汽车空调结构和工作原理

汽车空调结构和工作原理讲师:xxx第一章汽车空调系统的组成和工作原理第一节汽车空调系统的组成及类型第二节汽车空调制冷系统第三节汽车空调采暖系统第四节汽车空调通风系统第五节汽车空调净化系统汽车空调系统即采用人工制冷、采暖、通风等方法，调节车室内的温度、湿度、气流速度和空气洁净度等参数指标，从而为人们创造清新舒适的乘车环境第一节汽车空调系统的组成及类型一、汽车空调系统的组成汽车空调系统一般由制冷、采暖、通风和空气净化四大装置组成(1)制冷装置：其作用是对车室内的空气或外部进入车室内的新鲜空气进行冷却或除湿，以降低车室内的温度，是车室内变得凉爽舒适(2)采暖装置：其作用是对车室内的空气或外部进入车室内的新鲜空气进行加热，达到取暖，除湿的目的(3)通风装置：其作用是将外部新鲜空气引进车室内，达到通风的目的(4)空气净化装置：其作用是除去车室内空气的尘埃，臭味，使空气变的清洁汽车类型以及生产年代不同，其空调系统的组成也有所不同在普通轿车或客货车上通常只有制冷、采暖和通风装置；在高级轿车上，还安装空气净化装置二、汽车空调系统类型(一)按驱动方式分独立式空调和非独立式空调1、独立式空调即单独用一台专用发动机（副发动机）来驱动空调系统的制冷压缩机其优点是制冷量大、工作稳定、制冷系统工作状况不受汽车（主）发动机的影响，制冷系统对汽车的行驶性能也无影响。而且发动机怠速或车辆停驶时，制冷系统可正常运行；压缩机转速基本不变，并可将压缩机与冷凝器做成一套通用性较好的机组，以便于设计选用。但结构复杂，加装了一台发动机，不仅加大了车辆成本，而且增加了整车的质量、体积和布置难度。因此，这种类型的空调系统多用于大，中型客车上2、非独立式空调即空调制冷压缩机由主发动机通过电磁离合器驱动其优点是结构简单、便于安装布置、噪音小。但制冷量小、工作稳定性差。空调的制冷性能受发动机工作影响较大，低速制冷量不足，高速则制冷量过剩，并且消耗主发动机10%~15%的功率，因而对汽车的加速性能和爬坡性能影响较大，汽车停驶时，空调系统也不能工作。这种类型的空调系统多用于制冷量相对较小的小客车和轿车上(二)按功能分1、单一功能型即将制冷、取暖、强制通风系统各自独立安装，独立操作，单独工作互不干涉一般多用于大型客车和载货汽车上2、冷暖一体机型其显著特点是制冷、取暖和通风共用一台鼓风机，一个风道送风口，在同一控制面板上控制。这种结构又分为冷、暖分别工作的组合式和同时工作的混合调温式两种3、全功能型即集制冷、除湿、采暖、通风、空气净化与一体。轿车空调一般都采用后两种，其特点是结构紧凑、占用空间小、调温容易、操控方便等(三)按结构形式分1、整体式空调即将副发动机、压缩机、冷凝器、蒸发器通过皮带，管道连接成一个整体，安装在一个专门机架上，构成一个独立总成，由副发动机带动，通过车内送风管将冷风送入车室内。2、分体式空调它是将压缩机、冷凝器、蒸发器以及独立式空调的副发动机部分或全部分开布置，用管道连接成一个制冷系统。3、分散式空调它是将蒸发器、冷凝器、压缩机等各部件分散安装在汽车各个部位，并用管道相连接。轿车、中小型客车及货车都采用这种结构形式。(四)按送风方式分1、直吹式即将冷气或暖气直接从空调器送风面板吹出，其结构简单、阻力损失小、但送风均匀性差。一般轿车、中小型客车及货车空调均采用此种送风方式。2、风道式即将空调器处理后的空气用风机送到专设的送风道再由车厢顶部或座位下的各风口、风阀送至车内。此种方式送风较均匀，冷气或暖气可送到所需要的部位，但结构较复杂、风道阻力大、风机耗功大。主要用于一些大型客车的独立式空调系统风道式又分为：两侧风道式和中央风道式两侧风道式送风道布置在车顶转角处，一般不占用车内有效空间，对乘客行走影响不大，但要求车窗离车顶有一定距离。中央风道式的优点正好与其相反，为不影响乘客行走，风道必须作的很扁，同时车厢顶要设计的较高一些。