覃京翎

摘要：現(xiàn)如今，汽車行業(yè)的飛速發(fā)展已經(jīng)將汽車的空調(diào)市場(chǎng)需求充分帶動(dòng)起來(lái)，使得企業(yè)空調(diào)的市場(chǎng)需求獲得了大幅度增長(zhǎng)。但由于國(guó)家的節(jié)能減排及消費(fèi)升級(jí)的政策正在逐漸縮緊，因此汽車空調(diào)技術(shù)也需隨之進(jìn)行完善與改進(jìn)。如今的汽車空調(diào)也不再僅僅是用于制暖制冷，其不僅開始逐漸涉及到車內(nèi)空氣質(zhì)量以及節(jié)能環(huán)保等需求，同時(shí)還需能夠與消費(fèi)者的個(gè)性化需求相匹配。隨著我國(guó)新能源車的逐步成熟，汽車空調(diào)也會(huì)影響到其續(xù)航里程以及電量等。基于當(dāng)今新的發(fā)展形勢(shì)下，我國(guó)汽車空調(diào)務(wù)必要進(jìn)行新的變革與升級(jí)。

關(guān)鍵詞：發(fā)展趨勢(shì);空調(diào)技術(shù);汽車;節(jié)能減排

Abstract： Nowadays， the rapid development of the automobile industry has fully driven the market demand of automobile air conditioning， which makes the market demand of enterprise air conditioning increase by a large margin. However， due to the national policy of energy conservation and emission reduction and consumption upgrading is gradually tightening， the automotive air conditioning technology also needs to be improved. Today's car air conditioning is no longer only used for heating and cooling， it not only gradually involves the car air quality and energy conservation and environmental protection requirements， but also needs to be able to match the personalized needs of consumers. With the gradual maturity of China's new energy vehicles， automotive air conditioning will also affect its mileage and power. Based on today's new development situation， it is necessary for China's automobile air conditioning to carry out new reform and upgrading.

Key words： development trend;air conditioning technology;automobile;energy saving and emission reduction

0? 引言

汽車空調(diào)系統(tǒng)主要功能就是負(fù)責(zé)合理調(diào)控車內(nèi)的溫濕度變化及通風(fēng)情況，以保證車內(nèi)空氣流通，達(dá)到凈化空氣的目的。這些年隨著人民群眾生活水平的日漸提高，進(jìn)而對(duì)汽車在舒適度方面提出了更高層次的需求，汽車空調(diào)系統(tǒng)給人們帶來(lái)舒適度方面的體驗(yàn)已悄然間成為劃分汽車檔次高低的關(guān)鍵指標(biāo)之一。作為全車主要耗電部件，同時(shí)充分結(jié)合當(dāng)前能源極度緊張的社會(huì)背景，需有效的使空調(diào)系統(tǒng)的能耗有所降低，同時(shí)還需使工作效率有所提升。不僅如此，隨著我國(guó)對(duì)環(huán)保意識(shí)愈發(fā)重視，作為汽車空調(diào)系統(tǒng)的制造商，務(wù)必確保在成產(chǎn)過(guò)程中所選擇的材料及所使用的工藝更具環(huán)保性。本文就汽車空調(diào)技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行相應(yīng)的展望。

1? 制冷劑的主要發(fā)展走勢(shì)

根據(jù)目前歐盟已經(jīng)通過(guò)的就含氟溫室氣體的相關(guān)控制規(guī)定可以看出，在2017年1月1日之后，歐盟將全面禁止全球變暖潛值（GWP值）超過(guò)150的制冷劑用于新生產(chǎn)的汽車空調(diào)所用，由于目前所使用的HFC134a的全球變暖潛值約為1300，已嚴(yán)重超標(biāo)，所以根據(jù)規(guī)定將被禁止使用。結(jié)合美國(guó)EPA的相關(guān)統(tǒng)計(jì)可以發(fā)現(xiàn)，汽車空調(diào)所導(dǎo)致的溫室氣體總體排放大約占全世界溫室氣體排放總量的0.1%[1]。

