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汽車空調的研究與設計 摘要 汽車空調系統(tǒng)作為影響汽車舒適性的主要總成之一, 為汽車提供制冷、取暖、除霜、除霧、空氣過濾和濕度控制功能, 汽車空調系統(tǒng)已成為汽車市場競爭的主要手段之一。其中, 采暖系統(tǒng)可使乘員避免過量著裝、為車窗提供除霧和除霜功能, 提供舒適性和安全服務; 冷氣系統(tǒng)則通過制冷、除濕來提供舒適性, 通過使司機保持警醒、允許關窗等措施提供了安全服務; 采暖和冷氣系統(tǒng)還可提供除塵、除臭的功能。這些功能已成為車輛必不可少的要求。雖然目前轎車的燃油余熱足夠提供轎車內的采暖和除霜的需要, 但近期研制的高效汽油、柴油發(fā)動機的余熱會進一步減少,因此必須通過提高汽車空調系統(tǒng)的效率來減輕汽車的動力負擔。本文是對汽車空調的設計與研究，通過對空調部分結構的改進得到較好的性能效果。從而提供更好的行車環(huán)境。 關鍵詞：汽車空調 整體布置 制冷系統(tǒng) 目錄 第一章 緒論 1.1 汽車空調系統(tǒng)的發(fā)展歷史及現狀 1.2 研究汽車空調系統(tǒng)的意義 第二章 汽車空調系統(tǒng)的概述 2.1 汽車空調系統(tǒng)結構 2.2 汽車空調系統(tǒng)類型 2.2.1 2.2.2 第三章 空調系統(tǒng)的設計分析 3.1 空調系統(tǒng)組成 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.2 汽車空調系統(tǒng)設計的性能要求 3.3 汽車空調系統(tǒng)設計參數選擇 第四章 空調系統(tǒng)結構的設計 4.1 CAD軟件的介紹 4.2 對系統(tǒng)的改進 4.3理論驗證 4.4小結 第五章 總結與展望 第一章 緒論 1.1 汽車空調系統(tǒng)的發(fā)展歷史及現狀 空調是汽車現代化得標志之一，已經成為現代汽車得標準裝備。汽車的基本功能是在任何氣候和行駛條件下，改善駕駛員的勞動條件和創(chuàng)造舒適的環(huán)境。隨著汽車技術的不管發(fā)展，對舒適性的程度的要求越來越高。舒適性是由人對車內的溫度、濕度、空氣流速、含氧量、有害氣體含量、噪聲、壓力、氣味、灰塵、細菌等參數指標的感覺和反應來決定的?，F代汽車空調就是將車內的環(huán)境調整到最適宜的狀態(tài)，創(chuàng)造良好的勞動和工作環(huán)境，以提高駕駛員的勞動生產率和行車安全。據資料表明汽車空調的功能隨著人們對汽車舒適性的要求的不斷提高，而從低級到高級，由功能簡單向齊全方向發(fā)展的，其歷程可以概括為以下三個階段 第一階段：單一供暖取暖和制冷。1925年，首先在美國出現了汽車冷卻液通過加熱器來取暖的系統(tǒng)。1927年發(fā)展為具有加熱器、鼓風機、和空氣濾清器等比較完整的供熱系統(tǒng)。目前在國內大部分大貨車上仍使用單一的取暖系統(tǒng)，單一制冷。1939年，美國通用汽車首先在轎車上安裝了機械制冷降溫空調器，成為汽車空調的先驅。目前，在熱帶、亞熱帶地區(qū)，汽車空調仍使用單一制冷系統(tǒng)。 第三階段：冷暖一體化。1954年，美國通用汽車公司首先在納什牌轎車上安裝了冷暖一體化的空調器，汽車空調才基本具有了調節(jié)車內溫度、濕度的功能。隨著汽車空調技術的改進，目前的冷暖一體化空調基本上具有降溫、除濕、通風、過濾、除霜等功能。冷暖一體化是目前使用量最大的一種汽車空調系統(tǒng)。自動控制。冷暖一體化汽車空調需要人工操作，這顯然增加了駕駛員的工作量，同時控制質量也不太理想。1964年，美國通用汽車公司將自動控制的汽車空調安裝在卡迪拉克轎車上。這種裝置使用了電子控制的方法，只要預先設定好溫度，機器就能自動的在設定好的溫度范圍內工作，達到了調節(jié)車內空氣、濕度等目的。微機控制。1973年，美國通用汽車和日本五十鈴汽車公司一起聯(lián)合研究開發(fā)了微機控制的汽車空調系統(tǒng)，于1977年同時安裝在各自生產的汽車上。隨著微電子技術的發(fā)展，微機控制的汽車空調系統(tǒng)的功能不斷的增加和完善，實現了控制顯示數字化，冷、暖、通風三位一體化，故障診斷智能化。