国外汽车空调发展现状研究论文

汽车空调是整车系统的最大耗能附件,其能耗约占发动机输出功率的10%~30%(随车速､发动机负荷和环境因素变化)｡以往研究和法规的重点主要集中在空调系统的制冷､制热和舒适性等要求上,但随着整车能耗法规的日益严格,汽车空调能耗也同样被重视起来｡

一、汽车空调的技术发展自上世纪20年代汽车空调诞生以来，汽车空调技术是随着汽车的普及和高新技术的应用而发展起来的。汽车空调的技术发展经历了由低级到高级，由单一到多功能的五个阶段。(1)第一阶段，单一取暖：1925年，美国首次采用了加热器对汽车冷却液进行加热取暖的方法，直至1927年这种单一的供热系统才有了质的突破，那时的汽车供热系统初步具备了加热器、鼓风机和空气滤清器等现代空调结构必备的雏形，这种供热系统直到1948年才在欧洲出现。目前，这种单一的供热系统仍在寒冷的北欧、亚洲北部地区使用(2)第二阶段，单一制冷：1939年，美国通用汽车帕克公司首次在轿车上安装机械制冷降温空调器，这种单一的制冷系统直到1957年在欧洲出现，并被采用。目前，这种单一的制冷系统仍在亚热带和热带地区使用。(3)第三阶段，冷暖一体化：1954年，美国通用汽车公司首次在轿车上安装冷暖型一体化的空调器，使得汽车空调具备了调节车内温度、湿度的功能。目前，这种冷暖一体化的空调系统仍在一些中、低档轿车上使用。(4)第四阶段，自动控制的汽车空调：1964年，美国通用汽车公司1964年首次在轿车上安装自动控制的汽车空调，这种自动控制的汽车空调通过各种传感器反馈的信息自动调节车内温度和空气质量，以此提高车内舒适性。这种自动控制的汽车空调直到1972年才在欧洲出现，并在高级轿车上安装自动空调。(5)第五阶段，微机控制的汽车空调：1977年，美国通用汽车公司和日本五十铃汽车公司一起联合研究由微型计算机控制的汽车空调系统，并于1977年研制成功安装于汽车上，这种由微机控制的汽车空调系统具备数字化显示、冷暖通风三位一体化、自我诊断系统、执行器自检、数据流传输等功能，极大程度的提高了汽车空调的稳定性和舒适性。目前，这种由微机控制的汽车空调通常安装在豪华轿车上。二、汽车车空调的特点(1)汽车空调的安装：汽车空调安装在汽车上，在汽车行驶的过程中，汽车空调承受着剧烈、频繁的振动和冲击，管道连接处容易松动，因此这些地方容易伴随发生制冷剂的泄漏故障。(2)汽车空调的动力：通常汽车空调的动力来源于汽车发动机，汽车空调系统影响着汽车的动力性和经济性，因此，发动机的输出功率也由此减少10% ~12%，耗油量平均增加10% ~20%。(3)汽车空调的取暖方式：汽车空调的供暖方式一般有两种，一种是利用汽车发动机冷却液取暖，另一种是采用电子取暖装置。(4)汽车空调的制冷、制热能力强：由于夏天车内成员密度大，冬天人体所需的热量大，汽车空调的制冷和制热能力也因此设计的比较大。(5)汽车空调系统受汽车本身结构的影响：汽车空调的各零部件形状和安装位置局限性较大，加上汽车本身结构的紧凑，这给汽车空调系统的检修带来了诸多不便。(6)汽车空调系统的工况受汽车发动机的影响：汽车空调系统的制冷剂流量变化大，而发动机工况变化又频繁，因此，汽车空调系统的制冷效果也由此受其影响。三、汽车空调系统的主要结构1、压缩机汽车空调压缩机是汽车制冷系统的心脏，它维持着制冷剂在汽车空调系统中的循环流动，因其对低温低压的气态制冷剂进行升温和加压，使得制冷剂大于冷凝器外的大气温度和压力，最终被冷凝器放热形成液态制冷剂。汽车空调压缩机的工作原理与普通空气压缩机类似，根据工作方式的不同，压缩机通常可分为往复式和旋转式，常见的往复式压缩机有曲轴连杆式和轴向**式，常见的旋转式压缩机有旋转叶片式和涡旋式。2、膨胀阀膨胀阀是汽车空调制冷系统的重要组成部件，它能将液态制冷剂转化为雾状制冷剂，有节流降压、调节和控制流量的作用。常用的膨胀阀有内平衡热力膨胀阀、外平衡热力膨胀阀和H型膨胀阀等。