汽车空调培训教材(06[1][1]04)

1第一章汽车空调系统要求及分类1.1汽车空调系统在设计、安装、运行和维修方面与其它用途的空调装置相比较，有许多特殊的要求，表现在：（1）热、湿负荷大，在同样空间容积内配置的系统容量要大的多。（2）车室的容积不大，空调装置的重量、安装尺寸和位置等均要受到整车的限制。（3）车室的容积小、高度低、座椅满布，致使气流的温度和速度分布难以达到均匀，但空调本身又要追求舒适性，两者的矛盾不易协调统一。（4）空调装置的安装位置要考虑汽车轴荷的合理分布。（5）考虑汽车的整体协调，空调装置的布置要与汽车的上部造型和内室美观相统一和协调，充分满足车身整体美观的要求。（6）汽车种类繁多，结构各不相同，即使是同一种车型，由于使用对象不同，车内的布置要求各异，呈现出多样性。（7）在安装空调系统时，要考虑司机的操作方便，要考虑节省动力，不影响汽车的动力性能。1.2汽车空调系统分类（1）按驱动方式分为非独立式和独立式①非独立式又称为被动式，以汽车发动机为动力直接驱动压缩机工作。②独立式汽车空调装置的压缩机是由专门设置的辅发动机带动。（2）按机组型式分为独立整体式和分散式①独立整体式是把空调装置的各个组件统统装在一个专用机架上，自成体系。②分散式是指压缩机，冷凝器和蒸发器各自独立的总成。分散安装在汽车的适当部位。（3）按蒸发器和冷凝器的布置方式分①内置式②顶置式③混合置式④背置式第二章汽车空调制冷原理2.1概述：当前汽车空调制冷系统普遍采用蒸汽压缩式制冷方式，即利用液体气化吸收热量来实2现制冷。汽车空调制冷系统的组成，它包括压缩机、冷凝器、贮液干燥器、热力膨胀阀、蒸发器和连接这些部件的管路系统及电器控制系统，这些部件的组合物构成了汽车空调的制冷装置。在制冷系统内充灌有某种工作介质，称为制冷剂，制冷剂在系统内部循环，依靠其状态变化进行能量传递和转移。2.2汽车空调制冷工作原理客车空调系统为蒸汽压缩式制冷系统。采用绿色环保HFC-134a为工质。系统工作分为以下四个过程：A.压缩过程：压缩机工作后，在蒸发器中吸收热量后变为低温低压的气态制冷剂，经压缩机吸入压缩后，将制冷剂压缩为高温高压气态制冷剂，排入冷凝器。B.冷凝过程：高温高压的气态制冷剂进入冷凝器后，在冷凝器风机的作用下，通过冷凝器散热器向周围环境空气中散热，同时冷凝为高温高压液态制冷剂。C.节流过程：高温高压的液态制冷剂通过贮液器、干燥过滤器干燥过滤后经膨胀阀节流降温、降压，变成低温低压液态和气态制冷剂的混合物进入蒸发器。D.蒸发过程：经膨胀阀节流成为低温低压液态和气态混合物的制冷剂在蒸发器中汽化，在蒸发器风机作用下吸收车厢内空气热量而使车厢内空气降温，同时析出冷凝水。吸收热量后的制冷剂蒸发成低温低压气态制冷剂，经压缩机吸入再进行压缩，完成一次制冷循环。压缩机不停地运转，上述制冷过程连续不断地进行循环，车厢内热量不断地被蒸发器内制冷剂带走，从而完成整车的降温除湿。2.3制冷剂：制冷剂是制冷装置完成制冷循环的媒介，又称制冷工质。制冷循环中通过制冷剂的状态变化，进行能量转换，达到制冷的目的。制冷循环的性能除与工作温度有关外还与制冷剂的性质密切相关。（1）对制冷剂的要求；①对热力性质的要求：a、临界温度高，可以用一般的冷却水和空气进行冷凝，同时使节流损失小，制冷系数高。b、单位容积制冷量大，可使相同产冷量时压缩机尺寸较小。c、蒸发压力和冷凝压力适中，冷凝压力不要太高，蒸发压力不要太低，尤其不能低于大气压力。3d、绝热指数小，有利于降低压缩机排气温度，提高压缩机效率。②热力性质a、粘度比重小，减少制冷剂在制冷系统中的流动阻力损失。b、导热系数高，以提高换热部件的传热系数，减少换热面积。c、无毒不燃烧、不爆炸，使用安全。d、较好的化学稳定性和热稳定性，不与润滑油起反应，对金属材料无腐蚀，在高温下不分解。③对环境的影响：对大气臭氧无破坏，温室效应小的工质。（2）汽车空调常用制冷剂:①R-134a。