汽车空调系统原理与检修课题

汽车空调系统原理与检修汽车空调为满足乘员的舒适性要求，应完成四大功能:调温调湿通风滤气空调系统的功能汽车空调的特点•汽车空调与室内空调相比，既有许多共同之处，又有一些不同的特点。•为了检测、维修、排除汽车空调的故障，须掌握以下特点：1、汽车空调承受较大的振动和冲击。•接头容易松脱，导致制冷剂泄漏，制冷剂泄漏会造成整个空调系统工作条件失衡，甚至破坏空调压缩机等制冷系统部件。•统计表明：汽车空调因制冷剂泄漏而引发的空调故障，约占全部故障的80%。2、汽车空调系统的动力来自发动机•汽车空调一般是以消耗发动机的动力来调节、控制车厢内的空间环境。（有些车采用独立）•现代轿车空调所需要的动力和驱动汽车的动力一般来自同一发动机，这种空调系统称为非独立式空调系统。•在空调系统处于工作状态时，将明显影响汽车的动力性能。•耗油量平均增加10%~20%，发动机输出功率减少10%~20%。•3、汽车空调的制冷、制热强度大运行条件、散热、隔热性能、阳光照射等。•4、汽车空调工况变化大汽车运行的路面是复杂多变的，发动机的转速、转矩、功率等工况变化频繁，空调压缩机转速波动，使制冷剂的流量变化较大。这将导致空调压缩机输送的制冷剂流量处于不稳定状态，容易引起压力过高或者压缩机的液击现象，引发汽车空调系统的各类故障。•5、汽车空调牵连影响大•汽车空调的安装结构较为紧凑，与汽车其他部件有牵连。•现代汽车的空调系统，往往与整车电控系统、电源、电器控制元件、仪表以及发动机的综合控制联系在一起，在空调的维护以及故障诊断、检测方面，需要掌握更多的知识。汽车空调系统的组成•汽车空调制冷系统主要由五种部件组成：空调压缩机冷凝器蒸发器节流减压元件（孔管或膨胀阀）积累器或储液干燥器。•这些部件通过高压蒸气管路、高压液体管路和低压蒸气管路连接成空调系统。汽车空调制冷系统的组成汽车空调制冷系统空调压缩机蒸发器节流减压元件（孔管或膨胀阀）冷凝器储液干燥器视窗G65=高压传感器G263=蒸发器出口温度传感器G263G65“H”型澎胀阀储液/干燥器制冷回路•为了节省能源，大多数汽车空调系统采暖使用发动机循环冷却液。•在制暖时，空调压缩机、冷媒等制冷系统部件不参与工作，热能来源于汽车发动机的冷却液。发动机的热量以传导方式被冷却液吸收，流动的高温冷却液进入加热器，使加热器得到加热，低温空气流经加热器，空气被加热，达到制热的目的。•制热系统的部件有：加热器、节温器、水泵、散热器、热水阀等。汽车空调制热系统的组成1-加热器进水管；2-上部软管；3-节温器；4-水泵；5-散热器；6-下水室；7-下部水管；8-缸体水套；9-缸盖水套；10-加热器的回水管；11-加热器；12-热水阀汽车空调制热系统•绝大多数是氟里昂，国际上用英文字母R来表示。•字母F是美国杜邦公司的专用代号，所以也称F-12。•R-12的分子式是CF2CL2，化学名称是二氟二氯甲烷。•以前汽车空调系统大多采用R-12作为制冷剂。•但是由于R-12制冷剂的泄漏，使进入大气的R-12制冷剂破坏地球的臭氧保护层，危害人类的健康和生存环境，引起地球的温室效应，因此这种制冷剂已列为淘汰产品，被R-134a所取代。制冷剂1、R-12制冷剂•R-134a也可称为HFC134a，其分子式是C2H2F4。•与R-12相比，R-134a具有良好的大气环境特性，臭氧层破坏系数（ODP）为0•即不破坏臭氧层。其安全性高、不易燃、不爆炸、无毒，无刺激性和腐蚀性；蒸发潜热高，比定压热容大，具有较好的制冷能力；粘度较低，流动性好；其分子直径接近R-12，制冷剂渗透少；饱和蒸气压力与R-12接近；导热系数较高，热传导效果好。•国家规定：2000年以后出产的新车，不准使用R-12作为汽车空调的制冷剂。2、R-134a制冷剂•（1）R-134a和R-12不能互换。如果互换将产生交叉污染，很有可能损坏空调压缩机。•（2）R-134a及其润滑油PAG极易吸水，只有在装配时，才可打开干燥器及空调压缩机防尘盖，并随即连接管道，如果作业中断，应立即装上防尘盖，以杜绝水汽侵入。