汽車空調系統的組成

汽車空調一般主要由壓縮機(compressor)、電控離合器、冷凝器（condenser）、蒸發器（evaporator）、膨脹閥(expansion valve)、貯液干燥器（receiver drier）、管道（hoses）、冷凝風扇、真空電磁閥(vacuum solenoid)、怠速器和控制系統等組成。汽車空調管路又分高壓管路和低壓管路。高壓側包括壓縮機輸出側、高壓管路、冷凝器、貯液干燥器和液體管路；低壓側包括蒸發器、積累器、回氣管路、壓縮機輸入側和壓縮機機油池。

傳統空調的NVH性能主要集中在四個方面，分別是壓縮機的輻射噪聲、壓力脈動、扭矩波動，發動機轉速波動和開空調升降速異響。冷卻風扇的NVH問題主要有：冷卻風扇噪聲、冷卻風扇煽動平衡和冷卻風扇拍頻率，鼓風機的NVH性能主要有：鼓風機噪聲、電機異響、電機電刷噪聲、鼓風機動平衡。

新能源汽車空調系統NVH性能要求則更高一點，電動壓縮機會出現壓縮機輻射噪聲問題以及一階振動問題。暖風水循環容易有暖風水路流水問題，水泵還有振動噪聲問題，熱泵空調管路會出現冷媒流動聲問題以及閥門切換聲問題。

通常來說，空調系統NVH問題的產生是因為在空調系統性能開發前期設計里，沒有把空調系統NVH性能指標作為設計目標要求，沒有進行目標分解，沒有進行針對性或者兼顧性開發，沒有納入開發節點各環節。因此，在開發前，有必要對NVH性能進行目標設定，并逐步規劃好開發階段。

空調系統NVH性能的開發過程主要分為4個階段：產品概念設計階段、產品詳細設計階段、產品設計驗證階段和生產準備階段。

在產品概念設計階段，首先要進行競品分析，根據研發車型的市場定位，以及對目標消費人群的分析，確定幾個對標車型。根據整車和系統的目標值，制定對標車型測試計劃，測試對標車型的性能參數，并對主要的設計方案和關鍵尺寸進行測量和記錄，最終形成對標報告。

之后要依據造型、成本、環境件和沿用件等輸入的綜合分析，寫出整車的空調系統振動噪聲開發策略，包括對零部件選型、零件安裝和幾何匹配、軟件方案和模態匹配的建議，并綜合運用仿真和試驗的方法，證明上述建議可以達到整車空調系統振動噪聲目標值。

依據競品分析和開發策略，設定整車目標，即：與車型平臺和使用工況密切結合的目標值振動噪聲體系，輸入產品品牌的定位，市場反饋、客戶需求以及對標數據庫。

最后依據空調系統的主要構成對其進行目標分解。目標大體上可以分為空調管路的軟管長短，消聲器布置的空間，壓縮機的輻射噪聲、壓力脈動、支反力，HVAC空調總成的鼓風機動平衡、電機異常響動、電機破刷聲和風門切換聲，冷卻風扇的輻射噪聲、煽動平衡及電機異響。

在產品詳細設計階段，根據從整車空調系統NVH目標分解值分解而成的零部件NVH目標值對HVAC空調總成、壓縮機、冷卻風扇和鼓風機分別制定零部件級別的目標值，根據供應商提供的選型前的實驗報告判斷NVH風險，制定防止措施或者提出選型建議。由產品工程師整合在零部件選型的技術建議中。

在布置校檢階段，要對出風口面積（有效面積）、空調軟管長度、鼓風機進風口DMU、暖風水管管路、空調風管壓降、通過噪聲和壓損，外循環進風口面積等進行校對核準。同時也要對出風口噪聲、風速和壓損、雙腔擴張衰減率進行仿真分析。

在產品設計驗證階段，首先要對空調系統進行驗證，驗證結束后進行整車匹配和優化。最后進入生產準備階段，要特別注意控制生產的一致性

綜上所述，空調NVH的總體開發思路可以可以概括為以下流程

開空調壓縮機方向盤抖動分析空調的振動傳遞：在發動機怠速工況下，開空調壓縮機后方向盤抖動出現，抖動無法容忍。

開啟出壓縮機以外的其他用電設備如大燈音響系統后，方向盤也抖動，但幅度有所不同，可以初步得出結論是由于發動負荷變大振動變大造成的問題。從懸置、方向盤的模態，剛度等分析，查出懸置剛度隔振量不滿足要求， 方向盤模態也不滿足要求； 從發動機ECU扭矩補償量分析，通過調整扭矩補償量可以改善，減小振動。因此，方向盤抖動是綜合的NVH問題，可以通過優化懸置剛度、優化方向盤模態為 Hz，調整了ECU扭矩補償量， 最終解決問題。

結構傳遞典型案例 ：在空調后鼓風機開啟4檔和5檔，中通道手扶箱蓋板振動明顯。問題的原因可能是從振動傳遞路徑分析，見下圖: 

由此可以看出振動是由硬性聯接造成的， 可以通過增加橡膠墊解決。

暖風系統典型案例： 發動機啟動瞬間，特別是冷車狀態下，儀表臺下有1-2S時長的“嘩啦啦”流水聲。初步判斷是加熱器芯體內有空氣造成，根據發動機冷卻系統循環原理可以的出結論：發動機小循環冷卻系統中存在空氣致使發動機啟動瞬間存在流水聲。根本原因是發動機小循環冷卻系統不能排氣，大循環很難排氣。

隨著空調系統技術的不斷發展，未來空調的壓縮機轉速更高，給空調NVH性能帶來的挑戰就越多：

對此，要嚴格控制壓縮機的噪聲，盡量采用縱向壓縮機布置、壓縮隔振或二級隔振。加強空調管路置頂隔振；采用更大長度的或者更低剛度的空調軟管；嚴格閥門選型控制閥門噪聲；優化暖風水管回路設計。空調軟件標定方面，制定壓縮機轉速限速和避頻策略、制定暖風水泵啟動策略、考慮消除冷媒流動聲的冷卻風扇轉速標定。

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