汽车驾驶室温度环境控制系统的基本原理

采暖通风与空调(HVAC)技术可使室内和汽车驾驶室变得舒适。HVAC通过控制冷/热温度促进对驾驶室内部舒适温度环境的管理。

过去，在汽车中配置空调是一个重要功能，但是目前即便在入门级汽车中，空调也已成为标准设备。人们对更高舒适度和豪华感的需求促进了车载温度环境控制系统的开发。汽车温度环境控制系统的主要目的是管理指定区域的温度，使乘客感到舒适。

20世纪60年代初，汽车首次采用HVAC，目前大多数高端汽车中都提供此配置。它是一个由前端的机械/电子开关或旋钮组成的复杂系统。系统的后端包括一个或多个鼓风电机、促动器（用于新风循环控制、空气流量控制和温度控制）和带有许多管道的制冷单元，空气通过这些管道传送至驾驶室。

HVAC单元的基本工作原理是传导和对流。根据压力变化，热量从车辆中的低温区传送至高温区。该热传送流程称为制冷。图1所示为完整制冷流程的循环图。

图1：制冷循环图。
Evaporator：蒸发器
Compressor：压缩机
Suction line：吸入管
Blower Fan：风机
Low Pressure Side：低压侧
High Pressure Side：高压侧
Dischargeline：排放管
Condenser：冷凝器
Expansion Valve：膨胀阀
Drier/Receiver：干燥器/接收器

空调系统包括五个主要组件：

1. 蒸发器
2. 压缩机
3. 冷凝器
4. 接收器/干燥器
5. 膨胀设备

五个主要组件位于两个压力区域：高压侧包括冷凝器和接收器/干燥器，低压侧是空调蒸发器。高压和低压之间的分界点通过压缩机和膨胀阀划分。

下一节将详细讨论HVAC系统的每个组件（请参见图2）。

图2：空调系统包括五个主要组件。
Drier/Receiver：干燥器/接收器
Evaporator：蒸发器
Condenser：冷凝器
Compressor：压缩机
Expansion Valve：膨胀阀

蒸发器

蒸发器是制冷循环中的热交换设备。液体制冷剂（从扩展管进入蒸发器）具有更低的温度和更低的压力。

当穿过蒸发器螺旋管时，制冷剂吸收通过螺旋管吹进的空气中的热量，并转换为低压、低温蒸汽。液体制冷剂从蒸发器螺旋管的底部流向顶部，以确保液体制冷剂在离开蒸发器螺旋管之前沸腾。

由蒸发器执行的任务可以概括为：

1. 吸收热量
2. 使所有制冷剂沸腾为蒸汽

由鼓风机吹出的空气经过热转移变得更冷，并通过通风口传送至驾驶室。

因为空调蒸发器通过吸收周围介质中的热量提供冷却，当位于与车辆仪表盘非常近的位置时，这可以达到双重目的。它吸收从其中流通的空气中的热量，也吸收车辆内部的热量，以便保持所需温度。

压缩机

空调压缩机被视为中央空调单元的心脏。压缩机吸收抽吸管线中的蒸汽制冷剂，并将蒸汽压缩为高过热蒸汽。蒸汽的温度通常比外部空气温度高2.5倍。

因为热量总是从热处流向冷处，所以制冷剂必须比外界空气热很多才能带走系统中的热量。当制冷剂在压缩机中流动时，它还会带走压缩机的热量、电机绕组热量、机械摩擦和抽吸管线中吸收的其他热量。空调压缩机的另一个主要任务是在系统中生成制冷剂流。

由压缩机执行的任务有：

1. 过热化
2. 带走潜在热量（冷凝）
3. 带走更多可感应热量（过冷）
4. 生成制冷剂流

冷凝器

热高压蒸汽接下来将进入冷凝螺旋管。冷凝器就像是蒸发器，是一个热交换器。在冷凝螺旋管内部，制冷剂从螺旋管的顶部向底部流动。

因为制冷剂的温度比环境温度高很多，它将在穿过螺旋管时冷却。当超热制冷剂到达较低的第三个螺旋管时，它足够冷却至变回液态。该流程被称为子冷却。

当制冷剂通过释放热量冷凝为液体时，铜管外部的温度变得非常高，在鼓风机/散热风扇的帮助下热量被吹出系统。在模型车辆中，这种加热后的空气成为较冷气候条件下的热风来源。

为提高效率，冷凝器的放置位置也非常重要，因为它非常热，所以需要裸露最大的表面积确保以更快的速度制冷。

接收器/干燥器

接收器/干燥器位于系统的高压部分，通常位于冷凝器出口与膨胀阀入口之间的管道中，但是有一些可能直接与冷凝器连接。

接收器/干燥器提供三个非常重要的功能：

1. 在冷却需求较低期间，它们作为额外制冷剂的存储容器。这是接收器/干燥器的"接收器"功能。
2. 它们包含一个可以在A/C系统内部捕获污染物的过滤器。
3. 干燥器/接收器包含一种称为干燥剂的材料，用于吸收在制造、装配或服务期间在A/C系统中可能产生的湿气（水）。这是干燥器/接收器的"干燥器"功能。

膨胀设备

需要膨胀设备生成液体制冷剂的压力差，以便使其沸腾为气体。膨胀设备通过限制系统周围制冷剂的流动造成压力下降。

减慢制冷剂的流动速度将导致压缩机将系统的一侧部分