•（3）R-134a空调系统管道接口全部采用公制，以防止与R-12系统误装或交叉感染。3、修理特点•（4）R-134a空调系统修理工具全部采用公制（而R-12空调系统则采用英制）。•其中包括：歧管压力表1块；高压侧充注胶管1根（红色）；低压侧充注胶管1根（蓝色）；真空侧充注胶管1根（黄色）；高压侧快换卡头1个；低压侧快换卡头1个；T形接头（制冷剂罐用）1个；小瓶制冷剂开罐阀2个；真空泵转换接头1个。汽车空调系统的工作原理•制冷的方法很多，有蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、蒸气喷射制冷和电子制冷等。•汽车空调系统大都采用压缩式制冷循环原理来制冷，其基本原理如右图：汽车空调系统的工作原理冷凝器压缩机热力膨胀阀蒸发器气态液态储液干燥器车厢气态•在汽车空调制冷系统工作时，制冷剂在空调压缩机的驱动下，沿空调系统管道不停地循环流动，在蒸发器吸收热量，在冷凝器散发热量，承担“运送热能”的任务。空调制冷剂途径不同的区域，其物质状态随之变化。•空调压缩机将蒸发器送来的低温低压气体压缩为高温高压气体，经过冷凝器散热后变为中温高压液体，在节流减压装置的作用下，制冷剂又变为低温低压液体，随后在蒸发器气化膨胀，急剧降温，成为低温低压气体。•制冷剂为什么有如此效应呢？•这是因为：•（1）物质由液体变为气体时，需要吸收热量，液体的气化使液体温度降低；•（2）物体温度的变化不仅与物体内所含热量的大小有关，而且与物体的体积、质量有关；•（3）物体热量的自然传递，只能从高温物体向低温物体传递，即高能向低能传热。•汽车空调的基本原理就是利用空调系统内的制冷剂“气化”与“液化”来吸收或放出热量。制冷系统的工作过程•汽车空调系统的制冷系统类似于发动机的冷却系统，发动机的水泵使冷却液驯化流动，把发动机产生的热量吸收并将其送往散热器，散热器将热量散发到空气中去，散热后的冷却液又重新回流到发动机，如此循环往复，达到冷却发动机的目的。•汽车空调的蒸发器，是一个吸热装置，当热空气穿越蒸发器时被吸热而降温。凉爽的空气不断送入车厢，达到制冷的目的。•蒸发器为什么能够吸热呢？•首先从制冷剂在空调系统内循环流动的物质状态谈起：制冷剂在空调压缩机的强制驱动下，沿管路流经冷凝器储液干燥器、热力膨胀阀、蒸发器，然后又回到空调压缩机。在循环流动中，制冷剂流经不同的空调部件，其物质状态会有很大的变化。•制冷系统热力循环：•制冷系统热力循环图经过冷凝器散热，热量被排到车厢外的大气中，使制冷剂冷却到液化点变成高压液体；制冷剂流经膨胀阀之后，其压力下降，变为低压液体；在蒸发器内，低压液体吸收热量而蒸发为低压蒸气，车厢内热而湿的空气通过蒸发器，碰到冰冷的金属管芯和传热片，空气聚冷下来，空气中的水气被凝结附在金属壁而往下流，冷而干的空气经风机被送入车内；从蒸发器出来的制冷剂，经过回气管，从空调压缩机的吸气空进入压缩机，就这样周而复始地进行循环。清凉的气态制冷剂在经过空调压缩机后，温度和压力均上升，变为高压蒸气；•汽车空调回路中，制冷剂压力高的一段，叫做高压侧；制冷剂压力较低的一段，叫做低压侧。•在空调维修中，正确把握管路内的压力参数，是故障诊断的关键。（1）高压侧包括：空调压缩机输出端、高压管路、冷凝器、储液干燥器和液体管路，正常压力范围为：1103~1517kPa。（2）低压侧包括：蒸发器、积累器、回气管路、空调压缩机输入侧和空调压缩机油池，正常压力范围为：138~207kPa。（3）压缩机是空调系统高、低压侧的分界点。（4）减压元件（膨胀阀或孔管）是高、低压的另一个分界点。空调系统制冷剂的压力特点•制冷剂的压缩、冷凝、膨胀和蒸发，是汽车空调的基本过程，而实现这一过程则要依靠高、低压侧的各种组件。•由于减压元件和控制方式不同，汽车空调通常分为两种系统：•膨胀节流管系统•恒温膨胀阀系统。