轻量化在汽车空调系统中的运用阐述

刘文逸 江建锋

摘 要：随着人们生活质量的提高，对汽车方面的要求也越来越高。目前汽车相关行业为了达到满足人们的需求和实现节能减排的目的，正在朝着轻量化的方向发展，汽车轻量化技术的应用对汽车工业的可持续发展工作有着非常重要的意义。汽车轻量化设计是当前国内外汽车工业的热门课题，大量的研究手段和方法被运用到汽车的材料使用和结构设计环节中，保证汽车性能不降低的情况下实现汽车的轻量化。本文主要讨论了轻量化在汽车空调系统中的一部分运用。

关键词：轻量化;汽车空调系统;轻量化的作用

随着人们对汽车使用量的不断提升，在提升了对汽车的安全性、舒适性等要求的同时，现在的人们也开始关注起汽车的节能效果和环保效果。而轻量化技术就是实现这些要求的最主要的方式。要想实现轻量化技术在汽车空调系统中的应用，有两种方法：一种是通过对空调系统的结构进行优化设计;另一种是对汽车空调系统中所用的材料进行优化设计，用一些轻量化材料来代替钢铁材料，从而达到减轻零部件质量的目的。

1 汽车空调系统轻量化的应用

1.1 材料的选择

（1）塑料材料：一种高分子材料，最先是在汽车的内饰和外饰上使用的，后来随着汽车轻量化的不断实现，在车身和发动机周围的零部件上的使用也逐渐增多。

（2）复合材料：由金属材料、高分子材料等多种材料互相结合而成的材料，它能使各种材料在性能上取长补短，因此复合型材料的综合性能相对于其他材料来说较高，能够满足各种不同的需求[1]。

（3）金属材料：在选择金属材料时，可以选择用高强度钢来当作被选择的材料，高强度钢有很多种类，这里以IF钢、DP钢和烘烤硬化钢为例。IF钢主要应用在汽车的外壳部件和支撑助板的零部件。烘烤硬化钢又被称为BH钢，主要应用在汽车车身外的覆盖件，比如汽车车门、车身翼子板等。DP钢又叫双相钢，多用于一些需要高强度、高抗碰撞吸能且成型要求比较严格的场所，比如汽车的车轮、保险杠、悬挂系统等等，目前随着科技的不断进步，对钢类相关的科学技术的不断成型，DP钢也常被用在汽车的内外饰等零件上。

以空调压缩机支架为例，在汽车空调压缩机系统中，压缩机支架的作用是将压缩机固定在发动机上。压缩机旋转的动力来自于发动机的曲轴，是通过带传动来实现的。传动带将压缩机带轮、曲轴带轮和压缩机支架上的带轮联系在一起，从而实现了旋转动力的传输。空调压缩机支架一般采用的是球墨铸铁，重量在1500～2500g，因此，需要对压缩机支架的材料进行改变。在进行空调压缩机支架材料的选择时可以选用铝合金，相同结构下质量减轻60%左右，从而达到减少支架重量的目的。

1.2 结构的优化

在对汽车空调系统的轻量化运用中，可以通过对空调系统中的结构进行优化来达到轻量化的目的。下面举一些通过对结构优化来实现轻量化的汽车空调系统结构。例如：压缩机占空调系统总质量的25%～30%，因此，减少空调压缩机的重量对汽车空调系统的轻量化来说很重要。目前市面上空调压缩机主要分为回转式、气缸式和旋转式压缩机，在同等排量下，旋转式空调压缩机体积相对更小、质量更轻。因此，为了轻量化采用旋转式压缩机结构更具有优势。

另一方面，改变压缩机安装固定结构也可以为整车轻量化做出贡献。例如免去压缩机固定在发动机上的安装支架，通过安装定位孔直接匹配固定在发动机上，这需要在发动机设计前期考虑到可能的压缩机固定方式，江铃1.5T GDTI发动机就是这样一种结构。

冷凝器在汽车的空调系统中一般占总重量的10%～15%，是一种能将从压缩机中排出的高压高温的气态冷媒冷却凝结的热交换器。在对其进行轻量化的设计时可考虑减薄冷凝器芯体厚度，在不改变冷凝器迎风面积下通过调整冷凝器扁管孔数、翅片波距或翅片高度以及制冷剂流程来保证冷凝器换热性能。

蒸发器与冷凝器类似，属热交换器，其作用是将自热力膨胀阀产生的高温，以及低压液态制冷剂积聚在管道中蒸发，促使周围空气温度和蒸发器温度降低。根据结构不同，蒸发器可分为穿管式、扁平管式、平行流式和层叠式，在蒸发器的轻量化应用中，可以采用层叠式结构，其效率高，结构紧凑，在相同制冷能力下，层叠式蒸发器体积更小、质量更轻。

鼓风机是将外界的空气吸引过来并加以处理，用不同的风速将其传送给蒸发器的设备，对鼓风机实现轻量化可以通过改变鼓风机电机的形式，用高性能的小叶轮电机来代替传统形式的电机，还可以通过对鼓风机整个壳体的厚度进行改变来实现鼓风机的轻量化。

2 汽车轻量化的作用

2.1 改善了汽車的性能

对汽车进行轻量化处理可以有效的改善汽车的性能，主要体现在以下几个方面：

（1）降低了车身的质心，让汽车在行驶的过程中更加的稳定舒适，让汽车的加速性能和转动性能得到了提升，减小了汽车在行驶过程中的噪音和震动。

（2）缩短的汽车的制动距离，让汽车在出现意外发生碰撞时的动量得以减小，降低了碰撞时对汽车的损害，从而减少事故中的损失，从更大程度上保护车内人员的人身安全。

（3）改善了汽车的操纵稳定性，因为汽车总质量的减少，对前轮的轴荷也有着改善的效果，让驾驶人员在驾驶的过程中能更好的操纵汽车，减少意外事故出现的概率。

2.2 减少了排放降低了油耗

由于汽车轻量化技术的实行，汽车的质量降低了，从而减少了汽车在行驶过程中的能量消耗，降低了燃油的消耗，在动力性能不变的情况下，通过对齿轮的传动比进行调整也可以进一步的降低汽车行驶时的燃油消耗[2]。

3 结语

综上所述，随着汽车行业的飞速发展，对汽车的节能环保方面的要求也越来越高，减轻汽车的质量制造节能减排的汽车已经成为当前汽车制造行业中的重要课题。在汽车制造中运用轻量化技术能够保证汽车的性能不受影响的情况下，减轻汽车的质量，减少汽车的排放量和燃油的燃烧量，从而让汽车行业在可持续发展道路上越走越远。

参考文献：

[1]张志杰，韩忠浩，李永帅等.汽车空调压缩机支架轻量化研究[J].农业装备与车辆工程，2014（10）：59-63.

[2]周伟，苏世荣，储胜林等.汽车轻量化研究[J].汽车工程师，2019（01）：21-24.