第二节 汽车空气调节
一、汽车空调的功能
如图1-23所示,所谓空气调节(简称为空调),是指根据人的舒适性方面的要求,对空气的温度、湿度、洁净度及流动速度等进行必要的调节,使之符合人的需要。汽车空调系统的作用如图1-24所示。空调系统使驾驶车辆时的感觉更加舒适。空调系统向车厢内吹入凉爽、干燥的空气,使车厢内部保持适宜的温度。汽车空气调节的内容(图1-25)主要包括以下几个方面。
图1-23 汽车空调系统的功能
a)降温 b)除湿 c)清洁 d)通风
1.调节车厢内的空气温度
对空气温度的调节包括冬季加热和夏季降温两种情况。加热一般是利用冷却液或排气管的余热来进行的;降温则必须用专门的制冷设备,即汽车空调制冷系统来进行。在实际中,当气温在25℃时,人感到最舒适。当使用汽车空调系统制冷时,设定的制冷温度比环境温度低5~10℃即可,过大的车内、外温差,易使乘员易患感冒,而且压缩机工作时间过长,易导致压缩机故障增多、寿命缩短,耗费过多的功率。推荐使用的调节温度:冬季18~20℃,夏季25~27℃。
2.调节车厢内的空气湿度
空气的湿度是指空气中水蒸气的含量百分数。对湿度的调节一般都是降低湿度,即除湿,特别是在夏季尤其如此。在同样的温度下,湿度越大人感到越热。因此,在降低温度的同时降低湿度能使人感到更凉爽、更舒适。湿度的降低是通过车内空气中的水蒸气在蒸发器表面凝结成水,然后流出车外完成的。
图1-24 汽车空调系统的作用
图1-25 汽车空气调节的内容
我国南方比北方的空气湿度大;夏天比冬天的空气湿度大;雨天比晴天的空气湿度大(雨天时的空气湿度几乎达100%)。我国南方夏季的空气湿度约70%~80%,冬季约60%~70%;北方夏季约60%~70%,冬季约40%~50%。人感到最舒适的空气湿度是60%~70%。实践证明,如果空气湿度过小,人会感到口干舌燥;相反,若空气湿度过大,人又会感到闷热憋气。因此,当空气湿度过大或过小时,都应进行调节。
3.调节车厢内的空气洁净度
汽车门窗长时间关闭,车内充满了人呼出的二氧化碳,还有排出的汗味等各种影响空气洁净的气味,因此必须将这些难闻气味除去。可采用引入外界新鲜空气(经过滤)、使用活性炭吸附剂、安装负离子发生器等方法来解决。
4.调节空气流动速度
汽车空调系统的空气流动速度包含两个方面的含义:一为车内、外空气的交换速度,即引入外界新鲜空气的比例,外界新鲜空气进入量的多少由新鲜空气阀门开度的大小来控制。二为内部空气的流动速度,主要解决车厢内温度不均现象。这种情况主要由出风口的位置、出风方向、鼓风机档位等来决定。
5.过滤、净化进入车厢内的空气
汽车在路面上行驶时,发动机排气管中的废气以及道路上的灰尘、空气中的花粉等杂质随时都有可能进入车内,造成车内空气脏污;汽车室内空间小,人员比较集中,很可能造成缺氧和二氧化碳浓度过高的情况,因此需要汽车空调具有将车外新鲜空气引入到车内进行通风的功能,同时还应具有过滤和净化空气的功能,以保证驾驶人的行车安全以及车内人员的身体健康。
二、汽车空调的特点
汽车空调不同于普通的家用空调,其特点如下。
1.具有较强的制冷、制热能力
汽车空调系统的制冷、制热能力较强,这样才能满足汽车多变、复杂环境的使用。
2.具有较强的抗冲击性能
车辆在路面上行驶时,将承受剧烈、频繁的振动和冲击,因此汽车空调的各个零部件应有足够的强度和抗振能力,连接牢固并防漏。
3.可以采用不同的驱动方式
在中、小型汽车上,空调系统的压缩机由汽车发动机进行驱动,这种空调系统称为非独立空调系统。对于大型客车和豪华型客车,一般采用专用发动机驱动制冷压缩机并设置独立的采暖设备,其制冷和制暖的强度很大,称为独立式空调系统。新能源汽车上采用的电动压缩机空调也属于独立空调系统。
