汽车空调技术发展趋势探究

摘要：现如今，汽车行业的飞速发展已经将汽车的空调市场需求充分带动起来，使得企业空调的市场需求获得了大幅度增长。但由于国家的节能减排及消费升级的政策正在逐渐缩紧，因此汽车空调技术也需随之进行完善与改进。如今的汽车空调也不再仅仅是用于制暖制冷，其不仅开始逐渐涉及到车内空气质量以及节能环保等需求，同时还需能够与消费者的个性化需求相匹配。随着我国新能源车的逐步成熟，汽车空调也会影响到其续航里程以及电量等。基于当今新的发展形势下，我国汽车空调务必要进行新的变革与升级。

关键词：发展趋势；空调技术；汽车；节能减排

汽车空调系统主要功能就是负责合理调控车内的温湿度变化及通风情况，以保证车内空气流通，达到净化空气的目的。这些年随着人民群众生活水平的日渐提高，进而对汽车在舒适度方面提出了更高层次的需求，汽车空调系统给人们带来舒适度方面的体验已悄然间成为划分汽车档次高低的关键指标之一。作为全车主要耗电部件，同时充分结合当前能源极度紧张的社会背景，需有效的使空调系统的能耗有所降低，同时还需使工作效率有所提升。不仅如此，随着我国对环保意识愈发重视，作为汽车空调系统的制造商，务必确保在成产过程中所选择的材料及所使用的工艺更具环保性。本文就汽车空调技术未来的发展趋势进行相应的展望。

1制冷剂的主要发展走势

根据目前欧盟已经通过的就含氟温室气体的相关控制规定可以看出，在2017年1月1日之后，欧盟将全面禁止全球变暖潜值（GWP值）超过150的制冷剂用于新生产的汽车空调所用，由于目前所使用的HFC134a的全球变暖潜值约为1300，已严重超标，所以根据规定将被禁止使用。结合美国EPA的相关统计可以发现，汽车空调所导致的温室气体总体排放大约占全世界温室气体排放总量的0.1%[1]。就制冷剂的选择来看，总体应遵循符合相关法规的需求，不仅需要符合环保的需求，还需遵循安全稳定、控制成本的原则。制冷剂相对理想的状态应是ODP保持为0，GWP保持为0，化学及物理相关性质属性较为稳定，无可燃性、无毒性，热力学属性较为优越，原材料成本较为低廉且来源丰富广泛。

2压缩机的主要发展走势

目前对于压缩机的设计主要是考虑将减少机器本身体积及质量、控制噪音的产生以及增强震动的稳固性为主要发展方向。现阶段外国压缩机还以旋叶方式、斜盘方式以及涡漩方式为主力发展方式，为了有效控制因为频繁闭合离合器而产出的噪音问题，以便使控制效果达到最佳，因此使变排量外部控制式压缩机逐渐成为全球范围内车用空调压缩机最为主要的发展趋势，因为其具有结构紧密、质量较轻及节省能耗的优势，能耗可至少减少30%。除此之外，随着国际上对于环保观念的愈发重视及关注，使电动压缩机向更高层次的发展又近了一步，其能够做到充分满足并应对混合动力燃料电池车对于车用空调的实际需求。因为今后的制冷剂有可能会选择应用CO2，考虑到目前的压缩机还不能完全符合系统的实际需求，所以还需加大以CO2为制冷剂的相关压缩机的研发工作。

3冷凝器的主要发展走势

综合来看，冷凝器主要经历了管片式、管代式以及平行流式这三个阶段。目前，我国冷凝器主要是以平行流式为主，其通过该结构能够对系统的整体性能进行大幅度提升。其主流设计是将冷凝器和储液干燥瓶集成于一体，目的就是为了能够将空调管路进行有效减少，进而将制冷剂的泄露情况进行降低。