汽车空调R12的替代物R134a具有与R12相近的热力性质，较好的制冷性能，与金属和非金属材料相容，化学和热稳定性较好，毒性小，不燃爆。②R407c，是由多种成分组成的混合制冷剂，系统压力比R134a高，成本也比R134a高，较少采用，仅冷王空调的一个型号CitiRT空调采用。③CO2，是最环保的制冷剂，但因其压力太高，对系统要求非常高，目前还没有普及，仅国外有少量应用。第三章汽车空调压缩机在蒸气压缩式制冷装置中，压缩机是其主要部件之一。压缩机在压缩式制冷系统中的作用是将气态制冷剂加压然后送到冷凝器中冷却和冷凝。压缩机为制冷系统的运行提供了动力，因此要消耗功。蒸气压缩式制冷系统使用的压缩机分为两种类型：一类为速度型，如离心式。另一类为容积型。在汽车空调制冷系统中，目前使用的都是容积式压缩机。3.1汽车空调压缩机的分类：（1）容积式压缩机按其结构来分，可分为往复活塞式（简称往复式）和回转活塞式（简称回转式）。往复式和回转式在汽车空调器装置中均有不同程度的应用。往复式问世最早、是迄今仍普遍应用的一种机型，（例如：BOCK、BITZER压缩机），就往复式压缩机而言，技术上较为成熟，生产和使用上积累有丰富的经验，对材料的要求低，加工容易，造价低廉。它能4适应较广泛的压力范围和制冷量范围，热效率高。不足之处是，由于活塞作往复运行，动力平衡性能差，限制了压缩机转速的提高，结构复杂，易损件多，维护工作量大。而回转式压缩机的工作容积旋转运动，无往复运动机构，所以动力平衡性能好，运转平稳、振动小，在其适宜的工作范围内具有较高的效率。另外回转式压缩机结构简单，体积小、重量轻、零件少、可靠性高。但回转式压缩机排量较小，一般用于制冷量较小的空调系统，如轿车空调系统。（2）汽车空调压缩机的驱动方式可根据其驱动源而分为两种类型，非独立式和独立式。非独立式是由汽车的主发动来驱动压缩机，这种驱动方式适合于汽车主发动机有余烽而压缩机功率又不太大的车型，如小轿车、面包车、工程车等。这种驱动方式占用空间小，维护简便。但由于压缩机消耗主发动机部分动力，会影响车辆的加速性能，且空调装置的冷量会随车速的变化而变化。独立式（或称辅助式），即另行配置发动机以驱动压缩机。由于另设专用驱动机，所以汽车行驶与空调装置的制冷效果之间互不影响。但这种驱动方式要占据一定的汽车空间，成本较高，噪声较大，而且辅助发动机的维护复杂化，所以应用范围不广。无论是主机驱动还是辅机驱动，汽车空调压缩机都是采用开启式，即压缩机主轴的功率输入端伸出机体之外，通过皮带轮与驱动机连接。轴伸出机体部位装有轴封，以防制冷剂外泄。3.2汽车空调压缩机的特殊要求：汽车运行的动态特征与多变的外界环境对汽车空调压缩机的性能和结构提出了一些特殊要求，表现在：（1）要有良好的低速性能，要求压缩机在汽车发动机低速和空载时有较大的制冷能力和较高的效率。（2）汽车高速行驶时输入功率低，这样不仅节省油耗，而且能降低发动机用于空调方面的功率消耗，提高汽车自身的动力性能。（3）压缩机要小型轻量化，这样可以节省汽车空间，安装位置方便，且节省材料和燃料的消耗。（4）要能经受恶劣运行条件的考验，有高度的可靠性和耐久性。在怠速时，汽车发动机舱内温度有时高达80℃冷凝压力高，就要求压缩机能承受高温及高压和有限的过载。汽车行驶在道路上总有颠簸振动，这也要求压缩机有良好的抗震性能，并把制冷剂的泄漏减小5到最低程度。（5）对汽车不要产生不利的影响。要求压缩机运转平稳，振动小，噪音低，启停对发动机转速的影响小，启动力矩小。第四章冷凝器和蒸发器冷凝器和蒸发器是汽车空调器中两重要的组件，其作用是实现两种不同流体之间的热量交换。所以，蒸发器和冷凝器都是换热器。具体讲来，在冷凝器中是制冷剂把热量放给周围环境空气。制冷剂在管内流动，在放热过程中，制冷剂蒸气逐步凝结成制冷剂液体。而周围环境空气受到加热，在蒸发器中则是制冷剂吸收周围被冷却空气----车室内空气的热量，制冷剂在管内流动，在吸热的过程中，制冷剂液体不断的沸腾气化成制冷剂蒸气。空气则得到冷却，温度降低。