国外汽车空调系统技术发展趋势

第一篇：国外汽车空调系统技术发展趋势

国外汽车空调系统技术发展趋势

摘要近年来,环保和能源问题成为世界关注的焦点,也成为影响汽车业发展的关键因素,各种替代能源动力车的出现,为汽车空调业提出了新的课题与挑战。结合国际汽车空调学会(ＭＡＣＳ)、美国汽车工程师学会(ＳＡＥ)和美国环境保护机构(ＵＳＥＰＡ)对汽车空调业的有关政策,对国外汽车空调系统技术的发展趋向进行了讨论,以期为国内汽车空调制造业的同行们提供参考。

关键词 市政工程 环境保护 综述 汽车空调 1 汽车空调系统在汽车中的重要性日益突出

国际汽车市场竞争日趋激烈,为获得市场,生产出价廉、安全、舒适和低排放的汽车是各大汽车生产商的努力目标,汽车制造商不断地根据用户的要求更新汽车设计,并期望通过利用新技术来提供更好的性能,而是否需要增加成本则主要取决于获得的利益(如环保)是否足以补偿。

汽车空调系统作为影响汽车舒适性的主要总成之一,为汽车提供制冷、取暖、除霜、除雾、空气过滤和湿度控制功能,汽车空调系统已成为汽车市场竞争的主要手段之一。其中,采暖系统可使乘员避免过量着装、为车窗提供除雾和除霜功能,提供舒适性和安全服务;冷气系统则通过制冷、除湿来提供舒适性,通过使司机保持警醒、允许关窗等措施提供了安全服务;采暖和冷气系统还可提供除尘、除臭的功能。这些功能已成为车辆必不可少的要求。虽然目前轿车的燃油余热足够提供轿车内的采暖和除霜的需要,但近期研制的高效汽油、柴油发动机的余热会进一步减少,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,因此必须通过提高汽车空调系统的效率来减轻汽车的动力负担。

对于新一代的环保型汽车,如电动、混合动力、燃料电池和其它的低排放车辆,由于本身动力远小于传统动力车辆,能够提给空调系统的动力极为有限。拥有一套节能高效、性能可靠的空调系统对开拓市场至关重要。2 评价汽车空调系统性能的ＬＣＣＰ

汽车动力的更新和新技术的应用,对汽车空调系统提出了新的挑战,也给许多新技术的应用创造了机会。“蒙特利尔议定书”规定,原来在汽车空调系统使用的工质ＣＦＣ12,在发达国家的使用已经在1996年停止,在发展中国家则在2006年停止。由于各方面的努力,ＣＦＣ12已逐渐被ＨＦＣ134ａ所取代,我国从2001年1月1日起已禁止在新生产的车辆中使用ＣＦＣ12为工质的汽车空调。ＨＦＣ134ａ具有ＯＤＰ(大气臭氧层破坏指数)为零、ＧＷＰ(温室效应指数)为ＣＦＣ12的六分之

一、不可燃、低毒性、制冷量和系统性能与ＣＦＣ12相当等优点,因而作为“过渡性”的替代工质在世界范围内得到认可,但由于它的温室效应指数仍然较高(为ＣＯ2的1300倍),已列入“京都协议”规定限制发展的工质范畴。

为准确评价新技术在汽车空调业的应用可行性,国际汽车空调学会(ＭＡＣＳ)、美国汽车工程师学会(ＳＡＥ)和美国环境保护机构(Ｕ.Ｓ.ＥＰＡ)合作,并提出汽车空调“生命循环气候指数”(ＬｉｆｅＣｙｃｌｅＣｌｉ ｍａｔｅＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ,简称ＬＣＣＰ)的概念,来评价汽车空调系统工质及燃油消耗等综合指数,所谓“生命循环气候指数”包括了从产品生产、使用的原材料和部件到废品处理所造成总的直接和间接排放。

汽车空调运行引起的温室气体排放量约占汽车排气管排放量的2%～10%,随着高性能发动机的使用,这一比例逐渐变大。目前使用汽车空调在总的温室气体排放中所占比例仍很小。在美国,ＥＰＡ统计的汽车空调引起的温室气体排放约占全球温室气体排放的0.1%。

温室气体排放发生在汽车生命周期的每一阶段:生产、使用、回收处理。ＬＣＣＰ表示从生产到回收的排放量,包括零部件材料使用的能量造成的排放。ＬＣＣＰ概念比原先使用的“ＴＥＷＩ”概念更为科学。“ＴＥＷＩ”只包括了制冷剂的直接排放和系统运行能耗造成的间接排放;ＬＣＣＰ还包括了制造零部件、制冷剂消耗的能量、替换及服务耗能。减少直接或间接排放的手段

温室气体的直接和间接排放量依赖于空调系统及其零部件的设计水平和产品质量,同时跟车辆运行环境的温度和湿度有关。对一定的制冷剂,直接排放率主要受系统工作压力影响,而环境温度和压缩机输入功率又决定了制冷系统的工作压力。间接排放主要由生产系统所需的能量、保证一定舒适性所必须提供的冷量及制冷系统的效率决定。在某些环境下,燃料消耗引起的间接排放远远大于制冷剂泄漏引起的直接排放量,尤其是在报废之前使用制冷剂回收装置。而在某些气候条件下因为很少使用空调,直接排放则是ＬＣＣＰ的主要部分。减少直接排放的措施: 1)在维修和车辆报废时使用制冷剂回收和再利用设备。

2)改进零部件质量减少泄漏,降低软管汇漏率并尽可能减少软管长度,改进管路接头,在可能的情况用“全封闭”的结构代替开启式压缩机的轴封。Ｈｕｔｃｈｉｎｓｏｎ公司开发的新型车用制冷系统双端面密封接头的泄漏量与单“Ｏ”型圈密封接头的比较。在127℃,3.2ＭＰａ表压下,30天的泄漏测试结果表明新型的泄漏量减少了80%。3)减少制冷剂充注量。

4)改用低ＧＷＰ值且蒸汽压力适当、渗透率较小的制冷剂。减少燃料消耗引起的间接排放: 1)通过增加车厢隔热层厚度、改善车厢密封性、减少玻璃传热(如采用光线选择性玻璃、隔热膜)等措施减少车厢热负荷。

