汽车空调系统的技术发展趋势探讨

孟芳

摘  要：汽车空调系统是对汽车车厢内空气温度、湿度、清洁度、流速等进行调节的装置，是影响汽车舒适性和安全性的主要总成之一。本文阐述了汽车空调系统的组成、功能及应用现状，并在此基础上，分析总结了汽车空调系统的发展趋势与方向。

关键词：新能源;汽车空调系统;技术分析;发展趋势

进入21世纪以来，我国经济稳步增长，汽车工业迅猛发展，汽车的保有量和销售量逐年增加，汽车进入家庭的步伐大大加快，同时，人们在汽车节能、安全、舒适、便捷和豪华等方面对汽车性能提出了更高的要求。汽车空调系统是对汽车车厢内空气温度、湿度、清洁度、流速等进行调节的装置，是影响汽车舒适性和安全性的主要总成之一。随着节能、环保观念的深入人心及消费者对汽车舒适性、安全性要求的进一步提高，汽车空调系统呈现出更高效、更节能、更环保及更稳定的发展趋势。

1汽车空调系统的组成及功用

随着汽车工业的快速发展，汽车行业的竞争形式也日趋严峻，为了生产出安全可靠性较高、经济性能较优越、节能减排的新型美观实用汽车，已成为各大汽车生产厂商研究发展的重要方向。汽车空调系统一般由制冷系统、采暖装置、通风净化装置及空调电控装置等四部分组成。

1.1制冷系统的组成及功用

制冷系统是利用制冷剂在循环系统中循环时由液态转化为气态吸热和由气态转化为液态放热的原理将车内的热量转移到车外，实现天气炎热时车内温度的下降功能。制冷系统一般由压缩机、蒸发器、冷凝器、节流膨胀装置及储液干燥器等几部分组成。其中，压缩机的作用是提高气态制冷剂的温度和压力，并维持制冷剂在系统中的循环;冷凝器通过将气体制冷剂冷却凝结成液态制冷剂，从而将热量散发至车外;储液干燥器用来暂时储存液态制冷剂并去除制冷中的水分和杂质;膨胀阀通过节流降压作用将来自冷凝器的高压液态制冷剂降压降温以雾状物的形态进入蒸发器，便于其在蒸发器蒸发成气态吸热;蒸发器的作用是通过液态制冷剂蒸发吸热的原理将车内的热量由制冷剂带走，实现车内的温度降低。

1.2采暖装置

采暖装置按工作过程可分为风暖式和水暖式两种。目前，汽车上广泛采用的多为水暖式，其原理是将发动机的冷却水分流一部分进入热交换器，再利用鼓风机使冷空气通过热交换器，被加热后的空气送入车厢，使车内温度上升，同时实现风窗的除霜。另外，通过一个风门来控制进入车厢的冷、热空气的比列还可实现湿度控制。

1.3通风净化装置

常见的汽车通风方式一般有两种，即自然通风和强制通风。自然通风是在车身内外壁面上开设进出风口，利用车辆行驶时产生的风压将外部空气引入车内循环后再排出。强制通风是在汽车是上加装风机，利用机械方法强行引入车外的新鲜空气，实现车内通风换气目的。空气净化则依靠装配在进风口的微粒过滤器和活性炭过滤器来实现。微粒过滤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。

1.4空调电控装置

空调电控装置是指对汽车空调系统各部件（如：鼓风机、冷凝风扇、电磁离合器等）进行控制的装置。驾驶员可通过操作空调电控装置的相应开关，实现对车厢内空气温度、湿度、清洁度、流速等的调节与控制。

2汽车空调系统发展趋势

汽车空调系统其运行工况较为复杂且多变，光照、环境、海拔等气象条件，冷凝器、蒸发器、压缩机等功能单元的结构优化与布置等，均对汽车空调系统的运行效率有着非常重要的影响。

2.1外部控制式变排量压缩机的应用

目前，汽车空调系统中应用的压缩机多以斜盘式、旋叶式和涡旋式为主。这些类型的压缩机因其排量固定，必须配合电磁离合器使用。离合器频繁闭合会产生较大噪音，同时压缩机的启动与停转也导致了惯性能耗，增大了发动机的功耗，使得制动系统工作过程中的振动增加，同时控制精度与效果也会受到一定影响。而外部控制式变排量压缩机由于其排量可以降低接近0，工作中无需配合电磁离合器，无接合冲击，舒适性加强且质量减轻;通过调节蒸发器的温度使制冷量和热负荷及能量消耗完美匹配，减少了再加热过程，使出风口的温度、湿度恒定调

节，压缩机的功率消耗下降，燃油消耗下降。因此，外部控制式变排量压缩机具有结构紧凑、重量轻和节省能源的优点，必将成为世界车用空调压缩机的主导方向。

2.2热交换器发展方向

如何强化热交换系统换热比、降低热阻、集成结构缩小体积减轻质量、提高单位体积传热面积等也是热交换器系统研究的重要方向。如何提高冷凝器、蒸发器等功能单元的换热效率，提高压缩机做功能力，减少空调系统中风道、管路、设备的压力损失，寻找制冷系数高、对大气臭氧层无破坏、无温室效应的新型制冷剂，也是汽车空调系统以后研究的重要内容。

2.3全自动智能化空调系统

随着传感器技术、自动化技术、综合布线技术等技术在汽车工业中应用的不断完善，空调系统的发展将向个性化、舒适化、多功能集成集约化等方向快速发展。在汽车空调系统中增配辅助加热系统、负离子发生器、以及车载冷藏箱等功能单元，能够有效改善汽车内部空间质量环境，提高驾乘人员在行乘过程的整体舒适性。利用功能集成化和结构集约化等优化改进技术，将全自动智能空调、汽车音响、倒车雷达等诸多功能有效集约到一个模块中，共用一个显示屏，可以有效解决汽车内部仪表板布设位置不足等问题，且能提高整车内部空间的紧凑性视觉效果。

2.4新型动力车的研制开发及汽车技术发展带来的机遇与挑战

随着全球环境的日益恶化，能源危机的日益加剧，在国际环保主义潮流的影响下，汽车技术的发展朝着更节能、更环保、更安全及更舒适的大方向迈步前进，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等必将成为新世纪汽车发展的主旋律。汽车空调系统的发展必须与汽车技术的发展同步，以适应新的变化，如：高效率发动机的应用使得燃油的燃烧效率提高，但燃油余热会进一步减少，必须进一步提高汽车空调系统的效率来满足采暖和除霜的需要;汽车电气化的日益加强导致了42V车载电源系统的研制与开发，也将对传统的皮带驱动的制冷系统带来改变;对于新一代环保型汽车，其采暖和制冷的实现是以牺牲驱动动力为代价的，而这些环保型汽车由于本身动力远小于传统动力车辆，能够提供给空调系统的动力极为有限，也对汽车空调系统的效率提出了新的挑战。另外，车身隔热技术、门封结构改进、玻璃材质改善等新零部件技术的发展与应用无疑也会减少汽车空调系统的负荷，从而减少汽车空调系统的能耗和温室气体的排放。

结语：

汽车空调系统生产厂家为了在市场中占据稳定的一席，在未来新型汽车空调系统的研发过程中，必须与汽车开发相同步，以适应内部结构越来越紧凑、节能环保、新能源动力代替等变化，以与新型汽车发动机效率提高、电气化、混合驱动动力、以及其它新型功能零部件使用后相匹配。

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