就制冷劑的選擇來(lái)看，總體應(yīng)遵循符合相關(guān)法規(guī)的需求，不僅需要符合環(huán)保的需求，還需遵循安全穩(wěn)定、控制成本的原則。制冷劑相對(duì)理想的狀態(tài)應(yīng)是ODP保持為0，GWP保持為0，化學(xué)及物理相關(guān)性質(zhì)屬性較為穩(wěn)定，無(wú)可燃性、無(wú)毒性，熱力學(xué)屬性較為優(yōu)越，原材料成本較為低廉且來(lái)源豐富廣泛。

2? 壓縮機(jī)的主要發(fā)展走勢(shì)

目前對(duì)于壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)主要是考慮將減少機(jī)器本身體積及質(zhì)量、控制噪音的產(chǎn)生以及增強(qiáng)震動(dòng)的穩(wěn)固性為主要發(fā)展方向?，F(xiàn)階段外國(guó)壓縮機(jī)還以旋葉方式、斜盤方式以及渦漩方式為主力發(fā)展方式，為了有效控制因?yàn)轭l繁閉合離合器而產(chǎn)出的噪音問(wèn)題，以便使控制效果達(dá)到最佳，因此使變排量外部控制式壓縮機(jī)逐漸成為全球范圍內(nèi)車用空調(diào)壓縮機(jī)最為主要的發(fā)展趨勢(shì)，因?yàn)槠渚哂薪Y(jié)構(gòu)緊密、質(zhì)量較輕及節(jié)省能耗的優(yōu)勢(shì)，能耗可至少減少30%。除此之外，隨著國(guó)際上對(duì)于環(huán)保觀念的愈發(fā)重視及關(guān)注，使電動(dòng)壓縮機(jī)向更高層次的發(fā)展又近了一步，其能夠做到充分滿足并應(yīng)對(duì)混合動(dòng)力燃料電池車對(duì)于車用空調(diào)的實(shí)際需求。因?yàn)榻窈蟮闹评鋭┯锌赡軙?huì)選擇應(yīng)用CO2，考慮到目前的壓縮機(jī)還不能完全符合系統(tǒng)的實(shí)際需求，所以還需加大以CO2為制冷劑的相關(guān)壓縮機(jī)的研發(fā)工作。

3? 冷凝器的主要發(fā)展走勢(shì)

綜合來(lái)看，冷凝器主要經(jīng)歷了管片式、管代式以及平行流式這三個(gè)階段。目前，我國(guó)冷凝器主要是以平行流式為主，其通過(guò)該結(jié)構(gòu)能夠?qū)ο到y(tǒng)的整體性能進(jìn)行大幅度提升。其主流設(shè)計(jì)是將冷凝器和儲(chǔ)液干燥瓶集成于一體，目的就是為了能夠?qū)⒖照{(diào)管路進(jìn)行有效減少，進(jìn)而將制冷劑的泄露情況進(jìn)行降低。

4? HVAC的主要發(fā)展走勢(shì)

4.1 結(jié)構(gòu)的主要發(fā)展走勢(shì)

供熱通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)結(jié)構(gòu)演變呈現(xiàn)出逐步一體化的趨勢(shì)，由以往的三箱和兩箱逐步變化為目前市場(chǎng)上常見的一箱結(jié)構(gòu)。一箱結(jié)構(gòu)優(yōu)、劣明顯，其主要優(yōu)勢(shì)是由于整體的統(tǒng)一性而降低了制造成本和安裝時(shí)間，同時(shí)一箱的不分割特點(diǎn)也讓其中換熱器芯體的位置有了更多的選擇性，密閉性也相對(duì)提升。而其不足則是在于一箱的結(jié)構(gòu)使得整體管道橫截面的設(shè)計(jì)難度和精細(xì)度相應(yīng)增加，安裝完成后后期維修和更換芯體也比較困難[2]。

4.2 蒸發(fā)器的演變進(jìn)化趨勢(shì)

“高精微”的演變趨勢(shì)也在蒸發(fā)器技術(shù)的進(jìn)化中得到了體現(xiàn)，微通道結(jié)構(gòu)、輕量材料和能效的進(jìn)階等設(shè)計(jì)使得蒸發(fā)器的體積減少了近五分之二的同時(shí)，效率卻得到了提高[3]。

