汽车空调系统高效节能维修与保养方案

摘 要：随着汽车保有量的持续增长和夏季高温天气的频繁出现，汽车空调系统的使用率不断提高，由此带来的能耗问题日益突出。为了实现汽车空调系统的高效节能运行，减少车辆能耗，延长空调系统使用寿命，本文从汽车空调系统的工作原理入手，分析了其能耗特点和影响因素。在此基础上，提出了一套系统化的汽车空调系统高效节能维修与保养方案，包括定期清洗冷凝器、优化压缩机润滑油、更换高效节能型蒸发器、优化冷媒管路设计等措施。希望本文能够为汽车空调系统高效节能维修与保养提供一些借鉴和参考。

关键词：汽车空调系统 高效节能 维修 保养 制冷剂

0 引言

近年来，随着汽车工业的快速发展和人们生活水平的不断提高，汽车已经成为人们日常出行的主要交通工具。据统计，2023年全国机动车保有量达4.35亿辆，其中汽车3.36亿辆，新能源汽车2041万辆[1]。与此同时，夏季高温天气频繁出现，汽车空调系统的使用率不断提高。有研究表明，汽车空调系统的能耗占整车能耗的30%左右，由此带来的能源消耗和环境污染问题日益突出。因此，如何实现汽车空调系统的高效节能运行，减少车辆能耗，延长空调系统使用寿命，已经成为汽车行业亟需解决的重要课题。

1 汽车空调系统的工作原理与能耗特点分析

1.1 汽车空调系统的工作原理

汽车空调系统主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等部件组成，其工作原理与家用空调类似，都是利用制冷剂在系统内的相变吸热和放热实现制冷功能。具体来说，压缩机将低温低压的制冷剂气体压缩成高温高压的气体，经过冷凝器冷却液化后，再通过膨胀阀节流降压，最后在蒸发器内吸收车厢热量蒸发为低温低压气体，重新进入压缩机，完成一个制冷循环。

1.2 汽车空调系统的能耗特点

与家用空调不同，汽车空调系统的能耗具有以下特点：首先，汽车空调压缩机由发动机直接驱动，其功率和转速随发动机工况变化而变化，导致制冷量和能耗波动较大；其次，汽车行驶过程中，由于车速、风速、日照等因素变化，使得冷凝器散热条件恶化，系统能效降低；再者，车厢容积小，热负荷变化快，对空调系统的调节性要求高。综合以上因素，汽车空调系统能耗高、效率低的问题尤为突出。

1.3 影响汽车空调系统能耗的主要因素

影响汽车空调系统能耗的因素主要有以下几个方面：一是压缩机效率。压缩机是空调系统的“心脏”，其性能直接影响整个系统的制冷效果和能耗水平。二是冷凝器散热性能。冷凝器是空调系统的散热器，其散热效果的好坏直接影响冷凝温度和压力，进而影响系统能效。三是膨胀阀匹配性。膨胀阀负责节流降压，其开度大小决定了蒸发温度和压力，合理匹配可有效提高蒸发器制冷效率。四是蒸发器传热性能。蒸发器是空调系统的制冷端，管路设计和铝翅片加工工艺直接影响其传热效率。

2 汽车空调系统高效节能维修方案

2.1 定期清洗冷凝器，保持良好散热性能

冷凝器是汽车空调系统中的关键换热部件，其主要作用是将压缩机排出的高温高压气态制冷剂冷却液化，实现制冷剂的相变和热量的释放。冷凝器的散热性能直接影响系统的制冷效果和能效水平。然而，汽车在行驶过程中，空调冷凝器表面极易吸附和积聚灰尘、泥沙、树叶等污物，形成一层致密的“绝热层”，严重阻碍冷凝器与外界空气的热交换，导致冷凝温度和压力升高，系统能耗增加。

有研究表明，当冷凝器表面污物覆盖率达到40%时，冷凝器散热量将下降25%，冷凝压力升高15%，压缩机功率增加12%，空调能效下降18%。因此，定期对冷凝器进行清洗，彻底清除表面污物，是维持其散热性能的有效措施。清洗方式可采用高压水枪冲洗或压缩空气吹扫，清洗时应注意水压或气压不宜过高，以免损伤冷凝器的柔软翅片[2]。

2.2 选用合适型号的压缩机润滑油，减少摩擦损耗

汽车空调压缩机是系统的“心脏”，其作用是将低压气态制冷剂压缩成高压气态，并输送至冷凝器。压缩机的压缩效率和可靠性，直接影响空调系统的制冷和节能性能。压缩机长期高速运转，内部零件之间存在相对运动，因此良好的润滑状况至关重要。目前，汽车空调压缩机多采用PAG（聚烷基二醇）型润滑油，PAG润滑油具有优异的润滑性、相溶性和热稳定性，但不同牌号在粘度和含氧量等方面存在显著差异。

