汽车空调概述

汽车空调第1章汽车空调基础知识1.1汽车空调概况1.1.1汽车空调性能的评价指标1.1.2汽车空调的发展1.1.3汽车空调的发展方向1.2制冷剂与冷冻油1.2.1制冷剂1.2.2冷冻油1.3汽车空调系统的组成与分类1.3.1汽车空调系统的组成1.3.2汽车空调系统的分类1.1.1汽车空调性能的评价指标1.温度2.湿度3.流速4.清新度1.温度在夏季人感到舒适的温度是22℃～28℃，冬季是16℃～18℃。温度低于14℃，人会感觉到“冷”，温度越低，手脚动作就会越僵硬，驾驶员将不能灵活操作。温度超过28℃，人就会觉得燥热，精神集中不起来，思维迟钝，容易造成交通事故。超过40℃，则称为有害温度，将对人体的健康造成损害。另外，人体面部所需求的温度比足部略低，即要求“头凉足暖”，温差大约为2℃。2.湿度人觉得舒适的相对湿度夏季是50％～60％，冬季是40％～50％。在这种湿度环境中，人会觉得心情舒畅。湿度过低，皮肤会痒，这是由于湿度太低时，皮肤表面和衣服都较干燥，它们之间摩擦产生静电的缘故；湿度过高，人会觉得闷，这是由于人体皮肤的水分蒸发不出来，干扰了人体正常的新陈代谢过程。3.流速人在流动的空气中比在静止的空气中要舒适，这是因为流动的空气能促进人体内外散热。所以，空气流速是汽车空气调节的重要内容之一。空气流速在0.2m/s以下为好，并且以低速变动为佳。4.清新度由于车内空间小，乘员密度大，全封闭空间的空气极易产生缺氧(O²)和二氧化碳(CO²)浓度过高的现象；汽车发动机废气中的一氧化碳(CO)和道路上的粉尘都易进入车内，造成车内空气浑浊，严重影响乘员的身体健康，因此必须对车内空气进行净化处理。1.1.2汽车空调的发展汽车空调技术的发展是从低级到高级，由功能简单向功能齐全方向发展的，其发展过程可以概括•第一阶段：单一供暖，即利用房间取暖的方法•第二阶段：单一制冷的汽车空调。••第四阶段：自动控制的汽车空调。•第五阶段：微型计算机控制的汽车空调。1.1.３汽车空调的发展方向1.日趋自动化2.提高舒适性3.高效节能、小型轻量化4.向环保型汽车空调发展5.采用空调新技术1.日趋自动化早期的汽车空调系统，进出风系统、冷气系统和暖气系统彼此间互相独立，因而它们的控制系统也自成一体，且汽车空调都是手动控制，仅凭人的感觉来调节开关，因而温度、湿度及风量很难控制。近年来，随着电子计算机的普及并逐步应用到汽车空调系统，使得空调系统的控制效果日趋完善，空调设备的性能也越来越高。使用这种空调系统能进行全天候的空气调节，集制冷、采暖、通风于一体。在人为设定的最佳温度、湿度及风量的情况下，该系统可根据车厢内人员数量及其他情况的变化进行多挡位、多模式的微调，从而达到设定的最佳值，使车内始终保持舒适的人工气候环境，同时可进行故障自动诊断和数字显示，从而缩短其检修和准备时间。2.提高舒适性当前不少汽车空调系统的制冷和采暖是各自独立的系统。每当梅雨季节，车窗玻璃上常常蒙上雾气，若要去掉雾气，必须起动冷气装置，但这样会使车内太冷。为了克服此缺点，目前正在开发一种全季节型的空调系统。该系统具有换气、采暖、除湿、制冷等功能，夏天由发动机驱动制冷系统，冬天由加热器制热采暖，过渡季节(如梅雨季节)则采用制冷与采暖混合吹出温和风进行除湿，使车厢内换气情况达到最佳状态。3.高效节能、小型轻量化要进一步降低空调装置的重量和外形尺寸，必须提高各组成装置的结构紧凑性和效率。在压缩机方面，以往的空调系统多采用斜板式压缩机，这种压缩机制冷能力相对较低，性能系数和容积效率也相对较小。为了提高压缩机性能，现已使用了制冷效率高的旋转式压缩机和三角转子压缩机。在冷凝器和蒸发器方面，管片式换热器已逐渐被管带式换热器取代。而目前散热性能更佳，结构更为紧凑的平行流冷凝器和层叠式蒸发器又有取代管带式换热器的趋势。在制冷管路方面，进行优化设计使管路结构更为合理，并在管路上装配防振橡胶块以防共振等。4.