汽车空调产品特点及发展趋势

摘要：汽车空调压缩机的旋转轴是通过磁性离合器及皮带与发动机曲轴相连取得动力的。当出风温度低于设定的温度，它则控制磁性离合器切离，这样压缩机不工作。如果这一控制失灵，那么压缩机将不断工作，使蒸发器结冰造成管道压力超标，最终破坏系统甚至造成损坏。文章就空调产品特点及发展趋势进行了探索。

关键词：汽车空调；节能减排；独立式空调

中图分类号：TB657

文献标识码：A

文章编号：1009-2374(2011)27-0158-03

目前大部分小汽车(主要指民用小车)上用的制冷剂有R-12制冷剂和R-134a制冷剂两种。R-12制冷剂是一种普通制冷剂，含有会破坏臭氧层的物质――氟利昂，而且在明火下会生成对人体有害的物质；而R-134a是一种新型环保制冷剂，具有无毒、无色、不燃不爆、热稳定性好等性质，更重要的是R 134a制冷剂不损害臭氧层。这两种制冷剂的化学结构互不相同，所以在汽车上是不通用的。而且它们配套使用的制冷剂油也不可互溶。如果加错制冷剂会令系统损坏，如对胶管的腐蚀等。R134a之所以用来替代R12，是因为其热力性质与R12相似，是一种不含氯的氟利昂，其臭氧破坏系统为零，所以，现在的新车基本都已使用R134a，即人们常说的环保制冷剂。

一、汽车空调的工作原理

其实汽车空调和我们熟悉的家用空调制冷原理是一样的。都是利用R12或是R134a压缩释放的瞬间体积急剧膨胀就要吸收大量热能的原理制冷(由于R12对大气臭氧层的破坏，出于环保的要求发达国家从1996年开始改用R134a做制冷剂)。汽车空调的构造和家用的分体空调类似，它的压缩机往往是安装在发动机上，并用皮带驱动(也有直接驱动的)，冷凝器安装在汽车散热器的前方，而蒸发器在车里面，工作时从蒸发器出来的低压气态制冷剂流经压缩机变成高压高温气体，经过冷凝器散热管降温冷却变成高压低温的液体，再经过贮液干燥器除湿与缓冲，然后以较稳定的压力和流量流向膨胀阀，经节流和降压最后流向蒸发器。制冷剂一旦遇到低压环境即蒸发，吸收大量热能。车厢内的空气不断流经蒸发器，车厢内温度也就因此降低。液态制冷剂流经蒸发器后再次变成低压气体，又重新被吸入压缩机进行下一次的循环工作。在整个系统中，膨胀阀是控制制冷剂进入蒸发器的机关，制冷剂进入蒸发器太多就不易蒸发而太少冷气又会不够，因此膨胀阀是调节中枢。而压缩机是系统的心脏，系统循环的动力源泉。

二、汽车空调的组成

汽车空调一般主要由压缩机(compressor)、电控离合器、冷凝器(condenser)、蒸发器(evaporator)、膨胀阀(expansion valve)、贮液干燥器(receiver drier)、管道(hoses)、冷凝风扇、真空电磁阀(vacuum solenoid)、怠速器和控制系统等组成。汽车空调分高压管路和低压管路。高压侧包括压缩机输出侧、高压管路、冷凝器、贮液干燥器和液体管路；低压侧包括蒸发器、积累器、回气管路、压缩机输入侧和压缩机机油池。相应地空调系统的设计面临新的挑战：因为无论发动机模式和电动模式时都需要空调(或采暖)。

三、汽车空调系统分类(按动力源分)

(一)独立式空调

有专门的动力源(如第二台内燃机)驱动整个空调系统的运行。一般用于长途货运、高地板大中巴等车上。独立式空调由于需要两台发动机，燃油消耗高，同时造成较高的成本，并且其维修及维护十分困难，需要十分熟练的发动机维修人员，而且发动机配件不易获得，尤其是进口发动机；另外设计和安装更容易导致系统质量问题的发生，而额外的驱动发动机更增加了发生故障的概率。

(二)非独立式空调

直接利用汽车的行驶动力(发动机)来运转的空调系统。非独立式空调由主发动机带动压缩机运转，并由电磁离合器进行控制。接通电源时，离合器断开，压缩机停机，从而调节冷气的供给，达到控制车厢内温度的目的。目前，绝大部分轿车、面包车、小巴都使用这种空调。目前非独立式空调主要分为分体式、整体式。

