汽车空调系统工作原理以及具体结构解析

张平

摘 要：随着经济不断发展和现代化的不断深入，汽车工业也在飞速发展。现代汽车工业发展早已脱离了代步等低级需求，正向着人性化的角度发展，汽车空调系统就是这方面发展所取得的一个重大突破。空调系统作为汽车舒适性的一个重要保障及现代汽车业发展的一个重要部分，越来越受到关注。空调系统是整个汽车非常重要的部分，良好的空调系统也是整个汽车性能的体现，目前空调系统的应用已很广泛。文章过对汽车空调系统工作原理以及具体结构的具体分析，通过相应的汽车空调系统的图表，对其运行和工作进程进行介绍。

关键词：汽车空调系统；工作原理；结构；性能分析

中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）14-0019-02

汽车作为现代生活的必需品，已成为人们日常活动中不可缺少的工具，社会经济的发展和生产力的不断提高，也不断对汽车工业的发展提出了新的要求。与此同时，空调系统的增加带给使用者更为舒适环境的同时，也相应提高了汽车的消耗，对汽车的能源耗损方面提出了新的要求，所以汽车空调系统的性能优化问题也有待解决。以上问题的解决，离不开对汽车空调系统工作原理和具体结构的解析，本文以此为基础，对汽车的空调系统做出简要分析。

1 汽车空调的工作原理

汽车空调系统的工作原理与普通的空调系统大相径庭，普通的空调系统都是通过制冷剂从液态到气态的转化吸收大量的热来制冷，汽车空调没有气态到液态来制热的过程，只是通过发动机冷却液的温度制热。而汽车空调系统的具体运行方式是针对非独立汽车空调来说，通过皮带将发动机及压缩机连接给空调系统提供基本动力，然后压缩机将制冷剂产生的制冷气体进行压缩，将气压和温度都相对较低的制冷气体转化成气压和温度都相对较高的气体，再通入冷凝系统经过降温冷却就变成了压力较高温度一般的冷凝剂。所得的液体还要经过进一步加工，通过贮液干燥器处理，降低液体的湿度并进一步缓冲，将压力调整到适合的范围，再将所得液体通入膨胀阀门时一定要注意控制稳定的压力和一定的流量，通过膨胀阀降低压力和调整流量，最后得到的液体会流向蒸发器。温度和压力都相对降低的液体在蒸汽器受到环境的影响会迅速蒸发，吸收了大量的热量。由于汽车内部空间的气体不断地经过蒸发器，在这个过程不断发生的条件下，车内温度也就不断降低，从而达到降温的效果。而后，制冷剂在液态情况下不断通过蒸发器变成了低压低温的气体，得到的气体再进入压缩机进行压缩进入下一循环，在此过程不断地循环反复，完成制冷工作。

2 汽车空调系统的组成和结构分析

汽车空调系统的简要结构如图1所示。

通过图1可以看出汽车的空调系统的组成主要是由膨胀阀、蒸发器、冷凝器、干燥瓶、压缩机、压力开关或压力传感器、管路组成。整个汽车空调系统又可以分为低压管道回路和高压管道回路两个部分，前者是由蒸发器和回气管路组成；而高压管道回路则是由高压管道、冷凝器、贮液干燥器等部分组成，每个部分都有自己的运作方式，具体划分取决于其运行过程中产生的气压问题。

每个系统在整个运作过程中又相对独立存在，共同完成整个工作进程。当然，不同的系统运转有自己的特点，下面进行具体分析：

①冷凝器：冷凝器是具有大量的金属叶片的一组弯曲的管道，结构形式主要有管片式、管带式和鳍片式三种，从管片式向管带式发展，并主要向平行流动式发展，其结构原理如图2所示，为了在气体通过时更好与叶片接触，从而更好地完成冷凝过程。层叠式和平行流动式的内部结构又在不断发展，以利于进一步提高换热效率和减轻重量，平行流动式冷凝器从单元平行流动式发展成多元平行流动式。由于采取减薄管片厚度、增加管子内肋片、翅片开切口、改变翅片形状及开口角度等措施，加大了翅片散热面积，强化了气侧和液侧的热交换效率，更好地完成物质之间的热量传递和交换。安装位置为车头的水箱处，因为车头水箱位置相对凉快且通风较好，方便气体的冷凝。

