汽車空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

安晟辰

摘 要：汽車空調(diào)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行關(guān)系到車主的舒適性、經(jīng)濟(jì)性、安全性。調(diào)節(jié)汽車內(nèi)部溫度和空氣的重要裝置就是空調(diào)系統(tǒng)，隨著新能源行業(yè)的不斷發(fā)展，新能源汽車的研發(fā)也在不斷推進(jìn)，并且為汽車的未來(lái)發(fā)展指引了新方向，為了使新能源汽車的使用和實(shí)用功能得到滿足，就需要我們對(duì)新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行科學(xué)地探索。本文主要針對(duì)汽車空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展進(jìn)行分析和討論。

關(guān)鍵詞：汽車空調(diào)技術(shù)；壓縮機(jī)；蒸發(fā)器；膨脹閥；儲(chǔ)液干燥器

一、汽車空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其原理

1、汽車空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

汽車中的空調(diào)制冷系統(tǒng)，一般都是以壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)型的形式，可以將其分成非獨(dú)立式以及獨(dú)立式兩種汽車空調(diào)系統(tǒng)。獨(dú)立式的汽車空調(diào)系統(tǒng)，它的壓縮機(jī)是通過(guò)專門(mén)副發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生的，該系統(tǒng)不會(huì)遭受主發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的影響。非獨(dú)立式的汽車空調(diào)系統(tǒng)，它的壓縮機(jī)就是通過(guò)汽車主發(fā)動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)帶進(jìn)行驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生的，在工作的過(guò)程中對(duì)主發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力會(huì)造成一定程度的消耗，并且制冷過(guò)程中產(chǎn)生的量與汽車速度上的變化存在關(guān)系，是一種變化型的制冷系統(tǒng)。不管是獨(dú)立式結(jié)構(gòu)還是非獨(dú)立式結(jié)構(gòu)，所有汽車的空調(diào)系統(tǒng)當(dāng)中都包括了膨脹閥、壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、電器控制、貯液器以及冷凝器等幾個(gè)部分。

2、汽車空調(diào)系統(tǒng)工作原理

一般，汽車中的空調(diào)系統(tǒng)在正常的工作中有四個(gè)方面：第一是進(jìn)行壓縮。首先，壓縮機(jī)需要將蒸發(fā)器出口位置的低壓和低溫制冷劑氣體進(jìn)行吸入，將那些氣體壓縮成高壓、高溫的氣體之后再?gòu)膲嚎s機(jī)中排出。第二是冷凝之后的放熱過(guò)程。將高壓高溫的那些過(guò)熱制冷劑氣體痛經(jīng)冷凝器當(dāng)中，讓氣體的溫度和壓力都降低。當(dāng)冷凝器中氣體的溫度到了45℃左右時(shí)，制冷劑的原本氣體狀態(tài)就會(huì)轉(zhuǎn)變成液體狀態(tài)，同時(shí)釋放出來(lái)大量的熱量。第三是節(jié)流的膨脹過(guò)程。壓力以及溫度相對(duì)比較高的制冷液體在通入到膨脹閥的裝置之后，體積會(huì)逐漸變大，而溫度和壓力則會(huì)快速的下降，然后以霧狀的形態(tài)從膨脹裝置中排除出去。第四，蒸發(fā)時(shí)的吸熱過(guò)程。霧狀的氣體會(huì)從膨脹裝置中直接通入到蒸發(fā)器中，此時(shí)，制冷劑沸點(diǎn)比蒸發(fā)器中的溫度低了很多，因此，制冷液體就會(huì)蒸發(fā)成為氣體。然后在進(jìn)行蒸發(fā)時(shí)，將周邊大量的熱量進(jìn)行吸收，溫度和壓力都再一次降低之后，將其通入壓縮機(jī)內(nèi)。

二、汽車空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用及其發(fā)展

1、制冷系統(tǒng)的組成及其發(fā)展

（1）壓縮機(jī)

在定排量壓縮機(jī)方面，曲軸連桿式是最早出現(xiàn)的空調(diào)壓縮機(jī)，在轎車上已淘汰，目前僅在大客車上使用。目前轎車上應(yīng)用最多的是斜盤(pán)式和搖板式兩種。以上壓縮機(jī)必須設(shè)置吸氣、排氣裝置，容積效率較低，有逐漸被取消了吸氣裝置的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)替代的趨勢(shì)。尤其是蝸旋式壓縮機(jī)進(jìn)一步取消了排氣裝置，因而吸排氣連續(xù)、效率高、振動(dòng)小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗低；在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，氣流脈動(dòng)小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，是今后汽車空調(diào)壓縮機(jī)發(fā)展的主流方向。

在變排量壓縮機(jī)中，若制冷負(fù)荷不變，而發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加，則壓縮機(jī)活塞行程減小，降低了壓縮機(jī)的排量，使制冷劑流量保持不變。這樣既滿足了制冷負(fù)荷的要求，同時(shí)也降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的功耗。因排量可接近零，壓縮機(jī)的電磁離合器便可去掉，進(jìn)一步減少重量，且壓縮機(jī)不停運(yùn)轉(zhuǎn)，避免了慣性耗能。變排量壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，無(wú)疑在汽車空調(diào)中會(huì)得到更為廣泛的應(yīng)用。

