汽車空調系統工作原理以及具體結構解析

張平

摘 要：隨著經濟不斷發展和現代化的不斷深入，汽車工業也在飛速發展。現代汽車工業發展早已脫離了代步等低級需求，正向著人性化的角度發展，汽車空調系統就是這方面發展所取得的一個重大突破。空調系統作為汽車舒適性的一個重要保障及現代汽車業發展的一個重要部分，越來越受到關注。空調系統是整個汽車非常重要的部分，良好的空調系統也是整個汽車性能的體現，目前空調系統的應用已很廣泛。文章過對汽車空調系統工作原理以及具體結構的具體分析，通過相應的汽車空調系統的圖表，對其運行和工作進程進行介紹。

關鍵詞：汽車空調系統；工作原理；結構；性能分析

中圖分類號：U463 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）14-0019-02

汽車作為現代生活的必需品，已成為人們日常活動中不可缺少的工具，社會經濟的發展和生產力的不斷提高，也不斷對汽車工業的發展提出了新的要求。與此同時，空調系統的增加帶給使用者更為舒適環境的同時，也相應提高了汽車的消耗，對汽車的能源耗損方面提出了新的要求，所以汽車空調系統的性能優化問題也有待解決。以上問題的解決，離不開對汽車空調系統工作原理和具體結構的解析，本文以此為基礎，對汽車的空調系統做出簡要分析。

1 汽車空調的工作原理

汽車空調系統的工作原理與普通的空調系統大相徑庭，普通的空調系統都是通過制冷劑從液態到氣態的轉化吸收大量的熱來制冷，汽車空調沒有氣態到液態來制熱的過程，只是通過發動機冷卻液的溫度制熱。而汽車空調系統的具體運行方式是針對非獨立汽車空調來說，通過皮帶將發動機及壓縮機連接給空調系統提供基本動力，然后壓縮機將制冷劑產生的制冷氣體進行壓縮，將氣壓和溫度都相對較低的制冷氣體轉化成氣壓和溫度都相對較高的氣體，再通入冷凝系統經過降溫冷卻就變成了壓力較高溫度一般的冷凝劑。所得的液體還要經過進一步加工，通過貯液干燥器處理，降低液體的濕度并進一步緩沖，將壓力調整到適合的范圍，再將所得液體通入膨脹閥門時一定要注意控制穩定的壓力和一定的流量，通過膨脹閥降低壓力和調整流量，最后得到的液體會流向蒸發器。溫度和壓力都相對降低的液體在蒸汽器受到環境的影響會迅速蒸發，吸收了大量的熱量。由于汽車內部空間的氣體不斷地經過蒸發器，在這個過程不斷發生的條件下，車內溫度也就不斷降低，從而達到降溫的效果。而后，制冷劑在液態情況下不斷通過蒸發器變成了低壓低溫的氣體，得到的氣體再進入壓縮機進行壓縮進入下一循環，在此過程不斷地循環反復，完成制冷工作。

2 汽車空調系統的組成和結構分析

汽車空調系統的簡要結構如圖1所示。

通過圖1可以看出汽車的空調系統的組成主要是由膨脹閥、蒸發器、冷凝器、干燥瓶、壓縮機、壓力開關或壓力傳感器、管路組成。整個汽車空調系統又可以分為低壓管道回路和高壓管道回路兩個部分，前者是由蒸發器和回氣管路組成；而高壓管道回路則是由高壓管道、冷凝器、貯液干燥器等部分組成，每個部分都有自己的運作方式，具體劃分取決于其運行過程中產生的氣壓問題。

每個系統在整個運作過程中又相對獨立存在，共同完成整個工作進程。當然，不同的系統運轉有自己的特點，下面進行具體分析：

①冷凝器：冷凝器是具有大量的金屬葉片的一組彎曲的管道，結構形式主要有管片式、管帶式和鰭片式三種，從管片式向管帶式發展，并主要向平行流動式發展，其結構原理如圖2所示，為了在氣體通過時更好與葉片接觸，從而更好地完成冷凝過程。層疊式和平行流動式的內部結構又在不斷發展，以利于進一步提高換熱效率和減輕重量，平行流動式冷凝器從單元平行流動式發展成多元平行流動式。由于采取減薄管片厚度、增加管子內肋片、翅片開切口、改變翅片形狀及開口角度等措施，加大了翅片散熱面積，強化了氣側和液側的熱交換效率，更好地完成物質之間的熱量傳遞和交換。安裝位置為車頭的水箱處，因為車頭水箱位置相對涼快且通風較好，方便氣體的冷凝。