在一定的条件下空气中还会有一部分水蒸气凝结析出。4.1换热器的基本原理在汽车空调中所采用的冷凝器和蒸发器都是制冷剂和空气之间被壁面（如金属管）隔开，两者不直接接触来实现温差传热的换热器。从传热角度考虑，换热的过程总是两种流体之间存在温差，而且也总是温度高的流体将热量传递给温度低的流体。为分析方便起见，把温度高的流体称为热流体，把温度低的流体称为冷流体。在冷凝器中制冷剂称为热流体，那么空气就是冷流体。在蒸发器中恰好相反，空气是热流体，制冷剂却成了冷流体。因此蒸发气和冷凝器是实现热流体和冷流体之间热量转换的设备。在汽车空调中冷凝器放出制冷剂储存的热量，而蒸发气是制冷剂吸收空气中的热量。4.2冷凝器冷凝器是将压缩机排出的高压过热制冷剂蒸气，通过它放出热量后，凝结成液体或过冷液体的换热设备。在汽车空调中，冷凝器都是采用空气冷却方式，或者叫做风冷方式。其特点是不需要用水和水源，使用和安装方便。（1）冷凝器构造在汽车空调中采用的冷凝器主要有以下几种：①管片式冷凝器②管带式冷凝器③平流式冷凝器（2）冷凝器的布置汽车空调的冷凝器，大多数布置在车头部，侧面或车底，经常有地面上的尘土和泥浆6飞溅在冷凝器上。其既增加了热阻，降低了传热性能，冷凝器的管子又受到这种酸性物质的腐蚀，管子容易烂穿。因此，在使用时应经常对冷凝器表面进行清理。4.3蒸发器蒸发器是将节流后的液体制冷剂，在其中吸热气化达到制冷效果的设备。空气通过蒸发器时，热量被蒸发器中的制冷剂带走，实现了对空气的降温或降温除湿作用。被冷却的空气，在通风机的作用下，以强制的方式送入车室内，并直接与车室内空气混合，使车室内的温度降低到要求的程度。（1）蒸发器通常采用管片式结构形式。（2）蒸发器的换热特点：空气将热量传递给制冷剂而温度降低。大家知道，当空气中的含湿量一定时，如果温度不断降低，则空气的相对湿度就不断增加，当温度降低到露点温度时，就达到饱和状态。如果再进一步冷却，那么空气中的水蒸气就会部分地凝结成水析出来。如果蒸发器管子外表面温度低于露点温度，则在管壁上就会有一层凝结水膜。如果管子表面温度不仅低于露点温度，还低于0℃，那么管子表面就出现霜冻。为此一般应在铝肋片表面上采用亲水膜措施，即在肋片表面上造成一层稳定的表面层，使凝结水形成不了水滴就被亲和成膜状，以消除水桥现象的出现。第五章热力膨胀阀和其它辅助设备5.1热力膨胀阀在汽车空调的制冷系统中，热力膨胀阀也是一个关键的部件。它主要是起着节流降压和调节流量的作用。同时，它还有防止湿压缩和液击以及异常过热的功能。在制冷系统工作时，由于外界负荷的变化或压缩机转速的改变（车速变化），系统的工况在不断地改变。但作为空调来说，要求保持车室内的空气状态是稳定的。这要求制冷剂的流量做相应的调整。热力膨胀阀对进入蒸发器的流量具有自动调节的功能。热力膨胀阀是靠控制蒸发器出中过热度的方法实现对流量调节的任务，使制冷剂的流量达到合适的程度。因为制冷剂循环量过多，则有可能使液态制冷剂进入压缩机，造成湿压缩或液击。而制冷剂过少，又会造成制冷能力不足，蒸发器出口的过热度太大，未充分发挥蒸发器的效能。根据平衡方式热力膨胀阀的分类，有内平衡式和外平衡式。内平衡式热力膨胀阀是从蒸发器进口处取平衡压力，而外平衡式则是从蒸发器出口处取平衡压力。对制冷剂在蒸发器中流动时，产生压力损失不大的，一般采用内平衡式热力膨胀阀，其结构简单、制造方7便、价格也较便宜。如果制冷剂在蒸发器中流动损失大，压力降就大，则应采用外平衡式的。5.3贮液干燥器贮液干燥器是保证压缩机和制冷系统正常运行的必要设备。它起着三个方面的作用。（1）贮液作用：贮液是用来贮存和供应制冷系统内的液体制冷剂，以便工况变动时能补偿和调剂液体制冷剂的盈亏。一般说来，空调系统开始工作时的负荷量大，要求制冷剂的循环量也大，当工作一段时间后，负荷将减小下来，这时所需的制冷剂量相应地减少。因此，负荷大时，贮液器中的液体制冷剂补充进来，而负荷小时又可将液体制冷剂贮存起来。同时，由于开启式压缩机和橡胶连接