【汽车空调】第二章-制冷系统.

汽车空调现代汽车维修技术主要内容一、概述与基础知识二、汽车空调制冷系统三、汽车空调取暖与配气系统四、汽车空调控制系统五、汽车自动空调六、汽车空调维护与故障诊断第二章汽车空调制冷系统制冷系统的组成与工作原理制冷压缩机冷凝器与蒸发器储液干燥器与积液器节流装置第一节制冷系统的组成与工作原理一制冷系统的组成汽车空调制冷系统由压缩机冷凝器储液干燥器膨胀阀蒸发器及高低压管路组成。制冷系统的工作原理二制冷系统的工作原理制冷系统工作时，制冷剂以不同的状态在这个密闭系统内循环流动，每一循环有四个基本过程：(1)压缩过程压缩机吸入蒸发器出口处的低温低压的制冷剂气体，把它压缩成高温高压的气体排出压缩机。(2)冷凝过程高温高压的制冷剂气体进入冷凝器，由于压力及温度的降低，制冷剂气体冷凝成液体，并放出大量的热。(3)节流过程温度和压力较高的制冷剂液体通过膨胀装置后体积变大，压力和温度急剧下降，以雾状(细小液滴)排出膨胀装置。(4)吸热过程雾状制冷剂液体进入蒸发器，此时制冷剂沸点远低于蒸发器内温度，故制冷剂液体蒸发成气体。在蒸发过程中吸收周围大量的热量，变成低温低压的蒸气又回到压缩机。制冷系统的工作相关事项制冷系统在运行条件发生变化时，冷凝温度、蒸发温度、压缩机转速也相应地发生变化。1)当冷凝温度升高，而蒸发温度和其他工况不变时，汽车空调的制冷量将减小，功耗将增加，制冷系数将减小。冷凝温度受环境温度和冷凝器的散热条件影响，环境温度升高，冷凝温度也升高。另外冷凝器的安装位置也很重要，不要太靠近散热器，要让汽车行驶风吹到冷凝器的正面(迎风面)，以增强冷凝器的散热效果。2)当蒸发温度降低，而冷凝温度和其他工况不变时，汽车空调制冷量将减小，功耗将增大，制冷系数将减小。汽车空调蒸发温度不宜调得过低，否则会在蒸发器外翅片表面产生结霜，影响换热效果。实际运行时，蒸发温度一般调为0～5℃。3)当汽车高速行驶时，压缩机转速也随之增加，这时压缩机的排量也将增加，其制冷量和功率消耗都将增加。另外高速行驶的风力使冷凝器的散热条件大为改善，冷凝效果好，制冷剂过冷度增大，因此高速行驶时，汽车空调制冷系数增大。反之，汽车在低速行驶时，压缩机转速减小，制冷剂循环量减小。另外冷凝器的散热条件恶化，压缩机的吸气压力增大，压缩机功耗增加，因此其制冷系数将减小。汽车低速行驶时，时常会导致发动机和压缩机过载，加速它们的过早损坏，所以在汽车空调系统中常常装有怠速继电器，用以在低速时切断汽车空调运行，保护压缩机和发动机。制冷系统的分类三制冷系统的分类根据节流装置的不同可以分为三类1.热力膨胀阀系统节流装置采用机械可调式热力膨胀阀2.孔管系统节流装置采用固定孔径的膨胀管3.电子膨胀阀节流装置采用受电脑控制的电磁阀膨胀阀系统与孔管系统膨胀阀系统孔管系统第二节制冷压缩机一汽车空调制冷压缩机概况汽车空调压缩机是汽车制冷系统的心脏，是推动制冷剂在制冷系统中不断循环的动力源，变排量压缩机还起着根据热负荷大小调节制冷剂循环量的作用。1.汽车空调对配置制冷压缩机的要求汽车空调制冷压缩机主要采用容积式压缩机。汽车空调压缩机的动力，大部分来自汽车发动机。因此根据汽车本身的特点，对应用的压缩机提出如下要求：1)汽车低速行驶时，应具有较强的制冷能力；在高速时，有较低的功率消耗。其目的是同时满足汽车空调低速时的舒适性和汽车高速时的动力性要求。2)体积小、重量轻。目的是减轻汽车自重，提高汽车的动力性和经济性。3)经久耐用、耐寒、耐高温、易损零件少。因为汽车是在恶劣环境下运行的机器，且压缩机又靠近发动机，因此有上述要求。4)工作稳定、噪声小。既要求压缩机起动转矩小，不破坏发动机的稳定工况，又要求压缩机本身的震动小，噪声小。5)制造容易，价格低廉。各种制冷设备压缩机冰箱压缩机家用空调压缩机汽车空调压缩机制冷压缩机的分类2.制冷压缩机的分类目前正式应用在汽车空调上的压缩机不少于30多种，按其运动形式和主要零部件形状，压缩机分类如下：往复活塞式压缩机翘板式压缩机斜板式压缩机旋转式压缩机旋叶式压缩机滚动活塞式压缩机涡旋式压缩机涡旋式压缩机制冷压缩机的应用3.