第二节汽车通风和空气净化系统

发布于 10-16 10:29:28

第二节汽车通风和空气净化系统

一、汽车通风系统

由于汽车车室一般比较小，而人员往往较多，为了健康和舒适，汽车车室内空气必须符合一定的卫生标准，这就需要输入一定量的新鲜空气。将新鲜空气送进车室内，取代污浊空气的过程，称为通风。新鲜空气进入量必须大于排出和泄漏的空气量，保持车内压力大于车外压力。目的是防止外面空气不经空调装置直接进入车内，而且能防止热空气排出，以及避免发动机废气通过回风道进入车内，污染空气。因此，对车室内进行通风换气以及对车室内空气进行过滤、净化是十分必要的，汽车通风和空气净化装置也是汽车空调系统的重要组成部分。

根据我国对轿车、客车空调的新鲜空气要求，换气量按人体卫生标准最低不少于20m3/（h·人），且车室内的CO2的体积分数一般应控制在0.03%以下，风速在0.2m/s左右。

汽车空调的通风方式一般有动压通风、强制通风和综合通风三种。

1.动压通风

动压通风也称自然通风，它利用汽车行驶时对车身外部所产生的风压为动力，在适当的地方开设进风口和排风口，以实现车内的通风换气。

进、排风口的位置取决于汽车行驶时车身外表面的风压分布状况和车身结构形式。进风口应设置在正风压区，并且离地面尽可能高，以免引入带有汽车行驶时扬起的尘土的空气。排风口则应设置在汽车车厢后部的负压区，并且应尽量加大排风口的有效流通面积，提高排气效果，还必须注意到尘土、噪声以及雨水的侵入。

图4-29所示是用普通轿车车身的模型进行风洞试验的表面压力分布图。由图可见，车身外部大多受到负压，只有车前及前风窗玻璃周围为正压区。因此，轿车的进风口设在车窗的下部正风压区，而且此处都设有进气阀门和内循环空气阀门，用来控制新鲜空气的流量。一般在汽车空调系统刚启动，而且车内外温差较大时，关闭外循环气道，采用内循环方式工作，这样可以尽快降低车内温度。排风口设置在轿车尾部负压区。动压通风时，车内空气的流动如图4-30所示。由于动压通风不消耗动力，且结构简单，通风效果也较好，因此，轿车大都设有动压通风口。

图4-29 轿车车身表面的风压分布

图4-30 动压通风时风的循环

2.强制通风

强制通风是利用鼓风机强制将车外空气送入车厢内进行通风换气的，如图4-31所示。这种方式需要能源和通风设备，在冷暖一体化的汽车空调上，大多采用通风、供暖和制冷的联合装置，将外气与汽车空调冷暖空气混合后送入车内，此种通风装置常见于高级轿车和豪华旅行车上。

3.综合通风

如果将上述两种通风方式结合起来，就形成了综合通风方式，汽车在低速行驶时采用强制通风，高速行驶时采用动压通风，这样就保证了汽车在各种工况下都能保持良好的通风效果，同时也降低了功耗。

采用综合通风系统的汽车比单独采用强制通风或自然通风的汽车结构要复杂得多。最简单的综合通风系统是在自然通风的车身基础上，安装强制通风扇，根据需要可分别使用和同时使用。这样，基本上能满足各种气候条件下的通风换气要求。

综合通风系统虽然结构复杂，但省电，经济性好，运行成本低。特别是在春秋季节的天气，用动压通风导入凉爽的室外空气，以取代制冷系统工作，同样可以保证舒适性要求。这种通风方式近年来在汽车上的应用逐渐增多，目前小型汽车上基本上都采用了综合通风的方式。

