汽车空调系统技术发展趋势

编号： GUANGDONG POLYTECHNIC INSTITUTE 毕业设计（论文）

题 目： 汽车空调系统技术发展趋势

（院） 系： 汽车工程系 专 业： 汽车检测与维修 班 级： 姓 名： 指导老师： 完成日期： 2008-3-23 1

汽车空调系统技术发展趋势 摘要: 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。在全球汽车电子产业规模持续增长，应用比例不断提高的大环境下，中国汽车保有量和销售量的提高，以及消费者对汽车驾乘舒适性的追求，使得中国汽车空调的市场规模进一步扩大。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。

关键词： 汽车 空调 发展趋势 技术创新 环境保护

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目 录 §1 我国汽车空调发展现状……………………………..………………..…… 3 §2 我国汽车空调发展策略…………….……………………………….…… 3 §3汽车空调系统在汽车中的重要性日益突出……….………………………… 3 §4评价汽车空调系统性能……………………… ……………………………… 4 §5未来新型动力车可能使…………………………….……………………………4 §6减少汽车空调系统的温室气体排放量……………………………….…………5

（1） 方案一改进HFC134a系统的维修与处理环节……………...……………….5 （2）方案二改进HFC134a系统……………………………………………………..5 （3）方案三全封闭HFC134a系统……………………………………………………………5 （4）方案四在改进的系统中使用碳氢制冷剂……………………………………..5

（5）方案五在改进的系统中使用低GWP值的HFC134a制冷剂……………………6 （6）方案六超临界的二氧化碳系统………………………………………………..6 §7汽车空调系统中的新技术……………………………………………………….6 结论………………………………………………………………………… 8 参考文献…………………………………………………………………… 9 致谢………………………………………………………………………… 10 3

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。

一、.我国汽车空调发展现状 国内汽车空调已发展多年,但整体设计和制造水平低于国外。国内汽车空调的发展起于80年代末90年代初,其中的代表性配套企业为，生产大客车空调的上海万众空调器厂,即现在的空调国际(上海)有限公司,生产桑塔纳轿车空调的上海德尔福汽车空调系统有限公司,生产红旗轿车空调的长春一汽杰克赛尔空调有限公司。近年来随着管理信息系统的逐渐普及，国内厂家开始尝试分批次地引进适合企业发展的信息管理系统,如上海德尔福汽车空调系统有限公司引进的产品数据管理系统IPM／PDM，统一管理产品设计信息和工艺信息，形成工程信息数据库,与ERP系统的管理信息数据库通过计算机网络进行有效的信息交换和资源共享，最终满足公司CIMS的总体规划标准,实现公司的信息化。但是，国内汽车空调产业起步晚，存在散、乱、差的格局。汽车空调厂家的设计力量不足，技术落后。就国内几家主要汽车空调厂而言，仍处于仿制国外空调系统的阶段。设计软件虽然也引进了UG，Catia等三维造型软件，但软件的利用率不高，设计人员基本上没有蒸发器、暖风机和鼓风机的全新开发设计能力。Q-Ui) 二、我国汽车空调发展策略 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。 三、汽车空调系统在汽车中的重要性日益突出

的主要手段之一。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 4

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。

四、评价汽车空调系统性能 汽车动力的更新和新技术的应用,对汽车空调系统提出了新的挑战,也给许多新技术的应用创造了机会。"蒙特利尔议定书"规定,原来在汽车空调系统使用的工质CFC12,在发达国家的使用已经在1996年停止,在发展中国家则在2006年停止。由于各方面的努力,CFC12已逐渐被HFC134ａ所取代，我国从2001年1月1日起已禁止在新生产的车辆中使用CHC12为工质的汽车空调。HFC134a具有ODP(大气臭氧层破坏指数)为零、GWP(温室效应指数) 为CFC12的六分之一、不可燃、低毒性、制冷量和系统性能与CFC12相当等优点,因而作为"过渡性"的替代工质在世界范围内得到认可,但由于它的温室效应指数仍然较高(为CO2的1300倍),已列入"京都协议"规定限制发展的工质范畴。

