提高汽车空调舒适性的毕业论文.doc

目录1、汽车空调发展简介及空调的组成与原理 .1 1.1汽车空调简介 .1 1.2汽车空调的组成与原理.2 2、汽车空调舒适性的评价指标.3 2.1温度指标.3. 2.2 湿度指标.3 2.3 空气的清新度.3 2.4 除霜功能.3 2.5 操作简单、容易、稳定.33、汽车热舒适性的研究.33.1汽车空调的热舒适性.43.2影响汽车热舒适性的参数.43.2.1热舒适的温度范围.43.3汽车室内的气流组织.54、汽车空调如何去除异味以及空调噪音的处理方法.64.1汽车空调如何去除异味.64.2汽车空调噪音的处理方法.85、未来汽车的发展趋势.10参考文献.12提高汽车空调舒适性的探讨摘要随着汽车工业的迅猛发展和人民生活水平的日益提高，汽车开始走进千家万户。人们在一贯追求汽车的安全性、可靠性的同时，如今也更加注重对舒适性的要求。因而，空调系统作为现代轿车基本配备，也就成为了必然。为了满足汽车室内乘员的热舒适要求，车室内的空气温度、湿度、空气流速、空气洁净度等指标需要维持在热舒适标准范围内。这样才能更好地满足车室内乘员的热舒适要求。1、汽车空调发展简介及空调的组成与原理1.1汽车空调简介汽车空调技术是随着汽车的普及和高新技术的应用而发展起来的，汽车空调技术的发展经历了由低级到高级，由单一功能到多功能的五个阶段第一阶段，单一取暖 1925年首先在美国出现了利用汽车冷却水通过加热取暖的方法。到1927年发展到具有加热器、风机和空气滤清其的比较完整的供热系统。第二阶段，单一冷气 1950年美国石油产地的炎热天气，急需大量的冷气车，市场的要求使单一降温的空调汽车迅速发展起来。第三阶段，冷暖一体化。1954年，通用汽车公司首先在纳什牌轿车上安装了冷暖一体化的空调器，汽车空调才基本上具有调节控制车内温度、湿度的功能，基本上有了现代汽车空调的雏形。随后汽车空调又具有了通风、过滤、除霜等功能，汽车空调变得比较完善起来。第四阶段，自动控制。冷热一体汽车空调需要人工操纵，这显然增加了驾驶员的工作量，同时控制质量也不大理想。自从冷暖一体化出现后，通用公司就着手研究自动控制的汽车空调，并于1964年首先安装在卡迪拉克牌轿车上。第五阶段，微机控制 微机控制的汽车空调系统由微机按车内外地环境，实现微调化。该系统具备数字化显示、冷暖通风三位一体化、自我诊断系统、执行器自检、数据流传输等功能。通过微机控制，实现了空调运行与汽车运行的相关统一，极大地提高了制冷效果、节约了燃料，从而提高了汽车的整体性和舒适性。1.2空调的组成与原理汽车空调系统的组成现代空调系统由制冷系统、供暖系统、通风和空气净化装置及控制系统组成。汽车空调一般主要由压缩机(compressor)、电控离合器、冷凝器（condenser）、蒸发器（evaporator）、膨胀阀(expansionvalve)、贮液干燥器（receiverdrier）、管道（hoses）、冷凝风扇、真空电磁阀 (vacuumsolenoid)、怠速器和控制系统等组成。汽车空调分高压管路和低压管路。高压侧包括压缩机输出侧、高压管路、冷凝器、贮液干燥器和液体管路；低压侧包括蒸发器、积累器、回气管路、压缩机输入侧和压缩机机油池。 贮液干燥器实际上是一个贮存制冷剂及吸收制冷剂水分、杂质的装置。