秦 紅，所微鶴

（長城汽車股份有限公司技術(shù)中心 河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

PM2.5過濾器對空調(diào)器總成性能影響的試驗研究

秦 紅，所微鶴

（長城汽車股份有限公司技術(shù)中心 河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

針對配置不同種類的空調(diào)過濾器的汽車空調(diào)系統(tǒng)，通過臺架試驗進行分析，提出配置PM2.5過濾器的空調(diào)器總成的設(shè)計要點。

空調(diào)總成性能；PM2.5過濾器；臺架空調(diào)系統(tǒng)試驗；風(fēng)量分布

汽車乘員室作為一個密閉空間，為了保證車內(nèi)足夠的氧氣量，需要引入車外空氣。 隨著工業(yè)的發(fā)展，空氣質(zhì)量日益下降，特別是在交通擁堵地區(qū)尤為明顯。分析2017年2月9日中國天氣網(wǎng)發(fā)布的實時空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，490個監(jiān)測地點中，空氣質(zhì)量指數(shù)＞50的為484個，占比98.78%。乘用汽車都安裝了空氣調(diào)節(jié)（空調(diào)）系統(tǒng)，通過空調(diào)系統(tǒng)引入車外新鮮空氣。為了保護車內(nèi)人員免受可吸入顆粒物的損害，越來越多的車加裝了PM2.5過濾器，但增加PM2.5過濾器對空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)量、制冷量、制熱量造成很大影響。本文依據(jù)長城汽車某車型加裝PM2.5過濾器的試驗結(jié)果及空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計過程，給出空調(diào)系統(tǒng)性能的影響范圍，為后續(xù)車型的設(shè)計開發(fā)提供參考。

圖1 進風(fēng)機構(gòu)在空調(diào)器總成中位置圖

1 汽車空調(diào)過濾器概述

1.1 汽車空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)和循環(huán)風(fēng)原理

汽車空調(diào)系統(tǒng)的進風(fēng)機構(gòu)主要由新風(fēng)口、循環(huán)風(fēng)門、運動機構(gòu)、過濾器組成，各零部件在HVAC總成上的位置如圖1所示。

新風(fēng)口是車外空氣進入車內(nèi)的入口；循環(huán)風(fēng)門可實現(xiàn)全車內(nèi)風(fēng)循環(huán)、全車外新風(fēng)、車內(nèi)風(fēng)與車外風(fēng)混合3種模式的選擇切換；運動機構(gòu)由執(zhí)行器和連桿組成，實現(xiàn)對循環(huán)風(fēng)門的運動控制；過濾器在循環(huán)風(fēng)門的下方，不論采用哪種循環(huán)模式進入空調(diào)的空氣，都需要經(jīng)過過濾器的過濾凈化。

1.2 過濾器種類及特點

為了滿足改善車內(nèi)空氣質(zhì)量的不同需求，空調(diào)過濾器一般為花粉過濾器、PM2.5粉塵過濾器、PM2.5活性炭過濾器3種，如圖2所示，空調(diào)過濾器功能見表1。

圖2 過濾器產(chǎn)品

表1 空調(diào)過濾器功能

不同類型的過濾器主要是過濾材質(zhì)不同。不同材質(zhì)顯微圖像如圖3所示。

圖3 過濾器材質(zhì)圖示

花粉過濾器濾材和PM2.5粉塵過濾器濾材都是由過濾層和支撐層組成，但是過濾層纖維的種類和纖維層厚度不同；PM2.5活性炭過濾器濾材由過濾層、活性炭層和支撐層組成。

2 汽車空調(diào)過濾器性能測試及分析

2.1 不同種類汽車空調(diào)過濾器參數(shù)

選取長城汽車某車型3種不同配置的空調(diào)過濾器，基本參數(shù)見表2。

表2 空調(diào)過濾器參數(shù)

2.2 PM2.5過濾器實車過濾效果測試

選取長城汽車某車型配置的不同形式空調(diào)過濾器進行對比測試。將空調(diào)置于內(nèi)循環(huán)、吹面模式，PM2.5濃度設(shè)置為127μg/m3后開啟空調(diào)10 min，對比測試前后的PM2.5濃度差，測試數(shù)據(jù)如圖4所示。

配置花粉過濾器時，駕駛室內(nèi)PM2.5由127μg/m3下降至71μg/m3，過濾效率44%；配置PM2.5過濾器時，駕駛室內(nèi)PM2.5由127μg/m3下降至7μg/m3，過濾效果達94%，過濾效果明顯。