4.结构紧凑、质量轻
汽车空调系统结构紧凑、质量轻,在安装空调后不会影响汽车的其他性能。
三、汽车冷风和空调的区别
如图1-26所示,空气冷却器用于冷却座舱。当空气冷却后,空气中的湿气冷凝成水滴。这是因为在高温时空气中含有大量湿气,但是在低温时相对比较少。它们通过一根排水管被排出车外,此外,空气中的污垢连同水一起被排出车外。因此,当空气冷却器工作时,凉爽、干燥和清洁的空气流出。
图1-26 空气冷风和空调的区别
a)冷风 b)空调
空调是将加热器、冷却器和通风系统组合为一个整体。它在冷天中用作加热器,在热天中用作冷却器。当空气湿度大并且温度低时,可用空调起动冷却器去除湿气,并加热干燥的空气。通过这种方式,空调可以具有多种性能,以应对任何气候条件。而且,空调可以从车外引入新鲜空气。
四、汽车空调的组成
汽车空调系统的功用是调节车内温度(即提供冷气与暖气)和通风净化空气。汽车空调系统是由制冷系统、采暖系统、配气系统、控制系统和空气净化系统等多个子系统组成的。各型汽车空调系统的组成大同小异,图1-27所示为桑塔纳3000轿车空调系统部件布置。
图1-27 桑塔纳3000轿车空调系统部件布置
1—D管(压缩机至冷凝器管路)2—低压维修接口 3—空调压缩机(型号:SE7PV16A R134a)4—S管(蒸发器至压缩机管路)5—高压维修接口 6—蒸发器 7—环境温度传感器 8—进风罩 9—暖风和空调调节装置 10—新鲜空气风箱 11—L管(储液干燥器至蒸发器管路)12—储液干燥器总成 13—C管(冷凝器至储液干燥器管路)14—冷凝器
(1)制冷系统 制冷系统主要由压缩机、冷凝器、储液干燥器、膨胀阀、蒸发器、冷凝器散热风扇、鼓风机、制冷管道和制冷剂等组成,如图1-28所示。空调系统对车内空气和由外部进入车内的新鲜空气进行冷却和除湿,使车内空气变得凉爽舒适。
(2)采暖系统 对车内空气和由外部进入车内的新鲜空气进行加热,达到取暖和除湿目的。典型的取暖系统如图1-29所示。
(3)配气系统 配气系统由进气模式风门、鼓风机、混合气模式风门、气流模式风门和导风管等组成。汽车驾驶室内或室外未经调节的空气经鼓风机作用送至蒸发器或加热器处,此时已被调节成冷空气或暖空气的空气流,根据风门模式伺服电动机开启角度而流向相应的出风口,如图1-30所示。
(4)控制系统 控制系统主要指的是控制面板(图1-30)以及控制电路,控制系统对空调制冷系统和加热系统的温度、压力进行控制,并对车内空气的温度、风速进行控制,以满足驾驶人对车内环境的需求。
(5)空气净化系统空气净化系统可以除去空气中的灰尘、异味及其他有毒气体,使空气变得清洁干净,有助于乘员的身心健康,空气净化系统如图1-31所示。高档车辆的空气净化系统除上述功能外,在系统中还有杀菌灯和离子发生器,如图1-32所示。
图1-28 制冷系统的结构
图1-29 汽车余热取暖装置
图1-30 宝马X5汽车配气系统出风口的布置
1—吹向风窗玻璃和侧窗玻璃的气流 2—吹向上身范围的气流 3—吹向脚部空间的气流 4—吹向脚部空间的气流(后座区)5—吹向上身范围的气流(后座区)6—自动气流分配 7—独立气流分配 8—温度(左侧车内空间)9—温度、空气输送量显示 10—温度(右侧车内空间)11—除去车窗玻璃上的冰雪和水雾 12—空调 13—自动空气循环控制(AUC)14—后窗加热 15—空气输送 16—最大制冷或余热利用 17—带车内温度传感器的进气格栅
图1-31 空气净化系统
图1-32 有灭菌灯和离子发生器的空气净化系统