汽车空调器的设计_毕业设计(编辑修改稿)

汽车空调器的设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

外 换热器中放热（通过冷凝器冷凝）变成中温高压的液体（热量通过室外循环空气带走），中温高压的液体再经过节流部件节流降压后变为低温低压的液体，低温低压的液体制冷剂在室内换热器中吸热蒸发后变为低温低压的气体（室内空气经过换热器表面被冷却降温，达到使室内温度下降的目的），低温低压的制冷剂气体再被压缩机吸入，如此循环。 2）家用空调制热 低温低压的制冷剂气体被压缩机吸入后加压变成高温高压的制冷剂气体，高温高压的制冷剂气体在室内换热器中放热变成中温高压的液体（室内空气经过换热器表面被加热，达到使室内温度升高的目的），中温 高压的液体再经过节流部件节流降压后变为低温低压的液体，低温低压的液体在换热器中吸热蒸发后变为低温低压的气体（室外空气经过换热器表面被冷却降温），低温低压的气体再被压缩机吸入，如此循环。 1) 汽车空调安装在汽车上，其承受汽车运动带来的频繁震动和 冲击，必须要求汽车空调具有很强的强度和抗震能力，解决这一问题而又不给汽车本身带来行驶压力，需技术人员开发新型材料。 2) 在燃油持续上涨的今天，燃油经济更让人关注。 汽车空调的动力源来自汽车发动机，其中小型汽车、轿车等，空调所需动力来源于一台发动机，这种称为非独 立式空调系统。 大型客车、豪华客车等，由于制冷量和暖气量大，一般采用专用发动机驱动压缩机和独立取暖设备，此为独立式空调系统。 3) 汽车空调工作环境复杂，无乱刮风下雨、日晒雨淋，夏天制冷量大，冬天取暖量大，汽车空调一直保持高负荷运行，加上汽车本身减轻自重，车身隔热层很薄，门窗多面积大，所以汽车隔热性能差，热损大。 4) 由于汽车本身特点，要求汽车空调结果紧凑，质轻、量小，节省更大空间。 （三）汽车空调工作原理 汽车空调系统主要由制冷装置、暖风装置、通风装置、加湿装置、空气净化装置和控制装 置等组成。 6  制冷装置，起到到驾驶室内空气制冷和除湿的功效  暖风装置，利用冷却液余热作为取暖热源，用来取暖和除霜。  通风装置，将外部新鲜空气吸进驾驶室内，达到通风和换气的作用。  加湿装置，在空气湿度较低时，对空气进行加湿，以提高相对湿度。  空气净化装置，除去空气中臭味、烟气和有害气体等，是车内空气清洁。  控制装置，控制空调各个部件，保证空调系统的正常工作。 空调系统主要由压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、干燥储液器及管路等组成。 1） 制冷原理 1. 启动空调， 压缩机在发动机带动下开始工作 ，驱使制冷剂 )在密封的空调系统中循环流动，压缩机将气态制冷剂压缩成高温高压的制冷剂气体后排出压缩机。 2． 高温高压制冷剂气体经管路流入冷凝器后，在冷凝器内散热、降温 ,冷凝成高温高压的液态制冷剂流出。 3． 高温高压液态制冷剂经管路进入干燥储液器内，经过干燥、过滤后流进膨胀阀。 4． 高温高压液态制冷剂经膨胀阀节流，状态发生急剧变化，变成低温低压的液态制冷剂。 5． 低温低压液态制冷剂立即进入蒸发器内，在蒸发器内吸收流经蒸发器的空气热量，使空气温度降低，吹出冷风，产生制冷效果，制冷剂本身因吸收了热量而蒸发成 低温低压的气态制冷剂。 6． 低温低压的气态制冷剂经管路被压缩机吸入，进行压缩，进入下一个循环，只要压缩机连续工作，制冷剂就在空调系统中连续循环，产生制冷效果；压缩机停止工作，空调系统内制冷剂随之停止流动，不产生制冷效果。 