汽车空调技术的应用与发展

安晟辰

摘 要：汽车空调系统能否正常运行关系到车主的舒适性、经济性、安全性。调节汽车内部温度和空气的重要装置就是空调系统，随着新能源行业的不断发展，新能源汽车的研发也在不断推进，并且为汽车的未来发展指引了新方向，为了使新能源汽车的使用和实用功能得到满足，就需要我们对新能源汽车空调系统技术进行科学地探索。本文主要针对汽车空调技术的应用与发展进行分析和讨论。

关键词：汽车空调技术；压缩机；蒸发器；膨胀阀；储液干燥器

一、汽车空调系统结构及其原理

1、汽车空调系统结构

汽车中的空调制冷系统，一般都是以压缩机驱动型的形式，可以将其分成非独立式以及独立式两种汽车空调系统。独立式的汽车空调系统，它的压缩机是通过专门副发动机进行驱动而产生的，该系统不会遭受主发动机产生的影响。非独立式的汽车空调系统，它的压缩机就是通过汽车主发动机的传动带进行驱动而产生的，在工作的过程中对主发动机动力会造成一定程度的消耗，并且制冷过程中产生的量与汽车速度上的变化存在关系，是一种变化型的制冷系统。不管是独立式结构还是非独立式结构，所有汽车的空调系统当中都包括了膨胀阀、压缩机、蒸发器、电器控制、贮液器以及冷凝器等几个部分。

2、汽车空调系统工作原理

一般，汽车中的空调系统在正常的工作中有四个方面：第一是进行压缩。首先，压缩机需要将蒸发器出口位置的低压和低温制冷剂气体进行吸入，将那些气体压缩成高压、高温的气体之后再从压缩机中排出。第二是冷凝之后的放热过程。将高压高温的那些过热制冷剂气体痛经冷凝器当中，让气体的温度和压力都降低。当冷凝器中气体的温度到了45℃左右时，制冷剂的原本气体状态就会转变成液体状态，同时释放出来大量的热量。第三是节流的膨胀过程。压力以及温度相对比较高的制冷液体在通入到膨胀阀的装置之后，体积会逐渐变大，而温度和压力则会快速的下降，然后以雾状的形态从膨胀装置中排除出去。第四，蒸发时的吸热过程。雾状的气体会从膨胀装置中直接通入到蒸发器中，此时，制冷剂沸点比蒸发器中的温度低了很多，因此，制冷液体就会蒸发成为气体。然后在进行蒸发时，将周边大量的热量进行吸收，温度和压力都再一次降低之后，将其通入压缩机内。

二、汽车空调技术的应用及其发展

1、制冷系统的组成及其发展

（1）压缩机

在定排量压缩机方面，曲轴连杆式是最早出现的空调压缩机，在轿车上已淘汰，目前仅在大客车上使用。目前轿车上应用最多的是斜盘式和摇板式两种。以上压缩机必须设置吸气、排气装置，容积效率较低，有逐渐被取消了吸气装置的旋转式压缩机替代的趋势。尤其是蜗旋式压缩机进一步取消了排气装置，因而吸排气连续、效率高、振动小、质量轻、结构简单、能耗低；在高速旋转时，气流脉动小，运转平稳，是今后汽车空调压缩机发展的主流方向。

在变排量压缩机中，若制冷负荷不变，而发动机转速增加，则压缩机活塞行程减小，降低了压缩机的排量，使制冷剂流量保持不变。这样既满足了制冷负荷的要求，同时也降低了发动机的功耗。因排量可接近零，压缩机的电磁离合器便可去掉，进一步减少重量，且压缩机不停运转，避免了惯性耗能。变排量压缩机的优点，无疑在汽车空调中会得到更为广泛的应用。

