輕量化在汽車空調(diào)系統(tǒng)中的運(yùn)用闡述

劉文逸 江建鋒

摘 要：隨著人們生活質(zhì)量的提高，對汽車方面的要求也越來越高。目前汽車相關(guān)行業(yè)為了達(dá)到滿足人們的需求和實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的，正在朝著輕量化的方向發(fā)展，汽車輕量化技術(shù)的應(yīng)用對汽車工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展工作有著非常重要的意義。汽車輕量化設(shè)計是當(dāng)前國內(nèi)外汽車工業(yè)的熱門課題，大量的研究手段和方法被運(yùn)用到汽車的材料使用和結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)中，保證汽車性能不降低的情況下實(shí)現(xiàn)汽車的輕量化。本文主要討論了輕量化在汽車空調(diào)系統(tǒng)中的一部分運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：輕量化;汽車空調(diào)系統(tǒng);輕量化的作用

隨著人們對汽車使用量的不斷提升，在提升了對汽車的安全性、舒適性等要求的同時，現(xiàn)在的人們也開始關(guān)注起汽車的節(jié)能效果和環(huán)保效果。而輕量化技術(shù)就是實(shí)現(xiàn)這些要求的最主要的方式。要想實(shí)現(xiàn)輕量化技術(shù)在汽車空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用，有兩種方法：一種是通過對空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計;另一種是對汽車空調(diào)系統(tǒng)中所用的材料進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，用一些輕量化材料來代替鋼鐵材料，從而達(dá)到減輕零部件質(zhì)量的目的。

1 汽車空調(diào)系統(tǒng)輕量化的應(yīng)用

1.1 材料的選擇

（1）塑料材料：一種高分子材料，最先是在汽車的內(nèi)飾和外飾上使用的，后來隨著汽車輕量化的不斷實(shí)現(xiàn)，在車身和發(fā)動機(jī)周圍的零部件上的使用也逐漸增多。

（2）復(fù)合材料：由金屬材料、高分子材料等多種材料互相結(jié)合而成的材料，它能使各種材料在性能上取長補(bǔ)短，因此復(fù)合型材料的綜合性能相對于其他材料來說較高，能夠滿足各種不同的需求[1]。

（3）金屬材料：在選擇金屬材料時，可以選擇用高強(qiáng)度鋼來當(dāng)作被選擇的材料，高強(qiáng)度鋼有很多種類，這里以IF鋼、DP鋼和烘烤硬化鋼為例。IF鋼主要應(yīng)用在汽車的外殼部件和支撐助板的零部件。烘烤硬化鋼又被稱為BH鋼，主要應(yīng)用在汽車車身外的覆蓋件，比如汽車車門、車身翼子板等。DP鋼又叫雙相鋼，多用于一些需要高強(qiáng)度、高抗碰撞吸能且成型要求比較嚴(yán)格的場所，比如汽車的車輪、保險杠、懸掛系統(tǒng)等等，目前隨著科技的不斷進(jìn)步，對鋼類相關(guān)的科學(xué)技術(shù)的不斷成型，DP鋼也常被用在汽車的內(nèi)外飾等零件上。

以空調(diào)壓縮機(jī)支架為例，在汽車空調(diào)壓縮機(jī)系統(tǒng)中，壓縮機(jī)支架的作用是將壓縮機(jī)固定在發(fā)動機(jī)上。壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)的動力來自于發(fā)動機(jī)的曲軸，是通過帶傳動來實(shí)現(xiàn)的。傳動帶將壓縮機(jī)帶輪、曲軸帶輪和壓縮機(jī)支架上的帶輪聯(lián)系在一起，從而實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)動力的傳輸。空調(diào)壓縮機(jī)支架一般采用的是球墨鑄鐵，重量在1500～2500g，因此，需要對壓縮機(jī)支架的材料進(jìn)行改變。在進(jìn)行空調(diào)壓縮機(jī)支架材料的選擇時可以選用鋁合金，相同結(jié)構(gòu)下質(zhì)量減輕60%左右，從而達(dá)到減少支架重量的目的。

1.2 結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

在對汽車空調(diào)系統(tǒng)的輕量化運(yùn)用中，可以通過對空調(diào)系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化來達(dá)到輕量化的目的。下面舉一些通過對結(jié)構(gòu)優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)輕量化的汽車空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。例如：壓縮機(jī)占空調(diào)系統(tǒng)總質(zhì)量的25%～30%，因此，減少空調(diào)壓縮機(jī)的重量對汽車空調(diào)系統(tǒng)的輕量化來說很重要。目前市面上空調(diào)壓縮機(jī)主要分為回轉(zhuǎn)式、氣缸式和旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，在同等排量下，旋轉(zhuǎn)式空調(diào)壓縮機(jī)體積相對更小、質(zhì)量更輕。因此，為了輕量化采用旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)更具有優(yōu)勢。

