汽車空調(diào)系統(tǒng)工作原理以及具體結(jié)構(gòu)解析

張平

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展和現(xiàn)代化的不斷深入，汽車工業(yè)也在飛速發(fā)展。現(xiàn)代汽車工業(yè)發(fā)展早已脫離了代步等低級(jí)需求，正向著人性化的角度發(fā)展，汽車空調(diào)系統(tǒng)就是這方面發(fā)展所取得的一個(gè)重大突破。空調(diào)系統(tǒng)作為汽車舒適性的一個(gè)重要保障及現(xiàn)代汽車業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要部分，越來越受到關(guān)注?？照{(diào)系統(tǒng)是整個(gè)汽車非常重要的部分，良好的空調(diào)系統(tǒng)也是整個(gè)汽車性能的體現(xiàn)，目前空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用已很廣泛。文章過對(duì)汽車空調(diào)系統(tǒng)工作原理以及具體結(jié)構(gòu)的具體分析，通過相應(yīng)的汽車空調(diào)系統(tǒng)的圖表，對(duì)其運(yùn)行和工作進(jìn)程進(jìn)行介紹。

關(guān)鍵詞：汽車空調(diào)系統(tǒng)；工作原理；結(jié)構(gòu)；性能分析

中圖分類號(hào)：U463 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）14-0019-02

汽車作為現(xiàn)代生活的必需品，已成為人們?nèi)粘；顒?dòng)中不可缺少的工具，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生產(chǎn)力的不斷提高，也不斷對(duì)汽車工業(yè)的發(fā)展提出了新的要求。與此同時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)的增加帶給使用者更為舒適環(huán)境的同時(shí)，也相應(yīng)提高了汽車的消耗，對(duì)汽車的能源耗損方面提出了新的要求，所以汽車空調(diào)系統(tǒng)的性能優(yōu)化問題也有待解決。以上問題的解決，離不開對(duì)汽車空調(diào)系統(tǒng)工作原理和具體結(jié)構(gòu)的解析，本文以此為基礎(chǔ)，對(duì)汽車的空調(diào)系統(tǒng)做出簡(jiǎn)要分析。

1 汽車空調(diào)的工作原理

汽車空調(diào)系統(tǒng)的工作原理與普通的空調(diào)系統(tǒng)大相徑庭，普通的空調(diào)系統(tǒng)都是通過制冷劑從液態(tài)到氣態(tài)的轉(zhuǎn)化吸收大量的熱來制冷，汽車空調(diào)沒有氣態(tài)到液態(tài)來制熱的過程，只是通過發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的溫度制熱。而汽車空調(diào)系統(tǒng)的具體運(yùn)行方式是針對(duì)非獨(dú)立汽車空調(diào)來說，通過皮帶將發(fā)動(dòng)機(jī)及壓縮機(jī)連接給空調(diào)系統(tǒng)提供基本動(dòng)力，然后壓縮機(jī)將制冷劑產(chǎn)生的制冷氣體進(jìn)行壓縮，將氣壓和溫度都相對(duì)較低的制冷氣體轉(zhuǎn)化成氣壓和溫度都相對(duì)較高的氣體，再通入冷凝系統(tǒng)經(jīng)過降溫冷卻就變成了壓力較高溫度一般的冷凝劑。所得的液體還要經(jīng)過進(jìn)一步加工，通過貯液干燥器處理，降低液體的濕度并進(jìn)一步緩沖，將壓力調(diào)整到適合的范圍，再將所得液體通入膨脹閥門時(shí)一定要注意控制穩(wěn)定的壓力和一定的流量，通過膨脹閥降低壓力和調(diào)整流量，最后得到的液體會(huì)流向蒸發(fā)器。溫度和壓力都相對(duì)降低的液體在蒸汽器受到環(huán)境的影響會(huì)迅速蒸發(fā)，吸收了大量的熱量。由于汽車內(nèi)部空間的氣體不斷地經(jīng)過蒸發(fā)器，在這個(gè)過程不斷發(fā)生的條件下，車內(nèi)溫度也就不斷降低，從而達(dá)到降溫的效果。而后，制冷劑在液態(tài)情況下不斷通過蒸發(fā)器變成了低壓低溫的氣體，得到的氣體再進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮進(jìn)入下一循環(huán)，在此過程不斷地循環(huán)反復(fù)，完成制冷工作。