一方面，它相当于汽车的油箱，为泄露制冷剂多出的空间补充制冷剂。另一方面，它又像空气滤清器那样，过滤掉制冷剂中掺杂的杂质。贮液干燥器中还装有一定的硅胶物质，起到吸收水分的作用。 冷凝器和蒸发器它们虽然叫法不一样，但结构类似。它们都是在一排弯绕的管道上布满散热用的金属薄片，以此实现外界空气与管道内物质的热交换的装置。冷凝器的冷凝指的是其管道内的制冷剂散热从气态凝成液态。其原理与发动机的散热水箱相近（区别只在于水箱的水一直是液态而已），所以它经常被安装在车头，与水箱一起，共同享受来自前方的习习凉风。总之冷凝器是哪里凉快哪里去，以便其散热冷凝。蒸发器与冷凝器正好相反，它是制冷剂由液态变成气态（即蒸发）吸收热量的场所。 汽车空调工作原理汽车空调制冷系统由压缩机、冷凝器、贮液干燥器、膨胀阀、蒸发器和鼓风机等组成。各部件之间采用铜管（或铝管）和高压橡胶管连接成一个密闭系统。制冷系统工作时，制冷剂以不同的状态在这个密闭系统内循环流动，每个循环又分四个基本过程：1、压缩过程：压缩机吸入蒸发器出口处的低温低压的制冷剂气体，把它压缩成高温高压的气体排出压缩机。2、散热过程：高温高压的过热制冷剂气体进入冷凝器，由于压力及温度的降低，制冷剂气体冷凝成液体，并排出大量的热量。 3、节流过程：温度和压力较高的制冷剂液体通过膨胀装置后体积变大，压力和温度急剧下降，以雾状（细小液滴）排出膨胀装置。4、吸热过程：雾状制冷剂液体进入蒸发器，因此时制冷剂沸点远低于蒸发器内温度，故制冷剂液体蒸发成气体。在蒸发过程中大量吸收周围的热量，而后低温低压的制冷剂蒸气又进入压缩机。 上述过程周而复始的进行，达到降低蒸发器周围空气温度的目的。2、汽车空调舒适性的评价指标2.1温度指标温度指标是指最重要的一个环节。人感到最舒服的温度是20到28，超过28，人就会觉得燥热。超过40，即为有害温度，会对人体健康造成损害。低于14人就会觉得冷。当温度下降到0时，会造成冻伤。因此，空调应用控制车内温度夏天在25，冬天在18，以保证驾驶员正常操作，防止发生事故，保证乘员在舒适的状况下旅行。2.2湿度指标湿度的指标用相对湿度来表示。因为人觉得最舒适的相对湿度在50%-70%，所以汽车空调的湿度参数要控制在此范围内。2.3空气的清新度由于空间小，乘员密度大，在密闭的空间内极易产生缺氧和二氧化碳浓度过高。汽车发动机废气中的一氧化碳和道路上的粉尖，野外有毒的花粉都容易进入车厢内，造成车内空气浑浊，影响驾驶人员身体健康。这样汽车空调必须具有对车内空气过滤的功能，以保证车内空气清新度。2.4除霜功能由于有时汽车内外温度相差很大，会在玻璃上出现雾式霜，影响司机的视线，所以汽车空调必须有除霜功能2.5 操作简单、容易、稳定汽车空调必须作到不增加驾驶员的劳动强度，不影响驾驶员的视线的正常驾驶。3、汽车热舒适性的研究3.1汽车空调的热舒适性汽车空调是把经过处理的空气以一定的方式送入车室内，从而使车室内空气的温度、湿度、气流速度及洁净度保持在一定范围内，汽车空调以车室内乘员的舒适性为目的。人的身体不断产生和散发热量，以此维持体温恒定不变。人体所散发的热量大部分是由人的皮肤散发的，而人的皮肤在一年四季中的不同时期温度不尽相同，人的皮肤表面温度在冬季和夏季是有区别的。在各季节中，如果能获得体温恒定不变的热平衡，便可以认为人是处于热舒适状态。