2)进行压缩机容量调节,减少过度制冷后再加热而引起的能量损耗。如日本电装开发的电控变排量压缩机用电磁阀代替原有变排量压缩机的气动阀(图1),使压缩机输气量可在0-100%范围连续调节,这种结构不仅节能,而且不必安装离合器,因而减轻了压缩机的质量,并大大提高了系统可靠性。

3)通过控制、减少摩擦、蓄热、改善传热等措施来提高系统零部件的能源利用效率。如图2为过冷型冷凝器,该换热器将传统的冷凝器、贮液器、干燥过滤器和过冷器合成一体,可确保节流阀前的过冷度而提高效率,且因减小了贮液器的内容积而可减少制冷剂充注量。

4)使用高效率零部件以减轻质量。

5)采用新的系统或新的制冷剂来达到更佳的ＬＣＣＰ值,并提供令人满意的加热、冷却、除霜、除湿、除雾和湿度控制性能。如一般车辆在冬季将外部空气经加热器引入车室内除雾(新风模式)时,同样量的热风被排出车外,因此造成采暖负荷的70%的热量损失了。日本电装开发的内外空气双层循环系统（图3）,只将加热后的外部热空气引入车室顶部,而使室内空气在足部循环,这样可减少一半的热量损失。而在夏季这种通风方式约可节约40%的动力。4 未来新型动力车可能使用的空调系统

汽车动力系统的环保设计对市场的影响要远远大于汽车空调系统效率对客户的影响,然而对于能源利用效率最高的电动、混合动力、燃料电池及低排放汽车,它们是否能被用户接受却往往依赖于是否拥有效率更高的采暖和空调系统。例如,单用电力制冷和采暖可使电动车和燃料电池车的可行驶里程减少50%以上,以至连典型城市交通都难于适应。对于日益开拓的家用轿车市场,微型车用于空调的能量少于普通车辆,但这部分能量在小功率发动机的输出功中占的比例却不小。

由于国际社会的共同努力,在全世界范围内实现ＣＦＣ12到ＨＦＣ134ａ替代的速度和花费比各公司单兵作战要小得多。如果新的技术能够在全球范围内被接受,则可能有同样的好处,但是不可避免的是,有些新的设计只在某些气候条件下或某些特殊市场规则下才有优势。因此在全球范围内可能存在多种技术选择。

目前带空调的汽车一般在湿度控制功能,空气通过冷却除湿后再被加热到一定的温度,以控制车窗除雾并保证乘客舒适性。这一点在新的系统设计中可能会遇到挑战,例如在电动汽车中使用热泵型空调供暖,能够提高能源利用率,但要同时实现湿度和温度的控制却很困难。

未来新型空调系统的开发必须与汽车开发同步,以适应新的变化:如发动机效率提高(余热量减少)、电气化、混合驱动动力及其它新型零部件使用后导致空调系统特性的变化。

1).汽车电气化日益加强新型的电子元件如加热座椅、娱乐系统、电子导航等在汽车上的应用日渐广泛,为了适应这些技术,汽车生产商正在拟转向42Ｖ系统。采用高电压系统后有可能去除皮带驱动的系统,如发电机、空调压缩机、水泵及动力转向泵等。这使在汽车空调系统中应用全封闭压缩机成为可能,并且只要发动机舱内靠近仪表盘的部分在足够的空间,就有可能用金属管代替软管,从而大大降低制冷剂泄漏。

2).电动车及一些混合动力车需要负荷调度电动车和一些混合驱动车为了达到高效和减少温室气体排放的目的,以尽量少使用燃料来满足动力要求。例如,一些混合驱动车在发动机模式时利用多余动力对电池充电,当电池充电完成时则切向电动模式。相应地空调系统的设计面临新的挑战:因为无论发动机模式和电动模式时都需要空调(或采暖)。丰田混合动力车为了节约燃料设计成在发动机模式和电动模式中间来回切换,只在发动机模式下开启空调,因为空调的压缩机由发动机通过皮带驱动,发动机必须运行以产生热量,在汽车临时停车或持续减速时切换到电动模式—只有在需要空调时才开启发动机。本田的混合驱动车有一个小汽油发动机,与电动马达并行以补充动力。本田采用独特的“经济模式”使发动机阶段性地怠速运行,以确保车室内保持在舒适的温度。在空调(或采暖)负荷较大时,需要保持发动机连续运转,以确保舒适性。

3).新的零部件技术可减少空调或采暖负荷增强车身隔热、改进门封结构、玻璃镀层和其它新技术的应用都可减少车室热负荷,从而减少用于空调或采暖的能耗而减少温室气体排放。5 技术选择

至少有六种方案可减少汽车空调系统的温室气体排放量,三种方案是改进现在ＨＦＣ134ａ系统,三种方案是采用新的制冷剂,每一个方案都有其优缺点。方案一:改进ＨＦＣ134ａ系统的维修和处理环节

在维修和报废空调系统时回收和再利用ＨＦＣ134ａ,以减少直接排放对气候的影响。这一方案需要国家法律保证。据估计发达国家在1～2年内的回收率可达90%,而发展中国家的实施则需要2～3年时间。方案二:改进ＨＦＣ134ａ系统

这一方案通过改进传统的ＨＦＣ134ａ系统,减少系统充注量、提高部件品质来提高系统效率。与制冷剂回收相结合,这一方案的收益最高。估计改进后的ＨＦＣ134ａ系统会在1～3年实施。Ｖｉｓｔｅｏｎ[3]其传统ＨＦＣ134ａ系统进行了改造,以变排量压缩机取代原有170ｃｃ的旋转斜盘式压缩机,以同样换热面积的过冷式冷凝器代替原平行流冷凝器,以同样换热面积的挤压管蒸发器代替原层叠式蒸发器,以1.5冷吨的热力膨胀阀取代原系统中采用的节流短管,新系统同时采用了新型软管和接头,使制冷剂泄漏分别减少78%和88%。新系统的充注量下降了18%,而系统ＣＯＰ则提高了32%。方案三:全封闭ＨＦＣ134ａ系统

