汽车动力系统的环保设计对市场的影响要远远大于汽车空调系统效率对客户的影响,然而对于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,它们是否能被用户接受却往往依赖于是否拥有效率更高的采暖和空调系统。汽车空调装置已成为汽车中具有举足轻重的功能部件，它象征着汽车的档次水平。因此，汽车空调在汽车上的装置率得到迅猛发展。目前，国产轿车空调装置率已接近100％，从汽车空调整体设计上看，全自动空调装置在中高档轿车上会得到迅速的发展，汽车空调部件方面，六缸和七缸斜盘无级可变排量压缩机仍然是压缩机的主导产品，特别是外控式无级可变排量斜盘压缩机，由于没有电磁离合器使压缩机整体重量大大降低，定会受到汽车制造商的青睐。涡旋式压缩机在汽车上的采用会有增加趋势，旋叶式压缩机将占据着微型车市场，平行流冷凝器和层叠式蒸发器其技术日趋成熟，在汽车空调装置中会成为主导产品。

早在1886年，德国的卡尔-奔驰制造出世界上第一辆三轮汽车以来，至今已有110多年的历史。世界汽车工业经过几次的革命和飞跃发展，使汽车成为今天人们的重要交通代步工具，并成为各国工业的主要支柱产业。而汽车空调的问世，却比汽车发展整整迟了近半个世纪的时间。

趁着国内汽车市场的飞速发展时机,积极推进汽车空调的国产化工作,与国内各大高等学校合作,鼓励国内设计人员独立设计开发,以期尽早掌握蒸发器、鼓风机和暖风机的全新开发技术。以下为空调三大件整体结构的设计优缺点：一是单箱结构，合格便宜，风道短，零部件少,易于组装。由于没有多箱间的分界面限制,换热器芯子的位置更加灵活自由，泄漏少，不易漏水，更容易以单元方式供货，但对于横断面的设计，难以设计出相应的模具，维修换热器芯子较困难。二是三箱结构，便于售后市场维修，其优缺点和单箱的正好相反。三是两箱结构优缺点介于二者之间，通常推荐采用单箱或两箱设计。从上可知，国内汽车空调厂家应跟随国外技术发展，努力开发效率高、重量轻、体积小的蒸发器。顺应世界潮流，发展结构紧凑、体积小、重量轻、效率高、节省动力、降低噪声、工作可靠、启动性能好的变排量压缩机。同时关注发展燃料电池车、复合式车用的电动压缩机和二氧化碳空调压缩机；积极引进国外优秀开发软件;借鉴国外发展思路，国内汽车空调行业应该朝着更环保的方向发展。

汽车动力系统的环保设计对市场的影响要远远大于汽车空调系统效率对客户的影响,然而对于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,它们是否能被用户接受却

往往依赖于是否拥有效率更高的采暖和空调系统。

芜湖信息技术职业学院 课程论文报告 课程名称： 课程论文题目： 姓 名： 系： 专 年 学 业： 级： 号： 汽车空调原理与维修 汽车空调结构与未来发展趋势 *** 电子信息系 汽车电子技术 ****级 ***** ****指导教师：2012 年 6 月 25 日

芜湖信息技术职业学院 课程论文结果评定 评定内容 工作态度 评定指标 工作努力， 遵守纪律； 工作作风严谨务实； 按期完成规定的任务 评分权值 评定成绩0.2论文格式 格式规范、结构合理、内容完整0.2论述充分， 结论严谨合理； 分析处理科学； 论文质量 文字通顺，技术用语准确，符号统一，编 号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、 正确； 0.4工作创新 工作中有创新意识、有见解；0.1工作量 成绩： 指导教师签字： 工作量饱满0.1任务下达日期：2012 年 5 月 7 日 评定日期：2012 年 6 月 29 日

目录 中文摘要 ...................................................... 1 一 前言 ....................................................... 2 二 汽车空调组成及工作原理 .................................. 2 2.1 汽车空调组成 ............................................ 2 2.2 汽车空调工作原理 ........................................ 3三 汽车空调制冷剂 .......................................... 4 3.1 什么是制冷剂 ............................................ 4 3.2 制冷剂原理简介 .......................................... 5 3.3 制冷剂对大气环境影响 .................................... 5四 汽车空调未来发展趋势 ................................... 6 4.1.汽车空调市场进入发展新阶段.............................. 6 4.2.汽车空调系统已成为汽车市场竞争的主要手段之一............ 7 4.3.减少直接或间接排放的手段................................ 7 4.4.未来新型动力车可能使用的动力系

