固定方式—震动摩擦焊接固定2、与侧除霜管道的配合关系；搭接、卡接或集成一体式；密封泡棉厚度普通为8mm，压缩量为6mm;图图14：中央除霜风管与侧除霜风管连接方式---搭接（左图）卡接（右图）3、与暖风机的配合关系及规定；风道总成与暖风机通过对接方式推荐断面图以下；推荐断面尺寸；a：暖风机开口尺寸与风道总成开口尺寸相似（两者横截面积相似），确保风量顺畅；b:暖风机开口与风道总成开口之间配合间隙5-7.5mm；泡棉厚度10—15mm,风管装上后压缩量50%;c：风道总成开口外边沿处设计翻边，确保装配后风道总成开口能够完全盖住暖风机开口，确保风道总成开口与暖风机配合出不漏风；d：风道总成内部搭接翻边与暖风机搭接处宽度不得不大于15mm图15图15；前除霜风道与暖风机的配合关系、规定4、与前除霜口的配合关系及规定除霜管与仪表板本体贴合之间增加泡棉，避免出现漏风和异响，配合关系以下图；图图16：前除霜风道与前除霜口的配合关系6.3.3前除霜风道尺寸设计规范（适限于动压型风管）6.3.4前除霜风道导风板设计为了达成法规规定的除霜除雾功效，规定除霜口的风量分派合理，引导从HVAC出来的风部份向车宽方向吹出，因此需要设计导风构造，导风构造能够作为独立的构造安装在除霜管内，也能够通过除霜口的构造实现，还能够通过除霜管本身的构造实现，全部除霜风口均需要设计导风板，具体构造需通过CAE分析确认；图17图17：前除霜导风分板6.3.5侧除霜风管的设计6.3.5.1侧除霜构造形式：整体式和分离式；图18图18：侧除霜构造形式整体式（左图）、分离式（右图）6.3.5.2侧除霜风管安装与定位点布置定位点拟定在出风口处，在出风口处一定要布置安装点，安装点的布置要避免在风管的一侧，最佳两侧交错布置；图图19：侧除霜风管布置点（左图合理、右图不合理）强度规定；整体强度普通规定不高，如果仪表板需要支撑，则应加强整体的构造，在风管表面加加强筋，在近出霜口处适宜做加强构造；6.3.5.3侧除霜风管与周边零件配合形式及规定；1、与仪表板配合关系；螺钉连接固定、震动摩擦焊接固定图图20：侧除霜与仪表板配合关系2、与侧除霜盖板配合关系；普通没有连接、只是在出口处有定位点和安装点；图21图21：侧除霜风管与侧除霜口配合关系3、与吹面风管的配合关系：普通用弹簧螺母加螺钉固定；图图22：侧除霜风管与吹面风管配合关系6.4吹面风管的设计6.4.1吹面风管的构成：前排吹面风管和后排吹面风管；前排吹面风管又涉及中央吹面风管和侧吹面风管；这里仅讨论前排吹面风管；6.4.2吹面风管安装点与定位点的布置；a：中央吹面风管、侧吹面风管（左、右）都有一种主定位，布置在出风口附近；以下图1.2.3所示区域；b：中央吹面风管、侧吹面风管（左、右）在出风口处一定要布置安装点，安装点的布置要避免在风管的一侧，最佳两侧交错布置；如图1.2.3.4.5.6.7.8所示区域；图23图23：吹面风管定位点、安装点布置强度规定与侧除霜风管形同；风量分派：普通状况下，前排吹面四个风口的风量分派是均匀的，各位25%±2%.若有后排吹面，后排吹面约占全部吹面风量的20%，风管的横截面积的比例直接影响风量的分派，参考风量分派比例拟定和截面积的比例，同一种风管，要尽量保持横截面积不变化或者变化极少；6.4.3、吹面风管与周边零件的配合关系；6.4.3.1吹面风口与出风口的配合关系，推荐断面尺寸(以下图)；a：风口壳体直径与风管出风口处直径相似，确保风量顺畅；b；风口壳体与风管最小间隙A应不不大于4mm；确保装配不干涉；c：风管开口处做翻边、导向，确保装配简朴，风口壳体进一步风管量B应不不大于15mm;风管转角半径C应不不大于70mm，且转角后的直线距离D应不不大于100mm（最小不能不大于80mm）;图图24：吹面风管与吹面风口配合关系6.4.3.2吹面风管与仪表板的连接方式：螺钉连接、固定，超声波焊接；6.4.3.3吹面风管之间的连接：普通采用搭接（图14），卡接的连接方式；图图25：吹面风管与吹面本身连接---卡接连接6.4.4.4吹面风管与暖风机的配合关系，如上图15所示；6.4.4.5吹面风管导风构造为确保出风口的出风方向与总体给的方向相似，普通规定吹面风管（涉及除霜风管）离出风口有一定的导风长度；如图24中比较直的一段距离D部分就是导风构造；6.5其它设计规定6.5.1产品设计时拟定外形轮廓时，一定要充足考虑产品的壁厚，确保接插位置顺畅无干涉，外形与其它产品无干涉且连接牢固。6.5.2过长过大的通风管能够采用分开设计成型，减少产品成型工艺难度，并减少成本；普通长