汽車空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢探討

孟芳

摘 ?要：汽車空調(diào)系統(tǒng)是對汽車車廂內(nèi)空氣溫度、濕度、清潔度、流速等進(jìn)行調(diào)節(jié)的裝置，是影響汽車舒適性和安全性的主要總成之一。本文闡述了汽車空調(diào)系統(tǒng)的組成、功能及應(yīng)用現(xiàn)狀，并在此基礎(chǔ)上，分析總結(jié)了汽車空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢與方向。

關(guān)鍵詞：新能源;汽車空調(diào)系統(tǒng);技術(shù)分析;發(fā)展趨勢

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步增長，汽車工業(yè)迅猛發(fā)展，汽車的保有量和銷售量逐年增加，汽車進(jìn)入家庭的步伐大大加快，同時，人們在汽車節(jié)能、安全、舒適、便捷和豪華等方面對汽車性能提出了更高的要求。汽車空調(diào)系統(tǒng)是對汽車車廂內(nèi)空氣溫度、濕度、清潔度、流速等進(jìn)行調(diào)節(jié)的裝置，是影響汽車舒適性和安全性的主要總成之一。隨著節(jié)能、環(huán)保觀念的深入人心及消費者對汽車舒適性、安全性要求的進(jìn)一步提高，汽車空調(diào)系統(tǒng)呈現(xiàn)出更高效、更節(jié)能、更環(huán)保及更穩(wěn)定的發(fā)展趨勢。

1汽車空調(diào)系統(tǒng)的組成及功用

隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車行業(yè)的競爭形式也日趨嚴(yán)峻，為了生產(chǎn)出安全可靠性較高、經(jīng)濟(jì)性能較優(yōu)越、節(jié)能減排的新型美觀實用汽車，已成為各大汽車生產(chǎn)廠商研究發(fā)展的重要方向。汽車空調(diào)系統(tǒng)一般由制冷系統(tǒng)、采暖裝置、通風(fēng)凈化裝置及空調(diào)電控裝置等四部分組成。

1.1制冷系統(tǒng)的組成及功用

制冷系統(tǒng)是利用制冷劑在循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)時由液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)吸熱和由氣態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)放熱的原理將車內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到車外，實現(xiàn)天氣炎熱時車內(nèi)溫度的下降功能。制冷系統(tǒng)一般由壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、節(jié)流膨脹裝置及儲液干燥器等幾部分組成。其中，壓縮機的作用是提高氣態(tài)制冷劑的溫度和壓力，并維持制冷劑在系統(tǒng)中的循環(huán);冷凝器通過將氣體制冷劑冷卻凝結(jié)成液態(tài)制冷劑，從而將熱量散發(fā)至車外;儲液干燥器用來暫時儲存液態(tài)制冷劑并去除制冷中的水分和雜質(zhì);膨脹閥通過節(jié)流降壓作用將來自冷凝器的高壓液態(tài)制冷劑降壓降溫以霧狀物的形態(tài)進(jìn)入蒸發(fā)器，便于其在蒸發(fā)器蒸發(fā)成氣態(tài)吸熱;蒸發(fā)器的作用是通過液態(tài)制冷劑蒸發(fā)吸熱的原理將車內(nèi)的熱量由制冷劑帶走，實現(xiàn)車內(nèi)的溫度降低。

1.2采暖裝置

采暖裝置按工作過程可分為風(fēng)暖式和水暖式兩種。目前，汽車上廣泛采用的多為水暖式，其原理是將發(fā)動機的冷卻水分流一部分進(jìn)入熱交換器，再利用鼓風(fēng)機使冷空氣通過熱交換器，被加熱后的空氣送入車廂，使車內(nèi)溫度上升，同時實現(xiàn)風(fēng)窗的除霜。另外，通過一個風(fēng)門來控制進(jìn)入車廂的冷、熱空氣的比列還可實現(xiàn)濕度控制。

1.3通風(fēng)凈化裝置

常見的汽車通風(fēng)方式一般有兩種，即自然通風(fēng)和強制通風(fēng)。自然通風(fēng)是在車身內(nèi)外壁面上開設(shè)進(jìn)出風(fēng)口，利用車輛行駛時產(chǎn)生的風(fēng)壓將外部空氣引入車內(nèi)循環(huán)后再排出。強制通風(fēng)是在汽車是上加裝風(fēng)機，利用機械方法強行引入車外的新鮮空氣，實現(xiàn)車內(nèi)通風(fēng)換氣目的。空氣凈化則依靠裝配在進(jìn)風(fēng)口的微粒過濾器和活性炭過濾器來實現(xiàn)。微粒過濾器由合成微纖維或紙漿纖維混合制成，起到對100μm～0.01μm微粒進(jìn)行過濾。活性炭過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，將有機和無機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)合過濾器對車內(nèi)空氣進(jìn)行過濾。

1.4空調(diào)電控裝置

空調(diào)電控裝置是指對汽車空調(diào)系統(tǒng)各部件（如：鼓風(fēng)機、冷凝風(fēng)扇、電磁離合器等）進(jìn)行控制的裝置。駕駛員可通過操作空調(diào)電控裝置的相應(yīng)開關(guān)，實現(xiàn)對車廂內(nèi)空氣溫度、濕度、清潔度、流速等的調(diào)節(jié)與控制。

2汽車空調(diào)系統(tǒng)發(fā)展趨勢

汽車空調(diào)系統(tǒng)其運行工況較為復(fù)雜且多變，光照、環(huán)境、海拔等氣象條件，冷凝器、蒸發(fā)器、壓縮機等功能單元的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與布置等，均對汽車空調(diào)系統(tǒng)的運行效率有著非常重要的影響。