统........................ 7 4.5.我国汽车空调发展对策略.................................. 8

中文摘要 【摘要】汽车空调系统是影响汽车安全性和舒适性的主要设备之一，而环境问 题成为世界关注的焦点，也成为影响汽车业发展的关键因素。且本文是通过对制 冷剂及空调系统各组成部分进行了技术分析，提出了空调技术未来发展趋势，随 着汽车空调技术的不断发展，汽车空调已成为汽车的标准配置，作为一名现代驾 驶人，了解和正确操作汽车空调是汽车驾驶人必须掌握的技能。 【关键词】 系统组成 环境保护 汽车空调 发展趋势

【 abstract 】 automotive air conditioning system is the effect of car safety and comfort one of main equipment, and environmental problems become the focus of world attention, also become the key of the development of automobile industry influence factors. And this paper is passed on the refrigerant and air conditioning system each component of the technique are analyzed, and the air conditioning technology and development trends, along with the development of automotive air conditioner, air condition has become the standard of car configuration, as a modern drivers, understanding and proper operation automotive air conditioning is car driver must master the skill

【 key words 】System composition Automotive air conditioning Environmental protection Development trend 1

一 前言 汽车诞生距今已有 100 多年了， 但第一台汽车空调装置直到 1927 年才出现。 当时汽车空调的内容仅仅是加热器和通风系统。1940 年，英国 Packard 汽车公 司第一次提供了通过制冷方式使车内空气凉爽的方法。第二次世界大战后，汽车 空调开始有了实质性的发展，在技术上和数量上都有了很大的提高。 随着汽车工业的迅猛发展和人民生活水平的日益提高， 汽车开始走进千家万 户。人们在一贯追求汽车安全性、可靠性的同时，如今也更加注重对舒适性的要 求。因而，空调系统作为现代轿车基本配备，也就成了必然。 目前，汽车空调已经广泛应用在现代汽车上。它不仅可以改善驾驶员的工作 条件，提高其工作效率和驾驶安全性，同时还可以提高汽车等级，改善汽车的乘 坐舒适性。汽车空调不再是一种奢侈品，而是汽车现代化的重要标志之一。目前 发达国家乘用车空调安装率已达 90%以上，而且大多数采用自动控制。我国虽然 起步较晚，但近年来发展也很快。 近年来环保和能源问题成为世界关注的焦点， 也成为影响汽车工业发展的关 键因素。各种替代能源动力车的出现为汽车空调业提出了新的课题与挑战。 随着我国国民经济水平的日益提高及汽车工业的飞速发展， 汽车正逐步进入 家庭，在近几年汽车保有量急剧增加的同时，人们对汽车舒适性的要求也越来越 高了。 汽车空调装置作为汽车舒适性的一个重要方面， 在汽车上已经相当普及[1]。 我国汽车空调的安装随着汽车工业的发展已达到 100%的普及型，空调已成 为现代汽车的一项基本配备，给汽车空调的使用与维修带来了新的挑战。论文以 汽车空调系统的组成和未来发展趋势作介绍，以达到对汽车空调的深入探究，也 使我们对汽车空调更近一步来了解，并运用到实际工作和学习中去。 二 汽车空调组成及工作原理

2.1 汽车空调组成 汽车空调一般主要由压缩机(compressor)、冷凝器（condenser）、蒸发器 （evaporator）膨胀阀(expansion valve)、 、 贮液干燥器 （receiver drier） 管道 、 （hoses） 、 冷凝风扇、真空电磁阀(vacuum solenoid)、怠速器和控制系统等组成。汽车空调 分高压管路和低压管路。高压侧包括压缩机输出侧、高压管路、冷凝器、贮液干 燥器和液体管路；低压侧包括蒸发器、积累器、回气管路、压缩机输入侧和压缩 机机油池。 压缩机具有把低温低压的气态制冷剂压缩后，变成高温高压的气态制冷剂然2