下图是日本成年男子在各个季节的皮肤温度，中国人和日本人属于同一种族的人，地理位置也相同，因此，图中的数据可以作为中国成年男子在各个季节的皮肤温度的参考日本成年男子在各个季节的皮肤温度 汽车空调的热舒适性是指适宜的汽车车室内气候环境。汽车空调的热舒适性是一个模糊量，以往一直被人们作为精确量来处理，实际上是不太科学的，如人体感觉的冷与热、干与湿、风速的大与小、舒适程度的高与低等，都是一种模糊量，很难以一条明确的界限来判断“是”与“否”。影响热舒适性的因素是很多的，不同的年龄、性别、衣着、种族、习惯、健康状况、心理及情绪等，对热舒适的感觉都是不一样的。此外，由于受季节、昼夜等自然环境变化的影响，脉膊、血压和皮肤温度等也将发生变化。因此，对于汽车热舒适性的评价也是一个复杂的问题，需要对热舒适性参数进行综合分析，作出综合评价。3.2 影响汽车热舒适性的参数3.2.1 热舒适的温度范围温度是影响人体热舒适性的主要参数。为了确定车室内空气的热舒适条件，不少科研人员做了大量试验研究工作。下图示出了人体感觉热舒适的温度范围。从试验分析可知，夏季人体感到舒适的温度是2426，由舒适转为不舒适的分界线是28左右；美国认为夏季车室内温度为2225、冬季2025比较理想，或夏季22.626.6、相对湿度45%50，人体感觉最舒适；法国Diavia公司研究结果认为，最舒适温度在相对湿度为35%65，干球温度为2327，车内空气流速不大于0.20.25m/s，此时能保证人体和周围环境的最佳热平衡；日本前山守通过大量试验证明，冬季上半身气温为2428、下半身气温为2832时，人体感到舒适，而夏季上半身气流速度为0.60.9m/s，下半身气流速度为0.20.3m/s、温度为2426范围内，人体感到舒适。人体感觉舒适的温度范围3.3汽车车室内的气流组织汽车空调是把冷风或暖风送进车室内来调节车室内的热舒适环境的，空气在车室内流动，风速不同，即使车室内温度相同，人体的热舒适感觉也会不一样。试验表明，与无风相比，在1m/s的风速下，人体感觉的温度会低1 ；而在2 m/s的风速下，人体感觉的温度会低2 。虽然车室内空气的流速增加可以增加人的舒适感，但并不是空气的流速越大越好，因为过大的空气流速会使人体局部过度散热而感到难受。最理想的情况是用大流量的空气低速流过乘员身体的各个部位。一般情况下，车室内空气的流动速度在离地面1.2 m处，夏季的空气流速为0.3 m/s比较合适，冬季的空气流速为0.5 m/s比较合适。4、汽车空调如何去除异味以及空调噪音的处理方法4.1汽车空调如何去除异味4.1.1汽车空调产生臭味的原因黑暗、潮湿、温暖是霉味滋生的三大原因每年夏季，汽车空调的使用频率增加。一份美国的相关报告指出：空调系统是汽车内部细菌和霉菌积聚较多的部位，最关键的是，霉菌会随着空调的出风直接吹进车内污染室内空气，同时污染人体的呼吸道，尤其是像最近的多雨天气。总结“非典”时期的经验，空调消毒是个好的习惯。霉味主要产生于空调蒸发器。黑暗、潮湿、温暖是霉菌生长所需的三大条件，空调系统具备了以上条件，几乎所有汽车空调都无法避免蒸发器上霉菌的生长。一般空调使用一两年后，就会传来一股难闻的酸腐气味，越潮湿、温暖的地区越容易产生，比如梅雨季节的南方地区和北京。空气中的水蒸气在通过蒸发器叶片时会在叶片上凝结形成水珠，这些凝结的水可以吸收一部分由此而通往驾驶室内空气中的杂质和灰尘。