20汽车空调系统结构与工作原理

汽车空调系统主讲人赵老师第一章手动空调第一节概述汽车空调是利用媒介物质对车内的空气进行调节，（空调—空气调节）使之在温度、湿度、流速和洁净度上能满足人体舒适的需要，并预防或去除玻璃上的雾、霜和冰雪，保障乘员身体健康和行车安全。衡量汽车空调的主要指标有：温度、湿度、流速和洁净度等。汽车空调主要包括：制冷系统、暖风系统、通风系统、空气净化系统和控制系统。一、汽车空调的功能1、车内温度调节：温度：是物质冷热程度的度量制热:非独立式----以发动机冷却液作为热源，用于轿车和中小型汽车独立式-----底盘上另加装一个散热器，用于大、中型客车汽车空调的功能制冷:非独立式----压缩机由汽车发动机驱动，工作状态受发动机工况的影响，用于中小型汽车。独立式-----压缩机由副发动机驱动不受发动机工况的影响，由于大中型客车。汽车空调的功能2、车内湿度的调节：湿度:是指空气中所含水蒸气量的多少。湿度的大小直接影响人体内的水分蒸发速率和口腔、鼻腔黏膜等健康状况和驾驶的工作状况。车内的湿度一般应保持在30%~70%以内。普通汽车空调一般不具备这种功能，只有高级豪华汽车采用冷暖一体化空调器，才能对车内的湿度进行适当调节。汽车空调的功能3、车内气流速度调节：空气的流速和方向对人体舒适性影响很大，夏季流速应限制在0.25m/s以内，总之根据乘客的生活环境，年龄、健康状况、冷热习惯等生理特点来控制出风口的风量，免得过大的风速直接吹到人体上，使人感到不舒服。汽车空调的功能4、车内空气净化：车厢内的空气质量是乘员舒适性的重要保证，由于车内空间小、乘员密度大，车内极易出现缺氧和二氧化碳浓度过高的情况，还有尾气、灰尘、烟味等造成车内空气污浊，影响乘员的身体健康，因此必须要求汽车空调具有补充车外新鲜空气过滤和净化内空气的功能。一般在汽车空调的进风口都装有空气过滤装置和空气净化装置。方式①引入新鲜空气汽车空调的功能②采用活性炭吸附剂③安装负离子发生器5、热辐射调节：太阳的辐射会对车内产生一股热浪，容易灼伤人的眼睛和皮肤，对人体的舒适性影响很大，选用太阳膜和阳光传感器对车内温度能立即作出必要的校正。二、汽车空调的特点从1925年汽车加热器的出现就表明了汽车空调已经出现了。但是，由于其技术含量较低，人们并没有真正意识到这门专业技术，而一直到制冷技术被汽车所应用，才广泛被人们所关注。因此，谈到汽车空调的特点，也就是制冷技术的一些特点，概括起来汽车空调的特点如下：汽车空调的特点1、抗冲击能力强：制冷系统安装在运动的车辆上，承受剧烈频繁的振动和冲击，因此，要求各个零部件应有较强的抗震能力，接头牢固，并防漏，而且，压缩机与冷凝器、蒸发器与压缩机都用软管连接。汽车空调的特点2、动力源多样：汽车空调系统不能用电力作动源，原因是设计上比较困难，轿车、轻型汽车及中型客车其制冷所需的动力来自同一发动机，这种空调系统叫非独立空调系统。对于大型客车，冷藏车，由于所需制冷量比较大，采用专用发动机驱动，故称为独立式空调系统。汽车空调的特点3、电力控制源多样：汽车空调系统电气控制所需的电力有所不同，一般车辆采用12V（单线制）作电源，大型车辆则采用24V（单线制）作电源，而高级豪华轿车采用5V（双线制）作电力源。汽车空调的特点4、制冷效果强：汽车在野外工作直接受太阳的辐射，热量较强，要使汽车空调能迅速地降温，在最短时间内达到舒适的环境，要求制冷系统的制冷量特别大。这就导致压缩机输送的制冷剂流量变化大，但不能无限制的大，如果过大，会导致汽车空调设计困难，制冷效果不佳，而且会引起压力过高或压缩机产生液击现象，使得故障频繁。汽车空调的特点5、控制方式不一样：由于车辆的性能要求不同，汽车空调的控制方式也就多样。一般车辆采用手动控制，高级豪华型轿车则采用自动控制或气动控制。汽车空调的特点6、结构紧凑、质量小：由于汽车车身的特点，要求汽车空调结构紧凑，能在有限的空间进行安装，而且安装了空调后不至于使汽车增重太多影响其他性能。