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汽車空調(diào)的研究與設(shè)計(jì) 摘要 汽車空調(diào)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(guò)濾和濕度控制功能, 汽車空調(diào)系統(tǒng)已成為汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的主要手段之一。其中, 采暖系統(tǒng)可使乘員避免過(guò)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(wù); 冷氣系統(tǒng)則通過(guò)制冷、除濕來(lái)提供舒適性, 通過(guò)使司機(jī)保持警醒、允許關(guān)窗等措施提供了安全服務(wù); 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(nèi)的采暖和除霜的需要, 但近期研制的高效汽油、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱會(huì)進(jìn)一步減少,因此必須通過(guò)提高汽車空調(diào)系統(tǒng)的效率來(lái)減輕汽車的動(dòng)力負(fù)擔(dān)。本文是對(duì)汽車空調(diào)的設(shè)計(jì)與研究，通過(guò)對(duì)空調(diào)部分結(jié)構(gòu)的改進(jìn)得到較好的性能效果。從而提供更好的行車環(huán)境。 關(guān)鍵詞：汽車空調(diào) 整體布置 制冷系統(tǒng) 目錄 第一章 緒論 1.1 汽車空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 1.2 研究汽車空調(diào)系統(tǒng)的意義 第二章 汽車空調(diào)系統(tǒng)的概述 2.1 汽車空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 2.2 汽車空調(diào)系統(tǒng)類型 2.2.1 2.2.2 第三章 空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析 3.1 空調(diào)系統(tǒng)組成 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.2 汽車空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的性能要求 3.3 汽車空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)選擇 第四章 空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4.1 CAD軟件的介紹 4.2 對(duì)系統(tǒng)的改進(jìn) 4.3理論驗(yàn)證 4.4小結(jié) 第五章 總結(jié)與展望 第一章 緒論 1.1 汽車空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 空調(diào)是汽車現(xiàn)代化得標(biāo)志之一，已經(jīng)成為現(xiàn)代汽車得標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)條件和創(chuàng)造舒適的環(huán)境。隨著汽車技術(shù)的不管發(fā)展，對(duì)舒適性的程度的要求越來(lái)越高。舒適性是由人對(duì)車內(nèi)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(xì)菌等參數(shù)指標(biāo)的感覺(jué)和反應(yīng)來(lái)決定的?，F(xiàn)代汽車空調(diào)就是將車內(nèi)的環(huán)境調(diào)整到最適宜的狀態(tài)，創(chuàng)造良好的勞動(dòng)和工作環(huán)境，以提高駕駛員的勞動(dòng)生產(chǎn)率和行車安全。據(jù)資料表明汽車空調(diào)的功能隨著人們對(duì)汽車舒適性的要求的不斷提高，而從低級(jí)到高級(jí)，由功能簡(jiǎn)單向齊全方向發(fā)展的，其歷程可以概括為以下三個(gè)階段 第一階段：?jiǎn)我还┡∨椭评洹?925年，首先在美國(guó)出現(xiàn)了汽車?yán)鋮s液通過(guò)加熱器來(lái)取暖的系統(tǒng)。1927年發(fā)展為具有加熱器、鼓風(fēng)機(jī)、和空氣濾清器等比較完整的供熱系統(tǒng)。目前在國(guó)內(nèi)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(guó)通用汽車首先在轎車上安裝了機(jī)械制冷降溫空調(diào)器，成為汽車空調(diào)的先驅(qū)。目前，在熱帶、亞熱帶地區(qū)，汽車空調(diào)仍使用單一制冷系統(tǒng)。 第三階段：冷暖一體化。1954年，美國(guó)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(diào)器，汽車空調(diào)才基本具有了調(diào)節(jié)車內(nèi)溫度、濕度的功能。隨著汽車空調(diào)技術(shù)的改進(jìn)，目前的冷暖一體化空調(diào)基本上具有降溫、除濕、通風(fēng)、過(guò)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(diào)系統(tǒng)。自動(dòng)控制。冷暖一體化汽車空調(diào)需要人工操作，這顯然增加了駕駛員的工作量，同時(shí)控制質(zhì)量也不太理想。1964年，美國(guó)通用汽車公司將自動(dòng)控制的汽車空調(diào)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(yù)先設(shè)定好溫度，機(jī)器就能自動(dòng)的在設(shè)定好的溫度范圍內(nèi)工作，達(dá)到了調(diào)節(jié)車內(nèi)空氣、濕度等目的。微機(jī)控制。1973年，美國(guó)通用汽車和日本五十鈴汽車公司一起聯(lián)合研究開(kāi)發(fā)了微機(jī)控制的汽車空調(diào)系統(tǒng)，于1977年同時(shí)安裝在各自生產(chǎn)的汽車上。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)控制的汽車空調(diào)系統(tǒng)的功能不斷的增加和完善，實(shí)現(xiàn)了控制顯示數(shù)字化，冷、暖、通風(fēng)三位一體化，故障診斷智能化。目前，高檔轎車全自動(dòng)空調(diào)已經(jīng)與車身設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成局域網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算機(jī)可以根據(jù)車內(nèi)、外的工作條件自動(dòng)控制空調(diào)的工作，實(shí)現(xiàn)空調(diào)運(yùn)行于汽車運(yùn)行的相關(guān)統(tǒng)一，極大的提高了調(diào)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(guó)的汽車行業(yè)起步比較晚，在很多汽車領(lǐng)域都未能處于領(lǐng)先地位。