2） 取暖原理 汽车制暖系统采用 汽车的冷却系统产生的热量 ，从而达到汽车内温度的上升。 将汽车行驶过程中，水箱产生的大量热量传输到汽车内部，以供取暖。 汽车空调工作原理图如图： 7 3）汽车空调心脏 压缩 机 制冷压缩机作为汽车空调的心脏，其作用是将由蒸发器出来的气温低压气态制冷剂压缩后，变成高温高压气态制冷剂，然后送到冷凝器冷却。 汽车空调压缩机和其它用途制冷压缩机不同，结构和性能上有特殊要求： 1. 质量轻、体积小。 2. 经久耐用、易损零件少。 3. 工作稳定、噪音小。 4. 低速行驶具有较强制冷能力；高速行驶要求低耗能。 虽然 2020 年， ，上海奉天空调压缩机有限公司在合肥工业大学的技术支持下，自行研发了涡旋式 AP 系列压缩机。 作为第四代压缩机 涡旋式，标志着我国压缩机水平进入世界前列。 但是我国至今缺乏这方面开发 研究人才。 （四）“无油时代” 新型电动汽车 空调的设计 全 球 气候变暖、大气污染以及能源成本高涨等问题日趋严峻，汽车作为环境污染和能源消耗的主要来源之一，其节能减排问题受到了越来越广泛的重视，各国政府和汽车企业均将节能环保当作未来汽车技术发展的指导方向，这样节能环保的电动也就应运而生。 1) 汽车空调系统安装在运动的车辆上，要承受剧烈而频繁的振动与冲击，要求电动汽车空调装置结构中的各个零部件都应具有足够抗振动冲击的强度和良好的系统气密性能； 2) 电动汽车大部分属于短距离代步，乘坐时间较 短，加上电动汽车内乘员所占空间比大，产生的热量相对较多，相对热负荷大，要求空调具有快速制冷、制热 8 和低速运行能力； 3) 电动汽车空调使用的是车上蓄电池提供的直流电源，压缩机工作效率高，控制可靠性高； 4) 汽车车身隔热层薄，而且门窗多，玻璃面积大，隔热性能差，致使车内漏热严重； 5) 车内设施高低不平且有座椅，气流分配组织困难，难以做到气流分布均匀； 6) 对于传统燃油汽车空调系统，制冷主要采用发动机驱动的蒸汽压缩式制冷系进行降温，而制热主要采用燃油发动机产生的余热。 而对于电动汽车中的纯电动汽车以及燃料电池汽车来说，没有发动机作为 空调压缩机的动力源，也不能提供作为汽车空调冬天制热用的热源，因此无法直接采用传统汽车空调系统的解决方案；对于混合动力车型来说，发动机的控制方式多样，故空调压缩机也不能采用发动机直接驱动的方案。 电动汽车空调系统如图： 2．国内外电动汽车空调发展状况 电动汽车的出现也为电动汽车空调的研究开发提出了新的课题与挑战。 汽车空调的功能就是把车厢内的温度、湿度、空气清洁度及空气流动性保持在使人感觉舒适的状态。 在各种气候环境条件下，电动汽车车厢内应保持舒适 状态，以提供舒适的驾驶和乘坐环境。 另外，拥有一套节能高效的空调系统对电动汽车开拓市场也起到至关重要的作用。 因此，电动汽车发展的同时，适合电动汽车的空调系统也成为攻克的难题。 1） .国外电动汽车空调发展状况 早在 1873 年， 英国人罗伯特 戴维森制作了世界上最初的可供实用的电动汽车 随后电动汽车也逐步发展起来，直到 20 世纪以后， 由于内燃机技术的不断进步， 加上电动汽车本身的 缺陷，电动汽车被无情的打压，逐步呈萎缩状。 21世纪新纪元，石油危机下的世界各国，重启电动汽车的浪潮。 电动汽车的出现也为电动汽车 空调的研究开发提出了新的课题与挑战。 汽车空调的功能就是把车厢内的温度、湿度、空气清洁度及空气流动性保持在使人感觉舒适的状态。 在各种气候环境条件下，电动汽车车厢内应保持舒适状态，以提供舒适的驾驶和乘坐环境。 另外，拥有一套节能高效的空调系统对电动汽车开拓市场也起到至关重要的作用。 