隨著汽車工業(yè)的發(fā)展及人們生活水平的提高，越來越多的人開始使用上了汽車，汽車的舒適性也獲得越來越多的關(guān)注，而車內(nèi)空氣質(zhì)量很大程度上影響著乘坐的舒適性，汽車空調(diào)作為提升乘員舒適性的系統(tǒng)重要性也越來越突出。汽車空調(diào)系統(tǒng)（Air Condition，簡稱AC）是指能對(duì)車內(nèi)空氣進(jìn)行調(diào)節(jié)的系統(tǒng)。

汽車空調(diào)系統(tǒng)主要有制冷系統(tǒng)和制熱系統(tǒng)，通風(fēng)系統(tǒng)和空氣凈化系統(tǒng)。

一、制冷系統(tǒng)的構(gòu)成與工作原理

如下圖所示，汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)包括空調(diào)壓縮機(jī)，冷凝器，儲(chǔ)液罐（現(xiàn)在汽車基本都是和冷凝器一體），蒸發(fā)器，空調(diào)管路，膨脹閥等。隨著汽車空調(diào)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在蒸發(fā)器，膨脹閥基本上都集成在空調(diào)HVAC上了，HVAC除了這兩個(gè)，還集成了鼓風(fēng)機(jī)，暖風(fēng)裝置及空調(diào)系統(tǒng)各類傳感器和執(zhí)行器等。

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圖1 空調(diào)制冷系統(tǒng)組成圖

空調(diào)制冷系統(tǒng)的工作是制冷劑不斷氣化和液化的過程，以壓縮機(jī)和膨脹閥中心為界，可以把整個(gè)制冷循環(huán)分為高、低壓兩個(gè)部分，詳細(xì)可以通過上圖進(jìn)行了解。制冷劑在系統(tǒng)的循環(huán)過程可以分為4個(gè)工作過程，如下：

1.壓縮。蒸發(fā)器處理后的低溫低壓的制冷劑氣體，經(jīng)過壓縮機(jī)吸入并壓縮成高溫高壓的氣體，然后輸入到冷凝器。

2.冷凝放熱。高溫高壓的制冷劑氣體進(jìn)入冷凝器，由于壓力及溫度的降低，制冷劑氣體冷凝成液體，并放出大量的熱到外界大氣中。

3.節(jié)流。溫度和壓力較高的制冷劑液體通過膨脹裝置后體積變大，壓力和溫度急劇下降，以霧狀（細(xì)小液滴）排出膨脹閥。這是制冷劑高、低壓的分界線，膨脹閥有節(jié)流的作用。

4.蒸發(fā)。霧狀制冷劑液體進(jìn)入蒸發(fā)器，因此時(shí)制冷劑沸點(diǎn)遠(yuǎn)低于蒸發(fā)器內(nèi)溫度，故制冷劑液體蒸發(fā)成氣體。在蒸發(fā)過程中大量吸收周圍的熱量，而后低溫低壓的制冷劑蒸氣又進(jìn)入壓縮機(jī)。

圖2 制冷劑流向與狀態(tài)變化

上述過程周而復(fù)始的進(jìn)行下去，便可達(dá)到降低蒸發(fā)器周圍空氣溫度的目的。與此同時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)將冷空氣抽進(jìn)車內(nèi)，并將車內(nèi)熱空氣排出，從而使車內(nèi)溫度降低，取得制冷效果。

二、空調(diào)取暖系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理

現(xiàn)在汽車主要充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻后的冷卻液的余熱進(jìn)行制暖，這種方式通常也稱為水冷。當(dāng)制暖效果要求更高時(shí)，一般會(huì)輔助相關(guān)的PTC加熱器進(jìn)行加熱，最終達(dá)到良好的制暖的效果�？照{(diào)取暖系統(tǒng)主要部件為熱交換器，主要用于取暖，對(duì)車室內(nèi)空氣或由外部進(jìn)入車室內(nèi)的新鮮空氣進(jìn)行加熱，達(dá)到取暖、除濕的目的。

圖3 空調(diào)取暖系統(tǒng)

如上圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)上的冷卻水控制閥將分流出來的一路冷卻水送入暖風(fēng)機(jī)的加熱器芯進(jìn)行熱交換，放熱后的冷卻水再經(jīng)加熱器出水管回流至發(fā)動(dòng)機(jī)；同時(shí)，冷空氣被鼓風(fēng)機(jī)吸入到加熱器芯子進(jìn)行加熱，經(jīng)由不同的風(fēng)口吹入車廂內(nèi)部，進(jìn)行風(fēng)窗除霜和取暖。通過控制冷卻水控制閥的開閉和流水量大小，可調(diào)節(jié)暖風(fēng)機(jī)的供熱量。

一、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)構(gòu)成與工作原理

將新鮮的空氣送入車內(nèi)，并排出污濁空氣的過程成為通風(fēng)。空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)可以有效的保證車內(nèi)空氣的新鮮，同時(shí)通風(fēng)也可以對(duì)風(fēng)窗玻璃進(jìn)行除霧。我國對(duì)汽車空調(diào)的空氣質(zhì)量已有了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，要求人均每小時(shí)輸入的新鮮空氣量不少于20。

汽車空調(diào)的通風(fēng)主要有三種方式，自然通風(fēng)、強(qiáng)制通風(fēng)與綜合通風(fēng)。

1）自然通風(fēng)