3、蒸发器蒸发器是一种换热装置，属于直接风冷式结构，外形近似冷凝器。在空调制冷系统工作时，它能在低压的雾状制冷剂通过蒸发器时，吸收蒸发器空气周围的热量，降低车内的温度，同时将低压雾状制冷剂变为低压气态制冷剂，让其继续在压缩机中循环。4、热水阀热水阀安装在发动机与加热器之间的进水管中，是用来控制加热器的热水管道。根据控制方式不同，热水阀通常可分为两种，一种是拉绳控制阀，另一种是中控控制阀5、冷凝器冷凝器主要由管道、框架和散热片组成，通常安装在汽车的前部、侧部或底部，其主要作用是将压缩机出来的高温高压气态制冷剂冷凝成高温高压的液态制冷剂，常用的冷凝器有管带式和管片式两种。6、冷凝风扇冷凝风扇是辅助冷凝器进行散热的一种装置，其装在冷凝器上，用电驱动后能产生气流，内置的扇子通电后，会转化成自然风进而达到冷却的效果。7、储液干燥器储液干燥器全名为储液干燥过滤器，它安装在冷凝器和膨胀阀之间，它主要有储存制冷剂，干燥制冷剂中的水分，过滤制冷剂中的杂质这三方面的作用。

有点长，但是很中用：一、汽车空调的技术发展自上世纪20年代汽车空调诞生以来，汽车空调技术是随着汽车的普及和高新技术的应用而发展起来的。汽车空调的技术发展经历了由低级到高级，由单一到多功能的五个阶段。(1)第一阶段，单一取暖：1925年，美国首次采用了加热器对汽车冷却液进行加热取暖的方法，直至1927年这种单一的供热系统才有了质的突破，那时的汽车供热系统初步具备了加热器、鼓风机和空气滤清器等现代空调结构必备的雏形，这种供热系统直到1948年才在欧洲出现。目前，这种单一的供热系统仍在寒冷的北欧、亚洲北部地区使用 (2)第二阶段，单一制冷：1939年，美国通用汽车帕克公司首次在轿车上安装机械制冷降温空调器，这种单一的制冷系统直到1957年在欧洲出现，并被采用。目前，这种单一的制冷系统仍在亚热带和热带地区使用。(3)第三阶段，冷暖一体化：1954年，美国通用汽车公司首次在轿车上安装冷暖型一体化的空调器，使得汽车空调具备了调节车内温度、湿度的功能。目前，这种冷暖一体化的空调系统仍在一些中、低档轿车上使用。(4)第四阶段，自动控制的汽车空调：1964年，美国通用汽车公司1964年首次在轿车上安装自动控制的汽车空调，这种自动控制的汽车空调通过各种传感器反馈的信息自动调节车内温度和空气质量，以此提高车内舒适性。这种自动控制的汽车空调直到1972年才在欧洲出现，并在高级轿车上安装自动空调。(5)第五阶段，微机控制的汽车空调：1977年，美国通用汽车公司和日本五十铃汽车公司一起联合研究由微型计算机控制的汽车空调系统，并于1977年研制成功安装于汽车上，这种由微机控制的汽车空调系统具备数字化显示、冷暖通风三位一体化、自我诊断系统、执行器自检、数据流传输等功能，极大程度的提高了汽车空调的稳定性和舒适性。目前，这种由微机控制的汽车空调通常安装在豪华轿车上。二、汽车车空调的特点(1)汽车空调的安装：汽车空调安装在汽车上，在汽车行驶的过程中，汽车空调承受着剧烈、频繁的振动和冲击，管道连接处容易松动，因此这些地方容易伴随发生制冷剂的泄漏故障。(2)汽车空调的动力：通常汽车空调的动力来源于汽车发动机，汽车空调系统影响着汽车的动力性和经济性，因此，发动机的输出功率也由此减少10% ~12%，耗油量平均增加10% ~20%。(3)汽车空调的取暖方式：汽车空调的供暖方式一般有两种，一种是利用汽车发动机冷却液取暖，另一种是采用电子取暖装置。(4)汽车空调的制冷、制热能力强：由于夏天车内成员密度大，冬天人体所需的热量大，汽车空调的制冷和制热能力也因此设计的比较大。(5)汽车空调系统受汽车本身结构的影响：汽车空调的各零部件形状和安装位置局限性较大，加上汽车本身结构的紧凑，这给汽车空调系统的检修带来了诸多不便。(6)汽车空调系统的工况受汽车发动机的影响：汽车空调系统的制冷剂流量变化大，而发动机工况变化又频繁，因此，汽车空调系统的制冷效果也由此受其影响。