后送到冷凝器进行冷却。它是整个空调系统的心脏，也是整个系统的动力源。而 冷凝器具有和蒸发器—样的结构。它们都是在一排弯绕的管道上布满散热用的金 属薄片，以此实现外界空气与管道内物质的热交换的装置。冷凝器的冷凝指的是 其管道内的制冷剂散热从汽态凝成液态。其原理与发动机的散热水箱相近（区别 只在于水箱的水一直是液态而已），所以它经常被安装在车头，与水箱一起，共 同享受来自前方的习习凉风。以便其散热冷凝。蒸发器与冷凝器正好相反，它是 制冷剂由液态变成气态（即蒸发）吸收热量的场所。 贮液干燥器—实际上是一个贮存制冷剂及吸收制冷剂水分、杂质的装置。一方 面，它相当于汽车的油箱，为泄露制冷剂多出的空间补充制冷剂。另一方面，它 又像空气滤清器那样，过滤掉制冷剂中掺杂的杂质。贮液干燥器中还装有一定的 硅胶物质，起到吸收水分的作用。 汽车空调结构图2.2 汽车空调工作原理 其实汽车空调和我们熟悉的家用空调制冷原理是一样的。都是利用 R12 或是 R134a 压缩释放的瞬间体积急剧膨胀就要吸收大量热能的原理制冷。 (由于 R12 对 大气臭氧层的破坏，出于环保的要求发达国家从 1996 年开始改用 R134a 做制冷3

剂)汽车空调的构造和家用的分体空调类似，它的压缩机往往是安装在发动机上， 并用皮带驱动（也有直接驱动的），冷凝器安装在汽车散热器的前方，而蒸发器 在车里面，工作时从蒸发器出来的低压气态致冷剂流经压缩机变成高压高温气 体，经过冷凝器散热管降温冷却变成高压低温的液体，再经过贮液干燥器除湿与 缓冲，然后以较稳定的压力和流量流向膨胀阀，经节流和降压最后流向蒸发器。 致冷剂一遇低压环境即蒸发，吸收大量热能。车厢内的空气不断流经蒸发器，车 厢内温度也就因此降低。液态致冷剂流经蒸发器后再次变成低压气体，又重新被 吸入压缩机进行下一次的循环工作。在整个系统中，膨胀阀是控制致冷剂进入蒸 发器的机关，致冷剂进入蒸发器太多就不易蒸发而太少冷气又会不够，因此膨胀 阀是调节中枢。而压缩机是系统的心脏，系统循环的动力源泉。 尽管汽车空调的空调系统的原理与其它空调系统是相同的，但汽车空调是移动式 车载的空调装置，它与固定式空调系统相比，动转条件更恶劣，随汽车行驶的颤 振，空调系统的制冷剂比固定式更容易泄漏，空调系统的维修与保养也比固定式 频繁，空调装置中风路系统在吸入新风时常常会将尘土吸入，堵塞过滤网及蒸发 器，在清洗过程中又往往会把制冷剂泄放到大气中去。造成臭氧层消耗，破坏了 环境。 汽车空调工作原理图 三 3.1 什么是制冷剂 汽车空调制冷剂 制冷剂又称制冷工质，在南方一些地区俗称雪种。它是在制冷系统中不断循4