4HVAC的主要发展走势

4.1结构的主要发展走势。供热通风空调系统的技术结构演变呈现出逐步一体化的趋势，由以往的三箱和两箱逐步变化为目前市场上常见的一箱结构。一箱结构优、劣明显，其主要优势是由于整体的统一性而降低了制造成本和安装时间，同时一箱的不分割特点也让其中换热器芯体的位置有了更多的选择性，密闭性也相对提升。而其不足则是在于一箱的结构使得整体管道横截面的设计难度和精细度相应增加，安装完成后后期维修和更换芯体也比较困难[2]。4.2蒸发器的演变进化趋势。“高精微”的演变趋势也在蒸发器技术的进化中得到了体现，微通道结构、轻量材料和能效的进阶等设计使得蒸发器的体积减少了近五分之二的同时，效率却得到了提高[3]。4.3过滤器的发展趋势。过滤器的主要作用就是优化汽车内部环境，减少公路或其他外部环境中的粉尘等污染物进入汽车内循环的可能，保护驾驶员与乘车人的身体健康。过滤器的发展可以分为三个阶段：①微粒过滤阶段：这一阶段的过滤器内部组成成分主要是合成纤维或其与浸渍纸浆的组合物质，微粒过滤器属于初步过滤，其过滤分子直径在0.1-100微米左右。②活性炭过滤阶段：活性炭过滤是在微粒过滤基础上发展的第二阶段，这一部分的过滤器其主要作用是在微粒过滤的基础上，净化、吸附空气中的SO2和NO气体。③混合过滤阶段：混合过滤是指将微粒与活性炭组合进而演变为新式过滤的一种方式。复合过滤器相较于第一阶段的微粒和第二阶段的活性炭来说，综合并提升了两阶段的独立优势，降低了过滤风量的要求，并强化了过滤性能。目前市面上使用的复合过滤器主要分为连体结构和组合结构两种，连体结构需整机更换，而组合结构则可以根据使用情况独立拆装[4]。4.4通风系统和空气净化设备的发展趋势。以自动内循环为例，主要由环境传感器操控，空气中一些有毒气体如：一氧化碳、二氧化碳等被传感器检测到，会自动启动内循环模式，使乘员舱与外界有毒气体隔离。就目前普通的空调系统而言，在冬季使用时，为了能够不让风窗结雾，空调通常会使用外循环模式，也就是将外界的新鲜空气导入车内，同时会将热空气输出车外，会导致室内损失热量温度降低，由于这个原因，新概念两层式空调系统也被提了出来[5]。该概念通常指将空调系统分为上下两层，在冬天使用时，上层加热的新鲜空气导向风窗除雾，然后直接从上部排出车外，而下部的暖风利用内循环系统，将暖风在室内下部流动，以达到减少由于换气而损失热量的目的。4.5采暖系统的发展趋势。通常发动机冷却水产生的废热是汽车暖气的热源，目前发动机的运行效率越来越高，使得废热越来越少，导致暖气的热源供暖不足，针对这一问题，部分公司利用补充采暖进行供暖。①发动机停转时，设置电动水泵予以辅助，利用水泵把发动机里的热水输送到暖风芯子[6]。②燃料电池车或者电动车，可以采用节能且效率的热泵式空调系统。③使用摩擦产生热量进行取暖，利用粘性加热器，通过发动机转轴旋转，圆盘与发动机油摩擦产生热量，再将热机油输入热交换器，达到辅助采暖的功效[7]。④使用独立燃油加热器，利用燃油燃烧使发动机内的防冻液温度升高，以达到采暖效果。

5节流机构的发展趋势

热力膨胀阀在目前的节流机构中应用相对广泛，但热力膨胀阀又存在一定的缺陷，如调节范围小、控制稳定性差、偏离设计值，控精度差等，随着节流机构的更新发展，通过微电脑进行空调系统控制开始被普及，在以后的主流节流机构中电子膨胀阀会占有一席之地。

6控制系统的发展趋势

一般的汽车空调会采用传统的控制技术来实现空调系统的控制，如保险丝、压力开关、真空怠速器、继电器以及温控开关等，其控制精度相对较低，有些参数甚至无法控制。在控制理论、微控技术以及传感器技术的发展壮大下，较为高档的汽车已经逐渐配备微电脑控制系统，使得舒适性大大提高，操作也变得简单，令乘员舱自动控制得以真正的实现。

7其它系统得发展趋势

7.1开发工具与手段。知名企业德尔福开发的VTEC领先多数汽车空调设计公司，该公司于1996年开始对于这一技术进行研发，期间加入了仿真人体模型、CFD分析整车运行情况，来计算人体舒适度[8]。该技术使得空调开发进度缩短，并节省了设计成本。VTEC舒适模型将600多个主观评价的样本收入其中，同时进行分析空调行驶与制暖行驶人体不同部位的舒适数据以及整体的舒适数据等。7.2环保节能技术。通常实现节能环保的技术包括：变排量压缩机技术、负压管路换热技术以及针对新能源汽车使用的热泵技术等。

8总结

目前国外汽车空调的发展路线以自动化、环保、节能以及舒适化为方向，而在国内这一技术还存在着差距，由于空调发展水平较国外偏低，因此国内汽车的相关行业更需要对先进技术进行积极探索，同时进行独立设计，对设计开发以及生产销售汽车空调的企业进行科学的系统管理，使汽车空调设计的能力提升，以促进汽车空调技术的发展。国内汽车空调在发展的同时还需要注意几个方面，如零部件的节能性、空调系统零部件可选用再生循环材料进行制造、选用无铬蒸发器、选用易维修与安装的零件，选用低泄漏软管、清洗暖风与冷凝芯子选用非硫酸物质等，建立完善的管理系统，将冷凝器以及蒸发器数据收集起来，建立自己的芯体数据库，将产品标准化、系列化，使开发周期缩短，开发成本降低，精细化程度变高，以便提高其竞争力。

参考文献：

[1]姜泽东，刘鹏飞.国外汽车空调系统技术发展趋势[J].城市建设理论研究（电子版），2015，5（36）：4544-4545.

[2]翁伟娟.纯电动汽车空调系统发展趋势探析[J].数字化用户，2019，25（15）：189-190.

[3]吴峰，王在昌，李洪雷.汽车空调控制器的发展趋势[J].汽车实用技术，2019，（6）：64-65，83.

[4]季红军，谢晶，王金锋.太阳能汽车空调专利现状及发展趋势分析[J].制冷技术，2015，35（3）：44-47，55.

[5]辛聪，王明明，杨波，等.汽车空调系统的技术发展趋势探讨[J].机电工程技术，2017，46（5）：60-64.

[6]常月刚.浅谈新能源汽车空调系统的现状与发展趋势[J].消费导刊，2017（35）：119-120.

[7]叶俊.现代汽车空调系统的技术发展趋势[J].军民两用技术与产品，2016（12）：44.

[8]曹汝恒，刘松，张书义，等.新能源汽车空调系统的现状及发展趋势[J].汽车实用技术，2016（6）：106-108.

作者:覃京翎 单位:柳州城市职业学院