（2）換熱器

汽車空調(diào)中的換熱器包括：冷凝器和蒸發(fā)器。

汽車空調(diào)冷凝器有三種結(jié)構(gòu)形式，第一種是管片式，其結(jié)構(gòu)為鋁翅片脹緊在銅管上；第二種為管帶式，其結(jié)構(gòu)為鋁翅片焊接在扁平蛇形管間；第三種是平行流結(jié)構(gòu)，按照制冷劑因從氣態(tài)到液態(tài)而體積縮小的規(guī)律，將兩條集流管間用多條扁平管相連，將幾條扁平管隔成一組，將進(jìn)入處管道多，逐漸減少每組管道數(shù)，進(jìn)一步提高熱交換率?，F(xiàn)在，平行流式已在轎車中逐漸普及。

蒸發(fā)器同樣有三種形式，前兩種同樣是管片式和管帶式，第三種為層疊式，其結(jié)構(gòu)是將兩片沖成復(fù)雜形狀的鋁板疊在一起組成制冷劑通道，中間夾有蛇形散熱鋁帶。層疊式經(jīng)歷了由雙儲(chǔ)液室向單儲(chǔ)液室的變化，換熱效率進(jìn)一步提高，結(jié)構(gòu)更加緊湊。

（3）節(jié)流機(jī)構(gòu)

傳統(tǒng)汽車上的節(jié)流機(jī)構(gòu)有熱力膨脹閥（CCTXV）和孔管（CCOT）兩大類型，熱力膨脹閥通過(guò)感溫包感測(cè)蒸發(fā)器出口溫度來(lái)調(diào)節(jié)膨脹閥閥口開(kāi)度進(jìn)而調(diào)節(jié)的制冷劑流量大小。H型膨脹閥因其安裝簡(jiǎn)單、可靠性高，已逐漸取代F型膨脹閥的市場(chǎng)地位?？坠芤蛑痪哂泄?jié)流而不具備調(diào)節(jié)流量的功能，經(jīng)濟(jì)性較差，多用在早期的美國(guó)豪華轎車上。目前基本上采用熱力膨脹閥。

電子膨脹閥采用蒸發(fā)器出口的溫度或壓力信號(hào)，經(jīng)過(guò)ECU的分析計(jì)算，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)流量控制和調(diào)節(jié)。其制冷劑流量調(diào)節(jié)范圍大，蒸發(fā)器出口過(guò)熱度偏差小，允許系統(tǒng)負(fù)荷波動(dòng)范圍大，在可遇見(jiàn)的未來(lái)將成為主流的節(jié)流機(jī)構(gòu)。

（4）儲(chǔ)液干燥器

儲(chǔ)液干燥器在制冷系統(tǒng)中起到對(duì)制冷劑干燥、過(guò)濾的作用，傳統(tǒng)的汽車空調(diào)系統(tǒng)中以獨(dú)立的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，現(xiàn)在很多車上將儲(chǔ)液干燥器直接做在冷凝器側(cè)面，將兩者變成一個(gè)整體，進(jìn)一步減少制冷劑泄漏的可能性。

2、車內(nèi)空氣的過(guò)濾

車外的花粉進(jìn)入車內(nèi)會(huì)引起人們的過(guò)敏反應(yīng)，灰塵和刺激性氣體會(huì)使人感到不適甚至?xí)碳ぱ劬?、喉嚨鼻腔的粘膜組織。為了車上人員保持清醒的頭腦和愉悅的心情，必須使用空氣濾芯器和活性炭過(guò)濾器對(duì)空氣進(jìn)行過(guò)濾和凈化。

空氣濾芯器由合成微纖維或紙漿纖維混合制成，起到對(duì)100μm～0.01μm微粒進(jìn)行過(guò)濾?；钚蕴窟^(guò)濾器由多層的多孔紡織材料或泡沫材料組成，活性炭被固定在這些孔上，將有機(jī)和無(wú)機(jī)分子吸附在活性炭的內(nèi)外表面。目前，汽車上廣泛采用將兩者復(fù)合在一起的復(fù)合過(guò)濾器對(duì)車內(nèi)空氣進(jìn)行過(guò)濾。

三、汽車空調(diào)的發(fā)展方向

（1）車用空調(diào)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、提高換熱效率、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）目前節(jié)流膨脹結(jié)構(gòu)主要有熱力膨脹閥和膨脹管，其主要朝著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、控制靈敏等方面發(fā)展。隨著傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)和控制技術(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）車用空調(diào)系統(tǒng)的改進(jìn)主要是改進(jìn)空調(diào)系統(tǒng)各組成部件的匹配，隨著新型制冷劑的出現(xiàn)和應(yīng)用，零部件需要改進(jìn)才能與之匹配，特別是密封件與制冷劑的相溶性，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。

結(jié)束語(yǔ)

汽車空調(diào)技術(shù)在我國(guó)蓬勃發(fā)展，各種完善的多功能型空調(diào)裝置的應(yīng)用，提高了乘員的舒適性，受到用戶的普遍歡迎，但對(duì)于汽車空調(diào)維修人員來(lái)說(shuō)將面臨新的挑戰(zhàn)，我們要了解汽車空調(diào)系統(tǒng)各部件的功用及維護(hù)事項(xiàng)，做到正確的使用和維護(hù)，延長(zhǎng)汽車空調(diào)系統(tǒng)的使用壽命，提高汽車空調(diào)系統(tǒng)的效果。

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