这一方案是采用全封闭的ＨＦＣ134ａ系统及制冷剂回收技术,其实施时间依赖于电动汽车投入市场的时间和市场占有率,据估计至少需要4～5年时间。全封闭系统在固定空调中的使用已经很成熟,在汽车上的使用没有大的技术障碍。这种系统对目前正在开发的传统内燃机汽车高电压系统和未来的电动、混合驱动车都非常有吸引力。方案四:在改进的系统中使用碳氢制冷剂

汽车生产商和供应商们在正研制使用碳氢为制冷剂的汽车空调系统,尤其是采用载冷剂方式降低可燃性危险的两级系统更有吸引力。1999年Ｄｅｌｐｈｉ开发了带两级冷却循环的碳氢系统(图4),并在凤凰城会议上与ＨＦＣ134ａ系统进行了比较,但新系统的效率和可靠性仍有待进一步的研究。在汽车中使用可燃制冷剂必须经过大量工程验证和测试,而且在商业化以前必须经过制订标准、维修程序、生产和技工培训的过程。但这一方案与封闭系统和二氧化碳系统相比没有大的技术障碍。据估计在第一辆车上装这种可燃工质约需4～5年。方案五:在改进的系统中使用低ＧＷＰ值的ＨＦＣ152ａ制冷剂

采用载冷剂方式的两级ＨＦＣ152ａ系统也在研制中,ＨＦＣ152ａ的燃烧热约为丙烷的2 3,因而可燃性比丙烷小,但与碳氢制冷剂一样,ＨＦＣ152ａ在汽车空调系统中的使用也必须经过大量工程验证和测试,而且在商业化以前必须经过制订标准、维修程序、生产和技工培训的过程。其实际应用估计也在4～5年以后。方案六:超临界的二氧化碳系统

目前,全球各大汽车生产厂和零部件供应商都在开发超临界的二氧化碳汽车空调系统及相应的零部件。超临界二氧化碳系统与ＨＦＣ134ａ相比有潜在的能源效率优势,且工质的ＧＷＰ值在所有工质中最低, 1999年在美国凤凰城ＳＡＥ会议上的实车测试结果表明(图5),装载在中型汽车上的几台欧洲和日本开发的二氧化碳系统样机性能均已达到或超过ＨＦＣ134ａ系统,而日本的一家装在微型车上的系统性能比ＨＦＣ134ａ系统要差。二氧化碳工质与ＨＦＣ134ａ相比,其压缩热很大,因而在热泵空调系统使用中很有吸引力。有必要开发安全装置,在检测并将漏至车厢内的二氧化碳气体排出。由于系统工作压力比ＨＦＣ134ａ系统高出6倍,因此需要新的维修设备和专业培训。估计正式使用时间4～7年以后。

第二篇：国外汽车空调系统技术发展趋势毕业论文

黑龙江大学剑桥学院2011届毕业论文

国外汽车空调系统技术发展趋势

摘要近年来,环保和能源问题成为世界关注的焦点,也成为影响汽车业发展的关键因素,各种替代能源动力车的出现,为汽车空调业提出了新的课题与挑战。结合国际汽车空调学会(ＭＡＣＳ)、美国汽车工程师学会(ＳＡＥ)和美国环境保护机构(ＵＳＥＰＡ)对汽车空调业的有关政策,对国外汽车空调系统技术的发展趋向进行了讨论,以期为国内汽车空调制造业的同行们提供参考。

关键词 市政工程 环境保护 综述 汽车空调 汽车空调系统在汽车中的重要性日益突出

国际汽车市场竞争日趋激烈,为获得市场,生产出价廉、安全、舒适和低排放的汽车是各大汽车生产商的努力目标,汽车制造商不断地根据用户的要求更新汽车设计,并期望通过利用新技术来提供更好的性能,而是否需要增加成本则主要取决于获得的利益(如环保)是否足以补偿。

汽车空调系统作为影响汽车舒适性的主要总成之一,为汽车提供制冷、取暖、除霜、除雾、空气过滤和湿度控制功能,汽车空调系统已成为汽车市场竞争的主要手段之一。其中,采暖系统可使乘员避免过量着装、为车窗提供除雾和除霜功能,提供舒适性和安全服务;冷气系统则通过制冷、除湿来提供舒适性,通过使司机保持警醒、允许关窗等措施提供了安全服务;采暖和冷气系统还可提供除尘、除臭的功能。这些功能已成为车辆必不可少的要求。虽然目前轿车的燃油余热足够提供轿车内的采暖和除霜的需要,但近期研制的高效汽油、柴油发动机的余热会进一步减少,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,因此必须通过提高汽车空调系统的效率来减轻汽车的动力负担。

对于新一代的环保型汽车,如电动、混合动力、燃料电池和其它的低排放车辆,由于本身动力

黑龙江大学剑桥学院2011届毕业论文

远小于传统动力车辆,能够提给空调系统的动力极为有限。拥有一套节能高效、性能可靠的空调系统对开拓市场至关重要。评价汽车空调系统性能的ＬＣＣＰ

汽车动力的更新和新技术的应用,对汽车空调系统提出了新的挑战,也给许多新技术的应用创造了机会。“蒙特利尔议定书”规定,原来在汽车空调系统使用的工质ＣＦＣ12,在发达国家的使用已经在1996年停止,在发展中国家则在2006年停止。由于各方面的努力,ＣＦＣ12已逐渐被ＨＦＣ134ａ所取代,我国从2001年1月1日起已禁止在新生产的车辆中使用ＣＦＣ12为工质的汽车空调。ＨＦＣ134ａ具有ＯＤＰ(大气臭氧层破坏指数)为零、ＧＷＰ(温室效应指数)为ＣＦＣ12的六分之

一、不可燃、低毒性、制冷量和系统性能与ＣＦＣ12相当等优点,因而作为“过渡性”的替代工质在世界范围内得到认可,但由于它的温室效应指数仍然较高(为ＣＯ2的1300倍),已列入“京都协议”规定限制发展的工质范畴。