制冷压缩机的应用状况各类压缩机的应用情况如下：1)曲轴连杆式压缩机是使用时间最早、最长的第一代产品。中型曲轴连杆式压缩机仍在公共汽车和旅游客车上大量应用。2)翘板式和斜板式活塞压缩机是第二代产品。它的优点是没有连杆，主轴上惯性较小、结构紧凑。从1953年至今，汽车空调仍以它为主。3)径向活塞压缩机虽然20世纪70年代便已问世，但在应用过程中，遇到了回转式压缩机的竞争，所以这种压缩机至今没有得到应有的重视。以上这几种压缩机均属于往复活塞式压缩机。往复活塞式压缩机共同的特点是活塞作往复运动。所以运动惯性力大，转速的提高受到了限制。在相同体积下与其他制冷机比较，其制冷量小、振动大、容积效率较低。特别是惯性力对转速的限制，是它们可能被旋转式压缩机所取代的根本原因。制冷压缩机的应用4)旋叶式、滚动活塞式、三角转子式和螺杆式压缩机可以称为第三代产品。它们的共同特点是容积系数较高，都需要大量的粘度较高的冷冻油润滑和密封，所以润滑系统较复杂。5)涡旋式压缩机为第四代。其特点是基本具备了汽车对空调压缩机提出的要求和特性，是一种最有前途的压缩机。目前应用在轿车上的一些型号已全面地显示了其优越性，但其在大型客车上的应用还有一段距离。为了保护地球的有限资源、减少环境污染，各国对汽车的每100km耗油量都作出严格的限制。加装空调后，汽车油耗增加7％～10％，因此节能型汽车空调压缩机是今后的发展方向。很显然，在高速下，调节压缩机的制冷输出量、降低发动机的能量消耗、保证汽车具有优良的动力性和车内的舒适性，以及降低油耗，是当今各类型压缩机开发研制的方向。变容量压缩机便是根据上述要求提出来的。它可以根据发动机的转速、车内的温度自动调节压缩机的容量。捷达压缩机大众波罗空调压缩机压缩机工作原理视频E:\教学\汽车空调\视频\压缩机的组成与原理-320x240.avi定容量压缩机结构及工作原理二定容量压缩机的结构和工作原理1.曲轴连杆式压缩机图示为曲轴连杆式压缩机断面图，主要由曲轴、活塞、连杆、气缸体、气缸盖、曲轴箱、吸排气阀片和阀板等零件构成。压缩机的工作过程压缩机的工作，可分为压缩、排气、膨胀、吸气等四个过程，如图所示。往复活塞式压缩机的工作过程(1)吸气过程活塞继续下行，吸气阀打开，低压制冷剂气体便不断地由蒸发器经吸气管和吸气阀进入气缸，直到活塞下行至下止点为止，这一过程称为吸气过程。(2)压缩过程活塞在曲轴的带动下在气缸内运动，当活塞运行到缸内最低点时，气缸内充满了由蒸发器吸入的制冷剂气体。活塞再上行时，吸气阀被关闭，而排气阀因缸内压力降低而不能顶开。因此，活塞上行，缸内体积缩小，即气缸工作容积不断变化，密闭在缸内的制冷剂气体的压力和温度不断升高。当活塞向上移动到一定位置，即缸内气体压力略高于排气阀上部的压力时，排气阀便被打开，开始排气。制冷剂气体在气缸内从进气时的低压升高到排气乐力的过程称为压缩过程。(3)排气过程活塞继续向上运行，气缸内的制冷剂气体压力不再升高，而是不断地经过排气阀向排气管输出，直到活塞运动到最高位置时，排气过程结束。制冷剂气体从气缸向排气管输出的过程称为排气过程。(4)膨胀过程当活塞运行到上止点位置时，由于压缩机的结构及工艺等原因，活塞顶部与气阀座之间存在一定的间隙，该间隙所形成的容积称为余隙容积。排气过程结束时，由于该间隙内有一定数量的高压气体，当活塞再下行时，排气阀已关闭，可进气阀并不能马上打开，吸气管内的气体不能很快进入气缸，这是因为残留的高压气体还需在气缸容积增大后膨胀，使其压力下降到气缸内的压力稍低于吸气管道内的压力时，吸气阀才能打开。活塞从上止点向下移动到吸气阀打开的位置，称为膨胀过程。完成吸气过程后，活塞又上行，重新开始了压缩过程，如此周而复始，循环不已。客车空调压缩机2.轴向往复活塞式压缩机2.1翘板式压缩机翘板式压缩机是一种轴向活塞式压缩机，图示为SD-5翘板式压缩机的结构图。