汽车空调的特点7、车内风量分配不均匀：这是由汽车车身的结构所造成的。汽车空调风道的设计是研制汽车空调最大的难点。三、空调制冷系统的结构与工作原理1、概念：（1）物质的三态气态液态固态放热放热放热吸热（2）汽化和液化汽化：物质由液态变为气态的过程称为“汽化”。汽化方式：蒸发；沸腾（T或P）液化：物质由气态变为液态的过程称“液化”。（T或P）概念（3）潜热值潜热值:温度不变物质由液态变成气态或气态变成液态时吸热和放热的热量。R12---165.65kJ／kgR134a---219.8kJ／kg概念2、冷媒制冷剂：在制冷过程中起传递热量作用的媒介物质（1）制冷剂的要求：①无色、无味、无毒、无刺激性，对人体健康无损害；②不易燃烧，不易爆炸；③无腐蚀性；④价格合理，容易得；⑤与冷冻油接触时，化学、物理安定性良好；冷媒⑥有较低的凝固点，能在低温下工作；⑦泄漏时容易侦测⑧易于改变吸热和散热的状态，有很强的变态能力。⑨与润滑油无亲和作用，可与冷冻机油任意比互溶。制冷剂R12的特性A、R12--二氟二氯甲烷（CH4CL2F2）B、沸点-29.8℃B、沸点-29.8℃潜热值165.65kJ／kgC、对大气臭氧层有破坏作用，使全球变暖产生温室效应。制冷剂R134a的特点R134a–四氟乙烷（CH2FCF3）A、沸点-26.5℃潜热值219.8kJ／kgB、优点：a、传热速度快蒸发器、散热器等热交换器面积体积减小，还不影响热交换。b、潜热值高，制冷量大。c、不破坏臭氧层，在大气层停留寿命短，温室效应影响也很小（因为不含氯、不与臭氧反应）冷媒C、缺点：对橡胶管和密封圈材料有较强的溶解与分离作用，导致制冷剂泄漏。制冷剂使用时的注意事项：①操作制冷剂时，不要与皮肤接触，应戴护目镜，以免冻伤皮肤和眼球；②避免振动和放置高温处，以免发生爆炸；③远离火苗，避免R12分解产生有毒光气；④R134a与R12不能混用，因为不相溶，会导致压缩机损坏；⑤使用R134a制冷剂的系统，应避免使用铜材料，这样会产生镀铜现象；⑥制冷剂应放置在低于40℃以下的地方保存第二节空调系统组成及分类一、汽车空调系统的组成1）制冷装置-提供冷气、除湿2）暖风装置-提供暖气、除霜、除雾3）通风装置-通风、换气4）空气净化装置-净化车内空气5）控制装置-实现制冷、采暖、通风空调系统组成及分类二、汽车空调系统的分类1.按功能分—单一功能；组合功能2.按驱动方式分—独立式；非独立式3.按温度可调节区域分—单区；双区；四区空调系统组成及分类三、制冷系统的结构组成及工作原理1、制冷系统的基本组成：①压缩机、②冷凝器、③储液干燥器、④膨胀阀、⑤蒸发器空调制冷系统组成（1）、压缩过程：将流经蒸发器的低温、低压的气态制冷剂压缩为高温、高压的气态制冷剂，输送到冷凝器。（2）、冷凝过程：将高温、高压的气态制冷剂冷却，使其变为中温、高压的液态制冷剂，送入干燥瓶。（3）、干燥过程：将中温、高压的液态制冷剂过滤，除去制冷剂中的杂质和水份，送入节流阀，并储存小部分的制冷剂。（4）、膨胀过程：将过滤后的中温、高压液态制冷剂利用节流原理，使其转变为低压雾状的液/气态混合物，送入蒸发器。（5）、蒸发过程：低压雾状的液/气态混合物流至蒸发器，吸收周围的热量而汽化，达到制冷的目的。2、空调制冷系统的工作原理3.空调制冷系统的分类蒸发器温度控制的两种方法（1）控制蒸发器表面的温度（2）控制制冷剂的蒸发压力分类循环离合器系统蒸发器压力控制系统热力膨胀阀式膨胀节管流（孔管）式吸气节流阀（STV）\先导阀操纵的绝对压力阀（POA）阀罐（VIR）空调制冷系统的分类（1）循环离合器系统（恒温器控制的离合器制冷循环系统）：将恒温器设定在预定的温度范围、接通或切断电磁阀，使压缩机处于通、断状态的一种控制系统。