【文章內(nèi)容簡介】 過節(jié)流部件節(jié)流降壓后變?yōu)榈蜏氐蛪旱囊后w，低溫低 壓的液體制冷劑在室內(nèi)換熱器中吸熱蒸發(fā)后變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍怏w（室內(nèi)空氣經(jīng)過換熱器表面被冷卻降溫，達(dá)到使室內(nèi)溫度下降的目的），低溫低壓的制冷劑氣體再被壓縮機(jī)吸入，如此循環(huán)。 2）家用空調(diào)制熱 低溫低壓的制冷劑氣體被壓縮機(jī)吸入后加壓變成高溫高壓的制冷劑氣體，高溫高壓的制冷劑氣體在室內(nèi)換熱器中放熱變成中溫高壓的液體（室內(nèi)空氣經(jīng)過換熱器表面被加熱，達(dá)到使室內(nèi)溫度升高的目的），中溫高壓的液體再經(jīng)過節(jié)流部件節(jié)流降壓后變?yōu)榈蜏氐蛪旱囊后w，低溫低壓的液體在換熱器中吸熱蒸發(fā)后變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍怏w（室外空氣經(jīng)過換熱器表面被冷卻降溫） ，低溫低壓的氣體再被壓縮機(jī)吸入，如此循環(huán) 。 1) 汽車空調(diào)安裝在汽車上，其承受汽車運(yùn)動帶來的頻繁震動和 沖擊，必須要求汽車空調(diào)具有很強(qiáng)的強(qiáng)度和抗震能力，解決這一問題而又不給汽車本身帶來行駛壓力，需技術(shù)人員開發(fā)新型材料。 2) 在燃油持續(xù)上漲的今天，燃油經(jīng)濟(jì)更讓人關(guān)注。汽車空調(diào)的動力源來自汽車發(fā)動機(jī)，其中小型汽車、轎車等，空調(diào)所需動力來源于一臺發(fā)動機(jī)，這種稱為非獨(dú)立式空調(diào)系統(tǒng)。大型客車、豪華客車等，由于制冷量和暖氣量大，一般采用專用發(fā)動機(jī)驅(qū)動壓縮機(jī)和獨(dú)立取暖設(shè)備，此為獨(dú)立式空調(diào)系統(tǒng)。 3) 汽車空調(diào)工作環(huán)境復(fù) 雜，無亂刮風(fēng)下雨、日曬雨淋，夏天制冷量大，冬天取暖量大，汽車空調(diào)一直保持高負(fù)荷運(yùn)行，加上汽車本身減輕自重，車身隔熱層很薄，門窗多面積大，所以汽車隔熱性能差，熱損大。 4) 由于汽車本身特點(diǎn)，要求汽車空調(diào)結(jié)果緊湊，質(zhì)輕、量小，節(jié)省更大空間。 （三）汽車空調(diào)工作原理 汽車空調(diào)系統(tǒng)主要由制冷裝置、暖風(fēng)裝置、通風(fēng)裝置、加濕裝置、空氣凈化裝置和控制裝置等組成。 6 ? 制冷裝置，起到到駕駛室內(nèi)空氣制冷和除濕的功效 ? 暖風(fēng)裝置，利用冷卻液余熱作為取暖熱源，用來取暖和除霜。 ? 通風(fēng)裝置，將外部新鮮空氣吸進(jìn) 駕駛室內(nèi)，達(dá)到通風(fēng)和換氣的作用。 ? 加濕裝置，在空氣濕度較低時，對空氣進(jìn)行加濕，以提高相對濕度。 ? 空氣凈化裝置，除去空氣中臭味、煙氣和有害氣體等，是車內(nèi)空氣清潔。 ? 控制裝置，控制空調(diào)各個部件，保證空調(diào)系統(tǒng)的正常工作。 空調(diào)系統(tǒng)主要由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥、干燥儲液器及管路等組成 。 1） 制冷原理 1. 啟動空調(diào)， 壓縮機(jī)在發(fā)動機(jī)帶動下開始工作，驅(qū)使制冷劑 )在密封的空調(diào)系統(tǒng)中循環(huán)流動，壓縮機(jī)將氣態(tài)制冷劑壓縮成高溫高壓的制冷劑氣體后排出壓縮機(jī)。 2． 高溫高壓制冷劑氣體經(jīng)管路流入冷凝器 后，在冷凝器內(nèi)散熱、降溫 ,冷凝成高溫高壓的液態(tài)制冷劑流出。 3． 高溫高壓液態(tài)制冷劑經(jīng)管路進(jìn)入干燥儲液器內(nèi)，經(jīng)過干燥、過濾后流進(jìn)膨脹閥。 4． 