汽車空調(diào)的發(fā)展現(xiàn)狀

雷海東

（長(zhǎng)安大學(xué)汽車學(xué)院，陜西 西安 710000）

汽車空調(diào)的發(fā)展現(xiàn)狀

雷海東

（長(zhǎng)安大學(xué)汽車學(xué)院，陜西 西安 710000）

隨著汽車工業(yè)蓬勃發(fā)展，人們對(duì)汽車的舒適性越來(lái)越看重，作為評(píng)價(jià)汽車舒適性的重要指標(biāo)，汽車空調(diào)技術(shù)成為各大企業(yè)、高校的一個(gè)研究熱點(diǎn)。文章將對(duì)汽車空調(diào)的原理、特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行研究。

汽車；空調(diào)系統(tǒng)；研究現(xiàn)狀

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.09.052

CLC NO.: U463.9 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2015)09-156-02

1、汽車空調(diào)的工作原理

1.1制冷的原理

如今汽車空調(diào)制冷的主流方式任然是蒸汽壓縮制冷，從蒸發(fā)器出來(lái)的低溫低壓蒸汽進(jìn)入壓縮機(jī)，被壓縮為高溫高壓（約70℃，1.47MP）蒸汽，然后這些蒸汽進(jìn)入冷凝器，強(qiáng)制冷凝為液態(tài)，之后液態(tài)制冷劑經(jīng)膨脹閥節(jié)流膨脹為低溫低壓霧狀制冷劑，最后霧狀制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器蒸發(fā)吸熱變?yōu)闅鈶B(tài)，同時(shí)使蒸發(fā)器表面的溫度降低，空氣流經(jīng)蒸發(fā)器表面變?yōu)槔淇諝膺M(jìn)入車內(nèi)產(chǎn)生降溫作用。

1.2制熱的原理

由于傳統(tǒng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作會(huì)產(chǎn)生大量熱量，所以汽車冬天的制熱來(lái)源于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水，但由于汽車剛啟動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱很少，部分車型也會(huì)安裝電熱絲來(lái)加強(qiáng)汽車啟動(dòng)時(shí)的制熱效果。如今的電動(dòng)汽車上，由于余熱有限會(huì)采用熱泵空調(diào)制熱。

2、汽車空調(diào)的特點(diǎn)

2.1抗沖擊能力強(qiáng)

制冷系統(tǒng)安裝在運(yùn)動(dòng)的車輛上，承受劇烈頻繁的振動(dòng)和沖擊，因此，要求各個(gè)零部件應(yīng)有較強(qiáng)的抗震能力，接頭牢固，并防漏，而且，壓縮機(jī)與冷凝器、蒸發(fā)器與壓縮機(jī)都用軟管連接。

2.2動(dòng)力源多樣

汽車空調(diào)系統(tǒng)不能用電力作動(dòng)源，原因是設(shè)計(jì)上比較困難，轎車、輕型汽車及中型客車其制冷所需的動(dòng)力來(lái)自同一發(fā)動(dòng)機(jī)，這種空調(diào)系統(tǒng)叫非獨(dú)立空調(diào)系統(tǒng)。對(duì)于大型客車，冷藏車，由于所需制冷量比較大，采用專用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，故稱為獨(dú)立式空調(diào)系統(tǒng)。

2.3電力控制源多樣

汽車空調(diào)系統(tǒng)電氣控制所需的電力有所不同，一般車輛采用12V（單線制）作電源，大型車輛則采用24V（單線制）作電源，而高級(jí)豪華轎車采用5V（雙線制）作電力源。

2.4制冷效果強(qiáng)

汽車在野外工作直接受太陽(yáng)的輻射，熱量較強(qiáng)，要使汽車空調(diào)能迅速地降溫，在最短時(shí)間內(nèi)達(dá)到舒適的環(huán)境，要求制冷系統(tǒng)的制冷量特別大。這就導(dǎo)致壓縮機(jī)輸送的制冷劑流量變化大，但不能無(wú)限制的大，如果過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致汽車空調(diào)設(shè)計(jì)困難，制冷效果不佳，而且會(huì)引起壓力過(guò)高或壓縮機(jī)產(chǎn)生液擊現(xiàn)象，使得故障頻繁。

2.5控制方式不一樣

由于車輛的性能要求不同，汽車空調(diào)的控制方式也就多樣。一般車輛采用手動(dòng)控制，高級(jí)豪華型轎車則采用自動(dòng)控制或氣動(dòng)控制。

2.6結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小

由于汽車車身的特點(diǎn)，要求汽車空調(diào)結(jié)構(gòu)緊湊，能在有限的空間進(jìn)行安裝，而且安裝了空調(diào)后不至于使汽車增重太多影響其他性能。

2.7車內(nèi)風(fēng)量分配不均勻

這是由汽車車身的結(jié)構(gòu)所造成的。汽車空調(diào)風(fēng)道的設(shè)計(jì)是研制汽車空調(diào)最大的難點(diǎn)。

3、汽車空調(diào)的研究方向

當(dāng)前的汽車空調(diào)技術(shù)

（1）由于蒙特利爾協(xié)定，現(xiàn)在空調(diào)系統(tǒng)的制冷劑使用HFC-134a 來(lái)代替CFC-12 。

（2）汽車空調(diào)系統(tǒng)利用發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒所產(chǎn)生的多余的熱量對(duì)車廂加熱和除霜。