环并通过其本身的状态变化以实现制冷的工作物质。制冷剂在蒸发器内吸收被冷 却介质（水或空气等）的热量而汽化，在冷凝器中将热量传递给周围空气或水而 冷凝。3.2 制冷剂原理简介1) 用户按操作程序启动汽车空调系统之后，压缩机在发动机带动下开始工 作，驱使制冷剂(R134a，一种 1)环保型制冷剂，不会破坏臭氧层、无毒性、无刺 激、不燃烧、无腐蚀性)在密封的空调系统中循环流动，压缩机将气态制冷剂压 缩成高温高压的制冷剂气体后排出压缩机。 2) 高温高压制冷剂气体经管路流入冷凝器后，在冷凝器内散热、降温,冷凝 成高温高压的液态制冷剂流出 3) 高温高压液态制冷剂经管路进入干燥储液器内，经过干燥、过滤后流进 膨胀阀。 4) 高温高压液态制冷剂经膨胀阀节流，状态发生急剧变化，变成低温低压 的液态制冷剂。 5) 低温低压液态制冷剂立即进入蒸发器内，在蒸发器内吸收流经蒸发器的 空气热量，使空气温度降低，吹出冷风，产生制冷效果，制冷剂本身因吸收了热 量而蒸发成低温低压的气态制冷剂。 6) 低温低压的气态制冷剂经管路被压缩机吸入，进行压缩，进入下一个循环， 只要压缩机连续工作，制冷剂就在空调系统中连续循环，产生制冷效果；压缩机 停止工作，空调系统内制冷剂随之停止流动，不产生制冷效果3.3 制冷剂对大气环境影响 制冷剂是制冷过程中完成制冷循环的工作物质。空调制冷中主要是采用卤代 烃制冷剂，其中不含氢原子的称为氯氟烃 (CFC)，含氢原子的称为氢氯氟烃 (HCFC)，不含氯原子的称为氢氟烃(HFC)。空调制冷剂对大气环境的影响主要有 两个方面，一是对大气臭氧层的破坏，另一方面是使全球气候变暖的温室效应。 在卤代烃中，随着氯原子数的增加，其对大气臭氧层的破坏就愈严重，因此，CFC 对大气臭氧层的破坏最严重，HCFC 对大气臭氧层的破坏程度相对较小，HFC 不破 坏臭氧层。制冷剂对臭氧层的破坏程度用破坏臭氧层潜值表示。 制冷剂的排放会产生全球气候变暖的温室效应，其影响程度用全球变暖潜值 (Global warming potential，简称 GWP)表示。 所以，在当前环保和节能双重压力下，发展绿色制冷剂是大势所趋。由于当前国 际上已商品化批量生产的(替代)制冷剂还不够理想，国内外科研工作者还在作不 懈的探索，并在某些领域取得了一定的成果和突破，但对新产品不断研究和开发 的工作仍需继续下去。5

四 汽车空调未来发展趋势4.1.汽车空调市场进入发展新阶段 随着我国经济的稳步增长，人们的生活水平和消费水平也有相应的提高， 有车一族的数量也越来越多，因而对汽车乘驾舒适性的要求有了更高的标准，汽 车空调行业也应运而生。 当然，在市场需求快速增长的背后，中国汽车空调市场正在进入新的发展 阶段，市场竞争进一步深化，表现出一系列新的特点。 用户观念正在改变。如今，随着中国经济的持续稳步增长，居民收入都得 到了一定的增加，生活水平和消费能力也相应提高，消费观念也在逐步改变，更 多的人开始追求生活的舒适化。 这反映到汽车消费中， 就体现在追求汽车的内饰， 安装多媒体影音系统和汽车空调，以及要求人性化的设计等方而。比如，现在载 货车空调的安装率就大幅提高，以前用户认为载货车就是挣钱的，安装空调没有 必要，而如今越来越多的用户认为虽然载货是挣钱的，但是挣钱也不能挣的太辛 苦，也开始选装汽车空调和高级音响等没备了。可以预见，随着最终用户消费观 念的进一步改变，必将促进汽车空调产品的市场销售。 产品需求日趋个性化。汽车空调的直接用户是整车厂商，最终用户是消费 者，因此，市场对汽车空调产品的需求受到整车厂商和最终消费者的影响。从整 车厂商的角度来看，不同类型的整车对汽车空调的要求是不一样的，比如载货车 空调和轿车空调就不一样，并且每一款车可能都需要有特殊物理没计的汽车空 调，由此可以看出整车厂家对汽车空调的需求是极度个性化的，相应地，汽车空 调厂家要根据整车厂的要求开发定制化的个性汽车空调产品。从最终用户的角度 来看，虽然消费者可能对汽车空调的物理或者技术特征不很了解，但消费者会通 过汽车空调的品牌和使用效果来做出评价。另外，随着我国汽车市场竞争的进一 步加剧，特别是轿车市场，新产品推出的速度越来越快，而每一款新车的推出就 会要求有新的汽车空调与之配套，也就是说汽车空调产品的生命周期越来越短， 需求进一步的个性化发展。 技术发展环保节能化。在国际环保主义潮流的影响下，汽车空调的环保问 题也引起了汽车相关群体的关注，汽车空调技术也正在朝环保化方问发展。汽车 空调系统具有制冷、取暖、除霜、除雾、空气过滤和湿度控制等功能。虽然目前 轿车的燃油余热足够提供轿车内的采暖和除霜的需要，但高效汽油和柴油发动机 燃烧效率更高，燃油余热会进一步减少;而电动车和混合动力车则不得不牺牲驱 动性能来提供采暖和制冷，因此必须通过提高汽车空调系统的效率来减轻汽车的 动力负担。对于新一代环保型汽车，如电动、混合动力、燃料电池和其它的低排 放车辆，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。鉴于此，提供节能高效、性能可靠的空调系统对占领市场至关重要，这也必6