高溫高壓液態(tài)制冷劑經(jīng)膨脹閥節(jié)流，狀態(tài)發(fā)生急劇變化，變成低溫低壓的液態(tài)制冷劑。 5． 低溫低壓液態(tài)制冷劑立即進(jìn)入蒸發(fā)器內(nèi)，在蒸發(fā)器內(nèi)吸收流經(jīng)蒸發(fā)器的空氣熱量，使空氣溫度降低，吹出冷風(fēng)，產(chǎn)生制冷效果，制冷劑本身因吸收了熱量而蒸發(fā)成低溫低壓的氣態(tài)制冷劑。 6． 低溫低壓的氣態(tài)制冷劑經(jīng)管路被壓縮機(jī)吸入，進(jìn)行壓縮，進(jìn)入下一個循環(huán)，只要壓縮機(jī)連續(xù)工作，制冷劑就在空調(diào)系統(tǒng) 中連續(xù)循環(huán)，產(chǎn)生制冷效果；壓縮機(jī)停止工作，空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)制冷劑隨之停止流動，不產(chǎn)生制冷效果。 2） 取暖原理 汽車制暖系統(tǒng)采用 汽車的冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量 ，從而達(dá)到汽車內(nèi)溫度的上升。將汽車行駛過程中，水箱產(chǎn)生的大量熱量傳輸?shù)狡噧?nèi)部，以供取暖。 汽車空調(diào)工作原理圖如圖： 7 3）汽車空調(diào)心臟 壓縮機(jī) 制冷壓縮機(jī)作為汽車空調(diào)的心臟，其作用是將由蒸發(fā)器出來的氣溫低壓氣態(tài)制冷劑壓縮后，變成高溫高壓氣態(tài)制冷劑，然后送到冷凝器冷卻。汽車空調(diào)壓縮機(jī) 和其它用途制冷壓縮機(jī)不同，結(jié)構(gòu)和性能上有特殊要求： 1. 質(zhì)量輕、體積小。 2. 經(jīng)久耐用、易損零件少。 3. 工作穩(wěn)定、噪音小。 4. 低速行駛具有較強(qiáng)制冷能力；高速行駛要求低耗能。 雖然 2020 年， ，上海奉天空調(diào)壓縮機(jī)有限公司在合肥工業(yè)大學(xué)的技術(shù)支持下，自行研發(fā)了渦旋式 AP 系列壓縮機(jī)。作為第四代壓縮機(jī) 渦旋式，標(biāo)志著我國壓縮機(jī)水平進(jìn)入世界前列。 但是我國至今缺乏這方面開發(fā)研究人才。 （四）“無油時代” 新型電動汽車 空調(diào)的設(shè)計 全 球 氣候變暖、大氣污染以及能源成本高漲等問題日趨嚴(yán)峻，汽車作為環(huán)境污染和能 源消耗的主要來源之一，其節(jié)能減排問題受到了越來越廣泛的重視，各國政府和汽車企業(yè)均將節(jié)能環(huán)保當(dāng)作未來汽車技術(shù)發(fā)展的指導(dǎo)方向，這樣節(jié)能環(huán)保的電動也就應(yīng)運(yùn)而生。 1) 汽車空調(diào)系統(tǒng)安裝在運(yùn)動的車輛上，要承受劇烈而頻繁的振動與沖擊，要求電動汽車空調(diào)裝置結(jié)構(gòu)中的各個零部件都應(yīng)具有足夠抗振動沖擊的強(qiáng)度和良好的系統(tǒng)氣密性能； 2) 電動汽車大部分屬于短距離代步，乘坐時間較短，加上電動汽車內(nèi)乘員所占空間比大，產(chǎn)生的熱量相對較多，相對熱負(fù)荷大，要求空調(diào)具有快速制冷、制熱 8 和低速運(yùn)行能力； 3) 電動汽車空調(diào)使用的是車上蓄電 池提供的直流電源，壓縮機(jī)工作效率高，控制可靠性高； 4) 汽車車身隔熱層薄，而且門窗多，玻璃面積大，隔熱性能差，致使車內(nèi)漏熱嚴(yán)重； 5) 車內(nèi)設(shè)施高低不平且有座椅，氣流分配組織困難，難以做到氣流分布均勻； 6) 對于傳統(tǒng)燃油汽車空調(diào)系統(tǒng)，制冷主要采用發(fā)動機(jī)驅(qū)動的蒸汽壓縮式制冷系進(jìn)行降溫，而制熱主要采用燃油發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的余熱。