汽车空调及自动控制系统

十四章汽车空调及自动控制系统功能：改善驾驶员的工作条件和提高乘员的舒适性（对车室内空气的温度、湿度、流速和清洁度等参数进行调节，使乘员感到舒适；并预防或去除风窗玻璃上的雾、霜和冰雪，保障乘员的健康和行车安全）。第一节汽车空调技术概况一、汽车空调的功能衡量汽车空调的主要指标：温度:在夏季人感到最舒适的温度是22℃～28℃,在冬季则是16℃～18℃。温度低于14℃,人就会感觉到冷,温度越低,越觉得手脚动作僵硬,不能灵活操作机件。温度超过28℃,人就会觉得燥热,温度越高,越觉得头昏脑胀,精神集中不起来,思维迟钝,容易造成交通事故。湿度:人觉得最舒适的相对湿度夏季是50%～60%,冬季则是40%～50%。在这种湿度环境中,人会觉得心情舒畅,皮肤觉得特别光滑、柔嫩。湿度过低,人的皮肤会痒,这是由于湿度太低时,皮肤表面和衣服都较干燥,它们之间(特别是化纤衣服)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。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的缘故。空气流速在0.2m/s以下且以低速变动要佳。清洁度:由于车室内空间小,乘员密度大,全封闭空间内的空气极易产生缺氧和二氧化碳浓度过高;汽车发动机废气中的一氧化碳和道路上的粉尘、野外有毒的花粉都容易进入车室内,造成车室内空气闷浊,严重影响乘员的身体健康。清洁度:由于车室内空间小,乘员密度大,全封闭空间内的空气极易产生缺氧和二氧化碳浓度过高;汽车发动机废气中的一氧化碳和道路上的粉尘、野外有毒的花粉都容易进入车室内,造成车室内空气闷浊,严重影响乘员的身体健康。二、汽车空调系统的基本组成和类型汽车空调系统按其功能分为：制冷系统、取暖系统、通风系统、空气净化系统、控制操纵系统。1、制冷系统对车内空气或由外部进入车内的新鲜空气进行冷却，来实现降低车内温度的目的。（一）汽车空调的组成用来通风换气。通风分为自然通风和强制通风。自然通风是利用汽车行驶时，根据车外所产生的风压不同，在适当的地方，开设进风口和出风口来实现通风换气；强制通风是采用鼓风机强制外气进入的方式。2、暖风系统轿车暖风系统利用冷却液的热量，将发动机的冷却液引入车室内散热器中，通过鼓风机将被加热的空气吹入车内，以提高车内空气的温度；同时还可以对前风窗玻璃进行除霜、除雾。3、通风系统控制系统由电气元件、真空管路和操纵机构组成。一方面用以对制冷和暖风系统的温度、压力进行控制，另一方面对车室内空气的温度、风量、流向进行操纵。空气净化系统由空气过滤器、出风口等组成，用以对引入的空气进行过滤，不断排出车内的污浊气体，保持车内空气清洁。4、空气净化系统5、控制系统（二）汽车空调的类型1、按驱动方式分独立式空调和非独立式空调非独立式空调：空调制冷压缩机由汽车发动机驱动（多用于小客车和轿车上）。独立式空调：用一台专用空调发动机来驱动空调制冷压缩机（多用于大、中型客车上）。2、按功能分单一功能型和冷暖一体型单一功能型：将制冷系统、取暖系统、强制通风系统各自独立安装（多用于大型客车和载货汽车上）。冷、暖一体型：制冷、取暖和通风共用一台鼓风机，共用一个风道送风口，都在同一控制板上控制（多用于轿车上）。初始：氟里昂R12（二氟二氯甲烷CF2Cl2）特点：1个大气压下沸点-29.8℃，凝固温度-155℃，能在常温下冷凝液化。无色、无毒、不燃烧、不爆炸，不腐蚀金属和橡胶件，与水不相溶、破坏臭氧层、化学稳定性120年。制冷剂第二节汽车空调系统的结构与工作替代：R134a（四氟乙烷C2H2F4）特点：1个大气压下沸点：-26.4℃凝固温度：-155℃无毒、无味、不燃烧、不腐蚀金属、不破坏臭氧层、价格是氟里昂的5倍。组成：压缩机、冷凝器、储液干燥器、膨胀阀、蒸发器等组成。各部件之间采用铜管（或铝管）和高压橡胶管连接成一个密闭系统。