各气缸以压缩机主轴为中心布置，活塞运动方向平行于压缩机的主轴，活塞和翘板用连杆相联，连杆的两端和活塞及翘板之间用球形万向节联接，使翘板的摆动和活塞的移动协调而不发生干涉。翘板中心用钢球作支承中心，并用一对固定锥齿轮来限制翘板的运动，使翘板只能沿压缩机轴线方向前后移动，但不能绕轴线转动。翘板式压缩机翘板式压缩机工作原理压缩机的主轴与传动板固定在一起，主轴转动时带动传动板一起旋转。由于传动板是楔形的，迫使翘板翘动，翘板的任何一边向后推动，相对的另一边就向前移动，就像翘翘板。通过钢球与翘板连接的连杆，活塞就进行往复运行。由于翘板式压缩机与曲柄连杆式压缩机一样，设有进、排气阀片，所以其工作循环也有压缩、排气、膨胀和吸气四个过程。当活塞向前运动时，该气缸处于膨胀、吸气两个过程；而翘板另一端的活塞作相反方向的向后运动，该气缸处于压缩、排气两个过程。主轴转动一周，一个气缸就要完成压缩、排气、膨胀、吸气一个循环。如果一个翘板上有五个活塞，对应的五个气缸在主轴转动一周就有五次排气过程。斜板式压缩机2.2斜板式压缩机斜板式压缩机是一种轴向活塞式压缩机，结构如图所示，斜板压缩机的主要零件是主轴和斜板。各气缸以压缩机主轴为中心布置，活塞运动方向与压缩机的主轴平行，以便活塞在气缸体中运动。活塞制成双头活塞，如果是轴向六缸，则三个气缸在压缩机前部，另外三个气缸在压缩机后部；如果是轴向十缸，则五个气缸在压缩机前部，另外五个气缸在压缩机后部。斜板式压缩机斜板式压缩机工作原理双头活塞的两活塞各自在相对的缸(一前一后)中滑动，活塞一头在前缸中压缩制冷剂蒸气时，活塞的另一头就在后缸中吸入制冷剂蒸气，反向时互相对调。各缸均备有高低气阀，另有一根高压管，用于联接前后高压腔。斜板与压缩机主轴固定在一起，斜板的边缘装合在活塞中部的槽中，活塞槽与斜板边缘通过钢球轴承支承在一起。当主轴旋转时，斜板也随着旋转，斜板边缘推动活塞作轴向往复运动。如果斜板转动一周，前后两个活塞各完成压缩、排气、膨胀、吸气一个循环，相当于两个气缸作用。如果是轴向六缸压缩机，缸体截面上均匀分布三个气缸和三个双头活塞，当主轴旋转一周，相当于六个气缸的作用。3.旋转式压缩机3.1旋叶式压缩机旋叶式压缩机由缸体、转子、主轴、叶片、排气阀等零件构成，前缸盖上有离合器和主轴的轴封，后端盖和前缸盖上有两个滚动轴承支承主轴转动。旋叶式压缩机工作原理在圆形气缸的旋叶式压缩机中，转子的主轴与气缸的圆心有一个偏心距离使转子紧贴气缸内表面的进、排气孔之间。在椭圆形气缸中，转子的主轴和椭圆中心重合，转子上的叶片和它们之间的接触线将气缸分成几个空间。当主轴带动转子旋转一周时，这些空间的容积发生扩大一缩小一几乎为零的循环变化，制冷剂蒸气在这些空间内也发生吸气一压缩一排气的循环。压缩后的气体通过安装在接触线旁的簧片阀排出。旋叶式压缩机没有吸气阀，因为滑片能完成吸入和压缩制冷剂的任务。对于圆形气缸而言，两叶片将空间分成两个空问，主轴旋转一周，即有两次排气过程，四叶片则有四次。叶片越多，压缩机的排气脉冲越小。对于椭圆形气缸，四叶片将气缸分成四个空间，主轴旋转一周，有四次排气过程。汽车空调\视频\旋叶式汽车空调压缩机.avi旋叶式压缩机的特点旋叶式压缩机具有如下特点：1)容积效率高。旋叶式压缩机没有吸气阀，吸气损失小，并具有良好的密封性能，因此容积效率高。2)能高速运转、平稳性好。旋叶式压缩机的转子作旋转运动，无往复惯性力，而旋转惯性力易平衡。另外，转矩变化小、吸排气气流脉动小。因此运转平稳、噪声小，即使在高速旋转时，振动也小。3)体积小、质量轻。其质量只有同制冷量往复式压缩机的50％～70％，旋叶式压缩机零件少，易损件少，运动机构简单、质量小，机械的可靠性较高。4)旋叶式压缩机存在的主要缺点是叶片的耐磨性较差，端面密封性能较差。滚动活塞式压缩机3.2滚动活塞式压缩机滚动活塞式压缩机主要由曲轴、气缸、滚动活塞、排气阀、吸气口、滑片和弹簧组成。气缸固定在轴承座与端板之间，三个弹簧将刮片