•膨胀节流管系统1-空调压缩机；2-电磁离合器；3-膨胀节流管；4-集液器；5-冷凝器；6-蒸发器•恒温膨胀阀系统1-空调压缩机；2-电磁离合器；3-恒温膨胀阀；4-远程感温包；5-冷凝器；6-蒸发器；7-储液干燥器；8-视镜•汽车空调系统分为两大类：•一类是循环离合器系统。特点是空调压缩机间断运转，通过压力开关或温度开关控制压缩机的工作，这种系统又可分为使用热力膨胀阀的循环离合器系统和使用孔管的循环离合器系统（CCOT）。•另一类是蒸发器压力控制系统。特点是空调压缩机连续运转，这种系统又可分为使用用吸气节流阀（STV）或先导阀操作的绝对压力阀（POA）控制蒸发器温度。汽车空调系统的分类•汽车空调系统的类型虽然不同，但其基本原则是相同的。•通过控制蒸发器内制冷剂的压力，既要保证蒸发器不结冰，又要保证做到的制冷效率。•降低蒸发器内的压力，就降低了液态制冷剂在蒸发器内的沸点，蒸发器表面就容易结冰。•下面介绍以下各类系统的控制特点：循环离合器膨胀阀系统空调压缩机恒温开关蒸发器储液干燥器膨胀阀冷凝器电磁离合器接电源该系统采用膨胀阀作为节流膨胀装置。由于膨胀阀只能控制过热，不能控制蒸发器结冰，因此需要加装恒温开关。恒温开关装在蒸发器上或风箱内，用以控制空调压缩机的停、转。膨胀阀式•CCOT系统还可以细分为压力开关控制和恒温开关控制两种方式。循环离合器孔管系统（CCOT）压力开关控制方式空调压缩机压力开关蒸发器孔管冷凝器电磁离合器接电源积累器节流管式•制冷剂的饱和温度和压力都有一定的对应关系，控制蒸发器压力就是控制蒸发器温度。•在积累器上安装压力开关，利用压力开关控制空调压缩机的开、停，使蒸发器保持正常的工作压力。•在压力开关内有一膜片，与触点相连。•当作用于膜片上的压力低于一定水平时，触点断开，截断至电磁离合器的电路，空调压缩机停转；•当作用于膜片上的压力提高高一定水平时，触点闭合，接通蓄电池至电磁离合器的电路，空调压缩机运行。•当蒸发器温度上升时，恒温开关触点闭合，从而接通空调压缩机电磁离合器至蓄电池的电路，空调压缩机运转，开始制冷；当蒸发器温度下降时，恒温开关触点断开，截断电磁离合器的电路，空调压缩机停转，停止制冷。空调压缩机的工作始终受恒温开关的控制。恒温开关控制方式空调压缩机恒温开关蒸发器孔管冷凝器电磁离合器接电源积累器压缩机高压侧低压开关，压力降低至175kPa时断开•用吸气节流阀（STV）或先导阀操作的绝对压力阀（POA）控制蒸发器温度，从而防止蒸发器结冰。如右图所示，用膨胀阀作为节流降压装置，贮液干燥器装在高压侧，STV或POA阀装在低压侧。吸气节流阀（STV）和绝对压力阀（POA）系统空调压缩机发动机歧管真空蒸发器热力膨胀阀冷凝器电磁离合器毛细管储液干燥器STV压力检测口外平衡管•上述两类汽车空调系统都可以装置热力膨胀阀，在维修时需要加以区别：•主要区别看低压侧所装置的部件，如装有STV或POA阀，就是蒸发器压力控制系统；如果装有积累器，又用恒温开关或压力开关控制蒸发器温度，就是循环离合器系统•该系统用阀罐（VIR）控制蒸发器的温度。所谓阀罐，就是把膨胀阀和POA阀都集中装在储液干燥器的上部，三者构成一个部件——阀罐。这样既节省管路，又节省空间，而且性能可靠，维修方便。在上图中，阀罐4根外接软管4、6、9、10传送高压液态、低压液态和气态制冷剂。阀罐系统（VIR）空调压缩机高温高压气体蒸发器吸气管路冷凝器液态管路回气管路高压液体冷媒VIR阀罐低温低压回气五、空调循环系统主要部件1、压缩机6、冷凝器8、蒸发器4、储液干燥器2、膨胀阀3、节流管7、冷却风扇9、鼓风机5、集液器压缩机与离合器结构定径节流管调节阀斜盘滑轨弹簧驱动毂腔内压力底部活塞定径节流管高压顶部低压工作原理汽车空调压缩机•为了保证制冷剂在空调系统内沿规定的管路循环流动，空调压缩机必须不断地吸入低温气态制冷剂，并将其压缩为高温高压气体。•左图表达了空调压缩机的工作原理。•空调压缩机的型式较多，主要有：曲轴活塞式压缩机（并列双缸、V形双缸）、斜盘活塞式压缩机、翘板活塞式压缩机、旋转叶片式压缩机等。•变排量空调压缩机•变排量空调压