2 汽車空調(diào)系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)分析

汽車空調(diào)系統(tǒng)的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

通過圖1可以看出汽車的空調(diào)系統(tǒng)的組成主要是由膨脹閥、蒸發(fā)器、冷凝器、干燥瓶、壓縮機(jī)、壓力開關(guān)或壓力傳感器、管路組成。整個(gè)汽車空調(diào)系統(tǒng)又可以分為低壓管道回路和高壓管道回路兩個(gè)部分，前者是由蒸發(fā)器和回氣管路組成；而高壓管道回路則是由高壓管道、冷凝器、貯液干燥器等部分組成，每個(gè)部分都有自己的運(yùn)作方式，具體劃分取決于其運(yùn)行過程中產(chǎn)生的氣壓?jiǎn)栴}。

每個(gè)系統(tǒng)在整個(gè)運(yùn)作過程中又相對(duì)獨(dú)立存在，共同完成整個(gè)工作進(jìn)程。當(dāng)然，不同的系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)有自己的特點(diǎn)，下面進(jìn)行具體分析：

①冷凝器：冷凝器是具有大量的金屬葉片的一組彎曲的管道，結(jié)構(gòu)形式主要有管片式、管帶式和鰭片式三種，從管片式向管帶式發(fā)展，并主要向平行流動(dòng)式發(fā)展，其結(jié)構(gòu)原理如圖2所示，為了在氣體通過時(shí)更好與葉片接觸，從而更好地完成冷凝過程。層疊式和平行流動(dòng)式的內(nèi)部結(jié)構(gòu)又在不斷發(fā)展，以利于進(jìn)一步提高換熱效率和減輕重量，平行流動(dòng)式冷凝器從單元平行流動(dòng)式發(fā)展成多元平行流動(dòng)式。由于采取減薄管片厚度、增加管子內(nèi)肋片、翅片開切口、改變翅片形狀及開口角度等措施，加大了翅片散熱面積，強(qiáng)化了氣側(cè)和液側(cè)的熱交換效率，更好地完成物質(zhì)之間的熱量傳遞和交換。安裝位置為車頭的水箱處，因?yàn)檐囶^水箱位置相對(duì)涼快且通風(fēng)較好，方便氣體的冷凝。

②蒸發(fā)器：在壓縮機(jī)的作用下，液態(tài)制冷劑通過膨脹閥的節(jié)流控制作用，制冷劑霧化并進(jìn)入（低壓）蒸發(fā)器如圖3所示，制冷劑在蒸發(fā)器盤管內(nèi)沸騰汽化。由液態(tài)蒸發(fā)成氣態(tài)的制冷劑溫度降低，從而使蒸發(fā)器盤管、吸熱片溫度降低。穿過蒸發(fā)器的空氣把車室的熱量傳給蒸發(fā)器較冷的表面，因此冷卻了車室內(nèi)的空氣。隨著車室內(nèi)熱量由空氣傳給蒸發(fā)器，空氣中的水蒸氣（含濕量）凝結(jié)在蒸發(fā)器的外面，并成為液態(tài)水被排掉。蒸發(fā)器罩底部排水管把水導(dǎo)出車外。空氣脫濕是空調(diào)系統(tǒng)為乘客提供舒適的附加特性，蒸發(fā)器通常設(shè)在控制盤或儀表板的下面。