五、未来新型动力车可能使用的空调系统 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。例如,单用力制冷和采暖可使电动车和燃料电池车的可行驶里程减少50%以上,以至连典型城市交通都难于适应。对于日益开拓的家用轿车市场,微型车用于空调的能量少于普通车辆,但这部分能量在小功率发动机的输出功中占的比例却不小。 由于国际社会的共同努力,在全世界范围内实现CFC12到HFC134ａ替代的速度和花费比各公司单兵作战要小得多。如果新的技术能够在全球范围内被接受,则可能有同样的好处,但是不可避免的是,有些新的设计只在某些气候条件下某些特殊市场规则下才有优势。因此在全球范围内可能存在多种技术选择。 目前带空调的汽车一般在湿度控制功能,空气通过冷却除湿后再被加热到一定的温度,以控制车窗除雾并保证乘客舒适性。这一点在新的系统设计中可能会遇到挑战,例如在电动汽车中使用热泵型空调供暖,能够提高能源利用率,但要同时实现湿度和温度的控制却很困难。 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。

六、减少汽车空调系统的温室气体排放量

方案一:改进HFC134a系统的维修和处理环节 5

在维修和报废空调系统时回收和再利用HFC134a,以减少直接排放对气候的影响。这一方案需要国家法律保证。据估计发达国家在1～2年内的回收率可达90%,而发展中国家的实施则需要2～3年时间。

方案二:改进HFC134a系统 这一方案通过改进传统的HFC134a系统,减少系统充注量、提高部件品质来提高系统效率。与制冷剂回收相结合,这一方案的收益最高。估计改进后的HFC134a系统会在1～3年实施。Visteon对其传统HFC134a系统进行了改造,以变排量压缩机取代原有170c c的旋转斜盘式压缩机,以同样换热面积的过冷式冷凝器代替原平行流冷凝器,以同样换热面积的挤压管蒸发器代替原层叠式蒸发器,以1.5冷吨的热力膨胀阀取代原系统中采用的节流短管,新系统同时采用了新型软管和接头,使制冷剂泄漏分别减少78%和88%。新系统的充注量下降了18%,而系统cop则提高了32%。

方案三:全封闭HFC134a系统 这一方案是采用全封闭的HFC134a系统及制冷剂回收技术,其实施时间依赖于电动汽车投入市场的时间和市场占有率,据估计至少需要4～5年时间。全封闭系统在固定空调中的使用已经很成熟,在汽车上的使用没有大的技术障碍。这种系统对目前正在开发的传统内燃机汽车高电压系统和未来的电动、混合驱动车都非常有吸引力。

方案四:在改进的系统中使用碳氢制冷剂 汽车生产商和供应商们在正研制使用碳氢为制冷剂的汽车空调系统,尤其是采 用载冷剂方式降低可燃性危险的两级系统更有吸引力。1999年Delphi开发了带两级冷却循环的碳氢系统,并在凤凰城会议上与HFC134a系统进行了比较,但新系统的效率和可靠性仍有待进一步的研究。在汽车中使用可燃制冷剂必须经过大量工程验证和测试,而且在商业化以前必须经过制订标准、维修程序、生产和技工培训的过程。但这一方案与封闭系统和二氧化碳系统相比没有大的技术障碍。据估计在第一辆车上装这种可燃工质约需4～5年。

方案五:在改进的系统中使用低GWP值的HFC134a制冷剂 采用载冷剂方式的两级HFC134a系统也在研制中, HFC134a的燃烧热约为丙烷的2 3倍,因而可燃性比丙烷小,但与碳氢制冷剂一样, HFC134a在汽车空调系统中的使用也必须经过大量工程验证和测试,而且在商业化以前必须经过制准、维修程序、生产和技工培训的过程。其实际应用估计也在4～5年以后。