汽车空调系统与油耗关系-全解析

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汽车空调系统_冷暖风运行原理详解（暖风不会增加油耗）

「汽车空调系统」是否会增加油耗，这一问题要区分“冷暖风”来解析。本篇将分为两节解答，首先来看一看省油的暖风。说明：汽车暖风系统是不会增加油耗的，原因为热能是以“水暖循环”实现，而水暖又是以“废热利用”的模式实现。燃油动力汽车装备的发动机为往复循环式-内燃式热机，这种机器是依靠燃烧燃油产生热能，利用热能（分子运动推动力）驱动活塞与曲轴运转输出转矩（动力）——燃烧的本质是碳氢化合物的氧化还原反应，在反应过程中的无序运动是推动力，运动摩擦产生热能可理解为结果。知识点：汽油燃烧产生的火焰温度约为1200℃（摄氏度），柴油燃烧的火焰温度可高达1800℃。由此可见在发动机的内部会有多高的温度，而由金属材料打造的机体与各个零部件却不能承受如此高的温度的持续烘烤；否则超千度的高温很容易让材料达到「热饱和」状态，随即出现的则是钢材的熔化（发动机报废）。所以发动机必须有强大散热系统，也就是防冻冷却液的水循环冷却。

图1：水循环系统结构概念▲

图2：水循环系统动态运行原理，防冻冷却液流经缸盖时吸收燃烧产生的热能（被加热），随即在水泵的作用下被加压流动到车头的「散热水箱」。该水箱在行驶中会被气流持续进行风冷冷却，温度要远低于防冻冷却液的水温；所以水温被低温水箱吸收后就能实现降温，随即再次流动到缸盖吸热——周而复始的循环就能让内燃机恒温，但是恒温的温度又会是多高呢？参考下图。

绝大多数汽车的发动机温度在冷却恒温后仍旧很高，平均会在90~120℃之间（此为最佳热效率需要的温度）。那么相对恒温的防冻冷却液仍然有很强的加热能力，汽车的暖风自然可以选择利用这一“废热”——与其自然挥发比如用以加热「暖风水箱」，只要另引出一条管路即可。水箱被百余摄氏度的冷却液加热后，鼓风机再降低温的自然空气吹过高温水箱进行升温，进入车内后就会暖风了。

整个制暖流程只是利用了防冻冷却液必然会达到的高温，废热利用自然不会增加油耗，那么鼓风机会因电耗的增加导致油耗提升吗？答案自然是否定的，原因为鼓风机（俗称风扇）的功率还不足100w（瓦），而汽车的原车发电机普遍在1200/1500w区间。汽车在启动后会由内燃机带动发电机全时发电（不论开不开空调），其发电量相比风机耗电量与充足的冗余；说白了就是不开风机这些电能也会被浪费，使用电能也不会增加功耗，所以暖风是不会增加汽车油耗的。

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制冷系统_油耗会明显提升

分析基础：压缩机在炎炎夏日不会平白无故的出现「冷风」，想要制冷就必须依靠【雪种】的形态变化。制冷系统的原理是通过「四氟乙烷」（雪种/制冷剂/R134a）的蒸发吸热原理，这种物质的沸点为“-26.2℃”，在大部分地区的冬季都会沸腾成为气态。气态四氟乙烷会贮存在汽车制冷管路内的压缩机中，在开启压缩机后会驱动四氟乙烷流向散热器进行降温，随即达到干燥罐进行脱水，最后通过膨胀阀的压力调节成为更低温度的液态——最终在达到蒸发器的位置后会快速开始蒸发，因为蒸发器的温度会始终在零度以上，符合四氟乙烷的沸腾蒸发条件。

图1：发动机、压缩机与蒸发器的关系▲

图2：制冷系统的动态运行特征。这里的重点在于发动机与压缩机的驱动力，压缩机本身是没有动力的，其动力源为内燃机通过皮带与压缩机的连接，说白了本质还是发动机驱动雪种循环。而四氟乙烷是以高压力压缩到管路中，驱动其运转需要的是不小的作用力——平均需求值为3kw左右，折合为米制马力约为4匹（单位为PS），这会明显的提升耗油量！

原因：发动机怠速运转时的转速仅仅为800rpm左右，怠速的概念是以最低进气量与喷油量燃烧做功，输出的功率能满足内燃机自运转（不熄火）即可。这一转速标准的输出功率平均只有8kw左右，开启空调压缩机后则虎被占去3kw，这会怎样呢？如果不提升发动机的怠速转速，以喷射燃烧更多燃油转化为更大功率为前提的话，（8－3）剩下的5kw是无法保证内燃机带动压缩机运转怠速的，也就是说开启空调后会导致发动机熄火。

所以ECU行车电脑就不得不主动提高发动机的转速与喷油量，假设提高到1200rpm：1200－800＝400rpm的提升功率基本等于压缩机需求的功率，内燃机怠速实际还是8kw左右的需求，这就是开启冷空调会造成发动机转速升高的原因。同时也是油耗会升高的原因，因为发动机的转速越高则喷油量越大；在行驶中压缩机占用的功率又等于动力损耗，为了感受到合理的动力则又需要提升转速驾驶，油耗总不会低了。总结：汽车空调系统中的「暖风」不会增加油耗，冷风系统的油耗提升是无法解决的问题，不过风量大小并不会影响耗油量，不使用压缩机的自然风自然也不用考虑耗油问题。汽车一年中充其量需要使用3~4个月的冷空调，对于油耗并不用过于在意，毕竟汽车存在的驾驶就是为提升出行品质，供参考。编辑：天和Auto-