4.3 過(guò)濾器的發(fā)展趨勢(shì)

過(guò)濾器的主要作用就是優(yōu)化汽車內(nèi)部環(huán)境，減少公路或其他外部環(huán)境中的粉塵等污染物進(jìn)入汽車內(nèi)循環(huán)的可能，保護(hù)駕駛員與乘車人的身體健康。

過(guò)濾器的發(fā)展可以分為三個(gè)階段：①微粒過(guò)濾階段：這一階段的過(guò)濾器內(nèi)部組成成分主要是合成纖維或其與浸漬紙漿的組合物質(zhì)，微粒過(guò)濾器屬于初步過(guò)濾，其過(guò)濾分子直徑在0.1-100微米左右。②活性炭過(guò)濾階段：活性炭過(guò)濾是在微粒過(guò)濾基礎(chǔ)上發(fā)展的第二階段，這一部分的過(guò)濾器其主要作用是在微粒過(guò)濾的基礎(chǔ)上，凈化、吸附空氣中的SO2和NO氣體。③混合過(guò)濾階段：混合過(guò)濾是指將微粒與活性炭組合進(jìn)而演變?yōu)樾率竭^(guò)濾的一種方式。復(fù)合過(guò)濾器相較于第一階段的微粒和第二階段的活性炭來(lái)說(shuō)，綜合并提升了兩階段的獨(dú)立優(yōu)勢(shì)，降低了過(guò)濾風(fēng)量的要求，并強(qiáng)化了過(guò)濾性能。目前市面上使用的復(fù)合過(guò)濾器主要分為連體結(jié)構(gòu)和組合結(jié)構(gòu)兩種，連體結(jié)構(gòu)需整機(jī)更換，而組合結(jié)構(gòu)則可以根據(jù)使用情況獨(dú)立拆裝[4]。

4.4 通風(fēng)系統(tǒng)和空氣凈化設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)

以自動(dòng)內(nèi)循環(huán)為例，主要由環(huán)境傳感器操控，空氣中一些有毒氣體如：一氧化碳、二氧化碳等被傳感器檢測(cè)到，會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)內(nèi)循環(huán)模式，使乘員艙與外界有毒氣體隔離。就目前普通的空調(diào)系統(tǒng)而言，在冬季使用時(shí)，為了能夠不讓風(fēng)窗結(jié)霧，空調(diào)通常會(huì)使用外循環(huán)模式，也就是將外界的新鮮空氣導(dǎo)入車內(nèi)，同時(shí)會(huì)將熱空氣輸出車外，會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)損失熱量溫度降低，由于這個(gè)原因，新概念兩層式空調(diào)系統(tǒng)也被提了出來(lái)[5]。該概念通常指將空調(diào)系統(tǒng)分為上下兩層，在冬天使用時(shí)，上層加熱的新鮮空氣導(dǎo)向風(fēng)窗除霧，然后直接從上部排出車外，而下部的暖風(fēng)利用內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，將暖風(fēng)在室內(nèi)下部流動(dòng)，以達(dá)到減少由于換氣而損失熱量的目的。

4.5 采暖系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

通常發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水產(chǎn)生的廢熱是汽車暖氣的熱源，目前發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率越來(lái)越高，使得廢熱越來(lái)越少，導(dǎo)致暖氣的熱源供暖不足，針對(duì)這一問(wèn)題，部分公司利用補(bǔ)充采暖進(jìn)行供暖。

①發(fā)動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)，設(shè)置電動(dòng)水泵予以輔助，利用水泵把發(fā)動(dòng)機(jī)里的熱水輸送到暖風(fēng)芯子[6]。②燃料電池車或者電動(dòng)車，可以采用節(jié)能且效率的熱泵式空調(diào)系統(tǒng)。③使用摩擦產(chǎn)生熱量進(jìn)行取暖，利用粘性加熱器，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，圓盤與發(fā)動(dòng)機(jī)油摩擦產(chǎn)生熱量，再將熱機(jī)油輸入熱交換器，達(dá)到輔助采暖的功效[7]。④使用獨(dú)立燃油加熱器，利用燃油燃燒使發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的防凍液溫度升高，以達(dá)到采暖效果。