2.1外部控制式變排量壓縮機的應(yīng)用

目前，汽車空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用的壓縮機多以斜盤式、旋葉式和渦旋式為主。這些類型的壓縮機因其排量固定，必須配合電磁離合器使用。離合器頻繁閉合會產(chǎn)生較大噪音，同時壓縮機的啟動與停轉(zhuǎn)也導(dǎo)致了慣性能耗，增大了發(fā)動機的功耗，使得制動系統(tǒng)工作過程中的振動增加，同時控制精度與效果也會受到一定影響。而外部控制式變排量壓縮機由于其排量可以降低接近0，工作中無需配合電磁離合器，無接合沖擊，舒適性加強且質(zhì)量減輕;通過調(diào)節(jié)蒸發(fā)器的溫度使制冷量和熱負(fù)荷及能量消耗完美匹配，減少了再加熱過程，使出風(fēng)口的溫度、濕度恒定調(diào)

節(jié)，壓縮機的功率消耗下降，燃油消耗下降。因此，外部控制式變排量壓縮機具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕和節(jié)省能源的優(yōu)點，必將成為世界車用空調(diào)壓縮機的主導(dǎo)方向。

2.2熱交換器發(fā)展方向

如何強化熱交換系統(tǒng)換熱比、降低熱阻、集成結(jié)構(gòu)縮小體積減輕質(zhì)量、提高單位體積傳熱面積等也是熱交換器系統(tǒng)研究的重要方向。如何提高冷凝器、蒸發(fā)器等功能單元的換熱效率，提高壓縮機做功能力，減少空調(diào)系統(tǒng)中風(fēng)道、管路、設(shè)備的壓力損失，尋找制冷系數(shù)高、對大氣臭氧層無破壞、無溫室效應(yīng)的新型制冷劑，也是汽車空調(diào)系統(tǒng)以后研究的重要內(nèi)容。

2.3全自動智能化空調(diào)系統(tǒng)

隨著傳感器技術(shù)、自動化技術(shù)、綜合布線技術(shù)等技術(shù)在汽車工業(yè)中應(yīng)用的不斷完善，空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展將向個性化、舒適化、多功能集成集約化等方向快速發(fā)展。在汽車空調(diào)系統(tǒng)中增配輔助加熱系統(tǒng)、負(fù)離子發(fā)生器、以及車載冷藏箱等功能單元，能夠有效改善汽車內(nèi)部空間質(zhì)量環(huán)境，提高駕乘人員在行乘過程的整體舒適性。利用功能集成化和結(jié)構(gòu)集約化等優(yōu)化改進(jìn)技術(shù)，將全自動智能空調(diào)、汽車音響、倒車?yán)走_(dá)等諸多功能有效集約到一個模塊中，共用一個顯示屏，可以有效解決汽車內(nèi)部儀表板布設(shè)位置不足等問題，且能提高整車內(nèi)部空間的緊湊性視覺效果。

2.4新型動力車的研制開發(fā)及汽車技術(shù)發(fā)展帶來的機遇與挑戰(zhàn)

隨著全球環(huán)境的日益惡化，能源危機的日益加劇，在國際環(huán)保主義潮流的影響下，汽車技術(shù)的發(fā)展朝著更節(jié)能、更環(huán)保、更安全及更舒適的大方向邁步前進(jìn)，能源利用效率最高的電動、混合動力、燃料電池及低排放汽車等必將成為新世紀(jì)汽車發(fā)展的主旋律。汽車空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展必須與汽車技術(shù)的發(fā)展同步，以適應(yīng)新的變化，如：高效率發(fā)動機的應(yīng)用使得燃油的燃燒效率提高，但燃油余熱會進(jìn)一步減少，必須進(jìn)一步提高汽車空調(diào)系統(tǒng)的效率來滿足采暖和除霜的需要;汽車電氣化的日益加強導(dǎo)致了42V車載電源系統(tǒng)的研制與開發(fā)，也將對傳統(tǒng)的皮帶驅(qū)動的制冷系統(tǒng)帶來改變;對于新一代環(huán)保型汽車，其采暖和制冷的實現(xiàn)是以犧牲驅(qū)動動力為代價的，而這些環(huán)保型汽車由于本身動力遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)動力車輛，能夠提供給空調(diào)系統(tǒng)的動力極為有限，也對汽車空調(diào)系統(tǒng)的效率提出了新的挑戰(zhàn)。另外，車身隔熱技術(shù)、門封結(jié)構(gòu)改進(jìn)、玻璃材質(zhì)改善等新零部件技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用無疑也會減少汽車空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷，從而減少汽車空調(diào)系統(tǒng)的能耗和溫室氣體的排放。

結(jié)語：

汽車空調(diào)系統(tǒng)生產(chǎn)廠家為了在市場中占據(jù)穩(wěn)定的一席，在未來新型汽車空調(diào)系統(tǒng)的研發(fā)過程中，必須與汽車開發(fā)相同步，以適應(yīng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)越來越緊湊、節(jié)能環(huán)保、新能源動力代替等變化，以與新型汽車發(fā)動機效率提高、電氣化、混合驅(qū)動動力、以及其它新型功能零部件使用后相匹配。

參考文獻(xiàn)

[1] ?肖軍.現(xiàn)代汽車空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢[J].技術(shù)發(fā)展，2006.

[2] ?聞芳.當(dāng)前汽車空調(diào)的發(fā)展趨勢探究[J].黑龍江科技信息，2010.

[3] ?孔德玲，趙蘭萍，楊志剛.汽車空調(diào)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J]，技能，2008.

[4] ?鐘文京.新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015，（21）.

[5] ?仇穎，唐宇，高立虎，等.我國新能源汽車空調(diào)技術(shù)專利發(fā)展概況[J].制冷與空調(diào)，2014，（1）.