为准确评价新技术在汽车空调业的应用可行性,国际汽车空调学会(ＭＡＣＳ)、美国汽车工程师学会(ＳＡＥ)和美国环境保护机构(Ｕ.Ｓ.ＥＰＡ)合作,并提出汽车空调“生命循环气候指数”(ＬｉｆｅＣｙｃｌｅＣｌｉ ｍａｔｅＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ,简称ＬＣＣＰ)的概念,来评价汽车空调系统工质及燃油消耗等综合指数,所谓“生命循环气候指数”包括了从产品生产、使用的原材料和部件到废品处理所造成总的直接和间接排放。

汽车空调运行引起的温室气体排放量约占汽车排气管排放量的2%～10%,随着高性能发动机的使用,这一比例逐渐变大。目前使用汽车空调在总的温室气体排放中所占比例仍很小。在美国,ＥＰＡ统计的汽车空调引起的温室气体排放约占全球温室气体排放的0.1%。

温室气体排放发生在汽车生命周期的每一阶段:生产、使用、回收处理。ＬＣＣＰ表示从生产到回收的排放量,包括零部件材料使用的能量造成的排放。ＬＣＣＰ概念比原先使用的“ＴＥＷＩ”概念更为科学。“ＴＥＷＩ”只包括了制冷剂的直接排放和系统运行能耗造成的间接排放;ＬＣＣＰ还包括了制造零部件、制冷剂消耗的能量、替换及服务耗能。

黑龙江大学剑桥学院2011届毕业论文 减少直接或间接排放的手段

温室气体的直接和间接排放量依赖于空调系统及其零部件的设计水平和产品质量,同时跟车辆运行环境的温度和湿度有关。对一定的制冷剂,直接排放率主要受系统工作压力影响,而环境温度和压缩机输入功率又决定了制冷系统的工作压力。间接排放主要由生产系统所需的能量、保证一定舒适性所必须提供的冷量及制冷系统的效率决定。在某些环境下,燃料消耗引起的间接排放远远大于制冷剂泄漏引起的直接排放量,尤其是在报废之前使用制冷剂回收装置。而在某些气候条件下因为很少使用空调,直接排放则是ＬＣＣＰ的主要部分。

减少直接排放的措施: 1)在维修和车辆报废时使用制冷剂回收和再利用设备。

2)改进零部件质量减少泄漏,降低软管汇漏率并尽可能减少软管长度,改进管路接头,在可能的情况用“全封闭”的结构代替开启式压缩机的轴封。Ｈｕｔｃｈｉｎｓｏｎ公司开发的新型车用制冷系统双端面密封接头的泄漏量与单“Ｏ”型圈密封接头的比较。在127℃,3.2ＭＰａ表压下,30天的泄漏测试结果表明新型的泄漏量减少了80%。

3)减少制冷剂充注量。

4)改用低ＧＷＰ值且蒸汽压力适当、渗透率较小的制冷剂。

减少燃料消耗引起的间接排放: 1)通过增加车厢隔热层厚度、改善车厢密封性、减少玻璃传热(如采用光线选择性玻璃、隔热膜)等措施减少车厢热负荷。

2)进行压缩机容量调节,减少过度制冷后再加热而引起的能量损耗。如日本电装开发的电控变排量压缩机用电磁阀代替原有变排量压缩机的气动阀(图1),使压缩机输气量可在0-100%

黑龙江大学剑桥学院2011届毕业论文

范围连续调节,这种结构不仅节能,而且不必安装离合器,因而减轻了压缩机的质量,并大大提高了系统可靠性。

3)通过控制、减少摩擦、蓄热、改善传热等措施来提高系统零部件的能源利用效率。如图2为过冷型冷凝器,该换热器将传统的冷凝器、贮液器、干燥过滤器和过冷器合成一体,可确保节流阀前的过冷度而提高效率,且因减小了贮液器的内容积而可减少制冷剂充注量。

4)使用高效率零部件以减轻质量。

5)采用新的系统或新的制冷剂来达到更佳的ＬＣＣＰ值,并提供令人满意的加热、冷却、除霜、除湿、除雾和湿度控制性能。如一般车辆在冬季将外部空气经加热器引入车室内除雾(新

黑龙江大学剑桥学院2011届毕业论文

风模式)时,同样量的热风被排出车外,因此造成采暖负荷的70%的热量损失了。日本电装开发的内外空气双层循环系统（图3）,只将加热后的外部热空气引入车室顶部,而使室内空气在足部循环,这样可减少一半的热量损失。而在夏季这种通风方式约可节约40%的动力。未来新型动力车可能使用的空调系统

汽车动力系统的环保设计对市场的影响要远远大于汽车空调系统效率对客户的影响,然而对于能源利用效率最高的电动、混合动力、燃料电池及低排放汽车,它们是否能被用户接受却往往依赖于是否拥有效率更高的采暖和空调系统。例如,单用电力制冷和采暖可使电动车和燃料电池车的可行驶里程减少50%以上,以至连典型城市交通都难于适应。对于日益开拓的家用轿车市场,微型车用于空调的能量少于普通车辆,但这部分能量在小功率发动机的输出功中占的比例却不小。

由于国际社会的共同努力,在全世界范围内实现ＣＦＣ12到ＨＦＣ134ａ替代的速度和花费比各公司单兵作战要小得多。如果新的技术能够在全球范围内被接受,则可能有同样的好处,但是不可避免的是,有些新的设计只在某些气候条件下或某些特殊市场规则下才有优势。因此在全球范围内可能存在多种技术选择。

目前带空调的汽车一般在湿度控制功能,空气通过冷却除湿后再被加热到一定的温度,以控制车窗除雾并保证乘客舒适性。这一点在新的系统设计中可能会遇到挑战,例如在电动汽车中使用热泵型空调供暖,能够提高能源利用率,但要同时实现湿度和温度的控制却很困难。

黑龙江大学剑桥学院2011届毕业论文

未来新型空调系统的开发必须与汽车开发同步,以适应新的变化:如发动机效率提高(余热量减少)、电气化、混合驱动动力及其它新型零部件使用后导致空调系统特性的变化。

1).汽车电气化日益加强新型的电子元件如加热座椅、娱乐系统、电子导航等在汽车上的应用日渐广泛,为了适应这些技术,汽车生产商正在拟转向42Ｖ系统。采用高电压系统后有可能去除皮带驱动的系统,如发电机、空调压缩机、水泵及动力转向泵等。这使在汽车空调系统中应用全封闭压缩机成为可能,并且只要发动机舱内靠近仪表盘的部分在足够的空间,就有可能用金属管代替软管,从而大大降低制冷剂泄漏。