向环保型汽车空调发展目前所使用的汽车空调制冷剂R12对大气臭氧层有一定的破坏作用，根据“蒙特利尔议定书”规定，发达国家1996年开始禁用R12，发展中国家2006年完全禁用R12。因此世界各国都在积极研制一种更适合环境保护的新型制冷剂。目前世界各国一致公认R134a是R12的首选替代物，并基本上解决了空调系统的匹配和材料等一系列问题。5.采用空调新技术图1-1氢化物汽车空调系统示意图1—热空气2—高温氢化物3—氢气4—车内热空气进口5—冷空气出口心6—外部空气进口7—外部空气出口8—低温氢化物5.采用空调新技术(1)氢化物汽车空调系统以色列发明了一种利用汽车排气余热作动力的汽车空调。图1-2固体吸附制冷汽车空调系统示意图1—真空阀2—高压阀3—节流阀4、5—阀门(2)固体吸附制冷汽车空调系统固体吸附制冷是利用某些固体物质5.采用空调新技术在一定温度、压力下能吸附某种气体或水蒸气，在另一种温度、压力下又能把它释放出来的特性，通过吸附与解吸过程导致压力变化，从而起到了压缩机的作用。(3)吸收式汽车空调系统吸收式制冷也是以热能为动力，利用由两种沸点不同的物质组成溶液的气液平衡特性来完成制冷循环的。1.2制冷剂与冷冻油2.汽车空调制冷剂的选择1)压缩机的类型。2)蒸发温度和蒸发压力。3)冷凝温度和冷凝压力。4)制冷装置的使用条件。(1)制冷剂R12汽车空调中，过去最常用的制冷剂是R12。1)R12无色，气味很弱，只有一点芳香味。2)R12在温度达到400℃以上时，与明火接触会分解出光气。3)水在R12中的溶解度很小，且溶解度随温度的降低而减小，所以R12系统内应严格控制含水量，一般R12中的含水量不得超过0.0025％。4)在常温下，R12能与润滑油以任意比例相互溶解。2.汽车空调制冷剂的选择5)R12对一般金属不起腐蚀作用，但能腐蚀镁及含镁量超过2％的铝镁合金。6)R12对天然橡胶和塑料有膨润作用。7)R12很容易通过接合面的不严密处，所以对制冷系统的密封性要求高。8)R12由于其分子中含有氯原子，当其排放到大气并到大气同温层后，在太阳光的强烈照射下会分离出氯离子，从而导致大气臭氧层的破坏。(2)制冷剂R134a制冷剂R134a是汽车空调R12的首选替代制冷剂。1)R134a无色、无臭、不燃烧、不爆炸，基本无毒性，化学性质稳定。2.汽车空调制冷剂的选择2)不破坏大气臭氧层，在大气层停留寿命短，温室效应影响也很小。3)粘度较低，流动阻力较小。4)分子直径比R12略小，易通过橡胶向外泄漏，也较易被分子筛吸收。5)与矿物油不相容，与氟橡胶不相容。6)吸水性和水溶解性比R12高。7)汽化潜热高、比定压热容大，具有较好的制冷能力，但质量流量小，所以R134a的制冷系数与R12相当或较之略小。(3)制冷剂R12与制冷剂R134a制冷剂R12与R134a的特性比较如表1-1所示。表1-1制冷剂R12与R134a特性比较2.汽车空调制冷剂的选择1)车内温度：R134a系统降温稍快，正常车速下所能保持的车内温度比用R12系统要低1.1℃，怠速时送风温度略高。2)压缩机的吸气压力：从正常车速到高车速均相当，怠速时R134a系统略高。3)压缩机的排气压力：正常车速时R134a系统比R12系统高0.138～0.172MPa，怠速时高0.275～0.55MPa。1)R12和R134a两种制冷剂不能混用，因为它们的化学特性不同而不能同时溶解一种润滑油，如果混用，将会造成空调系统机件的严重损坏和制冷系统工作不正常。2.汽车空调制冷剂的选择2)常规R12空调系统使用的压缩机油不得用于R134a空调系统中，必须使用专为R134a空调系统制造的压缩机油，R12配用的矿物性冷冻油与R134a空调系统不相溶，若应用于R134a空调系统则将严重影响制冷效果及压缩机寿命，即使错用少量机油，也会使制冷剂混浊，降低润滑性能，甚至使压缩机拉缸损坏，因此必须开发应用与R134a相溶的新型冷冻油。3)常规R12制冷系统使用的O形圈和密封垫，不得用于R134a空调系统。