[科普]汽車空調系統

朋友問起汽車空調是如何調節車內溫度的。既然空調系統是冬天夏天不可或缺的車內部件，那麼跟著小星一起來看看空調按鈕背後的乾坤吧。

現在越來越多的汽車空調可以通過空調面板的旋鈕分別調節左右兩邊的溫度。這就是多區自動空調。相應的空調控制器HVAC或者也稱為車內氣候調節器Climate Controller會自動的按照目標溫度將熱風及冷風相互混合後投送到目標區域。

↑多區自動空調控制面板（來自網路）

在了解空調冷熱風的投送方法之前，我們先了解一下冷風是如何製造出來的。

在空調系統原理圖中可以發現製冷劑在系統中主要呈現四個狀態：高壓氣態、高壓液態、低壓液態、低壓氣態。而連接這四個狀態的四個關鍵部件分別是壓縮機Compressor、冷凝器Condenser、膨脹閥Expansion Valve、蒸發器Evaporator。壓縮機將管路里的製冷劑進行壓縮，製冷劑在發動機艙前部的冷凝器中從氣態凝結成液態，這個過程就會釋放熱量，而經過膨脹閥之後，液態的製冷劑壓力忽然降低，最終在車廂內蒸發器中汽化，就會吸收大量的熱。從而達到車廂內的製冷效果。

↑傳統汽車空調的系統示意圖（來自大眾自學教材SSP）

其中如下圖所示為傳統用發動機皮帶驅動的空調壓縮機。這裡提到的管路中的製冷劑，又稱冷媒，具有易氣化和液化方便傳輸熱量的特性。最早廣泛使用的製冷劑就是氟利昂，後來由於氟利昂對臭氧層的破壞而在汽車空調應用中逐漸被牌號為R134A的四氟乙烷所取代。最近由於對環境保護的進一步重視，製冷劑又逐漸向兩個方向發展。一個是霍尼韋爾和杜邦公司開發的牌號為HFO1234yf的製冷劑四氟丙烯，另一個則是賓士主推的CO2二氧化碳製冷劑。其中二氧化碳製冷劑需要更高的壓縮壓力，因此對壓縮機和壓力感測器提出了更高的要求。

↑傳統用發動機皮帶驅動的空調壓縮機（來自大眾自學教材SSP）

壓縮機由皮帶輪驅動，藉由發動機的動力來壓縮製冷液。當汽車空調不工作的時候，驅動軸內部的離合器可受控的脫開皮帶輪與內部輸入軸的連接。從而節省發動機的動力，並降低油耗。

↑空調壓縮機的離合器控制皮帶輪的脫開和連接（來自大眾自學教材SSP）

那麼看完了如上所述的傳統汽車空調系統就會發現，這套空調系統只能夠製冷。那麼當冬季需要制熱的時候該怎麼辦呢？其實傳統汽車由於有發動機的存在，天然的就是一個熱源。相應的發動機冷卻水的熱量就可以在冬季用來給車廂內帶來足夠的熱量。那麼這個熱源和前面的空調系統的製冷功能又是怎麼配合來實現車廂內溫度調節，甚至多溫區溫度控制的內？讓我們接著往下看。由空調鼓風機Fresh Air Blower向靠近車廂內的空調製冷蒸發器Evaporator和來自發動機熱交換器Heat Exchanger送風。而冷凝器和熱交換器的左右都配備有溫度感測器用作冷暖溫度的調節。

↑空調模組實物圖與刨面圖（來自大眾自學教材SSP）

而下圖示意圖則詳細描述了溫度調節的詳細過程。其中的關鍵部件就是圖中所示的多個擋板Flap，它可以用來控制氣流的流向，從而調整流過空調製冷蒸發器（冷風）和熱交換器（熱風）的比例。從而達到送風溫度調節的目的。如圖所示進風部分有氣流擋板Air Flow Flap和空氣再循環擋板Air Recirculation Flap來調整外循環（車外空氣作為進氣）還是內循環（車內空氣作為進氣）模式。而出風口又分為除霜口（朝向上部前風擋玻璃，只由來自熱風的除霜擋板Defroster Flap控制）、前出風口（由熱風擋板Front Warm Air Flap和冷風擋板Front Cold Air Flap來調整冷熱出風比例控制送風溫度）和左、右、後中控出風口（由熱風擋板Left and Right Rear Centre Console Warm Air Flap和冷風擋板Left and Right Rear Centre Console Cold Air Flap來調整冷熱出風比例控制送風溫度）。

↑汽車空調系統溫度調節的詳細過程（來自大眾自學教材SSP）

依次類推，就可以完成不同出風口不同的冷暖送風比例，從而進行多溫區的送風溫度控制。下圖就是一款四溫區空調系統送風區域的示意圖。

↑四溫區空調系統送風區域的示意圖（來自網路）

希望以上的內容能夠幫助你了解汽車空調系統從冷熱風的製造，到相互混合併且投送的整個過程有所了解。也希望各位能夠享受到越來越智能的空調系統帶來的生活便利。

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