另一方面，改變壓縮機(jī)安裝固定結(jié)構(gòu)也可以為整車輕量化做出貢獻(xiàn)。例如免去壓縮機(jī)固定在發(fā)動機(jī)上的安裝支架，通過安裝定位孔直接匹配固定在發(fā)動機(jī)上，這需要在發(fā)動機(jī)設(shè)計前期考慮到可能的壓縮機(jī)固定方式，江鈴1.5T GDTI發(fā)動機(jī)就是這樣一種結(jié)構(gòu)。

冷凝器在汽車的空調(diào)系統(tǒng)中一般占總重量的10%～15%，是一種能將從壓縮機(jī)中排出的高壓高溫的氣態(tài)冷媒冷卻凝結(jié)的熱交換器。在對其進(jìn)行輕量化的設(shè)計時可考慮減薄冷凝器芯體厚度，在不改變冷凝器迎風(fēng)面積下通過調(diào)整冷凝器扁管孔數(shù)、翅片波距或翅片高度以及制冷劑流程來保證冷凝器換熱性能。

蒸發(fā)器與冷凝器類似，屬熱交換器，其作用是將自熱力膨脹閥產(chǎn)生的高溫，以及低壓液態(tài)制冷劑積聚在管道中蒸發(fā)，促使周圍空氣溫度和蒸發(fā)器溫度降低。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，蒸發(fā)器可分為穿管式、扁平管式、平行流式和層疊式，在蒸發(fā)器的輕量化應(yīng)用中，可以采用層疊式結(jié)構(gòu)，其效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，在相同制冷能力下，層疊式蒸發(fā)器體積更小、質(zhì)量更輕。

鼓風(fēng)機(jī)是將外界的空氣吸引過來并加以處理，用不同的風(fēng)速將其傳送給蒸發(fā)器的設(shè)備，對鼓風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)輕量化可以通過改變鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)的形式，用高性能的小葉輪電機(jī)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)形式的電機(jī)，還可以通過對鼓風(fēng)機(jī)整個殼體的厚度進(jìn)行改變來實(shí)現(xiàn)鼓風(fēng)機(jī)的輕量化。

2 汽車輕量化的作用

2.1 改善了汽車的性能

對汽車進(jìn)行輕量化處理可以有效的改善汽車的性能，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）降低了車身的質(zhì)心，讓汽車在行駛的過程中更加的穩(wěn)定舒適，讓汽車的加速性能和轉(zhuǎn)動性能得到了提升，減小了汽車在行駛過程中的噪音和震動。

（2）縮短的汽車的制動距離，讓汽車在出現(xiàn)意外發(fā)生碰撞時的動量得以減小，降低了碰撞時對汽車的損害，從而減少事故中的損失，從更大程度上保護(hù)車內(nèi)人員的人身安全。

（3）改善了汽車的操縱穩(wěn)定性，因?yàn)槠嚳傎|(zhì)量的減少，對前輪的軸荷也有著改善的效果，讓駕駛?cè)藛T在駕駛的過程中能更好的操縱汽車，減少意外事故出現(xiàn)的概率。

2.2 減少了排放降低了油耗

由于汽車輕量化技術(shù)的實(shí)行，汽車的質(zhì)量降低了，從而減少了汽車在行駛過程中的能量消耗，降低了燃油的消耗，在動力性能不變的情況下，通過對齒輪的傳動比進(jìn)行調(diào)整也可以進(jìn)一步的降低汽車行駛時的燃油消耗[2]。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，對汽車的節(jié)能環(huán)保方面的要求也越來越高，減輕汽車的質(zhì)量制造節(jié)能減排的汽車已經(jīng)成為當(dāng)前汽車制造行業(yè)中的重要課題。在汽車制造中運(yùn)用輕量化技術(shù)能夠保證汽車的性能不受影響的情況下，減輕汽車的質(zhì)量，減少汽車的排放量和燃油的燃燒量，從而讓汽車行業(yè)在可持續(xù)發(fā)展道路上越走越遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張志杰，韓忠浩，李永帥等.汽車空調(diào)壓縮機(jī)支架輕量化研究[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2014（10）：59-63.

[2]周偉，蘇世榮，儲勝林等.汽車輕量化研究[J].汽車工程師，2019（01）：21-24.