汽車空調系統:自動與手動的區別——壓縮機對油耗與性能的影響

2020-12-17 汽車科學島

汽車空調壓縮比有兩類

定排量壓縮機變排量壓縮機其功能的差異顧名思義,定排量壓縮機的功能非常簡單:利用旋鈕設定好穩定以後,不論製冷還是制熱空調系統都是以固定標準運行,其中製冷模式的壓縮機對發動機的功耗也是固定的。這種設計會帶來兩個問題,不過並不涉及質量問題。

定排量壓縮機:體驗與油耗

體驗的差在於恆定的製冷或制熱。壓縮機驅動製冷劑(俗稱雪種實為R134A型四氟乙烷)以恆定不變的速度(或量的概念)在管路內循環運轉,製冷劑是一種在零下26.1℃即會沸騰成為氣態的化學物質;利用壓縮機推動氣態製冷劑進行冷卻,之後脫水調壓使其成為液態,最後將液態製冷劑送入相對高溫的蒸發箱(接近0℃)使製冷劑二次蒸發。在蒸發的過程中製冷劑會吸收箱體的熱量使其降溫,利用鼓風機將熱風吹過蒸發箱冷卻後送入車內即為冷風——壓縮製冷的原理。

定排量壓縮機以恆定的動力驅動固定量的製冷劑周而復始的運轉,那麼產生的溫度自然也是恆定的低溫。假設利用旋鈕調整到18℃,此時冷卻系統則會從開始製冷到車輛熄火之前,使用以等量的驅動力使製冷系統製造18℃的冷風;而在車內達到18℃後空調系統會有兩種運行方式。

其一為完全不管車內溫度是多少而持續製冷,車內則會逐漸往「冰箱」的程度靠攏,在車內乘坐自然會感受到越來越低、低到令人不適的低溫。空調病大多數就是這樣出現的,在曾經室內空調用不可變頻空調的階段也有同樣的問題。

其二為達到18℃後空調控制系統關閉壓縮機,此時出入車內的空氣則為一定程度冷卻的「非18標準」的冷風。結果會造成車內溫度的逐漸上漲,一旦超過系統設定溫度後會再次啟動壓縮機製冷,這一停一啟動不僅會造成車內溫度的變化而造成不適,同時也會不斷改變汽車的動力體驗以拉低駕駛感受,重點是也會比較費油。

定排量壓縮機的問題就是這些,關於油耗的影響則是壓縮機消耗的燃油也是恆定的。壓縮機的功率往往在3kw左右(相當於4PS馬力),這就等於壓縮機只要開始運行就要消耗掉發動機的4馬力。馬力的計算公式為【(轉速×扭矩÷9549)×1.36=PS】,發動機被佔用了4馬力則需要以提升轉速和扭矩的方式補償這4馬力,否則車輛的動力體驗會變差。而提升轉速等於增加發動機的噴油量,所以定排量壓縮機的耗油量也就是固定的了。

可變壓縮比(變排量)壓縮機:提升體驗與降低油耗

可變壓縮比指只能調整壓縮功率,假設車輛的以AUTO模式設定溫度為18℃,啟動發動機與壓縮機(打開A/C開關)後壓縮機會以最大功率運行——假設為4馬力。在全功率運行階段發動機的耗油量會與定排量壓縮機相同,但是在車內溫度達到18℃之後,電控系統會認為不再需要全功率運行;之後則是主動降低壓縮機的輸出功率,以低強度的製冷劑循環運轉製造溫度並不是很低的冷風,不過這一溫度等級的冷風足夠維持車內恆溫18℃。

簡而言之,可變壓縮機與AUTO自動空調控制系統的組合,可以實現的是車內恆定為設定溫度,不會因溫度的持續降低而造成體感的不適,同時也不會頻繁啟停壓縮機造成動力感受的變化和溫度的浮動。用戶體驗一定是可變壓縮比的壓縮機更理想,而且也能夠大幅降低油耗;因為恆溫後的低功率製冷可能只需要1~2馬力,相比定排量壓縮機的恆定4馬力功耗顯然不會過度提升發動機的轉速(損耗發動機的功率)。正常駕車不用始終拉高轉速,油耗自然會降低很多,而油耗的降低等於排放的減少——節油減排。

總結:可變壓縮機的壓縮機與自動空調的組合將會成為主流,入門級車也在逐漸換裝這一系統。判斷現有車輛是否為可變壓縮機很簡單,手動空調肯定不是;自動空調可在熱車狀態下打開車內讓車內溫度升高,之後重新啟動發動機並打開A/C,怠速轉速初階段會明顯提高,之後如能一點點的下降則為可變壓縮機了。

編輯:天和Auto-汽車科學島

責編:天和MCN

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