圖4 某車型駕駛室PM2.5測試數(shù)據(jù)

2.3 不同種類汽車空調(diào)過濾器風(fēng)阻測試

在汽車空調(diào)性能試驗臺架上，選取10種常用風(fēng)量，測試3種不同過濾器的風(fēng)阻，數(shù)據(jù)見表3。

表3 空調(diào)過濾器風(fēng)量風(fēng)阻測試結(jié)果

將風(fēng)量和風(fēng)阻的對應(yīng)數(shù)據(jù)表現(xiàn)在折線圖上，變化趨勢如圖5所示。

圖5 空調(diào)過濾器風(fēng)阻變化趨勢

通過圖5可知，花粉過濾器、PM2.5粉塵過濾器、PM2.5活性炭過濾器在HVAC總成中的風(fēng)阻都是隨著風(fēng)量的增加而增大，且呈現(xiàn)出非線性變化趨勢，其中PM2.5活性炭過濾器風(fēng)阻增速最為顯著。風(fēng)阻的增加將導(dǎo)致這個系統(tǒng)的制冷性能降低，這種變化在過濾器設(shè)計選型時須重點關(guān)注。

2.4 裝配不同種類汽車空調(diào)過濾器的空調(diào)器總成性能將不同類型的空調(diào)過濾器分別裝配到同一個空調(diào)器總成中，在相同的鼓風(fēng)機輸入電壓下，分別測試各個過濾器的空調(diào)器總成的風(fēng)量、制冷量、制熱量。具體數(shù)據(jù)見表4。

表4 空調(diào)器總成試驗數(shù)據(jù)

根據(jù)測試數(shù)據(jù)，分析不同種類的空調(diào)過濾器性能參數(shù)的變化率，見表5。

表5 PM2.5過濾器與花粉過濾器試驗數(shù)據(jù)分析

通過以上數(shù)據(jù)可知， PM2.5過濾器對空調(diào)器總成風(fēng)量影響顯著，對空調(diào)性能的影響較小，相比而言制熱模式下的影響遠大于制冷模式，所以在設(shè)計選型PM2.5過濾器時只需重點關(guān)注制熱模式下的影響，當制熱模式下的影響消除后制冷模式下其影響會一并消除。

3 結(jié)論

汽車空調(diào)采用PM2.5過濾器后，駕駛室內(nèi)空氣質(zhì)量明顯改善，過濾效率可達94%以上，PM2.5過濾器的大量應(yīng)用是汽車空調(diào)系統(tǒng)的必然趨勢。通過對長城汽車某車型裝配不同種類的空調(diào)過濾器的空調(diào)器總成在臺架試驗臺進行的試驗分析可知：PM2.5過濾器對空調(diào)器總成風(fēng)量影響較為顯著。在沒有后排出風(fēng)口的車輛中，前排出風(fēng)將較難達到后排乘員處，需通過增大風(fēng)量或降低風(fēng)道阻力等方式予以彌補，而系統(tǒng)的制冷、制熱性能影響程度相對較低。若車輛直接更換PM2.5過濾器，對整車空調(diào)性能影響應(yīng)在可接受范圍內(nèi)，加之風(fēng)道阻力、風(fēng)量等方面的優(yōu)化，增加PM2.5過濾器的影響可以完全避免。

［1］ 麻友良.汽車空調(diào)技術(shù)［M］.北京：北京大學(xué)出版社，2004：94.

［2］ 長城汽車股份有限公司空調(diào)事業(yè)部.空調(diào)系統(tǒng)性能試驗標準［Z］.

［3］ MANN+HUMMEL，GWM tech show to customer［Z］.

（編輯 楊 景）

Research on Impact of PM2.5 Filter on Vehicle A/C Performance

QIN Hong， SUO Wei-he
(R&D Center of Great Wall Motor Co.， Ltd.；Automotive Engineering Technical Center of HeBei， Baoding 071000， China)

Based on different types of vehicle A/C filter system， the platform experiment is conducted， and then design points of PM2.5 filter configuration in A/C system are put forward.

A/C performance；PM2.5 filter；A/C platform testing；wind distribution

U463.851

A

1003-8639（2017）07-0078-03

2017-02-28

秦紅（1981-）女，河北保定人，工程師，主要從事汽車空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)工作。