汽車空調(diào)中的外循環(huán)系統(tǒng)指的就是自然通風(fēng)。自然通風(fēng)是利用汽車行駛過程中車身內(nèi)外表面產(chǎn)生的風(fēng)壓差，在適當(dāng)?shù)牡胤介_設(shè)通風(fēng)口，通常進(jìn)氣口設(shè)在副駕駛的前方，空氣經(jīng)過空氣室蓋板后通過車身上的通風(fēng)口后進(jìn)入室內(nèi)，排氣口也稱泄壓口設(shè)置在左右側(cè)圍鈑金上，室內(nèi)空氣從這里流出室外，最終實(shí)現(xiàn)在密閉狀態(tài)下的車內(nèi)空氣的通風(fēng)換氣。當(dāng)然最自然的通風(fēng)就是開風(fēng)窗或天窗。

如下圖所示，車身內(nèi)外壁面上開設(shè)進(jìn)出風(fēng)口，利用車輛行駛時(shí)產(chǎn)生的風(fēng)壓，將外部空氣引入車內(nèi)循環(huán)后再排出。

圖4 空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)口

空氣的入口設(shè)在正壓區(qū)，出口設(shè)在負(fù)壓區(qū)，形成空氣的自然流動(dòng)。進(jìn)、排口設(shè)置必須保證車內(nèi)空氣略有正壓，使車內(nèi)空氣壓力略高于外界大氣壓力，防止有害氣體進(jìn)入車內(nèi)。

2）強(qiáng)制通風(fēng)

當(dāng)汽車車速低，或停車時(shí)，車身內(nèi)外表面氣壓差不足，僅僅依靠自然通風(fēng)不能保證車內(nèi)空氣的新鮮，此次需要強(qiáng)制通風(fēng)。強(qiáng)制通風(fēng)的主要部件是鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)工作時(shí)，將車外新鮮空氣強(qiáng)制送入車廂內(nèi)，最終實(shí)現(xiàn)通風(fēng)換氣。

3）綜合通風(fēng)

綜合通風(fēng)是指汽車上同時(shí)采用自然通風(fēng)和強(qiáng)制通風(fēng)。目前汽車上基本都是采用綜合通風(fēng)的方式。

二、空調(diào)凈化系統(tǒng)構(gòu)成與工作原理

空氣的清潔與凈化是乘客重要的需求，因此汽車空調(diào)還必須保證通風(fēng)過程送入的新鮮空氣是健康的，這也就要求汽車空調(diào)能夠?qū)�輸入的空氣進(jìn)行凈化，這個(gè)系統(tǒng)過程也稱為空調(diào)凈化系統(tǒng)。

汽車在公路上行駛時(shí)，車外空氣中最大的污染是各種懸浮粉塵。懸浮粉塵主要由固體物質(zhì)破碎形成的固體顆粒、汽車尾氣排出的含有CO、CO2、SO2等有害氣體、還有各種煙霧、花粉、細(xì)菌等組成。而且車內(nèi)循環(huán)空氣受到人的活動(dòng)和工作過程的污染，如人體呼出的CO2、身體散發(fā)出的汗味，這些都影響人體的健康，降低了空調(diào)的舒適性。

因此，汽車空調(diào)凈化的目的就是除去這些有害氣體及粉塵，使車內(nèi)保持清潔舒適的空氣環(huán)境。

汽車空調(diào)的凈化包括兩部分，即室外流入室內(nèi)的空氣凈化和室內(nèi)循環(huán)空氣的凈化。

汽車行駛過程中，粉塵是最大的污染物，空調(diào)凈化系統(tǒng)對(duì)室外空氣中粉塵的凈化，主要采取過濾除塵和靜電除塵兩種形式。

圖6 空調(diào)凈化系統(tǒng)流程圖

1）過濾除塵

過濾除塵實(shí)在空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)和回風(fēng)口處設(shè)置空氣濾清裝置，主要是對(duì)塵埃等顆粒物進(jìn)行過濾。

2）靜電除塵

靜電除塵是在空氣進(jìn)口的過濾器后面再設(shè)置一套靜電除塵裝置。靜電除塵是利用高壓電極產(chǎn)生高壓電場，對(duì)空氣進(jìn)行電離，使塵粒帶電，然后在電場作用下產(chǎn)生定向運(yùn)動(dòng)，沉降在正負(fù)電極上而實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣的過濾除塵。

圖7 空調(diào)空調(diào)凈化系統(tǒng)工作原理

空調(diào)凈化系統(tǒng)的去除異味和有毒氣體的形式主要有3種，即活性炭、催化反應(yīng)器和負(fù)離子發(fā)生器。

1）利用活性炭

利用活性炭去除異味是汽車空調(diào)凈化系統(tǒng)的主要方法，活性炭能過吸附空氣中有毒有氣味的成分，如汗臭，煙味和人體發(fā)出的各種異味，另外還能吸收有害的氯化物和硫化物。

2）催化反應(yīng)器

對(duì)于室外流入室內(nèi)的空氣中的有毒氣體CO，NOX，HC等幾乎不起吸附作用，鼓需要另外的催化

反應(yīng)器將這些氣體進(jìn)行凈化。其化學(xué)反應(yīng)式為：

3）負(fù)離子發(fā)生器

空氣中含有三類離子，為輕離子、中力子、重離子，這些離子都是帶電離子，其中帶負(fù)電荷的離子稱為負(fù)離子，負(fù)離子對(duì)人體健康有利。負(fù)離子發(fā)生器就是利用電暈放電使空氣負(fù)離子化的裝置，目前高檔車這個(gè)裝置基本都是標(biāo)配了。