2).电动车及一些混合动力车需要负荷调度电动车和一些混合驱动车为了达到高效和减少温室气体排放的目的,以尽量少使用燃料来满足动力要求。例如,一些混合驱动车在发动机模式时利用多余动力对电池充电,当电池充电完成时则切向电动模式。相应地空调系统的设计面临新的挑战:因为无论发动机模式和电动模式时都需要空调(或采暖)。丰田混合动力车为了节约燃料设计成在发动机模式和电动模式中间来回切换,只在发动机模式下开启空调,因为空调的压缩机由发动机通过皮带驱动,发动机必须运行以产生热量,在汽车临时停车或持续减速时切换到电动模式—只有在需要空调时才开启发动机。本田的混合驱动车有一个小汽油发动机,与电动马达并行以补充动力。本田采用独特的“经济模式”使发动机阶段性地怠速运行,以确保车室内保持在舒适的温度。在空调(或采暖)负荷较大时,需要保持发动机连续运转,以确保舒适性。

3).新的零部件技术可减少空调或采暖负荷增强车身隔热、改进门封结构、玻璃镀层和其它新技术的应用都可减少车室热负荷,从而减少用于空调或采暖的能耗而减少温室气体排放。技术选择

至少有六种方案可减少汽车空调系统的温室气体排放量,三种方案是改进现在ＨＦＣ134ａ系统,三种方案是采用新的制冷剂,每一个方案都有其优缺点。

黑龙江大学剑桥学院2011届毕业论文

方案一:改进ＨＦＣ134ａ系统的维修和处理环节

在维修和报废空调系统时回收和再利用ＨＦＣ134ａ,以减少直接排放对气候的影响。这一方案需要国家法律保证。据估计发达国家在1～2年内的回收率可达90%,而发展中国家的实施则需要2～3年时间。

方案二:改进ＨＦＣ134ａ系统

这一方案通过改进传统的ＨＦＣ134ａ系统,减少系统充注量、提高部件品质来提高系统效率。与制冷剂回收相结合,这一方案的收益最高。估计改进后的ＨＦＣ134ａ系统会在1～3年实施。Ｖｉｓｔｅｏｎ[3]其传统ＨＦＣ134ａ系统进行了改造,以变排量压缩机取代原有170ｃｃ的旋转斜盘式压缩机,以同样换热面积的过冷式冷凝器代替原平行流冷凝器,以同样换热面积的挤压管蒸发器代替原层叠式蒸发器,以1.5冷吨的热力膨胀阀取代原系统中采用的节流短管,新系统同时采用了新型软管和接头,使制冷剂泄漏分别减少78%和88%。新系统的充注量下降了18%,而系统ＣＯＰ则提高了32%。

方案三:全封闭ＨＦＣ134ａ系统

这一方案是采用全封闭的ＨＦＣ134ａ系统及制冷剂回收技术,其实施时间依赖于电动汽车投入市场的时间和市场占有率,据估计至少需要4～5年时间。全封闭系统在固定空调中的使用已经很成熟,在汽车上的使用没有大的技术障碍。这种系统对目前正在开发的传统内燃机汽车高电压系统和未来的电动、混合驱动车都非常有吸引力。

方案四:在改进的系统中使用碳氢制冷剂

汽车生产商和供应商们在正研制使用碳氢为制冷剂的汽车空调系统,尤其是采用载冷剂方式降低可燃性危险的两级系统更有吸引力。1999年Ｄｅｌｐｈｉ开发了带两级冷却循环的碳氢系统(图4),并在凤凰城会议上与ＨＦＣ134ａ系统进行了比较,但新系统的效率和可靠性仍有待进一步的研究。在汽车中使用可燃制冷剂必须经过大量工程验证和测试,而且在商业化以前必须经过制订标准、维修程序、生产和技工培训的过程。但这一方案与封闭系统和二

黑龙江大学剑桥学院2011届毕业论文

氧化碳系统相比没有大的技术障碍。据估计在

黑龙江大学剑桥学院2011届毕业论文

设备和专业培训。估计正式使用时间4～7年以后。

第三篇：汽车空调系统实验报告

汽车空调系统实验报告

车辆2 陈树郁 201131150501

一、实验目的

1.学习并理解汽车空调系统的组成及基本工作原理；

2.熟悉空调系统的制冷循环路线；

3.掌握对空调系统的操作以及控制系统的结构原理；

4.理解压力表的结构原理以及对压力表的操作；

5.理解制冷剂的作用并能掌握加注方法；

6.具有诊断和排除汽车空调系统常见故障的技能。

二、空调工作基本原理

发动机驱动的压缩机将气态的制冷剂从蒸发器中抽出，并将其送入冷凝器。高压气态制冷剂经冷凝器时液化而进行热交换（释放热量），热量被车外的空气带走。然后高压液态的制冷剂经膨胀阀的节流作用而降压，低压液态制冷剂在蒸发器中气化而进行热交换（吸收热量），此时蒸发器附近被冷却了的空气通过鼓风机吹入车厢内。接着气态制冷剂又被压缩机抽走，泵入冷凝器，如此使制冷剂进行封闭的循环流动，不断地将车厢内的热量排到车外，使车厢内的气温降至适宜的温度。