一、制冷系统（一）制冷系统的组成与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，进行四个基本过程：压缩过程冷凝过程膨胀过程蒸发过程压缩机将蒸发器低压侧（温度约为0℃、压力约为0.15Mpa）的低温低压气态制冷剂压缩成高温（约7080℃）、高压（约1.5Mpa）的气态制冷剂，送往冷凝器。压缩过程送往冷凝器的过热气态制冷剂，被冷凝成中温、压力约为1.01.2MPa液态制冷剂。冷凝过程冷凝后的液态制冷剂经过膨胀阀后体积增大，其压力和温度急剧下降，变成低温（约-5℃）、低压（约为0.15Mpa）的湿蒸气，进入蒸发器中迅速吸热蒸发。膨胀过程液态制冷剂通过膨胀阀变为低温低压的湿蒸气，流经蒸发器不断吸热汽化转变成低温（约为0℃）、低压（约为0.15Mpa）的气态制冷剂，吸收车内空气的热量。蒸发过程低压管路：膨胀阀→蒸发器→压缩机吸气口高压管路：压缩机排气口→冷凝器→储液器→膨胀阀1、压缩机功用：汽车空调制冷的心脏，维持制冷剂在制冷系统内的循环流动（气-液），吸入来自蒸发器的低温、低压制冷剂蒸气，压缩制冷剂蒸气使其压力升高，并将制冷剂送往冷凝器。制冷系统中低压和高压、低温和高温的界线。分类：曲轴连杆式和轴向活塞摇板式。安装：发动机前端右侧，曲轴皮带轮驱动。组成：缸体、前后缸盖、活塞、吸排气阀片、斜板等。工作过程：压缩机轴旋转时，斜盘驱动摇板轴向反复摇摆，从而带动活塞轴向往复运动，驱动制冷剂流动，将蒸发器（吸热器）至吸气口间的低温（0℃）低压（150kPa）气态制冷剂压缩成高温（60℃～66℃）高压（1100～1400kPa）气态制冷剂送往冷凝器（散热器）进行冷却。作用：把来自压缩机的高压、高温气体制冷剂中的热量散发到车外环境中去，同时经过热量散发的制冷剂从冷凝器的出口流出时转变为高压、高温的液体制冷剂而进入储液干燥器。安装：水箱前方2、冷凝器结构：铜管或铝管制成芯管，并在芯管周围焊接散热片。作用：将降压后的制冷剂，在流入蒸发器时，通过蒸发器管壁吸收乘室空气中的热量，从而使空气变冷。组成：铝质芯管和散热片。安装：副驾驶员一侧杂物箱下方。注：不能与冷凝器互换使用。3、蒸发器4、储液干燥器作用：过滤、除湿、气液分离及临时性地储存一些制冷剂。安装：发动机前方冷凝器一侧。组成：储液罐、过滤器、干燥剂、引出管、视液镜、易熔塞等。温度自动控制式作用：降低制冷剂压力，保证在蒸发器内沸腾蒸发；调节流入蒸发器制冷剂流量，满足制冷负荷变化的需要。汽车制冷系统中高压与低压的分界点。安装：蒸发器进口。5、膨胀阀结构组成：阀体、感温元件、调节杆、弹簧、球阀等。1、恒温器（温度开关）作用：根据蒸发器表面温度的高低接通和断开电磁离合器线圈电路，控制压缩机的工作时机。型式：热力杠杆式；热敏电阻式；（二）制冷系统的自动控制与调节（1）热力杠杆式恒温器结构组成：两对触点、弹簧片、挺杆、膜片盒、毛细管。热敏电阻式恒温器是利用具有负温度特性的热敏电阻为蒸发器温度传感器，配以相应的电子比较放大电路、电磁离合器继电器等器件组成的电子温控装置。（2）热敏电阻式恒温器当蒸发器表面温度高于调定温度值时，热敏电阻阻值较小，B点的分压值较低，使三极管V3截止，V4导通，于是继电器磁化线圈通电，触点闭合，电磁离合器线圈电路接通，压缩机运转制冷，使蒸发器表面温度下降。当蒸发器表面温度下降至调定温度下限值时，热敏电阻阻值增大，使B点的分压值升高，则三极管V3导通、V4截止，继电器磁化线圈断电，触点张开，切断了电磁离合器线圈电路，压缩机停止运转，蒸发器表面温度开始升高。当蒸发器表面温度升至调定温度上限值时，电子温控器重新接通电磁离合器线圈电路，使压缩机重新运转制冷，蒸发器表面温度再次下降。如此往复，便可将蒸发器表面温度控制在调定的温度范围之内。作用：根据需要接通和断开发动机与压缩机之间的动力传递。受恒温器控制。安装：压缩机前端皮带轮内。组成：压力板、弹簧片、引铁、皮带轮、固定铁芯、电磁线圈及轴承等。