汽車空調的發展現狀

雷海東

（長安大學汽車學院，陜西 西安 710000）

汽車空調的發展現狀

雷海東

（長安大學汽車學院，陜西 西安 710000）

隨著汽車工業蓬勃發展，人們對汽車的舒適性越來越看重，作為評價汽車舒適性的重要指標，汽車空調技術成為各大企業、高校的一個研究熱點。文章將對汽車空調的原理、特點和發展趨勢進行研究。

汽車；空調系統；研究現狀

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、汽車空調的工作原理

1.1制冷的原理

如今汽車空調制冷的主流方式任然是蒸汽壓縮制冷，從蒸發器出來的低溫低壓蒸汽進入壓縮機，被壓縮為高溫高壓（約70℃，1.47MP）蒸汽，然后這些蒸汽進入冷凝器，強制冷凝為液態，之后液態制冷劑經膨脹閥節流膨脹為低溫低壓霧狀制冷劑，最后霧狀制冷劑進入蒸發器蒸發吸熱變為氣態，同時使蒸發器表面的溫度降低，空氣流經蒸發器表面變為冷空氣進入車內產生降溫作用。

1.2制熱的原理

由于傳統汽車發動機工作會產生大量熱量，所以汽車冬天的制熱來源于發動機冷卻水，但由于汽車剛啟動時發動機的余熱很少，部分車型也會安裝電熱絲來加強汽車啟動時的制熱效果。如今的電動汽車上，由于余熱有限會采用熱泵空調制熱。

2、汽車空調的特點

2.1抗沖擊能力強

制冷系統安裝在運動的車輛上，承受劇烈頻繁的振動和沖擊，因此，要求各個零部件應有較強的抗震能力，接頭牢固，并防漏，而且，壓縮機與冷凝器、蒸發器與壓縮機都用軟管連接。

2.2動力源多樣

汽車空調系統不能用電力作動源，原因是設計上比較困難，轎車、輕型汽車及中型客車其制冷所需的動力來自同一發動機，這種空調系統叫非獨立空調系統。對于大型客車，冷藏車，由于所需制冷量比較大，采用專用發動機驅動，故稱為獨立式空調系統。

2.3電力控制源多樣

汽車空調系統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，而高級豪華轎車采用5V（雙線制）作電力源。

2.4制冷效果強

汽車在野外工作直接受太陽的輻射，熱量較強，要使汽車空調能迅速地降溫，在最短時間內達到舒適的環境，要求制冷系統的制冷量特別大。這就導致壓縮機輸送的制冷劑流量變化大，但不能無限制的大，如果過大，會導致汽車空調設計困難，制冷效果不佳，而且會引起壓力過高或壓縮機產生液擊現象，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，汽車空調的控制方式也就多樣。一般車輛采用手動控制，高級豪華型轎車則采用自動控制或氣動控制。

2.6結構緊湊、質量小

由于汽車車身的特點，要求汽車空調結構緊湊，能在有限的空間進行安裝，而且安裝了空調后不至于使汽車增重太多影響其他性能。

2.7車內風量分配不均勻

這是由汽車車身的結構所造成的。汽車空調風道的設計是研制汽車空調最大的難點。

3、汽車空調的研究方向

當前的汽車空調技術

（1）由于蒙特利爾協定，現在空調系統的制冷劑使用HFC-134a 來代替CFC-12 。

（2）汽車空調系統利用發動機燃燒所產生的多余的熱量對車廂加熱和除霜。

（3）如今高效率的汽油和柴油汽車所產生的多余熱量逐漸減少，而電動、混合燃料汽車等節能汽車都以犧牲駕駛里程和性能作為代價進行空調運行。一般的電動空調系統以犧牲50%的運行能力進行工作，使其無法達到從前的運輸要求。

目前汽車空調技術的發展主要是圍繞著保護環境、提高效率、節能節材、減輕重量縮、小體積、降低震動與噪聲、操作維修簡便、安全可靠等幾個方面展開，并且總是與汽車開發同步進行。

（1）壓縮機

主要朝著節能、小型化、提高轉速、降低噪聲和振動、提高自動化控制程度、實現能量控制等方面發展，變排量壓縮機的電動控制，可使控制點根據系統的不同運行工況相應調節壓縮機的排量，適應各部件的匹配運行。

（2）換熱器（蒸發器、冷凝器）

主要朝著強化傳熱、降低熱阻、提高熱效率、縮小體積、減輕質量、提高單位體積的傳熱面積的方向發展，蒸發器主要朝著層疊結構發展，冷凝器主要朝著平行流動式結構方向發展。

（3）節流膨脹結構

目前節流膨脹結構主要有熱力膨脹閥和膨脹管，其只要朝著結構簡單、工作可靠、控制靈敏等方向發展。隨著傳感器技術、微電子技術的發展，車用空調系統節流膨脹和流量控制，將由電子膨脹閥等電子控制器控制。

（4）新型環保制冷工質的應用

普遍認為HFC134a是CFCL12比較理想的替代物，但其排放仍會導致地球的溫室效應，所以美、日、歐等都已經成功研制了CO2汽車空調系統，目前正在裝車時運行中，CO2制冷劑是一種很有應用前景的環保工質，碳氫化合物作制冷劑也在試運行，正在進行工程試驗和測試。

（5）車用空調系統的改進

主要改進空調系統各組成部分的匹配，隨著新型制冷劑的出現和應用，零部件需要改進才能匹配，特別是密封件和制冷劑的相容性，直接影響著空調系統的密封性能，自動控制技術改進逐步實現智能化。

4、結論

未來汽車空調的設計原則：一切以環境保護為前提，其次再考慮提高能源使用效率。

現階段的任務：現階段主要以改進現有的HFC-134a制冷系統為主，提高其運行性能，降低能耗，回收反復利用HFC-134a。進一步致力于替代制冷劑的研究和開發，提高CO2等產品生產的制造工藝，降低重量和尺寸，為汽車今后向輕量化發展提供有力的保障。

[1] 李冬青,張永學.電動汽車空調的發展現狀與趨勢[J].電子測試,2013（06）:199-200.

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

[3] 呂強,申福林.客車空調技術的現狀與發展趨勢[J].客車技術及研究,1998(01).

[4] 方貴銀,李輝.汽車空調技術[M].北京:機械工業出版社,2002(01).

[5] 夏云鏵,袁銀男等.汽車空調[M].沈陽:遼寧科學技術出版社, 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，就讀于長安大學汽車學院，研究方向是汽車空調技術。