三、实验设备

1.曲柄连杆式压缩机（由曲柄，连杆，活塞，进排气阀等组成）；

2.斜盘式压缩机（由主轴，斜盘，气缸，活塞，进排阀等组成）；

3.冷凝器、干燥器、膨胀阀、蒸发器、压力表、制冷剂罐、真空泵、空调系统示教台。

四、实验设备简介

1.空调压缩机

a)压缩机的功能

把蒸发器中吸收热量后产生的低温低压冷冻剂蒸气吸入后进行压缩，升高其压力和温度之后送往冷凝器，使冷冻剂在冷却循环中进行循环，由蒸发器吸收的热量在通过冷凝器时散发掉。

b)压缩机的种类

压缩机的种类分为曲轴连杆式、斜盘式摇盘式、双作用轴向斜盘式、涡旋式、旋转叶片式等；

c)压缩机的工作原理（双作用式）

当主轴带动斜盘转动时，斜盘便驱动活塞作轴向移动，由于活塞在前后布置的气缸中同时作轴向运动，这相当于两个活塞在作双向运动。

d)工作过程

前缸活塞向左移动时，排气阀片关闭，缸内压力下降，吸气阀片打开,低压蒸气进入气缸开始了吸气过程，一直到活塞向左移动到终点为止；与此同时后缸活塞也向左移动，但不同的是后缸活塞处于压缩过程,在这过程中蒸气不断被压缩，压力和温度不断上升，上升到一定程度时，排气阀片打开，转到排气过程,一直到活塞移动到最左边为止。这样斜盘每转动一周,前后两个活塞分别同时完成吸气、压缩过程,这样一次循环,相当于两个工作循环。

e)压缩机电磁离合器

压缩机电磁离合器在需要的时候可以接通或切断发动机与压缩机之间的动力传递；另外，当压缩机过载时，它还能起到一定的保护作用。2.冷凝器

空调冷凝器用于制冷空调系统，管内制冷液直接与管外空气强制进行热交换，以达到制冷空气的效果。

在制冷时为系统的高压设备（冷暖热泵型在制热状态时为低压设备），装在压缩机排气口和节流装置（毛细管或电子膨胀阀）之间，由空调压缩机中排出的高温高压气体，进入冷凝器，通过铜管和铝箔片散热冷却，空调器中都装有轴流式冷却风扇，采用的是风冷式，使制冷剂在冷却凝结过程中，压力不变，温度降低。由气体转化为液体。

在冷凝器内制冷剂发生变化的过程，在理论上可以看成等温变化过程。实际上它有三个作用，一是空气带走了压缩机送来的 高温空调制冷剂气体的过热部分，使其成为干燥饱和蒸气；二是在饱和温度不变的情况下进行液化；三是当空气温度低于冷凝温度时，将已液化的制冷剂进一步冷却 到与周围空气相同的温度，起到冷却作用

目前汽车空调冷凝器有管片式、管带式以及平行流式3种。

3.干燥器

储液干燥器串联在冷凝器与膨胀阀之间的管路上,使从冷凝器中来的高压制冷剂液体经过滤、干燥后流向膨胀阀。在制冷系统中,它起到储液、干燥和过滤液态制冷剂的作用。制冷剂和冷冻机油中含有微量水分，当这些水分通过节流装置时,由于压力和温度下降,水分便容易凝结成冰，造成系统堵塞的“冰堵”故障。干燥的最主要功用是防止水分在制冷系统中造成冰堵。

此外，制冷系统会由于制造维修时,而带入一些杂物，同时，金属的腐蚀作用也会产生一些杂质。上述杂质与制冷系统的制冷剂混合在一起,在系统中循环便很容易将系统中堵塞，影响正常工作,同时也会增加压缩机的磨损，所以干燥器的另一重要作用是过滤。

4.膨胀阀

膨胀阀也称节流阀,是组成汽车空调制冷系统的主要部件,安装在蒸发器入口处。功能是把来自贮液干燥器的高压液态制冷剂节流减压,调节和控制进入蒸发器中的液态制冷剂量,使之适应制冷负荷的变化,同时可防止压缩机发生液击现象(即未蒸发的液态制冷剂进入压缩机后被压缩,极易引起压缩机阀片的损坏)和蒸发器出口蒸气异常过热。

目前膨胀阀主要有内平衡热力膨胀阀、外平衡热力膨胀阀、H型膨胀阀、膨胀节流管（孔管）四种结构形式。

膨胀阀工作原理：它有四个接口通往空调系统，一个接干燥过滤器出口，一个接蒸发器入口。另外两个接口，一个接蒸发器出口，一个接压缩机进口。感温元件处在从蒸发器出来的制冷剂气流中。这种膨胀阀是温控式的，当冷却负荷的增加导致蒸发器向外输出的温度升高，感温包的温度也随之升高并产生膨胀作用。通过膜片和推杆推动球阀使截面加大，制冷剂进入蒸发器的流量加大。当蒸发器内制冷剂输出温度有所下降时，感温包收缩，球阀的横截面减小，导致制冷剂进入蒸发器的流速减慢。阀门的开度大小取决于蒸发器输出端的温度。

5.蒸发器

空调蒸发器的作用是利用液态低温制冷剂在低压下易蒸发，转变为蒸气并吸收周围空气的热量，风机再将冷风吹到车室内，达到制冷目的。

6.制冷剂

制冷剂又称制冷工质，在南方一些地区俗称雪种。它是在制冷系统中不断循环并通过其本身的状态变化以实现制冷的工作物质。制冷剂在蒸发器内吸收被冷却介质（水或空气等）的热量而汽化，在冷凝器中将热量传递给周围空气或水而冷凝。

以前的汽车使用的制冷剂为R-12，它会破坏臭氧层，已淘汰，制冷剂不可混用。目前空调使用的制冷剂，一种是R22制冷剂，另一种是R410A新冷媒。

五、实验过程

1、制冷剂加注过程

空调系统在加注制冷剂前必须抽真空，而抽真空的目的是为了清除系统中的空气及水分，并进一步检查系统在真空情况下的密封性。a)抽真空步骤

① 将歧管压力表中黄色(中间)软管的接头接到真空泵上，将蓝色(低压)软管 的接头接到低压管路维修阀口上，将红色(高压)软管接头接到高压管路维修阀口上;② 打开歧管压力表，打开高低压手动阀，启动真空泵； ③ 抽真空到低压表的负压值高于l00kPa；

④ 关闭高低压手动阀，其低压侧表针在10分钟内不得有明显回升。若无，则可向系统内充注制冷剂；若有，就应向系统内充入少量制冷剂进行查找、检修泄漏点，并重新抽真空。b)制冷剂加注步骤