（2）换热器

汽车空调中的换热器包括：冷凝器和蒸发器。

汽车空调冷凝器有三种结构形式，第一种是管片式，其结构为铝翅片胀紧在铜管上；第二种为管带式，其结构为铝翅片焊接在扁平蛇形管间；第三种是平行流结构，按照制冷剂因从气态到液态而体积缩小的规律，将两条集流管间用多条扁平管相连，将几条扁平管隔成一组，将进入处管道多，逐渐减少每组管道数，进一步提高热交换率。现在，平行流式已在轿车中逐渐普及。

蒸发器同样有三种形式，前两种同样是管片式和管带式，第三种为层叠式，其结构是将两片冲成复杂形状的铝板叠在一起组成制冷剂通道，中间夹有蛇形散热铝带。层叠式经历了由双储液室向单储液室的变化，换热效率进一步提高，结构更加紧凑。

（3）节流机构

传统汽车上的节流机构有热力膨胀阀（CCTXV）和孔管（CCOT）两大类型，热力膨胀阀通过感温包感测蒸发器出口温度来调节膨胀阀阀口开度进而调节的制冷剂流量大小。H型膨脹阀因其安装简单、可靠性高，已逐渐取代F型膨胀阀的市场地位。孔管因只具有节流而不具备调节流量的功能，经济性较差，多用在早期的美国豪华轿车上。目前基本上采用热力膨胀阀。

电子膨胀阀采用蒸发器出口的温度或压力信号，经过ECU的分析计算，驱动执行机构对流量控制和调节。其制冷剂流量调节范围大，蒸发器出口过热度偏差小，允许系统负荷波动范围大，在可遇见的未来将成为主流的节流机构。

（4）储液干燥器

储液干燥器在制冷系统中起到对制冷剂干燥、过滤的作用，传统的汽车空调系统中以独立的结构出现，现在很多车上将储液干燥器直接做在冷凝器侧面，将两者变成一个整体，进一步减少制冷剂泄漏的可能性。

2、车内空气的过滤

车外的花粉进入车内会引起人们的过敏反应，灰尘和刺激性气体会使人感到不适甚至会刺激眼睛、喉咙鼻腔的粘膜组织。为了车上人员保持清醒的头脑和愉悦的心情，必须使用空气滤芯器和活性炭过滤器对空气进行过滤和净化。

空气滤芯器由合成微纤维或纸浆纤维混合制成，起到对100μm～0.01μm微粒进行过滤。活性炭过滤器由多层的多孔纺织材料或泡沫材料组成，活性炭被固定在这些孔上，将有机和无机分子吸附在活性炭的内外表面。目前，汽车上广泛采用将两者复合在一起的复合过滤器对车内空气进行过滤。

三、汽车空调的发展方向

（1）车用空调压缩机主要朝着节能、小型化，提高转速、降低噪声和振动，提高自动化控制程度、实现能量控制等方面发展。变排量压缩机的电动控制可使控制点根据系统的不同运行工况相应调节压缩机的排量，适应各部件的匹配运行。

（2）换热器（蒸发器、冷凝器）主要朝着强化传热、降低热阻、提高换热效率、缩小体积、减轻质量、提高单位体积的传热面积的方向发展。蒸发器主要朝着层叠结构发展，冷凝器主要朝着平行流动式结构方向发展。

（3）目前节流膨胀结构主要有热力膨胀阀和膨胀管，其主要朝着结构简单、工作可靠、控制灵敏等方面发展。随着传感器技术、微电子技术和控制技术的发展，车用空调系统节流膨胀和流量控制，将由电子膨胀阀等电子控制器控制。

（4）车用空调系统的改进主要是改进空调系统各组成部件的匹配，随着新型制冷剂的出现和应用，零部件需要改进才能与之匹配，特别是密封件与制冷剂的相溶性，直接影响着空调系统的密封性能。自动控制技术改进逐步实现智能化。

结束语

汽车空调技术在我国蓬勃发展，各种完善的多功能型空调装置的应用，提高了乘员的舒适性，受到用户的普遍欢迎，但对于汽车空调维修人员来说将面临新的挑战，我们要了解汽车空调系统各部件的功用及维护事项，做到正确的使用和维护，延长汽车空调系统的使用寿命，提高汽车空调系统的效果。

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