第二节汽车空调制冷系统汽车空调制冷系统所使用的制冷剂一般为R12和R134a，系统主要由压缩机、冷凝器、储存干燥器、膨胀阀和蒸发器等组成如图3-1-1所示压缩机由汽车发动机或专用发动机驱动，其功能是吸入低温低压的制冷剂蒸汽，并将其压缩到所需压力后送往冷凝器。冷凝器的作用是把高温高压气态制冷剂的热量传给大气，使制冷剂冷凝成液体。冷凝器大多布置在车头散热水箱前面，由冷却系统风扇或冷凝器风扇或两者共同其进行冷却。此外，汽车正常行驶产生的迎风气流对冷凝器有很大的散热效果。蒸发器一般布置在车室内，其作用与冷凝器恰好相反，它从车室内吸收热量，使里面的液态制冷剂吸热汽化。蒸发器的进风口处装有离心风机，属于压入式送风。冷凝器和蒸发器统称为热交换器，都起热量传递作用。储液干燥器在制冷系统运行时，能对制冷剂进行过滤，干燥吸湿和储存多余的制冷剂。在储液干燥器的上方装有一个视液镜，用以观察制冷系统中的制冷剂的多少及流动情况，正常工作时，制冷剂是无泡沫平稳流动。膨胀阀和感温包一般安装在蒸发器上，与蒸发器连成一体，以便于安装和维修。感温包通常位于蒸发器出口，以感受蒸发器出口温度，自动调节膨胀阀的开度，控制制冷剂的流量，以维持车室内一定的温度。其作用是增加液态制冷剂的流动阻力，降低制冷剂压力，使液态制冷的汽化温度下降低于蒸发器周围的空气温度，液态制冷剂能够通过蒸发器从空气中吸热，在蒸发器内蒸发汽化；此外，膨胀阀还具有调节功能，它能根据蒸发器的温度来调节供给蒸发器的制冷剂量。汽车空调制冷系统工作原理如下：压缩机运转时，将蒸发器内产生的低温低压制冷剂蒸汽吸入并压缩后，在高温高压状态下排入冷凝器，由冷却风扇进行冷却，冷却后的液态制冷剂从冷凝器底部流入储液干燥器，除去水分，杂质后，纯净的制冷剂通过膨胀阀进行节流降温降压，低温低压液体制冷剂流进蒸发器吸热制冷，通过蒸发器风机向车室内吹入冷风，使车室内温度降低。气态制冷剂通过蒸发器后又重新被压缩机吸入，如此反复循环即可达到制冷的目的。第三节汽车空调采暖系统汽车空调采暖系统用于乘室内冬季取暖及风窗除霜。按所使用的热源不同，取暖装置可分为两大类：一类是余热式采暖系统即利用汽车发动机冷却水或废气作为热源；另一类是独立热源式采暖系统即利用煤油或柴油在燃烧器中燃烧加热空气一、余热式采暖系统余热式采暖系统主要是利用汽车发动机冷却水或废气作为热源，并引入热交换器，由风机将车内或车外空气吹过热交换器使之升温，提高车室内温度它分为余热水暖式和余热气暖式(一)余热水暖式采暖系统由外部空气吸入口7吸进新鲜空气，内部空气吸入口5吸入内部空气，它们在混合室4混合后，由风机8送入热交换器1空气侧，热交换器管内侧由发动机循环温水提供热源，混合气体被加热后送往前座脚下，通过后座导管2，暖风由管道3供给后座采暖，通过连接管输送到前、侧窗口9、10除霜或除雾图3-1-2为余热水暖式内外循环采暖系统(二)余热气暖式采暖系统余热气暖式采暖系统即利用汽车发动机排出的废气的余热采暖，热量较大，但使用不安全。目前在汽车上应用很少气暖式采暖系统按空气加热器结构不同，可分为热交换器式和热管式两种1、热交换器式图3-1-3为汽车余热气暖热交换器式采暖系统结构它是在发动机的排气管上安装了一个热交换器5，用于加热空气。工作时，将通往消音器的阀门4关闭，发动机废气就进入热交换器内，以加热热交换器外的冷空气。冷空气通过热交换器吸收热量后温度升高，由风机6吹入车厢内用于采暖和除霜热交换器式采暖系统废气中的SO2,H2O等有害物质会腐蚀热交换器管壁，造成废气漏入车厢，对人体健康不利；同时，热交换器等也增加了发动机的排气阻力，增加了发动机的功率消耗，同时对发动机的工作状况有影响2、热管式热管式换热器回收汽车发动机废气余热的效率高，因而一般用于大型客车的冬季采暖。图为汽车余热气暖热管式采暖系统结构，汽车发动机的废气通过废气入口4进入热管式换热器8的加热段，使热管内的氨液蒸发，蒸气在热管式换热器的冷凝段放出热量，加热由车头窗下新鲜空气入口2进来的新鲜空气，加热后的新鲜空气由风机吹到车厢内用于采暖。