将压力表黄色软管接头从真空泵上接到倒的制冷剂钢瓶接口上；

拧开压力表高压手动阀，向系统中加入液态制冷剂，直到规定量；若不能加注到规定量，可按步骤b补充。注：加注液态制冷剂时，不可拧开低压手动阀，以防产生液击；不能启动空调，以防制冷剂倒灌入钢瓶中产生危险。c)加注气态制冷剂

① 将压力表中黄色软管接头从真空泵上接到正立的制冷剂钢瓶接口上； ② 拧开钢瓶阀门，拧松压力表黄色软管螺母，直到有制冷剂气体外泄约2-3 秒钟，然后拧紧螺母；

③ 拧开压力表低压手动阀，向系统中加入气态制冷剂，当系统压力高于 2.5kg/cm2时，关闭低压阀；

④ 启动发动机，同时启动空调且置最大制冷工况档； ⑤ 再打开低压手动阀，让制冷剂吸入系统，直到规定量。

需注意的是补充制冷剂，可用压力表和视液镜观查法来确定制冷剂是否足量。

2、空调泄露点的查找

a)直接查找有油污的地方，若过于隐蔽也可把洗洁精水涂抹在管道上，有气泡冒出的地方即为泄露点；

b)用试灯法检测，若火苗呈绿色则灯接近处即为泄露点； c)电子检测法检测，将探头伸到可疑泄露处，若有冷媒泄露则在显示屏上有显示，在检测过程中要注意调节灵敏度； d)荧光法检测泄漏量很小的泄露点。

六、实验心得

1.通过实验对空调的组成零部件有了更深层的了解；

2.在实验不断思考的过程中，对空调的工作原理、检测与维护的知识得到进一 步的提升；增强了自身的学习能力；

3.冷媒发生的变化：

a)压缩机：低温低压气态制冷剂压缩成高温高压制冷剂

b)冷凝器：将高压制冷剂蒸汽冷凝成中温高压液体（注：从冷凝器中出来的为液态冷媒，流经干燥瓶吸收了多余的水分）

c)蒸发器：低温低压的液态制冷剂蒸发成低温低压的制冷剂蒸汽

4.通过学习解决了之前在4S店实习中遇到汽车空调蒸发器至压缩机空气入口 之间的低压管路结霜的问题，结合课堂上的知识，我认为应该有以下几个原因： a)管道堵塞 b)鼓风机不运转 c)干燥瓶不起做用 d)温度传感器失效

第四篇：国外大豆加工食品及加工技术发展趋势

国外大豆加工食品及加工技术发展趋势

大豆饮料原本就含有异黄酮成分，现在再外加大豆异黄酮提取物强化了这一成分，但是强化时异黄酮的溶解性是个问题。为此，在溶解大豆异黄酮浓缩物时需配加乳化剂，或者通过均质机进行均质处理。

豆奶及以大豆为基料的饮料也有外加各种形式大豆蛋白的，饮料中大多使用分离大豆蛋白和浓缩大豆蛋白。供应大豆蛋白和异黄酮公司的应用研究人员第兰克塔·埃戈巴特博士指出：“为了形成各种不同黏性状态，市场上的许多大豆分离蛋白可以使最终制品饮料保持良好的性质。”为制作有稳妥黏度的大豆“夏克”，需要使用高黏度蛋白质，而制作类似牛奶黏度的高蛋白质“夏克”，则需使用低黏度蛋白质。为制作果汁基础的饮料，还需经过特殊的稳定化处理，以使用果胶为稳定剂最理想，工艺中还同时需要均质机处理。

埃戈巴特博士指出，制作透明型液体饮料的大豆蛋白迄今为止市场上还没有，“只要少量使用大豆蛋白，就会形成较为混浊的饮料。现在，为制作透明饮料需要使用相当水解度的蛋白制品，但市面上尚无相应的产品，而且目前尚未得到证明，高度水解的大豆蛋白制品也有益于心脏健康。”

大豆蛋白加入饮料时会出现豆腥味，因此加工时需试验改良风味，现在此类试验和研究很多。在香精香料业界，目前已经开发出可供大豆饮料用的多种屏蔽性香精。在饮料用大豆蛋白市场上，用于粉末型大豆蛋白的屏蔽性香精也已有同样的开发，因此今后饮料公司可以很容易地加工制成高级大豆基料产品。

●大豆蛋白制作植物“牛肉”

美国的华盛顿食品公司、鲍卡汉堡（包）公司、拉伊特拉伊夫公司和耶布公司等许多企业现在都在市场上供应以大豆为基础材料的肉类替代制品，它们在味道、组织结构和外观上近似于肉、家禽或鱼肉制品。最早的肉替代品分别用大豆粉制成，现在已改由组织状大豆粉、大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白或者由它们按比例组合处理加工而成。

有关专家指出，用于制作肉代替品的大豆蛋白有多种类型：制作植物性馅饼“派”和香肠的主要使用组织状大豆粉、组织状大豆蛋白浓缩物和大豆分离蛋白；加工法兰克福香肠大多采用可赋予成品某种组织结构特性的大豆分离蛋白制品。

通常大豆分离蛋白和浓缩蛋白为提高肉代替品中的蛋白质量而使用，同时也有赋予功能性的目的。大豆浓缩物与水结合后提高了肉制品中的持水力，大豆蛋白浓缩物在粗绞碎肉糜中，在冻结、解冻和再加热过程中有保持水分的作用。

研究人员指出，肉替代制品存在的一个课题是如何形成适当的组织结构和相应的风味，此时需要用肉以外的材料制作香精，利用化学反应的香精制作技术在开发生产优质香精时是有用的。此外，市场上也已经开始出现了能形成非常类似于肉类组织结构特性的新加工技术。有关专家说：“最近数年间，消费者非常希望在超市货架上买到经过改良的肉代替制品及其他范围广泛的含大豆加工制品。”（来源：中国食品报）