通常情况下，这些吸收了杂质和灰尘的水都会流到空调加热装置外壳的底部，并通过一根导管排到车外。在夏天，我们在车底见到的那些“泄漏”液体其实就是这种吸收了杂质的水。空调臭味滋生3种细菌如果只是气味难闻还可以接受，但是大量的化验表明：水蒸气附着在空调蒸发器上，至少生成三种有害人体健康的霉菌：曲霉菌、阴霉菌和青霉菌。虽然目前在我们身边因汽车空调引起的投诉很少，但经医学试验却表明，这些霉菌在七个方面可能对人体产生危害：会引起头痛、发热，突发性喉咙痛，扁桃体感染，哮喘，流感症状，皮炎以及伤口难愈合等不良反应。想完全阻止这种霉菌在蒸发器中的生长是比较困难的。检查一下空调的排水管就可以知道，这么大的排水量怎会不发霉呢？ 预防方法1天时暖风吹干预防阴雨天空调发霉预防阴雨天湿度大引起的空调系统发霉，这种受潮我们无法阻止，只好在天晴后及时用自然风或者暖风吹干，避免发霉。2停车前关掉冷气再开自然风，保持相对干燥预防使用空调制冷引起的空调系统发霉。这种受潮是由于制冷后空调管道内与车外的温差，在管道里和空调滤芯上产生冷凝水造成的。要预防产生冷凝水，可以在到达目的地（停车）之前几分钟关掉冷气，稍后开启自然风，在停车前使空调管道内的温度回升，消除与外界的温差，从而保持空调系统的相对干燥。3主备滤芯交替用准备一个备用滤芯，当空调滤芯受潮时，用备用滤芯将受潮的滤芯替换下来；再将受潮的滤芯清理晾晒干净做备用。如果在滤芯内侧洒上些花露水，那吹进来的风的味道可能会改变一些。更换灰尘滤清器是最简单的办法，成本低廉却能使进风保持通畅，稍有机械常识的车主都可以自己动手清理。多数小型车的灰尘滤清器都在车的前风挡玻璃下面，被流水槽盖住。更换灰尘滤清器时，可先把发动机盖掀开，取下固定流水槽的卡子，拆下流水槽，就可以看见灰尘滤清器了。如果灰尘滤清器使用时间并不长，可以用高压气吹干净；如果已经堵塞，直接摘下更换一个原厂灰尘滤清器，然后按原样安装好就行了。4用清洗剂进行外循环风道杀菌市场上有很多种用于清理空调风道的清洗剂，车主可以自己选购，进行外循环风道杀菌。但是这种办法只能解决部分异味，要想达到长期的效果或者空调已经很长时间（2年以上）没有进行过清洗，这种办法很有限。5尽量减少车厢内异味的产生源比如发霉的脚垫、坐椅、衣物等，另外烟灰缸的焦油味，也是污染源之一，这些杂物的味道混杂在车厢和蒸发器内，长期使用内循环之后，味道会变得更怪，更难忍受。所以要坚持清理车厢和后备箱，尽量不要把鞋，衣服，脏抹布等长期放在车内。杂物箱、烟灰缸等要经常清洁，车厢内吸烟时要关闭空调而打开车窗。如果将汽车停在太阳底下，车厢内的温度将高达60摄氏度左右，所以食物、水果要及时带走。6车内香水座少用酸性需要提醒注意的是，大多数车主都喜欢柠檬味的香水座，而这类香水多数呈酸性，散发出来后聚集在空调蒸发器，就容易发霉变质，产生异味。这就是为什么在有了异味后，再使用这些香水座，会适得其反，加深异味的原因。如果很喜欢香水的话，最好选用中性的、味道较淡的一类比较合适。可用几片新鲜的柠檬放在冷气口，再开启冷气，不久就能使车内空气清新、芳香。5用热带水果味消除异味其实还有一种更加天然的方法可以消除异味。到水果市场挑一只又新鲜又好看的菠萝、柠檬、苹果等放在车上，水果的香味顿时会在车里飘散开来，异味逐渐就会消失。