空调吹面出风口的设计趋势

汽车设计过程中，汽车空调性能的工程要求、造型的美学诉求以及各种总布置的权衡，同时纠缠在空调出风口上，正生生的把它挤兑成一个“出气筒”。本文将同大家一起，尝试探索空调吹面出风口的设计趋势。

引言

汽车空调吹面出风口，是一个常常容易被空气动力学工程师们所忽视的部件。但是，它不但承担着空调气流分配、角度调节等功能；而且作为重要的内饰外观件，还往往会得到造型设计师们的重点“关照”。并且，在车内显示屏越来越巨大的趋势下，它还往往不得不陷入到同各种“屏幕”争夺仪表板“黄金”区域的尴尬之中。

当前，在汽车设计过程中，空调性能的工程要求、造型的美学诉求以及各种总布置的权衡，同时纠缠在空调出风口上，正生生的把它挤兑成一个“出气筒”。这次，蜗牛君将同大家一起，尝试探索空调吹面出风口的设计趋势。

啥是“出风口”？

目前，公认的提供空调系统的量产车型出现在上世纪50年代，空调出风口也自然同时应运而生，只不过早期的出风口设计往往比较简陋、随意。



即使现在，空调出风口的设计也经常容易被空气动力学工程师们所忽视。

但实际上，在整个汽车空调系统中，风道和出风口组成了空调的通风系统，担负着将经过处理（温度调节，湿度调节，净化）的气流送到汽车驾驶舱内，以最终实现驾驶舱内通风，制冷，加热，除霜除雾，净化空气等的功能。

在一台典型的乘用车中，往往包括吹面、吹脚、除霜除雾等不同功能的出风口十余个。



空调出风口的布置位置、大小、型式等特征，直接影响到车内气流速度、流动方向和流场组织，从而对空调系统性能、车内安静程度和乘客舒适性有着相当重要的影响。

同时，空调出风口处于乘客可见区域，属于外观零件，造型设计师会对它们的形状，外观，颜色，表面处理等都会进行重点设计，以达到期望的美学效果。



其中，各种冲突最突出的一个，便是前排吹面出风口。在很多车型中，它已经成为汽车内饰的重要家族基因之一。

目前，主要按照吹面出风口外观风格划分，其发展过程基本经历了三个阶段。

第一代：传统出风口



传统的空调吹面出风口，基本为一个独立的造型特征，一般由装饰框、面框、壳体、风门、拨轮、拨钮、连杆、叶片等部件组成。

一般情况下，传统出风口包含“桶型出风口”和“双叶片型出风口”两种。桶型出风口，经济而简单。

通常包括一套可动的叶片和轴，整体可以绕轴转动。双叶片型出风口比桶型出风口复杂，造型灵活多样，成本也较高。

它整体固定，由两套不同方向可动的叶片进行风向调节。



当然，出风口作为一个设计相对灵活的部件，在它的设计上不乏创新者。

例如，“奥迪A3”的具有“散风模式”的出风口。



值得特别说明的是，随着显示屏的逐渐增大，在新车设计中，中央吹面出风口和显示屏相对位置关系的权衡问题，越来越重要。

对于传统出风口来说，从风向调节能力的角度出发，要求其Z向高度不能低于方向盘中心位置（方向盘调整到居中位置的情况下）。

另一方面从人机工程的角度出发，为了保证对触摸屏舒适的操作角度，以及保证驾驶员观察显示屏时视线不必长期远离路面，也要求显示屏Z向高度也不能过低。由此，便普遍引起了中央吹面出风口同显示屏争夺位置的“战争”。

目前，主要的解决方案为出风口-显示屏横向并排布置、悬浮式显示屏和布置Z向尺寸较小的显示屏等折中方案。但是，这些方案都或多或少的存在一些问题，例如横向并排布置方案，就难以避免中央出风口长时间吹拂驾驶员手，造型主观感受差的问题。



第二代：装饰性出风口

所谓装饰性出风口，就是将出风口叶片结构及外观部分同某一整体的内饰造型特征相融合，如下图所示。



这种出风口的结构形式一般为双叶片型，真实的出风口外廓形状为较规则的矩形。

目前，采用装饰性出风口的车型，在仪表板的造型中均有一个几乎贯穿始终的、巨大的横向特征，而且在该特征中多采用数条镀铬亮条作为装饰。

近两年，国内部分车型也开始采用类似的造型风格和结构。但是，所谓审美往往是很主观的事情，对于这种夸张的造型风格，中国消费者是否买账还有待进一步探讨。

比如哈弗H6就在其新款车型中取消了类似设计。



第三代：隐藏式出风口

最新的隐藏出风口的特点是，通过结构的创新尽量减小出风口的高度，使得出风口的外露部分为狭长的矩形，使得出风口同周围的造型特征相融合，达到总体视觉上隐藏出风口的目的。

从造型角度而言，装饰性出风口和隐藏式出风口的主要区别为，前者特征夸张、后者整体造型风格更加简约。

在保证空调性能的前提下，实现隐藏式出风口的主要难点为，狭长的出风口如何实现上下方向的风向调节功能。

目前，可见的两种方案分别为“奥迪A8”和“特斯拉model 3”两车型。



其中奥迪A8的实现方式为，将出风口分为上下两部分，在其上半部分（占出风口的大部分面积）设置一风门，当吹面气流较小或没有的情况下可以将其关闭，从而实现隐藏出风口的目的。



而Model 3 的隐藏出风口实现方式，是通过彻底改变风向调节原理而实现的。

其出风口分为上下两层，分别向水平和竖直方向吹风，且两股气流在出风口外相互作用并合并，通过调节下部“方向引导出风口”的气流大小可以实现吹风方向的调节。

关于Model 3 的隐藏式出风口，特斯拉发布了完整的专利，感兴趣的小伙伴可以仔细研究。



总结

最后蜗牛君希望强调的是，这里所谓三代出风口的说法并不具备完全的时间上先后顺序的意义。

可以说传统出风口仍然是主流；装饰性出风口更像是一种独特的设计风格，实现它的工程难度不高；隐藏式出风口一方面体现了一种简约的设计风格，另一方面也是为了应对汽车（尤其是强调科技感的新能源汽车）内饰中越来越多、越来越大的显示屏所引起的仪表板布置空间的挑战。

相信随着汽车工业整体的发展，会不断涌现更多的隐藏式空调出风口方案，这是一个刚刚开启、正等待小伙伴们“大开脑洞”的舞台！


作者简介

李涛 先生

中国汽车工程学会汽车空气动力学分会委员会委员，北京新能源汽车股份有限公司整车性能部整车CFD分析及风洞实验主管工程师，负责项目开发过程中的整车CFD分析工作。