将是未来一段时间内中国汽车空调技术的发展方向 。4.2.汽车空调系统已成为汽车市场竞争的主要手段之一 近年来,环保和能源问题成为世界关注的焦点,也成为影响汽车业发展的关 键因素,各种替代能源动力车的出现,为汽车空调业提出了新的课题与挑战。国际 汽车市场竞争日趋激烈,为获得市场,生产出价廉、安全、舒适和低排放的汽车是 各大汽车生产商的努力目标,汽车制造商不断地根据用户的要求更新汽车设计, 并期望通过利用新技术来提供更好的性能,而是否需要增加成本则主要取决于获 得的利益(如环保)是否足以补偿。 汽车空调系统作为影响汽车舒适性的主要总成之一,为汽车提供制冷、取 暖、除霜、除雾、空气过滤和湿度控制功能。其中,采暖系统可使乘员避免过量 着装、为车窗提供除雾和除霜功能,提供舒适性和安全服务;冷气系统则通过制 冷、除湿来提供舒适性,通过使司机保持警醒、允许关窗等措施提供了安全服务; 采暖和冷气系统还可提供除尘、除臭的功能。这些功能已成为车辆必不可少的要 求。虽然目前轿车的燃油余热足够提供轿车内的采暖和除霜的需要,但近期研制 的高效汽油、柴油发动机的余热会进一步减少,电动车和混合动力车则不得不牺 牲驱动性能来提供采暖和制冷,因此必须通过提高汽车空调系统的效率来减轻汽 车的动力负担。; 对于新一代的环保型汽车,如电动、混合动力、燃料电池和其它的低排放车 辆,由于本身动力远小于传统动力车辆,能够提给空调系统的动力极为有限。拥有 一套节能高效、性能可靠的空调系统对开拓市场至关重要。4.3.减少直接或间接排放的手段 减少直接排放的措施:在维修和车辆报废时使用制冷剂回收和再利用设备; 改进零部件质量减少泄漏,降低软管汇漏率并尽可能减少软管长度,改进管路接 头,在可能的情况用“全封闭”的结构代替开启式压缩机的轴封；减少制冷剂充 注量；改用低 GWP 值且蒸汽压力适当、渗透率较小的制冷剂。 减少燃料消耗引起的间接排放: 一是通过增加车厢隔热层厚度、改善车厢 密封性、 减少玻璃传热(如采用光线选择性玻璃、 隔热膜)等措施减少车厢热负荷。 二是进行压缩机容量调节,减少过度制冷后再加热而引起的能量损耗。4.4.未来新型动力车可能使用的动力系统 未来新型空调系统的开发必须与汽车开发同步,以适应新的变化:如发动机 效率提高(余热量减少)、电气化、混合驱动动力及其它新型零部件使用后导致空 调系统特性的变化。一是汽车电气化日益加强新型的电子元件如加热座椅、娱乐 系统、 电子导航等在汽车上的应用日渐广泛,为了适应这些技术,汽车生产商正在7