第五篇：国外养牛业概况及发展趋势

国外养牛业概况及发展趋势

一、国外养牛业概况

据1996年统计，全世界有牛13．2亿头，其中水牛约1．52亿头。从牛的绝对数量看，养牛最多的国家是印度，约1．94亿头。按人口平均，新西兰和乌拉圭的牛最多，平均每人约有牛3头。全世界有奶牛2．29亿头，人均占有奶量为80．85公斤，其中以新西兰人均占有奶量为最多，高达2757公斤。以下依次是丹麦(896．51公斤)、荷兰(703公斤)、法国(519公斤)、澳大利亚(478．98

公斤)。奶牛的头平产乳量最高的是以色列(9105公斤)，其次是美国(7483公斤)。全世界肉类总产量为2．15亿吨，其中牛肉产量达5666万吨，仅次于猪肉产量，占肉类总产量的26．33％。有些国家消费牛肉量占肉类总量的比重亦较大，如乌拉圭牛肉消费量约占肉食总消费量的76％，阿根廷占71．19％，澳大利亚为54．74％。全世界肉牛的平均胴体重为203公斤，以色列的肉牛胴体重为350公斤，美国为305公斤，加拿大为288公斤。

二、世界养牛业发展趋势

(一)养牛场数目减少，经营规模扩大近年来随着世界性的牛奶过剩，使得一些中小型奶牛场被兼并或转产，因而养牛场的数目大幅度减少，而养牛场的规模则不断扩大，并且日益趋向专业化、工厂化发展，普遍提高了机械化水平，实行集约化的经营管理。如美国，奶牛场由 20多年前的3000万家减少到现在的200多万家，其中饲养1000头左右的大型奶牛场有几万个；饲养5000头以上的特大型奶牛场也有几十个。这些工厂化大企业所生产的牛奶，约占全国所需商品奶的95％。加拿大奶牛场的数量比以前下降31％，而饲养头数却增加34％。由于采取这些措施，增强了抗风险能力，并获得较高的经济效益。

(二)开展新技术的推广应用随着生物科学技术突飞猛进的发展，使大批成熟的高新技术，如基因工程、同期发情、冷胚移植、同卵双生、胚胎性别鉴定、胚胎分割、激素免疫等，在养牛业中得到推广应用，并取得较好效果。此外，在牛的育种、饲养管理方面，实行了微机管理，从而大幅度提高了养牛业的生产水平。

(三)品种大型化世界上培育的奶牛和肉牛品种较多，近年来各国为了提高牛的生产水平，都在优选品种。各国饲养的奶牛品种，除荷斯坦奶牛(即黑白花

奶牛)外，还有爱尔夏牛和娟姗牛等，但近年来奶牛品种日趋单一化与大型化。各国饲养荷斯坦奶牛的头数日益增加，其原因是荷斯坦奶牛具有产乳量高、产乳的饲料报酬高、生长奉育快、瘦肉多等优点，故在奶牛中饲养的比例不断增加，其他奶牛品种则日渐减少。如美国和日本，荷斯坦奶牛占饲养奶牛总数的90％以上，英国占64％，荷兰、新西兰、澳大利亚等亦是以发展荷斯坦奶牛为主。在肉牛业，由于人们普遍厌恶动物脂肪，追求瘦肉多，而大型品种的特点是生长快，可以在年龄不大的时候屠宰，使瘦肉多而脂肪少，符合市场需要，因此夏洛来、西门塔尔等大型品种，引起了饲养者的广泛兴趣。原饲养海福特、安格斯、短角牛等中、小型肉牛品种的国家，亦相继引入大型肉牛品种。近年来，我国也先后引进夏洛来、利木赞、西门塔尔牛等良种与本地黄牛杂交，获得了较好改良效果。

(四)肉牛生产发展迅速自60年代以来，肉牛业蓬勃发展，在牛的总数中肉牛的比重越来越大。1977年世界肉类总产量为1．26亿吨,其中牛肉产量达4600万吨，占肉类总产量的3796，比1961—1965年(3087万吨)增加1513万吨，增长4996；到1991年达到5300万吨，比1969—1971年(4000万吨)增加1300万吨，增长32．50％。有些国家减少了奶牛的饲养头数，肉牛的饲养头数急剧增加，如美国1976年奶牛的头数比1955年减少。

(五)重视饲料加工的研究，实行全价饲养70年代以前，国外对牛的饲料加工尚停留在晒制于草、玉米整株青贮、谷物磨碎等几项简易方法。近几年来一些养牛业发达的国家推行了一系列新的饲料加工技术，从而提高了养牛业的经济效益。

据专家研究得知，谷物生产的总能量有一半在籽实，有一半在秸秆内。全世界秸秆的年产量约为20亿吨，如何利用这样大的能量，受到了许多国家的重视。联合国粮农组织(FAO)于1976年召开了关于开辟新的饲料资源的技术讨论会，会议指出，可采用生物化学、物理和化学方法来提高秸秆的利用率。对籽实饲料，一些国家采取了挤压法、胶化法、湿化法、颗粒化等加工技术。此外，有些国家为了进一步发挥奶牛和肉牛的生产潜力，推行混合日粮，实行全价饲养，其作法是将粗料和精料混合，压制成颗粒饲料喂牛。

在发达国家，以往采用大量精料喂牛，致使牛采食精料过多，造成牛发生

消化疾病和代谢疾病增多，牛过于肥胖又会发生繁殖障碍。有鉴于此，有些国家在牛的日粮中增加了粗料的比例。如美国在1972—1973年间精料比例为52％，近年来有些牛场将精料减少为21％。国外使用玉米肥育肉牛也日益增多。美国在牧区繁殖肉用小牛，养到7～8月龄时转到粮食产区，利用青贮玉米催肥，经10个月育肥，体重达500公斤左右屠宰。德国巴伐利亚地区88％的公牛用青贮玉米肥育，平均日增重为1．074公斤。

(六)充分利用杂种优势原苏联研究了100多个牛的杂交组合，证明杂交后代比纯种牛多产肉10～15%。美国也证明，两品种杂交后代的产肉力比纯种牛提高15％～20％。在发展中国家，大量引进高产品种与当地牛进行杂交改良，以提高生产力，致使原有品种减少，有些品种已经绝迹。据法国Lauv在欧洲地中海调查得知，原有149个地方品种中仅有33个品种目前还维持现状，其余品种已逐渐减少或已达到灭绝的边缘。