选用粘度过高的PAG润滑油，会增大压缩机活塞和气缸之间的摩擦阻力，降低压缩效率，增加机械损耗；选用含氧量过高的PAG润滑油，润滑油易吸湿氧化，产生有机酸，加速压缩机零件腐蚀，堵塞毛细管路。因此，必须根据压缩机的型号和使用工况，选用粘度等级适中（一般为PAG46或PAG100）、含氧量低于50ppm的优质润滑油，才能在保证润滑效果的同时，减少摩擦损耗，提高压缩机效率。以某品牌A级轿车为例，原车采用某品牌PAG100润滑油，夏季高温行驶时，压缩机噪音大，动力不足。经检查发现，润滑油颜色发黑，粘度增大。更换为合成型PAG46润滑油后，压缩机运行平稳，噪音降低9dB，制冷量提高12%，压缩机效率提高8%[3]。

2.3 更换高效节能型蒸发器，提高制冷效率

蒸发器是汽车空调系统中的另一个关键换热部件，其作用是使低压液态制冷剂在蒸发器内吸热气化，从而带走空气中的热量和水分，产生冷风。蒸发器的传热效率直接影响空调系统的制冷效果和能耗水平。传统的铜管铝翅片式蒸发器，存在翅片间距大、易积灰堵塞等问题，导致气液两相分布不均，传热效率低下。

近年来，一种新型的多通道平行流式蒸发器开始在汽车空调系统中得到推广应用。与传统圆管式蒸发器相比，多通道平行流式蒸发器采用矩形细小流道取代圆形盘管，大幅增加了换热面积和湍流强度，显著强化了气液两相流动换热；同时，减小了胀管内径，抑制了气液两相分层，改善了制冷剂分布，传热温差更加均匀。某品牌MPV改装空调系统为例，更换多通道平行流式蒸发器后，蒸发温度平均降低4℃，制冷量提高17%，压缩机输入功率降低11%，综合能耗下降13%[4]。

2.4 优化冷媒管路和风道设计，减少压降损失

汽车空调系统的高低压冷媒管路往往设计较长，布置复杂，存在大量弯头和变径，导致沿程阻力大，压降显著，制冷剂气液两相分布不均，严重影响系统能效；同时，蒸发器的进出风道设计不合理，存在风速分布不均、阻力大等问题，降低了送风效率和舒适性。

优化管路设计，减少弯头数量，增大管径，保证长径比在150以下，可有效降低管路压降，改善气液两相流动状况；优化风道结构，减小迂回、突变等局部阻力，改善流线型，减小摩擦损失，可显著提高风量均匀性和舒适性。以某大型客车空调系统改造为例，优化高低压冷媒管路后，冷凝压力降低11%，蒸发压力提高14kPa，风道总压降下降25%，送风量增加12%，压缩机输入功率降低9%，空调能效提升11%[5]。

3 汽车空调系统高效节能保养措施

3.1 定期检查冷媒量，避免泄漏导致能效下降

冷媒是汽车空调系统中最关键的工质，其充注量的多少直接影响系统的制冷效果和能效水平。汽车空调系统在长期使用过程中，由于管路和部件连接处的密封不良，冷媒难免会出现不同程度的泄漏，导致系统压力下降，蒸发温度升高，制冷量减小，压缩机功率增加，能耗上升。资料表明，当系统冷媒量损失10%时，制冷量将下降15%，能耗将增加12%；当冷媒量损失20%时，制冷量下降25%，能耗增加20%。

检查冷媒量的方法主要有两种：一是观察视液镜，判断是否有气泡；二是测量系统压力，判断是否偏低。如发现视液镜有大量气泡或系统压力明显偏低，就要及时检查管路，找出泄漏点并修复，然后再补充冷媒至标准充注量。需要注意的是，冷媒的添加须由专业人员操作，严格控制充注量，避免过充或欠充。以某品牌A级轿车为例，用户反映空调制冷效果逐渐变差，经检查发现视液镜全是气泡，判断冷媒量严重不足。查找泄漏点后，补充冷媒至标准量，空调低压升高0.18MPa，蒸发温度降低6℃，制冷量提高20%，综合能耗下降18%[6]。