②蒸發器：在壓縮機的作用下，液態制冷劑通過膨脹閥的節流控制作用，制冷劑霧化并進入（低壓）蒸發器如圖3所示，制冷劑在蒸發器盤管內沸騰汽化。由液態蒸發成氣態的制冷劑溫度降低，從而使蒸發器盤管、吸熱片溫度降低。穿過蒸發器的空氣把車室的熱量傳給蒸發器較冷的表面，因此冷卻了車室內的空氣。隨著車室內熱量由空氣傳給蒸發器，空氣中的水蒸氣（含濕量）凝結在蒸發器的外面，并成為液態水被排掉。蒸發器罩底部排水管把水導出車外。空氣脫濕是空調系統為乘客提供舒適的附加特性，蒸發器通常設在控制盤或儀表板的下面。

③壓縮機：壓縮機對于整個系統來說相當于心臟作用，它是整個系統的關鍵所在也是動力所在。壓縮機有兩個重要功能：一是使系統內產生低壓條件；二是把氣態制冷劑從低壓壓縮至高壓，并使其溫度提高，這兩種功能同時完成。壓縮機維持制冷劑在制冷系統中的循環，吸入來自蒸發器的低溫、低壓氣態制冷劑，壓縮氣態制冷劑，使其壓力和溫度升高，并將壓縮后的制冷劑送進冷凝器。壓縮機是制冷系統中低壓和高壓、低溫和高溫的轉換裝置，壓縮機正常工作是實現熱交換的必要條件。

④干燥瓶：干燥瓶就是在制冷系統中臨時性地存儲制冷劑的部件，它會根據制冷負荷的需要，隨時供給蒸發器，并對系統中的水分和雜質進行干燥和過濾，即存儲制冷劑，過濾雜質和吸收濕氣。主要由儲液器、干燥劑、過濾器、觀察窗和安全裝置等幾部分構成，如圖4所示。其中儲液罐主要用于儲存和供應制冷系統內的液體制冷劑，以便工況變動時能補償和調節液體制冷劑的盈虧；濾網主要用于過濾清除掉雜物和污物，保證制冷劑順利流通；干燥劑用來吸收制冷劑中的水分；易熔塞是一種安全措施，一般裝在儲液干燥器的頭部，用螺塞擰入。

⑤膨脹閥：汽車空調系統的膨脹閥為內均衡式設計。如圖5所示，冷凍劑作為高壓液體進入入口和濾網中，冷凍劑必須通過計量口，由其控制流動。由于冷凍劑通過計量口，它由高壓液體轉為低壓液體，或者由高的一面至低的一面。

⑥功能元件泡，通過一小管與膜片連接，小管內充滿氟利昂冷凍氣體，以管夾同裝于蒸發器尼管之處：該熱泡受罐管溫度影響，若尾管加溫，則泡內氣體開始膨脹并向面板的膜片施加壓力，該面板以銷子接于閥座，所以，膨脹后即將閥座推離計量口而促成冷凍劑的流量增加、若尾管溫度下降，則熱泡內的壓力也隨之降低，從而使閥按照蒸發器需要而控制冷凍劑的流量。靠近閥的地方裝有調整彈簧，該彈簧是過熱的，其目的在于防止蒸發器的過量液體沖擊，因此，彈簧按照膨脹閥門開和閉合時所測定的因素來校準其張力；閥在啟開和閉合時，過熱彈簧張力即根據需要加速或延遲閥的操作。

3 結 語

隨著經濟和生產力不斷提高，人們對汽車業的發展也不斷地提出新要求，汽車發展也不斷面臨著新的挑戰。提高汽車的舒適度也是現代汽車工業所不斷追求的，而汽車的空調系統則是提高汽車舒適度一個必不可少的系統；優秀的空調系統在提高舒適度的同時，也會相應的減少能耗和提高汽車的行駛質量。由此可見，汽車空調系統發展研究的重要性，對于汽車空調系統的研究需要建立在對其工作原理和結構掌握的基礎上，同時更深入的探討和創新，也是必不可少的。

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