形式恒温器-热力膨胀阀控制制冷循环系统恒温器-H型膨胀阀控制制冷循环系统恒温器-孔管（CCOT）控制制冷循环系统空调制冷系统的分类（2）蒸发器压力控制空调系统（控制蒸发器压力）形式吸气节流阀（STV）\先导阀操纵的压力阀（POA）系统阀罐（VIR）的蒸发器压力控制空调系统（安装恒温开关的CCOT系统1-压缩机离合器2-冷凝器3-恒温开关，当毛细管温度至0℃时，它断开；而此温度上升到7℃时，它闭合；4-孔管5-回油管6-蒸发器7-接蓄电池8-积累器9-干燥剂10-压缩机高压侧低压开关，压力降至175kPa时断开用压力开关控制的CCOT系统1-压缩机离合器2-冷凝管3-孔管4-回油孔5-蒸发器6-积累器7-压力开关，一般在138~193kPa断开，而在283~351kPa时闭合8-接蓄电池9-干燥剂压力开关内有一膜片，和触点相连，作用于膜片上的压力低到一定值时，触点断开，至离合器的电路被切断，压缩机停转。作用到膜片上的压力高到一定水平时，触点闭合，接通蓄电池至离合器的电路，压缩机运行。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。防止其结冰。用膨胀阀作为节流降压装置，储液干燥器装在高压侧，STV或POA阀装在低压侧。装用STV的蒸发器压力控制系统1-压缩机2-冷凝器3-储液干燥器4-热力膨胀阀5-液窗6-回油管7-蒸发器8-加液阀（35~83kPa）9-吸气节流阀（STV）10-排气压力表接口11-发动机歧管真空12-STV压力检测接口13-外平衡管14-毛细管15-温包这两类汽车空调系统都可以装置热力膨胀阀，区别它们的时候，要看低压侧装置那些部件，如装有STV或POA阀，就是蒸发器压力控制系统系统；如装有积累器，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。2）VIR系统该系统用阀罐（VIR）控制蒸发器温度，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，而且性能可靠装用VIR的蒸发器压力控制系统1-压缩机2-高压、高温排气3-冷凝器4-液态5-VIR阀罐6-液态R-12管路7-蒸发器8-吸气管路9-回油管10-低压、低温回气图中4根外接软管4、6、9、10分别传送R-12的高压液态、低压液态、气态制冷剂。部分长春第一汽车制造厂生产的奥迪100轿车空调，装用VIR蒸发器压力控制系统。四、制冷系统主要零件1、压缩机压缩机是制冷系统中低压和高压、低温和高温的转换装置，是推动制冷剂在制冷系统中不断循环的动力。输送制冷剂、保障制冷系统正常工作具有十分的作用。汽车用空调压缩机的性能要求2.汽车用空调压缩机的性能要求①要有良好的低速性能，即要求在怠速运转时有较大的制冷能力和较高的效率。②高速运转时要求输入功率低，即降低油耗，提高汽车动力性。③体积小、重量轻，便于安装和维修。④安全稳定、可靠性好，能够在恶劣的条件下有良好的抗震性和密封性。⑤对汽车不利影响小，要求压缩机运行平稳，噪音低、震动小，开、停压缩机时对发动机转速的影响压缩机主要有：曲轴连杆式压缩机、斜盘式压缩机、摆盘式压缩机、旋叶式压缩机、滚动活塞式压缩机、涡旋式压缩机等。曲轴连杆式压缩机斜盘式压缩机（称双向斜盘式）刮片式压缩机刮片式压缩机工作原理如下：在圆形或椭圆形汽缸内对圆形汽缸偏心或对椭圆形汽缸同心地安装一个带有几个刮片的转子，转子一回转，由于离心力和油压的作用，使刮片从刮片槽中向外伸张，碰到汽缸壁，把汽缸分成几个隔腔，随着轴的旋转，隔腔内的容积发生变化，以进行制冷剂的吸入、压缩、膨胀和排出。冷凝器冷凝器实物图冷凝器冷凝器是把来自压缩机的高温高压气体通过管壁和翅片将其中的热量传递给冷凝器周围的空气，从而使高温、高压的气态制冷剂冷凝成高温、高压的液体。1）汽车用空调冷凝器的性能要求①要有较高的散热效率。②结构、重量、尺寸、空间合理。③抗震性能好。汽车空调视频\冷凝器的组成与作用.mp4④冷凝空气阻力小。⑤耐腐蚀性能好。2）冷凝器的种类主要有管带式、管翅式、平流式等类型。蒸发器蒸发器对