拟转向 42V 系统。采用高电压系统后有可能去除皮带驱动的系统,如发电机、空 调压缩机、水泵及动力转向泵等。这使在汽车空调系统中应用全封闭压缩机成为 可能,并且只要发动机舱内靠近仪表盘的部分在足够的空间,就有可能用金属管 代替软管,从而大大降低制冷剂泄漏；二是电动车及一些混合动力车需要负荷调 度电动车和一些混合驱动车为了达到高效和减少温室气体排放的目的,以尽量少 使用燃料来满足动力要求。例如,一些混合驱动车在发动机模式时利用多余动力 对电池充电,当电池充电完成时则切向电动模式。相应地空调系统的设计面临新 的挑战:因为无论发动机模式和电动模式时都需要空调(或采暖)。三是新的零部 件技术可减少空调或采暖负荷增强车身隔热、改进门封结构、玻璃镀层和其它新 技术的应用都可减少车室热负荷,从而减少用于空调或采暖的能耗而减少温室气 体排放。目前,全球各大汽车生产厂和零部件供应商都在开发超临界的二氧化碳 汽车空调系统及相应的零部件。 超临界二氧化碳系统与 HFC134a 相比有潜在的能 源效率优势,且工质的 GWP 值在所有工质中最低。4.5.我国汽车空调发展对应策略 趁着国内汽车市场的飞速发展时机,积极推进汽车空调的国产化工作,与 国内各大高等学校合作,鼓励国内设计人员独立设计开发,以期尽早掌握蒸发器、 鼓风机和暖风机的全新开发技术。以下为空调三大件整体结构的设计优缺点：一 是单箱结构，合格便宜，风道短，零部件少,易于组装。由于没有多箱间的分界 面限制,换热器芯子的位置更加灵活自由，泄漏少，不易漏水，更容易以单元方 式供货， 但对于横断面的设计， 难以设计出相应的模具， 维修换热器芯子较困难。 二是三箱结构，便于售后市场维修，其优缺点和单箱的正好相反。三是两箱结构 优缺点介于二者之间，通常推荐采用单箱或两箱设计。从上可知，国内汽车空调 厂家应跟随国外技术发展，努力开发效率高、重量轻、体积小的蒸发器。顺应世 界潮流，发展结构紧凑、体积小、重量轻、效率高、节省动力、降低噪声、工作 可靠、启动性能好的变排量压缩机。同时关注发展燃料电池车、复合式车用的电 动压缩机和二氧化碳空调压缩机；积极引进国外优秀开发软件;借鉴国外发展思 路，国内汽车空调行业应该朝着更环保的方向发展。 参考文献1） 2） 汽车空调（第二版） 互联网百科8

汽车空调系统作为影响汽车舒适性的主要总成之一,为汽车提供制冷、取暖、除霜、除雾、空气过滤和湿度控制功能,不管车外天气状况如何变化，它都能把车内的湿度、温度、流速、洁度保持在驾驶人员感觉舒适的范围内。

早在1886年，德国的卡尔-奔驰制造出世界上第一辆三轮汽车以来，至今已有110多年的历史。世界汽车工业经过几次的革命和飞跃发展，使汽车成为今天人们的重要交通代步工具，并成为各国工业的主要支柱产业。而汽车空调的问世，却比汽车发展整整迟了近半个世纪的时间。

最早的汽车空调装置始于19xx年，它仅由加热器、通风装置和空气过滤器三者组成，且只能对车室供暖。准确地讲，汽车空调的历史，应该从制冷技术应用在车上开始。20世纪30年代末期美国的几部公共汽车上装上了应用制冷技术的冷气装置。直到20世纪60年代，应用制冷技术的汽车空调才开始逐步地普及起来。以后，人们对汽车空调的兴趣逐年增加，汽车空调技术日趋完善，功能也越来越全面。

而今，汽车空调装置已成为汽车中具有举足轻重的功能部件，它象征着汽车的档次水平。因此，汽车空调在汽车上的装置率得到迅猛发展。目前，国产轿车空调装置率已接近100％，从汽车空调整体设计上看，全自动空调装置在中高档轿车上会得到迅速的发展，汽车空调部件方面，六缸和七缸斜盘无级可变排量压缩机仍然是压缩机的主导产品，特别是外控式无级可变排量斜盘压缩机，由于没有电磁离合器使压缩机整体重量大大降低，定会受到汽车制造商的青睐。涡旋式压缩机在汽车上的采用会有增加趋势，旋叶式压缩机将占据着微型车市场，平行流冷凝器和层叠式蒸发器其技术日趋成熟，在汽车空调装置中会成为主导产品。汽车空调系统已成为汽车市场竞争的主要手段之一。