③壓縮機(jī)：壓縮機(jī)對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)來說相當(dāng)于心臟作用，它是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵所在也是動(dòng)力所在。壓縮機(jī)有兩個(gè)重要功能：一是使系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生低壓條件；二是把氣態(tài)制冷劑從低壓壓縮至高壓，并使其溫度提高，這兩種功能同時(shí)完成。壓縮機(jī)維持制冷劑在制冷系統(tǒng)中的循環(huán)，吸入來自蒸發(fā)器的低溫、低壓氣態(tài)制冷劑，壓縮氣態(tài)制冷劑，使其壓力和溫度升高，并將壓縮后的制冷劑送進(jìn)冷凝器。壓縮機(jī)是制冷系統(tǒng)中低壓和高壓、低溫和高溫的轉(zhuǎn)換裝置，壓縮機(jī)正常工作是實(shí)現(xiàn)熱交換的必要條件。

④干燥瓶：干燥瓶就是在制冷系統(tǒng)中臨時(shí)性地存儲(chǔ)制冷劑的部件，它會(huì)根據(jù)制冷負(fù)荷的需要，隨時(shí)供給蒸發(fā)器，并對(duì)系統(tǒng)中的水分和雜質(zhì)進(jìn)行干燥和過濾，即存儲(chǔ)制冷劑，過濾雜質(zhì)和吸收濕氣。主要由儲(chǔ)液器、干燥劑、過濾器、觀察窗和安全裝置等幾部分構(gòu)成，如圖4所示。其中儲(chǔ)液罐主要用于儲(chǔ)存和供應(yīng)制冷系統(tǒng)內(nèi)的液體制冷劑，以便工況變動(dòng)時(shí)能補(bǔ)償和調(diào)節(jié)液體制冷劑的盈虧；濾網(wǎng)主要用于過濾清除掉雜物和污物，保證制冷劑順利流通；干燥劑用來吸收制冷劑中的水分；易熔塞是一種安全措施，一般裝在儲(chǔ)液干燥器的頭部，用螺塞擰入。

⑤膨脹閥：汽車空調(diào)系統(tǒng)的膨脹閥為內(nèi)均衡式設(shè)計(jì)。如圖5所示，冷凍劑作為高壓液體進(jìn)入入口和濾網(wǎng)中，冷凍劑必須通過計(jì)量口，由其控制流動(dòng)。由于冷凍劑通過計(jì)量口，它由高壓液體轉(zhuǎn)為低壓液體，或者由高的一面至低的一面。

⑥功能元件泡，通過一小管與膜片連接，小管內(nèi)充滿氟利昂冷凍氣體，以管夾同裝于蒸發(fā)器尼管之處：該熱泡受罐管溫度影響，若尾管加溫，則泡內(nèi)氣體開始膨脹并向面板的膜片施加壓力，該面板以銷子接于閥座，所以，膨脹后即將閥座推離計(jì)量口而促成冷凍劑的流量增加、若尾管溫度下降，則熱泡內(nèi)的壓力也隨之降低，從而使閥按照蒸發(fā)器需要而控制冷凍劑的流量?？拷y的地方裝有調(diào)整彈簧，該彈簧是過熱的，其目的在于防止蒸發(fā)器的過量液體沖擊，因此，彈簧按照膨脹閥門開和閉合時(shí)所測(cè)定的因素來校準(zhǔn)其張力；閥在啟開和閉合時(shí)，過熱彈簧張力即根據(jù)需要加速或延遲閥的操作。

3 結(jié) 語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)力不斷提高，人們對(duì)汽車業(yè)的發(fā)展也不斷地提出新要求，汽車發(fā)展也不斷面臨著新的挑戰(zhàn)。提高汽車的舒適度也是現(xiàn)代汽車工業(yè)所不斷追求的，而汽車的空調(diào)系統(tǒng)則是提高汽車舒適度一個(gè)必不可少的系統(tǒng)；優(yōu)秀的空調(diào)系統(tǒng)在提高舒適度的同時(shí)，也會(huì)相應(yīng)的減少能耗和提高汽車的行駛質(zhì)量。由此可見，汽車空調(diào)系統(tǒng)發(fā)展研究的重要性，對(duì)于汽車空調(diào)系統(tǒng)的研究需要建立在對(duì)其工作原理和結(jié)構(gòu)掌握的基礎(chǔ)上，同時(shí)更深入的探討和創(chuàng)新，也是必不可少的。

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