因此， 在开发研制电动汽车同时 ,必然也要对其配套的空调系统进行开发与研制。 国外电动汽车空调发展相对国内来说较成熟，国外电动汽车空调不乏有跟国内相似的模式，但在热泵电动汽车空调上已经有了一定的基础，日本本田纯电动车就采用了电 9 驱动热泵式空调系统，系统中内置了一个反换流器控制压缩泵。 此外，在特别寒冷的地区使用时，部分车型顾客可以选装一个燃油加热器采暖系统。 日本 电装 （ DENSO）公司早在几年前就开发了采用 R 134a制冷剂的电动汽车热泵型空调系统，其在热 泵系统的风道中采用了车内冷凝器和蒸发器的结构。 电装 （ DENSO）公司在 2020年还开发了由于自然工质 CO2良好的热物理性能，日本电装公司也为电动车开发了一套 CO2热泵空调系统 ，系统也采用了在风道内设置 2个换热器的方案，与 R134a系统不同的是当系统为制冷模式时，制冷剂同时流经内部冷凝器和外部冷凝器。 为了减少空调对蓄电池的电能消耗，美国 Amerigon公司开发了空调座椅，这 种空调座椅上装有热电热泵，热电热泵的作用就是通过需要调温的空间之外的水箱转移热量，从而实现需要调温的空间制冷或制热。 这种空调座椅除了节能还可以改善驾驶、乘坐的舒适性，在电动汽车上配套使用比较适合。 国内电动汽车发展模式图； 因此，国外电动汽车空调从节能高效和实用性上有所突破，国内电动汽车空调行业应积极向国外先进技术学习、借鉴，并在此基础上有所创新突破。 2).国内电动汽车空调的发展现状 伴随着 国内汽车业的蓬勃发展 ,汽车成为人们重要的代步工具 ,然而作为 汽油机来说 ,如今的石油危机正威胁着汽车的发展，加上日益严重的环境污染问题，导致现在汽车业面临重要的挑战，怎么样使用更清洁的能源代替燃油，成为研究的重点。 在众多的研究成果中，电动汽车脱颖而出，电动汽车 环境污染小 ，行驶过程中不会产生废气；无噪音，噪音低；结构简单，维修方便；不受环境影响。 电动汽车的这些优势，也让电动汽车成为热点，作为汽车舒适性的汽车空调，电动汽车空调的开发与研究随着展开。 早期的国产电动汽车由于受到蓄电池能力的限制，为了不影响电动汽车的续行里程，大多数电动汽车都没有配备空调系统。 随着国内 电动汽车逐步产业化、市场化，电动汽车必然要配备空调系统。 由于受到电动汽车独特性影响，对于电动汽车中的纯电动汽车以及燃料电池汽车来说，没有发动机作为空调压缩机的动力源，也 不能提供作为汽车空调冬天 制热 用的热源 ，国内汽车厂家就从传统燃油汽车空调的基础上进行部分替换设计，将燃油发动机带动的压缩机替换成直流电机直接驱动的压缩机，控制上相应改变，来完成空调制冷的功能，目前替换设计效果基本能解决电动汽车空调的制冷问题，但制冷效率有待提高。 由于没有燃油发动机产生的余热，制热功能国内厂家目前主要采用 PTC 加热和电热管加热，这 些加热模式虽能满足制热效果，但这些加热模式都是硬消耗电动汽车上的蓄电池电能，制热效率相对较低，影响电动汽车的续行里程。 在空调的主要零部件选用上，目前国内的电动汽车除了压缩机和控制模式，其他主要零部件还是沿用燃油汽车空调的零部件，冷凝设备主要用的是平行流冷凝器，蒸发设 10 备主要用的是层叠式蒸发器，节流装置仍然是热力膨胀阀，制冷剂仍然是 R 134a。 据不完全了解，国内在大力开发电动汽车的厂家如 奇瑞 、 比亚迪 、 一汽 、 上汽 、 江淮 等 目前电动汽车空调配套情况基本差不多，都处于发展现状。 的设计 电动汽车 用空调系统与普通的汽车（内燃机驱动）空调相比，由于原动机不同而引发一系列新变化。 主要体现在： 1）普通的汽车空调系统的压缩。