而對于電動汽車中的純電動汽車以及燃料電池汽車來說，沒有發(fā)動機(jī)作為空調(diào)壓縮機(jī)的動力源，也不能提供作為汽車空調(diào)冬天制熱用的熱源，因此無法直接采用傳統(tǒng)汽車空調(diào)系統(tǒng)的解決方案；對于混合動力車型來說，發(fā)動機(jī)的控制方式 多樣，故空調(diào)壓縮機(jī)也不能采用發(fā)動機(jī)直接驅(qū)動的方案。 電動汽車空調(diào)系統(tǒng)如圖： 2．國內(nèi)外電動汽車空調(diào)發(fā)展?fàn)顩r 電動汽車的出現(xiàn)也為電動汽車空調(diào)的研究開發(fā)提出了新的課題與挑戰(zhàn)。汽車空調(diào)的功能就是把車廂內(nèi)的溫度、濕度、空氣清潔度及空氣流動性保持在使人感覺舒適的狀態(tài)。在各種氣候環(huán)境條件下，電動汽車車廂內(nèi)應(yīng)保持舒適狀態(tài)，以提供舒適的駕駛和乘坐環(huán)境。另外，擁有一套節(jié)能高效的空調(diào)系統(tǒng)對電動汽車開拓市場也起到至關(guān)重要的作用。因此，電動汽車發(fā)展的同時，適合電動汽 車的空調(diào)系統(tǒng)也成為攻克的難題。 1） .國外電動汽車空調(diào)發(fā)展?fàn)顩r 早在 1873 年， 英國人羅伯特 戴維森制作了世界上最初的可供實用的電動汽車 隨后電動汽車也逐步發(fā)展起來，直到 20 世紀(jì)以后， 由于內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步， 加上電動汽車本身的 缺陷，電動汽車被無情的打壓，逐步呈萎縮狀。 21世紀(jì)新紀(jì)元，石油危機(jī)下的世界各國，重啟電動汽車的浪潮。 電動汽車的出現(xiàn)也為電動汽車空調(diào)的研究開發(fā)提出了新的課題與挑戰(zhàn)。汽車空調(diào)的功能就是把車廂內(nèi)的溫度、濕度、空氣清潔度及空氣流動性保持在使人感覺舒適的狀態(tài)。在各種氣候環(huán)境條件 下，電動汽車車廂內(nèi)應(yīng)保持舒適狀態(tài)，以提供舒適的駕駛和乘坐環(huán)境。另外，擁有一套節(jié)能高效的空調(diào)系統(tǒng)對電動汽車開拓市場也起到至關(guān)重要的作用。因此， 在開發(fā)研制電動汽車同時 ,必然也要對其配套的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)與研制。 國外電動汽車空調(diào)發(fā)展相對國內(nèi)來說較成熟，國外電動汽車空調(diào)不乏有跟國內(nèi)相似的模式，但在熱泵電動汽車空調(diào)上已經(jīng)有了一定的基礎(chǔ)，日本本田純電動車就采用了電 9 驅(qū)動熱泵式空調(diào)系統(tǒng)，系統(tǒng)中內(nèi)置了一個反換流器控制壓縮泵。此外，在特別寒冷的地區(qū)使用時，部分車型顧客可以選裝一個燃油加熱器采暖系統(tǒng)。 日本 電裝 （ DENSO）公司早在幾年前就開發(fā)了采用 R 134a制冷劑的電動汽車熱泵型空調(diào)系統(tǒng)，其在熱泵系統(tǒng)的風(fēng)道中采用了車內(nèi)冷凝器和蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)。 電裝 （ DENSO）公司在 2020年還開發(fā)了由于自然工質(zhì) CO2良好的熱物理性能，日本電裝公司也為電動車開發(fā)了一套 CO2熱泵空調(diào) 系統(tǒng) ，系統(tǒng)也采用了在風(fēng)道內(nèi)設(shè)置 2個換熱器的方案，與 R134a系統(tǒng)不同的是當(dāng)系統(tǒng)為制冷模式時，制冷劑同時流經(jīng)內(nèi)部冷凝器和外部冷凝器。 為了減少空調(diào)對蓄電池的電能消耗，美國 Amerigon公司開發(fā)了空調(diào)座椅，這種空調(diào)座椅上裝有熱電熱泵，熱電熱泵的作用就是通過需要調(diào)溫的空間之外的水箱轉(zhuǎn)移熱量，從而實現(xiàn)需要調(diào)溫的空間制冷或制熱。