1．分体式前端空调系统(HVAC)-(HeaterVentilation and Air Conditioning)。

前蒸发器：是对通过膨胀阀后的低温低压液态制冷剂进行蒸发，吸热后成为常温低压的制冷剂气体。主要结构：管带式、层叠式、平行流式。

前暖风散热器：通过发动机冷却水提供的热量制热。主要分为：前暖风、后暖风(面包车、小巴)、侧暖风(面包车、小巴)。

2．整体式前端空调系统(HVAC)-(HeaterVentilation and Air Conditioning)。

四、汽车空调系统的特点

1．空调装置运行时振动较大，前面己提到汽车空调装置是移动式车载空调装置，由于道路不平，汽车在行驶中颠簸振动大，所以装置中连接管道应采用挠性制冷剂管道。

2．冷凝器紧靠着发动机的散热器，所以它的冷凝温度往往是低高的，所以其运行工况比其它空调装置恶劣。

3．汽车空调系统的压缩机是直接由发动机驱动的，它是通过一个皮带驱动机构来实现的。当压缩机不工作时，压缩机可以与发动机脱开，它是通过一个电子离合器来实现的。空调系统停止工作时，应经常检查皮带的松紧，以确定离合器动作是否正确，有时离合器因轴承的损坏而影响压缩机的轴封，造成压缩机轴封处制冷剂泄漏，所以要检查离合器轴承损坏的早期迹象。

4．空调系统舒适性的评价。影响舒适性的因素很多，所以不能用一个精确的量值来确定，但我们还是可以规定一个舒适性范围的。

5．空调系统的节能减排。汽车空调运行引起的温室气体排放量约占汽车排气管排放量的2％～10％，随着高性能发动机的使用，这一比例逐渐变大。目前使用汽车空调在总的温室气体排放中所占比例仍很小。在美国，EPA统计的汽车空调引起的温室气体排放约占全球温室气体排放的0．1％。

温室气体排放发生在汽车生命周期的每一阶段：生产、使用、回收处理。LCCP表示从生产到回收的排放量，包括零部件材料使用的能量造成的排放。LCCP概念比原先使用的“TEWI”概念更为科学。“TEWI”只包括了制冷剂的直接排放和系统运行能耗造成的问接排放；LCCP还包括了制造零部件、制冷剂消耗的能量、替换及服务耗能。

6．未来新型动力车可能使用的空调系统。汽车动力系统的环保设计对市场的影响要远远大于汽车空调系统效率对客户的影响，然而对于能源利用效率最高的电动、混合动力、燃料电池及低排放汽车，它们是否能被用户接受却往往依赖于是否拥有效率更高的采暖和空调系统。例如，单用电力制冷和采暖可使电动车和燃料电池车的可行驶里程减少50％以上，以至连典型城市交通都难于适应。对于日益开拓的家用轿车市场，微型车用于空调的能量少于普通车辆，但这部分能量在小功率发动机的输出功中占的比例却不小。

7．未来新型空调系统的开发。空调系统开发必须与汽车开发同步，以适应新的变化：如发动机效率提高(余热量减少)、电气化、混合驱动动力及其它新型零部件使用后导致空调系统特性的变化。

汽车电气化日益加强。新型的电子元件如加热座椅、娱乐系统、电子导航等在汽车上的应用日渐广泛，为了适应这些技术，汽车生产商正在拟转向42V系统。采用高电压系统后有可能去除皮带驱动的系统，如发电机、空调压缩机、水泵及动力转向泵等。这使在汽车空调系统中应用全封闭压缩机成为可能，并且只要发动机舱内靠近仪表盘的部分在足够的空问，就有可能用金属管代替软管，从而大大降低制冷剂泄漏。

电动车及一些混合动力车需要负荷调整。电动车和一些混合驱动车为了达到高效和减少温室气体排放的目的，以尽量少使用燃料来满足动力要求。

新的零部件技术可减少空调或采暖负荷增强车身隔热、改进门封结构、玻璃镀层和其它新技术的应用都可减少车室热负荷，从而减少用于空调或采暖的能耗而减少温室气体排放。