目前，高檔轎車全自動空調已經與車身設計計算機系統(tǒng)組成局域網絡，計算機可以根據車內、外的工作條件自動控制空調的工作，實現空調運行于汽車運行的相關統(tǒng)一，極大的提高了調節(jié)的效果，節(jié)約了燃料，從而提高了汽車的整體性能和舒適性。 由于我國的汽車行業(yè)起步比較晚，在很多汽車領域都未能處于領先地位。但是我們汽車行業(yè)的發(fā)展也是相當迅速的，在汽車空調方面也是如此，我國的汽車空調的發(fā)展大致經歷了三個階段: 第一階段：是從20世紀60年代初到20世紀702年代末，主要是利用汽車發(fā)動機廢氣或冷卻循環(huán)水產生的熱量來供熱。 第二階段：是從20世紀80年代至20世紀90年代初。20世紀80年代初期，我國從日本購進制冷降溫用的汽車空調系統(tǒng)，裝配在紅旗、上海等小轎車和豪華大客車上，20世紀80年代中后期，我國一汽及上海、北京、廣州、佛山等地的汽車廠從日本、德國引進先進的空調生產線和空調生產技術，生產大中型客車，輕型車和轎車的空調系統(tǒng)。 第三階段是從20世家90年代開始到目前。國內一批形成生產規(guī)模的汽車空調制造汽車，分別從國外引進最先進的壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器的生產線，同時按照《蒙特利爾議定書》和《中國消耗臭氧層物質逐步淘汰國家方案》的要求，促進了汽車空調制冷系統(tǒng)工質由R12向R134a的轉換。至此，我國的汽車空調技術在短時間內接近了世界先進水平。目前帶空調的汽車一般在濕度控制功能, 空氣通過冷卻除濕后再被加熱到一定的溫度, 以控制車窗除霧并保證乘客舒適性。這一點在新的系統(tǒng)設計中可能會遇到挑戰(zhàn), 例如在電動汽車中使用熱泵型空調供暖, 能夠提高能源利用率, 但要同時實現濕度和溫度的控制卻很困難。未來新型空調系統(tǒng)的開發(fā)必須與汽車開發(fā)同步, 以適應新的變化: 如發(fā)動機效率提高( 余熱量減少) 、電氣化、混合驅動動力及其它新型零部件使用后導致空調系統(tǒng)特性的變化.未來對于汽車空調的要求將越來越高特別是環(huán)境問題，對于汽車空調研究的任務頗重。 1.2 研究汽車空調系統(tǒng)的意義 汽車空調系統(tǒng)為汽車提供制冷、采暖、除霜、除霧、空氣過濾和濕度控制, 影響汽車舒適性, 已成為汽車市場競爭的主要手段之一。合理的氣流組織可為駕乘人員提供合適的溫度范圍及新鮮的空氣, 從而降低駕乘人員的旅途疲勞。汽車在行駛過程中, 太陽輻射、行駛速度、地域性差別、車內風道的結構、送回風口的布置、送風方式及送風速度、乘員的多少、乘員性別、乘員年齡等因素都會對車內流場有很大的影響, 這就對汽車空調的設計和研究提出了較高的要求。國內外在優(yōu)化汽車空調性能方面已做了大量研究工作。現在大多數的轎車都安裝了空調系統(tǒng), 這不僅僅提高了汽車的舒適性, 也提高了汽車的安全性能。但由于我國地域差異性大, 例如夏季某些型號的轎車在我國的南方地區(qū)達不到所需要的制冷量, 除霜效果不好, 風量分配不均造成室內舒適性差等一些問題。造成這些問題的原因往往是空調風道系統(tǒng)設計不合理, 因此優(yōu)化空調風道至關重要。而且汽車空調系統(tǒng)運行工況復雜多變, 日照, 環(huán)境,運行地理條件, 冷凝器、蒸發(fā)器、壓縮機的布置, 對系統(tǒng)的效率都有著重要影響。研究汽車空調系統(tǒng)通常是實驗研究, 但實驗研究一般周期長、費用高。近年來, 基于計算機技術的空調系統(tǒng)仿真技術發(fā)展很快,已經從理論模型向實際應用轉化。目前帶空調的汽車一般在濕度控制功能, 空氣通過冷卻除濕后再被加熱到一定的溫度, 以控制車窗除霧并保證乘客舒適性。這一點在新的系統(tǒng)設計中可能會遇到挑戰(zhàn), 例如在電動汽車中使用熱泵型空調供暖, 能夠提高能源利用率, 但要同時實現濕度和溫度的控制卻很困難。未來新型空調系統(tǒng)的開發(fā)必須與汽車開發(fā)同步, 以適應新的變化: 如發(fā)動機效率提高( 余熱量減少) 、電氣化、混合驅動動力及其它新型零部件使用后導致空調系統(tǒng)特性的變化。但是隨著科學技術的發(fā)展，智能化的空調逐步應用于汽車中。并且隨著人們生活水平的提高對于車內環(huán)境的要求也越來越高，所以對于空調的研究也將是汽車產業(yè)在激烈競爭中重要的一項。 9