热管式换热器的冷凝放热段安装在车厢内地板之上，废气加热段安装在汽车的地板，车厢下的外部热管式采暖系统制热量比水暖式大，采暖效果好，使用安全可靠，发动机废气不会漏入车厢，对发动机工作没有影响。由于管壁外有肋片，可起到消音和吸附尘埃作用，减少排气污染。余热气暖式采暖系统的供热效果受车速、发动机工作状况影响，供暖温度不稳定，车速快，传热效果好，车速低，传热效果差，这一特点是影响余热气暖式采暖系统广泛使用的主要原因二、独立热源式采暖系统大型客车、豪华旅游车以及严寒地区使用的汽车，为确保车内正常供暖，常采用独立热源式采暖系统独立热源式采暖系统可分为气暖式和水暖式两种它们都是以煤油或柴油等作燃料，使其在燃烧器中燃烧产生热量，对采暖用空气或水进行加热，以提高车厢内温度1、独立热源气暖式采暖系统独立热源气暖式采暖系统是利用煤油或柴油等为燃料，在燃烧过程中对空气进行加热的采暖系统。采暖用空气既可以是车厢外部的，也可以是车内循环的空气图3-1-5所示为独立热源气暖式采暖系统，它主要由电动机4、油泵、雾化器5、大风扇2、小风扇、电热塞6、燃烧室、热交换装置、导风筒和废气管等组成工作时，燃油由油路电磁阀和油泵来控制当打开暖气开关时，电磁阀打开，同时电动机4带动油泵15，雾化器5，大风扇2、小风扇13一起旋转，油泵15将燃油送到雾化器5形成雾状与小风扇13吸进的空气向混合，并被电热塞6的红热电阻丝点燃。混合气燃烧后，电热塞6即可停止工作，火焰在燃烧室内持续稳定地燃烧，通过热交换装置10把热量传给大风扇2吸进的冷空气。热空气从出口送到乘室内或其他需要加热处，如挡风玻璃除霜等场所燃烧所产生的废气则通过废气管14排出车外独立热源气暖式采暖系统的优点是热容量大、热效率高（可达80%以上）、采暖迅速、且不受汽车使用工况的影响。2、独立热源水暖采暖系统独立热源水暖采暖系统与气暖式系统的工作原理基本相同，两者的根本区别是加热工质不同，前者的加热工质是空气，而后者则是水图3-1-6为独立热源水暖式采暖系统结构燃烧室有多孔陶瓷蒸发器和电热塞2组成采暖系统工作时，油泵4将燃料送多孔陶瓷蒸发器并与助燃风扇3送来的助燃空气混合成混合气由电热塞点燃释放热量，与此同时，水在水泵6的作用下由进水口7进入加热器升温后气由出水口8流入车厢内的散热器，使车厢温度升高。燃烧后的废气则由废气排出口10派出车外独立热源水暖式采暖系统的控制系统由一般水温控制器、水温过热保护器、定时器、继电器等组成。如果独立热源水暖式采暖系统与汽车发动机的冷却水管路相通，则在发动机冷却水温度低于80度是采暖系统工作。当水温高于80度时，由于恒温器的控制作用，会自动切断油泵的电源，停止供油，采暖系统中的水泵会继续工作，向车厢内供应暖气。这样既节约了燃料，又防止了采暖系统零部件过热而损坏。独立热源水暖式采暖系统的暖风主要采用内循环式，灰尘少，暖气比较柔和而不干燥，人体感觉较舒适，不像空气加热器那样高温干热。第四节汽车空调通风系统通风是保持车室内空气洁净也是汽车空调的主要功能之一车室内的空气，由于乘员的呼吸等，增加了二氧化碳和水蒸气的浓度；同时，由于吸烟也污染了空气。为了乘员的健康和舒适，必须从车外引入新鲜空气以替换车内的污浊空气。此外，通风还能调节车内的温度。汽车空调通风可分为自然通风和强制通风两种类型。一、轿车空调通风系统1、自然通风方式自然通风方式是利用轿车行驶时车身的空气压力分布来进行通风。图3-1-7为轿车空调自然通风循环。其进气口设在车头部位，这个位置属于正压区，且进来的空气较新鲜；排气口设在车尾部，为负压区。进风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。当空调制冷系统启动，车内温度较高时，应关闭外来空气，让车内空气循环通过蒸发器，尽快降低车内温度。待车内温度降下来后，在打开新鲜空气进气阀，保持车内空气的清新度。2、强制通风方式强制通风方式是利用冷暖一体化空调的风机强制从车外引入新鲜空气与车内空气混合，混合后在送入车内，这种通风方式是冷暖一