這種空調(diào)座椅除了節(jié)能還可以改善駕駛、乘坐的舒適性，在電動汽車上配套使用比較適合。 國內(nèi)電動汽車發(fā)展模式圖； 因此，國外電動汽車空調(diào)從節(jié)能 高效和實用性上有所突破，國內(nèi)電動汽車空調(diào)行業(yè)應(yīng)積極向國外先進(jìn)技術(shù)學(xué)習(xí)、借鑒，并在此基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新突破。 2).國內(nèi)電動汽車空調(diào)的發(fā)展現(xiàn)狀 伴隨著 國內(nèi)汽車業(yè)的蓬勃發(fā)展 ,汽車成為人們重要的代步工具 ,然而作為汽油機(jī)來說 ,如今的石油危機(jī)正威脅著汽車的發(fā)展，加上日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，導(dǎo)致現(xiàn)在汽車業(yè)面臨重要的挑戰(zhàn)，怎么樣使用更清潔的能源代替燃油，成為研究的重點(diǎn)。在眾多的研究成果中，電動汽車脫穎而出，電動汽車 環(huán)境污染小 ，行駛過程中不會產(chǎn)生廢氣；無噪音，噪音低；結(jié)構(gòu)簡單，維修方便；不受環(huán)境影響。電動汽車的這些優(yōu)勢， 也讓電動汽車成為熱點(diǎn)，作為汽車舒適性的汽車空調(diào)，電動汽車空調(diào)的開發(fā)與研究隨著展開。 早期的國產(chǎn)電動汽車由于受到蓄電池能力的限制，為了不影響電動汽車的續(xù)行里程，大多數(shù)電動汽車都沒有配備空調(diào)系統(tǒng)。 隨著國內(nèi)電動汽車逐步產(chǎn)業(yè)化、市場化，電動汽車必然要配備空調(diào)系統(tǒng)。由于受到電動汽車獨(dú)特性影響，對于電動汽車中的純電動汽車以及燃料電池汽車來說，沒有發(fā)動機(jī)作為空調(diào)壓縮機(jī)的動力源，也 不能提供作為汽車空調(diào)冬天 制熱 用的熱源 ，國內(nèi)汽車廠家就從傳統(tǒng)燃油汽車空調(diào)的基礎(chǔ)上進(jìn)行部分替換設(shè)計，將燃油發(fā)動機(jī)帶動的壓縮機(jī)替換成直流電機(jī)直 接驅(qū)動的壓縮機(jī)，控制上相應(yīng)改變，來完成空調(diào)制冷的功能，目前替換設(shè)計效果基本能解決電動汽車空調(diào)的制冷問題，但制冷效率有待提高。由于沒有燃油發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的余熱，制熱功能國內(nèi)廠家目前主要采用 PTC 加熱和電熱管加熱，這些加熱模式雖能滿足制熱效果，但這些加熱模式都是硬消耗電動汽車上的蓄電池電能，制熱效率相對較低，影響電動汽車的續(xù)行里程。 在空調(diào)的主要零部件選用上，目前國內(nèi)的電動汽車除了壓縮機(jī)和控制模式，其他主要零部件還是沿用燃油汽車空調(diào)的零部件，冷凝設(shè)備主要用的是平行流冷凝器，蒸發(fā)設(shè) 10 備主要用的是層疊式蒸發(fā)器，節(jié)流裝置仍 然是熱力膨脹閥，制冷劑仍然是 R 134a。 據(jù)不完全了解，國內(nèi)在大力開發(fā)電動汽車的廠家如 奇瑞 、 比亞迪 、 一汽 、 上汽 、 江淮 等 目前電動汽車空調(diào)配套情況基本差不多，都處于發(fā)展現(xiàn)狀。 的設(shè)計 電動汽車用空調(diào)系統(tǒng)與普通的汽車（內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動）空調(diào)相比，由于原動機(jī)不同而引發(fā)一系列新變化。主要體現(xiàn)在： 1）普通的汽車空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機(jī)依靠發(fā)動機(jī)通過一個電磁離合器驅(qū)動，而電動汽車空調(diào)壓縮機(jī)自帶電動機(jī)