但是我們汽車行業(yè)的發(fā)展也是相當(dāng)迅速的，在汽車空調(diào)方面也是如此，我國(guó)的汽車空調(diào)的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個(gè)階段: 第一階段：是從20世紀(jì)60年代初到20世紀(jì)702年代末，主要是利用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣或冷卻循環(huán)水產(chǎn)生的熱量來(lái)供熱。 第二階段：是從20世紀(jì)80年代至20世紀(jì)90年代初。20世紀(jì)80年代初期，我國(guó)從日本購(gòu)進(jìn)制冷降溫用的汽車空調(diào)系統(tǒng)，裝配在紅旗、上海等小轎車和豪華大客車上，20世紀(jì)80年代中后期，我國(guó)一汽及上海、北京、廣州、佛山等地的汽車廠從日本、德國(guó)引進(jìn)先進(jìn)的空調(diào)生產(chǎn)線和空調(diào)生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)大中型客車，輕型車和轎車的空調(diào)系統(tǒng)。 第三階段是從20世家90年代開(kāi)始到目前。國(guó)內(nèi)一批形成生產(chǎn)規(guī)模的汽車空調(diào)制造汽車，分別從國(guó)外引進(jìn)最先進(jìn)的壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器的生產(chǎn)線，同時(shí)按照《蒙特利爾議定書》和《中國(guó)消耗臭氧層物質(zhì)逐步淘汰國(guó)家方案》的要求，促進(jìn)了汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)工質(zhì)由R12向R134a的轉(zhuǎn)換。至此，我國(guó)的汽車空調(diào)技術(shù)在短時(shí)間內(nèi)接近了世界先進(jìn)水平。目前帶空調(diào)的汽車一般在濕度控制功能, 空氣通過(guò)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(diǎn)在新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中可能會(huì)遇到挑戰(zhàn), 例如在電動(dòng)汽車中使用熱泵型空調(diào)供暖, 能夠提高能源利用率, 但要同時(shí)實(shí)現(xiàn)濕度和溫度的控制卻很困難。未來(lái)新型空調(diào)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)必須與汽車開(kāi)發(fā)同步, 以適應(yīng)新的變化: 如發(fā)動(dòng)機(jī)效率提高( 余熱量減少) 、電氣化、混合驅(qū)動(dòng)動(dòng)力及其它新型零部件使用后導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)特性的變化.未來(lái)對(duì)于汽車空調(diào)的要求將越來(lái)越高特別是環(huán)境問(wèn)題，對(duì)于汽車空調(diào)研究的任務(wù)頗重。 1.2 研究汽車空調(diào)系統(tǒng)的意義 汽車空調(diào)系統(tǒng)為汽車提供制冷、采暖、除霜、除霧、空氣過(guò)濾和濕度控制, 影響汽車舒適性, 已成為汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(guò)程中, 太陽(yáng)輻射、行駛速度、地域性差別、車內(nèi)風(fēng)道的結(jié)構(gòu)、送回風(fēng)口的布置、送風(fēng)方式及送風(fēng)速度、乘員的多少、乘員性別、乘員年齡等因素都會(huì)對(duì)車內(nèi)流場(chǎng)有很大的影響, 這就對(duì)汽車空調(diào)的設(shè)計(jì)和研究提出了較高的要求。國(guó)內(nèi)外在優(yōu)化汽車空調(diào)性能方面已做了大量研究工作?，F(xiàn)在大多數(shù)的轎車都安裝了空調(diào)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(guó)地域差異性大, 例如夏季某些型號(hào)的轎車在我國(guó)的南方地區(qū)達(dá)不到所需要的制冷量, 除霜效果不好, 風(fēng)量分配不均造成室內(nèi)舒適性差等一些問(wèn)題。造成這些問(wèn)題的原因往往是空調(diào)風(fēng)道系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理, 因此優(yōu)化空調(diào)風(fēng)道至關(guān)重要。而且汽車空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行工況復(fù)雜多變, 日照, 環(huán)境,運(yùn)行地理?xiàng)l件, 冷凝器、蒸發(fā)器、壓縮機(jī)的布置, 對(duì)系統(tǒng)的效率都有著重要影響。研究汽車空調(diào)系統(tǒng)通常是實(shí)驗(yàn)研究, 但實(shí)驗(yàn)研究一般周期長(zhǎng)、費(fèi)用高。近年來(lái), 基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的空調(diào)系統(tǒng)仿真技術(shù)發(fā)展很快,已經(jīng)從理論模型向?qū)嶋H應(yīng)用轉(zhuǎn)化。目前帶空調(diào)的汽車一般在濕度控制功能, 空氣通過(guò)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(diǎn)在新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中可能會(huì)遇到挑戰(zhàn), 例如在電動(dòng)汽車中使用熱泵型空調(diào)供暖, 能夠提高能源利用率, 但要同時(shí)實(shí)現(xiàn)濕度和溫度的控制卻很困難。未來(lái)新型空調(diào)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)必須與汽車開(kāi)發(fā)同步, 以適應(yīng)新的變化: 如發(fā)動(dòng)機(jī)效率提高( 余熱量減少) 、電氣化、混合驅(qū)動(dòng)動(dòng)力及其它新型零部件使用后導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)特性的變化。但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能化的空調(diào)逐步應(yīng)用于汽車中。并且隨著人們生活水平的提高對(duì)于車內(nèi)環(huán)境的要求也越來(lái)越高，所以對(duì)于空調(diào)的研究也將是汽車產(chǎn)業(yè)在激烈競(jìng)爭(zhēng)中重要的一項(xiàng)。 9