②蒸发器：在压缩机的作用下，液态制冷剂通过膨胀阀的节流控制作用，制冷剂雾化并进入（低压）蒸发器如图3所示，制冷剂在蒸发器盘管内沸腾汽化。由液态蒸发成气态的制冷剂温度降低，从而使蒸发器盘管、吸热片温度降低。穿过蒸发器的空气把车室的热量传给蒸发器较冷的表面，因此冷却了车室内的空气。随着车室内热量由空气传给蒸发器，空气中的水蒸气（含湿量）凝结在蒸发器的外面，并成为液态水被排掉。蒸发器罩底部排水管把水导出车外。空气脱湿是空调系统为乘客提供舒适的附加特性，蒸发器通常设在控制盘或仪表板的下面。

③压缩机：压缩机对于整个系统来说相当于心脏作用，它是整个系统的关键所在也是动力所在。压缩机有两个重要功能：一是使系统内产生低压条件；二是把气态制冷剂从低压压缩至高压，并使其温度提高，这两种功能同时完成。压缩机维持制冷剂在制冷系统中的循环，吸入来自蒸发器的低温、低压气态制冷剂，压缩气态制冷剂，使其压力和温度升高，并将压缩后的制冷剂送进冷凝器。压缩机是制冷系统中低压和高压、低温和高温的转换装置，压缩机正常工作是实现热交换的必要条件。

④干燥瓶：干燥瓶就是在制冷系统中临时性地存储制冷剂的部件，它会根据制冷负荷的需要，随时供给蒸发器，并对系统中的水分和杂质进行干燥和过滤，即存储制冷剂，过滤杂质和吸收湿气。主要由储液器、干燥剂、过滤器、观察窗和安全装置等几部分构成，如图4所示。其中储液罐主要用于储存和供应制冷系统内的液体制冷剂，以便工况变动时能补偿和调节液体制冷剂的盈亏；滤网主要用于过滤清除掉杂物和污物，保证制冷剂顺利流通；干燥剂用来吸收制冷剂中的水分；易熔塞是一种安全措施，一般装在储液干燥器的头部，用螺塞拧入。

⑤膨胀阀：汽车空调系统的膨胀阀为内均衡式设计。如图5所示，冷冻剂作为高压液体进入入口和滤网中，冷冻剂必须通过计量口，由其控制流动。由于冷冻剂通过计量口，它由高压液体转为低压液体，或者由高的一面至低的一面。

⑥功能元件泡，通过一小管与膜片连接，小管内充满氟利昂冷冻气体，以管夹同装于蒸发器尼管之处：该热泡受罐管温度影响，若尾管加温，则泡内气体开始膨胀并向面板的膜片施加压力，该面板以销子接于阀座，所以，膨胀后即将阀座推离计量口而促成冷冻剂的流量增加、若尾管温度下降，则热泡内的压力也随之降低，从而使阀按照蒸发器需要而控制冷冻剂的流量。靠近阀的地方装有调整弹簧，该弹簧是过热的，其目的在于防止蒸发器的过量液体冲击，因此，弹簧按照膨胀阀门开和闭合时所测定的因素来校准其张力；阀在启开和闭合时，过热弹簧张力即根据需要加速或延迟阀的操作。

3 结 语

随着经济和生产力不断提高，人们对汽车业的发展也不断地提出新要求，汽车发展也不断面临着新的挑战。提高汽车的舒适度也是现代汽车工业所不断追求的，而汽车的空调系统则是提高汽车舒适度一个必不可少的系统；优秀的空调系统在提高舒适度的同时，也会相应的减少能耗和提高汽车的行驶质量。由此可见，汽车空调系统发展研究的重要性，对于汽车空调系统的研究需要建立在对其工作原理和结构掌握的基础上，同时更深入的探讨和创新，也是必不可少的。

参考文献：

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