图4-31 强制通风

二、空气净化装置

汽车空调的空气净化包括两部分：车室外空气的净化和车室内循环空气的净化。车室外空气受到环境的污染，如粉尘、公路上汽车排出的废气（含有的CO2、CO、NOx、SOx、HC和烟雾）；车室内循环空气受工作过程和人的活动的污染，如发动机的废气通过车底的缝隙进入车室内及人体发出的汗臭、CO2等，对人体健康都会造成不利的影响，使人精神疲倦，容易造成行车事故。这些污染极大地降低了空调的舒适性能。因此，必须对汽车空调的车室内空气进行净化处理，图4-32所示为新马自达3空调系统空气净化器的位置及结构。

汽车空调系统采用的空气净化装置通常有空气过滤式和静电除尘式两种。空气过滤式是在空调系统的送风和回风口处设置空气滤清装置，如图4-32所示，它仅能滤除空气中的灰尘和杂物。其结构简单，只需定期清理过滤网上的灰尘和杂物即可，故广泛用于各种汽车空调系统中。静电除尘式则是在空气进口的过滤器后再设置一套静电除尘装置或单独安装一套用于净化车内空气的静电除尘装置。它除具有过滤和吸附烟尘等微小颗粒杂质的作用外，还具有除臭、杀菌、产生负氧离子以使车内空气更为新鲜洁净的作用。由于其结构复杂，成本高，因此只用于高级轿车和旅行车上。

1.过滤除尘

过滤除尘的原理主要是对尘埃起筛滤作用和拦截作用，还有惯性作用和扩散作用。过滤除尘主要用无纺布、过滤纤维纸组成干式纤维滤清器和金属网格浸油滤清器。干式纤维滤清器中对于较大粒度的尘埃，由于惯性作用，来不及随气流转弯而碰撞到孔壁上，在重力作用下跌掉下来；对于微小颗粒，在围绕交错的纤维表面作布朗运动时，和纤维接触而沉积下来，并且在与纤维摩擦中产生静电作用，被纤维吸附在其表面。其优点是简单、价廉，缺点是气流阻力太大。

图4-32 新马自达3空调系统及空气净化器

1—A/C装置 2—空气滤清器 3—气流模式主连接件 4—后导热管 5—A/C压缩机 6—冷凝器 7—暖风水管 8—制冷管路

金属网格浸油滤清器是由多层金属网格组成的，沿气流方向分布孔径逐渐减小的金属网。空气过滤室下面有一个油槽，并用电动泵将油雾化喷在网格上。当尘埃随空气通过滤清器时，因多次曲折运动，总会碰撞到孔格上，并被油粘住，随油滴一起跌落到槽底。这种滤清器简单、价廉、效果好。

图4-33所示为静电除尘式空气净化装置的空气净化过程，预滤器装在最前端，用于过滤大颗粒的杂质。

图4-33 静电除尘式空气净化装置原理图

2.静电除尘

静电除尘器则以静电除尘方式把微小的颗粒尘埃、烟灰及汽车排出的气体中含有的微粒吸附在除尘板上。其工作原理是通过高压放电时产生的加速离子通过热扩散或相互碰撞而使浮游尘埃颗粒带电，然后在高压电场中库仑力的作用下，克服空气的阻力而被吸附在除尘电极板上，如图4-34所示。其中，图4-34a所示的是放电电极流出的辉光电流使尘埃颗粒带电的状况，图4-34b所示为带电的尘埃颗粒向除尘电极板运动的状况。

灭菌灯用于杀死吸附在除尘板上的细菌，它是一只低压水银放电管，能发射出波长为353.7nm的紫外线光，其杀菌能力约为太阳光的15倍。

除臭装置用于除去车厢内的油料及烟雾等气味，一般采用活性炭过滤器、纤维式或滤纸式空气过滤器来吸附烟尘和臭气等有害气体。图4-35所示为实用的静电除尘式空气净化装置结构示意，它通常安装在制冷、取暖采用内循环方式的大客车上，其工作过程是：首先粗滤器除去空气中较粗的尘埃；再由静电除尘器吸附微细尘埃；通过活性炭过滤器除去烟和臭气；由负离子发生器供给负离子；最后由鼓风机将净化的空气送入车室内。净化后的空气清洁度很高，可以充分满足乘员对舒适性的要求。