2、电磁离合器压力板压力板弹簧片引铁压缩机体皮带轮线圈（1）怠速控制装置分为两种型式：怠速继电器：自动切断压缩机电磁离合器线圈电路，使压缩机停止工作的装置；怠速提升装置：发动机怠速运转需要空调制冷系统工作时，能自动加大节气门开度，使发动机怠速转速略为提高的装置。3、发动机转速自动控制装置①怠速继电器功用：发动机怠速运转时，自动切断压缩机电磁离合器线圈电路，使压缩机停止工作，以维持发动机怠速稳定运转（现代轿车淘汰）。②怠速提高装置功用：发动机怠速运转，使用空调制冷时，自动提高发动机转速，以满足空调制冷的需要。功用：汽车行驶加速或超车加速，为使发动机功率用来提高车速，将电磁离合器线圈电路切断，使压缩机停止工作。（2）加速控制装置1.高压保护开关（三）制冷系统安全保护装置2.低压保护开关3.冷却液过热开关（水温开关）4.高压卸压阀触点常闭型用于制冷系统压力过高时中断压缩机工作。触点断开压力：2.1MPa-2.8Mpa；闭合压力：1.9MPa。触点常开型用于制冷系统压力升高至一定值时，接通冷凝风扇高速档电路，以加强冷凝器的散热效果。触点闭合压力：1.58MPa±0.17Mpa；断开压力：1.335MPa±0.17MPa。1.高压保护开关安装：制冷系统高压管路上或储液干燥器上。作用：用来防止系统压力过高而使压缩机过载或系统管路及有关器件损坏。分类：触点常闭型和触点常开型。2.低压保护开关（制冷剂泄漏检测开关）作用：制冷系统压力低于0.21MPa时，低压开关触点张开，切断电磁离合器线圈电路使压缩机停止运转。安装：冷凝器与膨胀阀之间的高压管路上或储液干燥器上。作用：防止发动机在过热的情况下使用空调。安装：发动机冷却液管路上。当冷却液温度超过某一规定值(如105℃)时，触点断开，切断电磁离合器线圈电路，使压缩机停止运转；待冷却液温度下降后，触点自动恢复闭合状态。3.冷却液过热开关（水温开关）安装：压缩机排气接口处。作用：当制冷系统压力过高（3.5Mpa—4Mpa）时，卸压阀自动打开，使制冷剂逸出而卸压；当制冷系统压力降至3.5Mpa以下时，卸压阀自动关闭，以确保制冷系统工作正常。4.高压卸压阀二、取暖系统利用发动机工作时冷却液的余热(80℃-95℃的热水)为车内提供暖气的，因此也称水暖式暖风系统—广泛地用于小型客车和轿车上。冷空气在鼓风机作用下，通过加热器被加热后，由不同的风口吹向车内。作用:汽车运行中从车外引入一定量的新鲜空气，并将车内的污浊空气排出车外，同时还可以防止风窗玻璃结霜。通风方式:动压通风、强制通风、综合通风；动压通风也称自然通风，它是利用汽车行驶时对车身外部所产生的风压为动力，在适当的地方开设进风口和排风口，以实现车内的通风换气。三、通风系统强制通风是利用鼓风机强制将车外空气送入车内进行通风换气。通常在备有冷暖气设备的汽车上大多采用通风、取暖和制冷的联合装置。这些汽车上一般设有停止、自然通风（指车内外空气通过风窗口自然流通）、吸气、排气和循环五种功能综合通风是指一辆汽车上同时采用动压通风和强制通风，根据需要可分别使用和同时使用。第七节汽车空调电路功用：用以保证汽车空调系统各装置之间的相互协调工作，正确完成汽车空调系统的各种控制功能和各项操作。一、汽车空调的基本电路电源电路鼓风机控制电路电磁离合器控制电路汽车空调基本电路图有的汽车空调系统中设置了专用的冷凝器冷却风扇，由电动机驱动。由于增加了一只风扇电动机，近而增设了一只继电器，用来控制压缩机电磁离合器线圈和冷凝器风扇电动机电路。有的汽车空调系统中还设置了一只发动机转速检测继电器，其作用是只有当发动机转速高于800-900r/min时，才能接通空调电路。在怠速和转速低于此转速时，继电器自动切断压缩机电磁离合器线圈电路，即使按下空调A/C开关，压缩机也不会工作，该继电器的转速信号取自点火线圈。上海桑塔纳（SANTANA）轿车空调系统控制电路由电源电路、电磁离合器线圈控制电路、鼓风机转速控制电路和冷凝器风扇电动机转速控制电路组成。二、汽车空调系统控制电路实例以上海桑塔纳（SANTANA）轿车为例工作过程：1、点火开关拨至起动（OFF）位置，减