利用热带水果去除异味，效果好，成本低，方法简便。一些热带水果因其生长在热带、亚热带环境，阳光充足，雨水充沛，香味特别重，果实中所含水分多，浓重的香味可长时间地散发，可以把这类水果当成天然实用的“空气清洁剂”。8控制两个异味产生源汽车异味实际上有两大产生渠道：车内饰物所用的原材料和空调异味。在实际使用过程中，这两种味道相互交融，需要非常科学的手段才能搞定。4.2汽车空调噪音的处理方法压缩机噪声产生的原因分析 压缩机噪声直接来源于吸、排气阀的机械撞击和气流脉动。在压缩机起动的瞬间，假如发动机、空调系统和防火墙消音垫等设计、安装不合理，就会把噪声传递到乘员舱内，从而使驾驶者和乘员感到噪声明显，引起不舒适的感觉。目前，汽车空调压缩机引起车内噪声的有以下几种原因。 1）发动机支撑或悬置设计不合理。在汽车设计中，发动机的支撑或悬置点设计不合理，当发动机运转后，由于压缩机是固定在发动机上，压缩机起动时，发动机的震动会导致压缩机产生共振，从而使压缩机噪声增大，人们明显就感到有噪声。 2）空调系统没有减震降噪措施。在汽车空调系统内，压缩机、冷凝器和蒸发器等是通过空调管路连接起来。假如空调系统没有减震降噪措施，那么，当压缩机起动后，压缩机的震动引起的噪声就会通过空调管路传递到蒸发器，从而使车内的驾驶者和乘员就感到噪声加强，有不舒适的感觉。 3）防火墙的消音垫设计或安装不合理。汽车的发动机舱是产生汽车噪声的主要地方，其中防火墙的消音垫就是起到阻断或消减发动机舱内噪声的作用。如果防火墙的消音垫设计不合理或安装不到位，同样也会使发动机舱的噪声，例如压缩机的震动声音传递到乘员舱内。 以上是压缩机引起车内噪声的几种情况分析，不管是何种情况，压缩机噪声引起的不适问题必须解决。 降低或消除压缩机噪声的措施及测试 通过以上三种压缩机引起车内噪声的原因分析，认为通常情况下，发动机、防火墙消音垫设计和安装一般都合理，传递压缩机噪声的可能性较低，因此，本文针对第二种原因，即空调系统减震降噪设计不合理来提出改进措施，并进行相关的测试，以验证措施的有效性。 一般情况下，压缩机起动后，由于压缩机工作，压缩机的转速比发动机的转速高，故一般要产生一定的震动，假如各方面设计及安装合理，则驾驶者和乘客所感受的压缩机噪声不应该明显，不会产生不适的感觉，因此认为，压缩机开启前后的噪声差值在3分贝左右是合理的。如果噪声差值超过这一数值，则会造成驾驶者和乘员的不适。 根据3分贝的噪声差值，对空调管路进行了下面的改进措施和测试。 1蒸发器或空调单元接口贴泡绵 在轿车中，空调系统的蒸发器或空调单元一般固定在防火墙上，为了消除压缩机传递过来的噪声，在空调单元的进风口贴一层1520mm厚的泡绵。 2冷凝器上下支撑加装减震垫 为了缓冲发动机舱以及压缩机排气管的的振动，在冷凝器上下的固定支撑上加装了减震垫。 3空调管路加装消音器 由于压缩机噪声一般来源于吸、排气阀的机械撞击和气流脉动。压缩机排出气体制冷剂时，空调排气管内径较小，排气压力比较稳定，气流脉动小，因此产生振动不大，而就噪声小，而吸气阀不同，由于受车内热负荷变化的影响较大，制冷剂回流到压缩机吸气口时，空调低压管内径较大，制冷剂流量的变化明显，压力也跟着波动大，这样，在压缩机吸气口附近就会产生气流脉动，结果会使压缩机振动较大，而连接在吸气口的空调低压管也跟着产生振动，从而引起的噪声就传递到乘员舱内，让驾驶者和乘员感到噪声加大，有不舒适的感觉。