4)排出软管和吸入软管需要改动。表1-2R134a和R12两种系统采用的软管结构及材料2.汽车空调制冷剂的选择5)用于R12系统的干燥剂主要是置于干燥器中的硅胶。6)R134a系统与R12系统相比，采用的膨胀阀有三方面差异：①由于R134a与R12特性不同，要获得与R12相同的制冷能力，R134a采用的膨胀阀开启压力值必须重设；②由于R134a、R12与金属的相容性不同，故R134a采用的膨胀阀的内部弹簧材料由弹簧钢改为不锈钢；③膨胀阀接口尺寸不同，R12系统为英制，R134a系统为米制。7)改进蒸发器的结构。8)当压缩温度在高负载下升高时，R134a系统的压力将比R12系统的高，这将导致冷却能力下降、压缩机负载加重。表1-3R134a与R12压力开关控制值2.汽车空调制冷剂的选择9)避免不正确的灌注和联接:①管道接头形状的改动。10)维修R12空调系统时，必须使用R12专用的修理工具。(4)汽车空调天然替代工质天然制冷剂(naturalrefrigerant)或称自然制冷剂，是指在自然界天然存在而不是人工合成的可用作制冷剂的物质，如水、空气、氮气、烃、氨、二氧化碳、氯气等。3.使用制冷剂的注意事项1)氟里昂制冷系统最怕水，在含量大于0.0025％时，除发生冰塞现象外，还会发生化学腐蚀。2)不能和明火接触。3)不能用明火直接烤制冷剂钢瓶，也不要把钢瓶放置在太阳能直接照射到的地方。4)制冷剂不能接触人体的任何部位，特别是眼睛，否则会引起冻伤。1.2.2冷冻油(1)润滑作用压缩机是高速运动的机器，轴承、活塞、活塞环、曲轴连杆等零件表面需要润滑，减少阻力和磨损，延长使用寿命，降低功耗，提高制冷系数。(2)密封作用汽车使用的压缩机，都是半封闭式，压缩机输入轴需油封来密封，防止制冷剂泄漏，有润滑油，油封才起密封作用。(3)冷却作用运动的摩擦表面，产生高温，需要用冷冻油来冷却。(4)降低压缩机噪声冷冻油可以降低运动表面的摩擦，减少运动表面的振动，所以可以降低压缩机的噪声。表1-4国产冷冻油的性能指标1)必须严格使用该车空调压缩机所规定的冷冻油牌号或更换同等性能的冷冻油，不得使用其他油来代替，否则会损坏压缩机。2)冷冻油吸收潮气能力极强，所以在加注或更换冷冻油时，操作必须迅速，如没有准备好，不能立刻加油时，不得打开油罐，在加注完后应立即将油罐的盖子封紧储存，不得有渗透现象。1.2.2冷冻油3)不能使用变质的冷冻油。表1-5进口冷冻油的性能指标4)冷冻油是不制冷的，还会妨碍热交换器的换热效果，所以只允许加到规定的用量，绝不允许过量使用，以免降低制冷量。1.2.2冷冻油1.3.1汽车空调系统的组成(1)制冷装置(系统)：对车内空气或由外部进入车内的新鲜空气进行冷却或除湿，使车内空气变得凉爽舒适。(2)暖风装置主要用于取暖，对车内空气或由外部进入车内的新鲜空气进行加热，达到取暖、除湿的目的。(3)通风装置将外部新鲜空气吸进车内，起通风和换气作用。(4)加湿装置在空气湿度较低的时候，对车内空气加湿，以提高车内空气的相对湿度。(5)空气净化装置除去车内空气的尘埃、臭味、烟气及有毒气体，使车内空气变得清洁。1.3.2汽车空调系统的分类1.按驱动方式分类2.按结构型式分类3.按蒸发器的布置方式分类4.按蒸发器和冷凝器的数量的不同分类1.按驱动方式分类图1-5非独立式汽车空调系统示意图1—压缩机2—蒸发器3—冷凝器4—储液干燥器5—主发动机6—风机7—加热器(1)非独立式汽车空调系统(见图1-5)空调制冷压缩机由汽车本身的发动机驱动，汽车空调系统的制冷性能受汽车发动机工况的影响较大，工作稳定性较差。1.按驱动方式分类(2)独立式汽车空调系统(见图1-6)空调制冷压缩机由专用的空调发动机(也称副发动机)驱动，因此汽车空调系统的制冷性能不受汽车主发动机工况的影响，工作稳定、制冷量大，但由于加装了一台发动机，不仅成本增加，而且体积和质量也增加。图1-6独立式汽车空调系统示意图2.按结构型式分类(1)整体式空调将副发动机、压缩机、