5? 節(jié)流機(jī)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)

熱力膨脹閥在目前的節(jié)流機(jī)構(gòu)中應(yīng)用相對(duì)廣泛，但熱力膨脹閥又存在一定的缺陷，如調(diào)節(jié)范圍小、控制穩(wěn)定性差、偏離設(shè)計(jì)值，控精度差等，隨著節(jié)流機(jī)構(gòu)的更新發(fā)展，通過(guò)微電腦進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)控制開始被普及，在以后的主流節(jié)流機(jī)構(gòu)中電子膨脹閥會(huì)占有一席之地。

6? 控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

一般的汽車空調(diào)會(huì)采用傳統(tǒng)的控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的控制，如保險(xiǎn)絲、壓力開關(guān)、真空怠速器、繼電器以及溫控開關(guān)等，其控制精度相對(duì)較低，有些參數(shù)甚至無(wú)法控制。在控制理論、微控技術(shù)以及傳感器技術(shù)的發(fā)展壯大下，較為高檔的汽車已經(jīng)逐漸配備微電腦控制系統(tǒng)，使得舒適性大大提高，操作也變得簡(jiǎn)單，令乘員艙自動(dòng)控制得以真正的實(shí)現(xiàn)。

7? 其它系統(tǒng)得發(fā)展趨勢(shì)

7.1 開發(fā)工具與手段

知名企業(yè)德爾福開發(fā)的VTEC領(lǐng)先多數(shù)汽車空調(diào)設(shè)計(jì)公司，該公司于1996年開始對(duì)于這一技術(shù)進(jìn)行研發(fā)，期間加入了仿真人體模型、CFD分析整車運(yùn)行情況，來(lái)計(jì)算人體舒適度[8]。該技術(shù)使得空調(diào)開發(fā)進(jìn)度縮短，并節(jié)省了設(shè)計(jì)成本。VTEC舒適模型將600多個(gè)主觀評(píng)價(jià)的樣本收入其中，同時(shí)進(jìn)行分析空調(diào)行駛與制暖行駛?cè)梭w不同部位的舒適數(shù)據(jù)以及整體的舒適數(shù)據(jù)等。

7.2 環(huán)保節(jié)能技術(shù)

通常實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的技術(shù)包括：變排量壓縮機(jī)技術(shù)、負(fù)壓管路換熱技術(shù)以及針對(duì)新能源汽車使用的熱泵技術(shù)等。

8? 總結(jié)

目前國(guó)外汽車空調(diào)的發(fā)展路線以自動(dòng)化、環(huán)保、節(jié)能以及舒適化為方向，而在國(guó)內(nèi)這一技術(shù)還存在著差距，由于空調(diào)發(fā)展水平較國(guó)外偏低，因此國(guó)內(nèi)汽車的相關(guān)行業(yè)更需要對(duì)先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行積極探索，同時(shí)進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)開發(fā)以及生產(chǎn)銷售汽車空調(diào)的企業(yè)進(jìn)行科學(xué)的系統(tǒng)管理，使汽車空調(diào)設(shè)計(jì)的能力提升，以促進(jìn)汽車空調(diào)技術(shù)的發(fā)展。國(guó)內(nèi)汽車空調(diào)在發(fā)展的同時(shí)還需要注意幾個(gè)方面，如零部件的節(jié)能性、空調(diào)系統(tǒng)零部件可選用再生循環(huán)材料進(jìn)行制造、選用無(wú)鉻蒸發(fā)器、選用易維修與安裝的零件，選用低泄漏軟管、清洗暖風(fēng)與冷凝芯子選用非硫酸物質(zhì)等，建立完善的管理系統(tǒng)，將冷凝器以及蒸發(fā)器數(shù)據(jù)收集起來(lái)，建立自己的芯體數(shù)據(jù)庫(kù)，將產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，使開發(fā)周期縮短，開發(fā)成本降低，精細(xì)化程度變高，以便提高其競(jìng)爭(zhēng)力。

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