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汽車空調壓縮機與油耗的關係:定排量與可變排量
眾所周知汽車在使用冷空調時會造成油耗的上升,或者說是動力的下降——為補償動力拉高發動機轉速才造成費油。其中影響動力的核心正是冷空調系統的壓縮機,下面來簡單瞭解一下壓縮機的執行原理,以及兩種型別壓縮機對油耗影響程度的差異。
第一節:壓縮機&A/C開關
汽車空調製冷依靠的是製冷劑的“氣態”“液態”“氣態”的形態轉變,目前車輛使用的R134A型製冷劑在零下26攝氏度的環境中即可沸騰蒸發,也就是說這種物質的蒸發溫度極低,在常壓常溫環境中會是氣態。於是汽車空調系統則件這種物質貯存在管路中,在汽車需要冷風時只需要開啟A/C開關,這一按鍵控制的是空調壓縮機通電或斷電;開啟後壓縮機的電磁離合器通電,之後與被髮動機帶動運轉的帶輪結合,帶輪會驅動壓縮機開始動作。(參考下圖組)
圖1:發動機與壓縮機是透過皮帶結合,發動機曲軸是動力輸出軸,曲軸的旋轉帶動壓縮機帶輪旋轉即可為壓縮機提供轉矩(動力)。
圖2:壓縮機產生動力後會驅動管路內部的氣態製冷劑流動,在經過冷卻脫水達到膨脹閥後製冷劑會成為液態送入蒸發箱,蒸發會吸收熱量,製冷劑的蒸發會降低蒸發箱的溫度。
圖3:蒸發箱降溫後再由鼓風機將高溫熱空氣吹過低溫蒸發箱進行降溫,之後送入車內則為冷風;由於熱空氣中的自帶水蒸氣遇冷會凝結成水,搜易蒸發箱會有排水孔,使用空調時車輛前端流水是正常現象。
以上正式汽車冷空調系統的執行原理,壓縮機的作用簡而言之就是為製冷劑的流動提供“推動力”;而壓縮機本身沒有動力系統,由發動機帶動壓縮機運轉自然要損耗發動機的動力。壓縮機執行需要的功率往往在2.5kw左右,相當於米制馬力的3.5PS(俗稱匹)左右;發動機怠速時輸出的馬力僅僅為10PS左右,開啟壓縮機後被佔用3.5PS的動力則會造成怠速產生的動力不能驅動曲軸正常運轉——發動機會熄火。為了不讓發動機熄火ECU必須讓發動機怠速時也要輸出約13.5PS的馬力,提升的方式只有提升轉速以增加進氣量和噴油量,也就是增加油耗補償動力,這就是使用冷空調開啟A/C開關車輛會費油的原因。
第二節:定排量與可變排量壓縮機對油耗的影響
綜上所述,開啟壓縮機會增加發動機的耗油量,那麼如何降低耗油量則成為工程師們需要研究的課題。研究的最終成果則是可變排量或稱之為可變壓縮比的壓縮機,是自動空調系統的空調壓縮機;這一系統可以用AUTO模式將溫度設定在某一標準(假設為20℃),此時啟動發動機電控系統會預設“壓縮機最大壓縮比”執行,是功耗最高的狀態。
壓縮比大則驅動製冷劑運動的速率高,製冷的速度會更快,車內降溫的速度也就會更快了。而在車內溫度達到20℃之後,電控系統會調整壓縮機的壓縮比降低製冷劑的速率,此時製冷的強度不高但微微送入冷風已經可以維持車內的20℃標準——恆溫並不高強度製冷了。重點來了:降低壓縮機的壓縮比等於降低了壓縮機的功耗,通俗的解釋就是發動機驅動壓縮機“不累了”;最大壓縮比時假設需要損耗發動機3.5PS的馬力,而在恆溫是隻需要消耗1PS馬力,耗油量是不是會降低很多了呢?
答案是顯而易見的,節油減排並且提升車輛的動力體驗,這是可變排量壓縮機的重要意義,這種機器的概念可以用“變頻空調”總結。而定排量壓縮機則為“定頻空調”,開啟之後即使也將溫度設定在20℃,車內溫度達到標準後壓縮機還是會以固定壓縮機制冷,車內溫度會越來越低造成不適感。所以可變排量壓縮機還有提升使用者體驗的優勢,恆溫是最理想的狀態。
那麼如何區分發動機的壓縮機是定排量還是可變排量呢?一般而言手動控制的空調都是定排量,自動空調有AUTO模式基本為可變排量。測試的方式還有一種,在冷車啟動車輛後隨即開啟A/C開關,此時空調壓縮機“全力降溫”會造成發動機轉速的較大幅度提升;但隨著車內溫度的逐漸降低,壓縮機的壓縮比不斷變化則會同步降低功耗,發動機轉速會同步下降。可變排量壓縮機會出現怠速轉速的下降,而定排量壓縮機不會改變,這就是區別。關於汽車空調系統瞭解這些就好,自動空調系統可以在啟動時使用手動模式,車內溫度降低後切換會AUTO體驗會更好。
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汽車壓縮機的作用主要是空調製冷
可變功率的主要目的性是節能、減少發動機消耗功率、降低油耗,提升動力。
汽車壓縮機裡面的成分是擁有一個電子離合器,透過室內外溫度感測器來檢測達到變頻效果,當壓縮機不工作的時候,發動機負荷降低,動力都要更強勁。當空調開啟以後,壓縮機工作,加速明顯遲緩,動力提速沒那麼強,尤其上坡手動擋最明顯,如果沒有可變功率的話,壓縮機一直工作,浪費了能源,減少了動力。增加了油耗。
由此可見,空調壓縮機可變功率的意義,目前有的新款車型,已經不採用皮帶驅動。
而是採用電子可變,儘可能的少損耗能源。