3.2 及时更换空调滤清器，保证送风清洁高效

空调滤清器是汽车空调系统的又一个关键部件，其作用是过滤进入车厢的空气，拦截灰尘、花粉、PM2.5等污染物，为乘员创造洁净舒适的乘坐环境。然而，空调滤清器在长期使用过程中，其滤芯会被大量污物堵塞，一方面增大了送风阻力，减小送风量，增加鼓风机功率；另一方面滋生细菌、霉菌，产生异味，污染车内空气。数据表明，当空调滤清器使用1万公里后，其阻力将增加45%，风量减小20%，能耗增加10%。因此，及时更换空调滤清器十分必要，更换周期一般为1万-2万公里，或根据实际使用环境而定。

更换空调滤清器时，应选择质量可靠的正品滤芯，避免使用劣质、非标产品。对于空气污染较重的城市，建议选用具有净化PM2.5功能的高效活性炭空调滤清器，其对有害气体和细颗粒物的去除率可达90%以上。以某品牌紧凑型SUV为例，原车空调滤清器已使用2.5万公里，车主反映车内异味明显，制冷效果变差。更换新的高效活性炭滤清器后，异味基本消除，出风量明显增大，制冷效果改善，空调系统运行更加节能环保。

3.3 检修电磁离合器，防止压缩机空转

电磁离合器是汽车空调压缩机的控制元件，其作用是根据空调系统的开关信号和蒸发温度，自动控制压缩机与发动机的连接和分离，避免压缩机在不需要工作时仍持续运转，造成能量浪费。电磁离合器的工作状态，对汽车空调系统的节能性和可靠性具有显著影响。然而，由于其频繁通断，加之高温、振动、腐蚀等恶劣因素影响，电磁离合器极易出现线圈烧坏、触点烧蚀、简阻磨损等故障，导致压缩机空转或停转，严重影响空调系统性能。

因此，有必要定期对电磁离合器进行检修，具体措施包括：测量线圈电阻，检查触点间隙，调整弹簧预紧力，更换简阻等，确保其灵敏可靠。检修周期一般为2-3万公里，或根据实际使用工况而定。以某品牌MPV为例，车主反映空调时制冷时不制冷，经检查发现电磁离合器线圈阻值为无穷大，判断线圈已烧坏。更换新线圈并调整触点间隙后，故障排除，空调系统恢复正常，压缩机功率显著降低。

3.4 合理使用内外循环模式，减少热负荷

汽车空调系统一般设置有内循环和外循环两种工作模式，分别对应不同的使用场景。内循环是指蒸发器出风完全来自车厢内，在系统内循环流动；外循环是指蒸发器出风全部来自车外，车厢内空气全部排出。在夏季高温季节，车厢内温度远高于车外，如果一直使用外循环，源源不断地将高温外空气引入车内，会显著增加空调系统的制冷负荷，导致压缩机功率增大、能耗上升。

在不同工况下，合理切换内外循环模式，对于减少空调系统能耗具有积极作用。一般情况下，停车时建议使用内循环，避免车外高温空气进入；在拥堵路段低速行驶时，也应尽量使用内循环，减少不必要的外热涌入。而当车外空气质量较好，且车内有其他异味时，则应及时切换到外循环模式，引入新鲜空气。研究表明，高温天气下，停车时使用内循环比外循环，空调负荷可降低35%，压缩机功率降低20%，油耗降低12%；低速行驶时，内循环能使空调负荷减小15%-20%，油耗降低8%-10%。

4 结论

汽车空调系统的节能与环保已成为汽车工业可持续发展的重要议题。本文通过分析汽车空调系统的工作原理和能耗特点，总结了影响其能效的主要因素，在此基础上，从维修和保养两个方面，提出了一套行之有效的节能措施。这些措施包括定期清洗冷凝器、更换高效节能蒸发器、优化冷媒管路设计、检修电磁离合器等，对于提高汽车空调系统能效，降低车辆燃料消耗，改善乘坐舒适性，具有重要意义。在实际应用中，还应根据车型特点和使用工况，量身定制节能方案。相信通过产学研各界的共同努力，必将推动汽车空调系统朝着更加节能、环保、舒适的方向发展。

参考文献：

[1]许钦清.电动汽车空调系统结构原理概述[J].内燃机与配件，2024（11）：70-72.

[2]王鹏.汽车空调制冷系统故障分析[J].农机使用与维修，2024（03）：81-84.

[3]杨海成.汽车空调不制冷故障诊断与维修策略研究[J].汽车测试报告，2024（03）：79-81.

[4]罗昕月，杜佳宁，童慧芳，等.新能源汽车空调变频控制系统设计与研发[J].仪器仪表用户，2023，30（12）：13-16.

[5]陶先刚，陶宏泉.汽车空调制冷系统负荷计算与试验研究[J].汽车测试报告，2023（20）：22-24.

[6]刘承东，李城.汽车空调系统的原理及故障维修[J].中国高新科技，2023（15）：56-57+72.