三、汽车空调系统的主要结构1、压缩机 汽车空调压缩机是汽车制冷系统的心脏，它维持着制冷剂在汽车空调系统中的循环流动，因其对低温低压的气态制冷剂进行升温和加压，使得制冷剂大于冷凝器外的大气温度和压力，最终被冷凝器放热形成液态制冷剂。汽车空调压缩机的工作原理与普通空气压缩机类似，根据工作方式的不同，压缩机通常可分为往复式和旋转式，常见的往复式压缩机有曲轴连杆式和轴向**式，常见的旋转式压缩机有旋转叶片式和涡旋式。2、膨胀阀 膨胀阀是汽车空调制冷系统的重要组成部件，它能将液态制冷剂转化为雾状制冷剂，有节流降压、调节和控制流量的作用。常用的膨胀阀有内平衡热力膨胀阀、外平衡热力膨胀阀和H型膨胀阀等。3、蒸发器 蒸发器是一种换热装置，属于直接风冷式结构，外形近似冷凝器。在空调制冷系统工作时，它能在低压的雾状制冷剂通过蒸发器时，吸收蒸发器空气周围的热量，降低车内的温度，同时将低压雾状制冷剂变为低压气态制冷剂，让其继续在压缩机中循环。4、热水阀 热水阀安装在发动机与加热器之间的进水管中，是用来控制加热器的热水管道。根据控制方式不同，热水阀通常可分为两种，一种是拉绳控制阀，另一种是中控控制阀5、冷凝器 冷凝器主要由管道、框架和散热片组成，通常安装在汽车的前部、侧部或底部，其主要作用是将压缩机出来的高温高压气态制冷剂冷凝成高温高压的液态制冷剂，常用的冷凝器有管带式和管片式两种。6、冷凝风扇 冷凝风扇是辅助冷凝器进行散热的一种装置，其装在冷凝器上，用电驱动后能产生气流，内置的扇子通电后，会转化成自然风进而达到冷却的效果。7、储液干燥器 储液干燥器全名为储液干燥过滤器，它安装在冷凝器和膨胀阀之间，它主要有储存制冷剂，干燥制冷剂中的水分，过滤制冷剂中的杂质这三方面的作用。四、汽车空调的工作原理1、汽车空调制冷系统的工作原理汽车空调制冷系统工作时，发动机驱动空调压缩机工作，在空调压缩机的作用下，来自蒸发器的低温低压的气态制冷剂被压缩成高温高压的气态制冷剂（温度约70℃）。高温高压的气态制冷剂排出压缩机后进入冷凝器，经过冷凝器的冷凝，高温高压的气态制冷剂变成了高温高压的液态制冷剂（温度约50℃）。高温高压的液态制冷剂进入膨胀阀后，压力和温度都急剧下降，但体积增大，最终制冷剂以雾状形式进入蒸发器。雾状制冷剂进入蒸发器后，因制冷剂的沸点低于蒸发器内的温度，雾状制冷剂又迅速蒸发成了气态制冷剂。在蒸发的过程中，由于吸收了蒸发器表面大量的热量，使得蒸发器表面温度急剧下降，最后使得低温低压的气态制冷剂又进入了空调压缩机进而进行下一次的空调制冷循环。2、汽车空调采暖系统的工作原理汽车空调采暖系统工作时，发动机冷却液温度已达到80℃，这时冷却系统中的节温器主阀门已经开启，使得冷却液进行大循环。节温器和加热器之间装有一个热水阀，需要采暖的时候，需要打开热水阀，这样从发动机水套中出来的热水流经节温器主阀门后，一部分流到供暖系统的加热器，另一部分流到散热器中散热。进入散热器内的热水向周围的空气传热，在鼓风机的作用下，车厢内或车厢外新鲜空气经过加热器后，冷空气变成了热空气，热空气经过通风管道的不同出风口被送入车内。从加热器流出的冷却水，由水泵吸入发动机的水套内，由此就完成了一次采暖循环。五、汽车空调系统的故障诊断与分析1、汽车空调检修的基本工具：温度测量仪表、湿度测量仪表、维修专用成套设备（包括歧管压力表组、漏气测试器、制冷剂罐注入阀、制冷剂管割刀、管夹和扩口工具等）、真空泵、制冷剂注入阀、空调系统检修专用阀、检漏仪等。2、汽车空调的常用的诊断方法 观察法：诊断汽车空调系统，可以先观看干燥过滤器视镜中制冷剂的流动情况，若流动的制冷剂中带有气泡，说明制冷剂不足，需添加制冷剂至适量。若视镜是透明状的，说明制冷剂添加过量了，需放出过量的制冷剂至适量。若视镜中偶尔能看到少量气泡，说明制冷剂适量。聆听法：诊断汽车空调系统，可以通过耳朵聆听空调系统中的异响，通过异响声源判断发生故障的部位。