[科普]汽车空调系统

朋友问起汽车空调是如何调节车内温度的。既然空调系统是冬天夏天不可或缺的车内部件，那么跟着小星一起来看看空调按钮背后的乾坤吧。

现在越来越多的汽车空调可以通过空调面板的旋钮分别调节左右两边的温度。这就是多区自动空调。相应的空调控制器HVAC或者也称为车内气候调节器Climate Controller会自动的按照目标温度将热风及冷风相互混合后投送到目标区域。

↑多区自动空调控制面板（来自网络）

在了解空调冷热风的投送方法之前，我们先了解一下冷风是如何制造出来的。

在空调系统原理图中可以发现制冷剂在系统中主要呈现四个状态：高压气态、高压液态、低压液态、低压气态。而连接这四个状态的四个关键部件分别是压缩机Compressor、冷凝器Condenser、膨胀阀Expansion Valve、蒸发器Evaporator。压缩机将管路里的制冷剂进行压缩，制冷剂在发动机舱前部的冷凝器中从气态凝结成液态，这个过程就会释放热量，而经过膨胀阀之后，液态的制冷剂压力忽然降低，最终在车厢内蒸发器中汽化，就会吸收大量的热。从而达到车厢内的制冷效果。

↑传统汽车空调的系统示意图（来自大众自学教材SSP）

其中如下图所示为传统用发动机皮带驱动的空调压缩机。这里提到的管路中的制冷剂，又称冷媒，具有易气化和液化方便传输热量的特性。最早广泛使用的制冷剂就是氟利昂，后来由于氟利昂对臭氧层的破坏而在汽车空调应用中逐渐被牌号为R134A的四氟乙烷所取代。最近由于对环境保护的进一步重视，制冷剂又逐渐向两个方向发展。一个是霍尼韦尔和杜邦公司开发的牌号为HFO1234yf的制冷剂四氟丙烯，另一个则是奔驰主推的CO2二氧化碳制冷剂。其中二氧化碳制冷剂需要更高的压缩压力，因此对压缩机和压力传感器提出了更高的要求。

↑传统用发动机皮带驱动的空调压缩机（来自大众自学教材SSP）

压缩机由皮带轮驱动，借由发动机的动力来压缩制冷液。当汽车空调不工作的时候，驱动轴内部的离合器可受控的脱开皮带轮与内部输入轴的连接。从而节省发动机的动力，并降低油耗。

↑空调压缩机的离合器控制皮带轮的脱开和连接（来自大众自学教材SSP）

那么看完了如上所述的传统汽车空调系统就会发现，这套空调系统只能够制冷。那么当冬季需要制热的时候该怎么办呢？其实传统汽车由于有发动机的存在，天然的就是一个热源。相应的发动机冷却水的热量就可以在冬季用来给车厢内带来足够的热量。那么这个热源和前面的空调系统的制冷功能又是怎么配合来实现车厢内温度调节，甚至多温区温度控制的内？让我们接着往下看。由空调鼓风机Fresh Air Blower向靠近车厢内的空调制冷蒸发器Evaporator和来自发动机热交换器Heat Exchanger送风。而冷凝器和热交换器的左右都配备有温度传感器用作冷暖温度的调节。

↑空调模组实物图与刨面图（来自大众自学教材SSP）

而下图示意图则详细描述了温度调节的详细过程。其中的关键部件就是图中所示的多个挡板Flap，它可以用来控制气流的流向，从而调整流过空调制冷蒸发器（冷风）和热交换器（热风）的比例。从而达到送风温度调节的目的。如图所示进风部分有气流挡板Air Flow Flap和空气再循环挡板Air Recirculation Flap来调整外循环（车外空气作为进气）还是内循环（车内空气作为进气）模式。而出风口又分为除霜口（朝向上部前风挡玻璃，只由来自热风的除霜挡板Defroster Flap控制）、前出风口（由热风挡板Front Warm Air Flap和冷风挡板Front Cold Air Flap来调整冷热出风比例控制送风温度）和左、右、后中控出风口（由热风挡板Left and Right Rear Centre Console Warm Air Flap和冷风挡板Left and Right Rear Centre Console Cold Air Flap来调整冷热出风比例控制送风温度）。

↑汽车空调系统温度调节的详细过程（来自大众自学教材SSP）

依次类推，就可以完成不同出风口不同的冷暖送风比例，从而进行多温区的送风温度控制。下图就是一款四温区空调系统送风区域的示意图。