（3）如今高效率的汽油和柴油汽車所產(chǎn)生的多余熱量逐漸減少，而電動(dòng)、混合燃料汽車等節(jié)能汽車都以犧牲駕駛里程和性能作為代價(jià)進(jìn)行空調(diào)運(yùn)行。一般的電動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)以犧牲50%的運(yùn)行能力進(jìn)行工作，使其無(wú)法達(dá)到從前的運(yùn)輸要求。

目前汽車空調(diào)技術(shù)的發(fā)展主要是圍繞著保護(hù)環(huán)境、提高效率、節(jié)能節(jié)材、減輕重量縮、小體積、降低震動(dòng)與噪聲、操作維修簡(jiǎn)便、安全可靠等幾個(gè)方面展開，并且總是與汽車開發(fā)同步進(jìn)行。

（1）壓縮機(jī)

主要朝著節(jié)能、小型化、提高轉(zhuǎn)速、降低噪聲和振動(dòng)、提高自動(dòng)化控制程度、實(shí)現(xiàn)能量控制等方面發(fā)展，變排量壓縮機(jī)的電動(dòng)控制，可使控制點(diǎn)根據(jù)系統(tǒng)的不同運(yùn)行工況相應(yīng)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的排量，適應(yīng)各部件的匹配運(yùn)行。

（2）換熱器（蒸發(fā)器、冷凝器）

主要朝著強(qiáng)化傳熱、降低熱阻、提高熱效率、縮小體積、減輕質(zhì)量、提高單位體積的傳熱面積的方向發(fā)展，蒸發(fā)器主要朝著層疊結(jié)構(gòu)發(fā)展，冷凝器主要朝著平行流動(dòng)式結(jié)構(gòu)方向發(fā)展。

（3）節(jié)流膨脹結(jié)構(gòu)

目前節(jié)流膨脹結(jié)構(gòu)主要有熱力膨脹閥和膨脹管，其只要朝著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、控制靈敏等方向發(fā)展。隨著傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)的發(fā)展，車用空調(diào)系統(tǒng)節(jié)流膨脹和流量控制，將由電子膨脹閥等電子控制器控制。

（4）新型環(huán)保制冷工質(zhì)的應(yīng)用

普遍認(rèn)為HFC134a是CFCL12比較理想的替代物，但其排放仍會(huì)導(dǎo)致地球的溫室效應(yīng)，所以美、日、歐等都已經(jīng)成功研制了CO2汽車空調(diào)系統(tǒng)，目前正在裝車時(shí)運(yùn)行中，CO2制冷劑是一種很有應(yīng)用前景的環(huán)保工質(zhì)，碳?xì)浠衔镒髦评鋭┮苍谠囘\(yùn)行，正在進(jìn)行工程試驗(yàn)和測(cè)試。

（5）車用空調(diào)系統(tǒng)的改進(jìn)

主要改進(jìn)空調(diào)系統(tǒng)各組成部分的匹配，隨著新型制冷劑的出現(xiàn)和應(yīng)用，零部件需要改進(jìn)才能匹配，特別是密封件和制冷劑的相容性，直接影響著空調(diào)系統(tǒng)的密封性能，自動(dòng)控制技術(shù)改進(jìn)逐步實(shí)現(xiàn)智能化。

4、結(jié)論

未來(lái)汽車空調(diào)的設(shè)計(jì)原則：一切以環(huán)境保護(hù)為前提，其次再考慮提高能源使用效率。

現(xiàn)階段的任務(wù)：現(xiàn)階段主要以改進(jìn)現(xiàn)有的HFC-134a制冷系統(tǒng)為主，提高其運(yùn)行性能，降低能耗，回收反復(fù)利用HFC-134a。進(jìn)一步致力于替代制冷劑的研究和開發(fā)，提高CO2等產(chǎn)品生產(chǎn)的制造工藝，降低重量和尺寸，為汽車今后向輕量化發(fā)展提供有力的保障。

[1] 李冬青,張永學(xué).電動(dòng)汽車空調(diào)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].電子測(cè)試,2013（06）:199-200.

[2] 杜朝輝.汽車空調(diào)用斜盤式變排量壓縮機(jī)排量控制機(jī)理[J].安徽科技,2005(04).

[3] 呂強(qiáng),申福林.客車空調(diào)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].客車技術(shù)及研究,1998(01).

[4] 方貴銀,李輝.汽車空調(diào)技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002(01).

[5] 夏云鏵,袁銀男等.汽車空調(diào)[M].沈陽(yáng):遼寧科學(xué)技術(shù)出版社, 2002(09).

The Development Status of Vehicle Air Conditioning

Lei Haidong
( Car school of chang’an university, Shaanxi Xi’an 710000 )

With the development of vehicle, people pay more and more attention on the comfort of the vehicle, as one of the important indices for evaluating the comfort of vehicles, air conditioning technology become a research focus in the colleges and universities.In this paper, the principle of air conditioning, characteristics and development trend were studied.

vehicle; air conditioning; research status

U463.9

B

1671-7988（2015）09-156-02

雷海東，碩士研究生，就讀于長(zhǎng)安大學(xué)汽車學(xué)院，研究方向是汽車空調(diào)技術(shù)。