若听到空调压缩机有刺耳的噪音，说明空调压缩机电磁离合器磁力线圈老化，因而导致电磁力不足，离合片磨损间距过大而发出异响或者是因空调压缩机皮带松紧不当而引起异响。若压缩机在运转过程中能听到液击声，说明制冷剂添加过量了，需放出过量的制冷剂至适量，或者膨胀阀开度过大。仪器诊断法：诊断汽车空调系统，可以用空调专用检漏仪检查空调系统各管道接口处是否遗漏制冷剂。压力诊断法：诊断汽车空调系统，可以用歧管压力表分别接在充注阀上，然后打开风速开关，温控开关至最高档，并保持发动机转速为2000r/min，若高压端的压力均在1.30至1.60MPa之间，低压端压力均在0.115至0.22Mpa之间，说明空调系统正常，反之说明空调系统有故障。六、汽车空调的常见故障 1、故障现象：丰田卡罗拉开空调，空调系统不工作，空调压缩机不吸合。案例分析：制冷剂泄漏检修方法：检查空调系统管路的接口处，找出泄漏制冷剂的零部件，更换损坏的零部件后，然后对汽车空调系统进行抽空，加压至汽车空调标准的气压，放置一段时间后，通过观察歧管表示数变化来判断空调系统的气密性，确定汽车空调系统无泄漏后，按汽车空调系统规定的充注量加注制冷剂，故障即可排除。2、故障现象：大众桑塔纳开空调，空调系统不制冷，空调压缩机吸合，但高压压力没有变化，低压压力过低。案例分析：膨胀阀堵塞，制冷剂无法循环。检修方法：更换膨胀阀，然后对空调系统进行抽空，加压至汽车空调标准的气压，放置一段时间后，通过观察歧管表示数变化来判断空调系统的气密性，确定汽车空调系统无泄漏后，按汽车空调系统规定的充注量加注制冷剂，故障即可排除。3、故障现象：本田飞度开空调，空调系统制冷效果不佳，高压压力和低压压力均偏高。案例分析：空调压缩机润滑油加注过多或制冷剂加注过多。检修方法：重新回收加多的空调压缩机润滑油或过多的制冷剂至适量，然后对空调系统进行抽空，加压至汽车空调标准的气压，放置一段时间后，通过观察歧管表示数变化来判断空调系统的气密性，确定汽车空调系统无泄漏后，故障即可排除。4、故障现象：日产天籁开空调，空调系统工作正常，但工作一段时间后，制冷效果不佳，高压压力和低压压力均偏低。案例分析：汽车空调管道接口处轻微泄漏制冷剂。检修方法：重新将各管道接口处拧紧，然后对空调系统进行抽空，加压至汽车空调标准的气压，放置一段时间后，通过观察歧管表示数变化来判断空调系统的气密性，确定汽车空调系统无泄漏后，按汽车空调系统规定的充注量加注制冷剂，故障即可排除。5、故障现象：大众捷达开空调，空调系统制冷效果不佳，出风口温度过高，低压压力偏高，且空调压缩机还伴有碰击声。案例分析：膨胀阀损坏。检修方法：更换膨胀阀，然后对空调系统进行抽空，加压至汽车空调标准的气压，放置一段时间后，通过观察歧管表示数变化来判断空调系统的气密性，确定汽车空调系统无泄漏后，按汽车空调系统规定的充注量加注制冷剂，故障即可排除。6、故障现象：别克君威开空调，空调系统高、低压压力偏高，压缩机排气管温度过高。案例分析：空调系统管内混有空气。检修方法：重新回收空调制冷剂，然后对空调系统进行抽空，加压至汽车空调标准的气压，放置一段时间后，通过观察歧管表示数变化来判断空调系统的气密性，确定汽车空调系统无泄漏后，按汽车空调系统规定的充注量加注制冷剂，故障即可排除。7、故障现象：宝马730Li开暖气，空调系统不采暖。案例分析：热水阀损坏。检修方法：更换热水阀，故障即可排除。8、故障现象：奔驰S500开暖气，空调系统采暖温度偏低。案例分析：节温器损坏或节温器被拆除。检修方法：检查节温器的使用情况或重新安装节温器。七、总结随着我国汽车工业的高速发展，汽车空调级大地改善了汽车的乘坐环境，提高了汽车的舒适度。随着汽车空调系统的完善，对汽车空调的维修人员的技术要求日显苛刻。本文系统地介绍了汽车空调系统的结构、工作原理和检修方法，内容包括汽车空调系统的技术发展和基础知识，以及制冷系统、采暖系统的组成和原理，希望能帮助学**动手解决常见空调故障的汽车空调维修人员。