为了解决压缩机吸气气流脉动引起的压缩机噪声，一般在空调低压管（吸气管）靠近压缩机吸气口50mm100mm的位置加装一个直径40mm、长度为50mm的消音器，通过消音器的消音腔吸收气流脉动波，如此减少管路的振动，起到减低或消除压缩机噪声的作用。对此措施，在工况：怠速900RPM、排气压力1.2MPa、空调最冷档、鼓风机1档的前提下，进行了加装消音器前和后的噪声测试，通过测试比较，加装消音器后的压缩机噪声明显地下降。 4空调管路管夹加装减震垫 汽车空调系统中，由于空调低压管直接连接压缩机和蒸发器或空调单元，因此压缩机的噪声也更容易传递到乘员舱内，为了阻隔或减低压缩机噪声的传递，固定低压管的管夹的减震措施要比高压管的复杂。因冷凝器上下固定支架一般都有减震垫，故此空调高压管的固定管夹采用普通的减震衬垫就可起到降噪的作用，而低压管的管夹则不同，管夹内的衬垫设计成内齿型，而且管夹与支架的固定采用了柔性连接，在管夹和支架之间增加减震垫，这样就可最大限度地起缓冲减震作用，把压缩机传过来的噪声降低或吸收。5、未来汽车的发展趋势1产品需求日益个性化 市场对汽车空调产品的需求受到整车厂商和最终消费者的影响，从整车厂商的角度来看，不同类型的整车对汽车空调的要求是不一样的，比如载货车空调和轿车空调就不一样，并且每一款车可能都需要有特殊物理没计的汽车空调，而相对于消费者来讲，对汽车空调的物理或者技术特征不很了解，但消费者会通过汽车空调的品牌和使用效果来做出评价从而影响汽车空调的发展。2技术发展环保节能化汽车空调的环保问题引起了汽车相关群体的关注，汽车空调技术也正在朝环保化方问发展。随着高效汽油和柴油发动机的不断发展，它们的燃烧效率不断提高，燃油余热会进一步减少;而电动车和混合动力车则不得不牺牲驱动性能来提供采暖和制冷。鉴于此，提供节能高效、性能可靠的空调系统对占领市场至关重要。3汽车空调不断向小型化、自动化方向发展随这人们对汽车的要求的增加，小型车大行其道，相应的小型空调也逐渐流行起来，并且处于对安全性的考虑，汽车及其自动化技术将有很大发展空间。4新型制冷剂成果研发喜人空调制冷中主要是HFC134a。制冷剂HFC134a的主要特点是：不含氯原子；具有良好的安全性能；物理性能与CFCl2比较接近，所以制冷系统的改型比较容易；传热性能比CFCl2好，制冷剂的用量可大大减少。另外合成工剂制冷剂、天然工剂制冷剂也在不断研发中。参考文献1尉迟斌 主编 实用制冷与空调工程手册20032电子工业部第十设计研究院空气调节设计手册（第二版）北京：中国建筑工来出版社19953胡兴邦、朱华、叶水泵、冯踏君主编储冷空调系统原理、工程设计及应用M杭州：浙江大学出版社19974赵荣义 主编简明空调设计手册M北京：中国建筑工业出版社 20035要志生 主编中央空调冷却水处理技术比较分析J制冷与空调。20066马平 主编简析中央空调系统调试浅谈J山西建筑20087叶丽影 主编某空调工程设计与施工中存在的问题和解决方法J建筑热能通风空调20058项端祈 主编空调系统消声与隔振设计M北京：机械工业出版社20059胡兆奎 主编集中中央空调冷却水系统洁垢与腐蚀问题的探讨J 暖通空调200610刘卫华等制冷空调新技术及进展北京：机械工业出版社200512