汽车空调系统结构及检修

1汽车空调系统结构及检修1.汽车空调性能的评价指标汽车空调性能的评价指标有：温度、湿度、流速和清洁度。（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”。（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（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）清洁度由于车内空间小，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人车内，造成车内空气浑浊，严重影响驾乘人员的身体健康，因此必须对车内空气进行净化处理。2.汽车空调的发展方向当前，从市场需求方面看，汽车空调装置应进一步降低成本，提高燃油经济性；从制造方面看，随着车厢地板的降低及车辆向大型化、高级化发展，需进一步提高汽车空调各组成装置的紧凑性和效率；从乘员和驾驶员方面看，车内温度要合理分布、设备操作要简便，空调装置应向全季节型发展。（1）日趋自动化早期的汽车空调系统中，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、采暖和通风于一体。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2混合吹出温和风讲行除湿．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工作效率。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）采用空调新技术为了响应世界环保组织的倡议，世界各大汽车厂商正加大力度开发研制汽车空调新产品，目前已批量装备各类车辆。如图1采用新型变流量压缩机的奥迪轿车空调系统，此系统的采用不仅提高制冷效率，而且还提高了乘员的舒适性；图2具有适应人体生理需求的自动控制温度的轿车空调系统，此系统的使用，克服了许多乘员因车内外温差过大而造成的身体不适现象；图3具有自动调节制冷系统负荷的轿车空调系统，此系统主要是在膨胀阀的自动调节上达到了相当精准，从而克服了动力的浪费；图4独立式大客车变频变流量压缩机空调系统，该系统将成熟的家用变频空调技术引入到汽车空调领域，实现了较大空间区域中空调的舒适度，同时实现了相同制冷量条件下的节能效果；图5分区制冷中型客车空调系统，此系统能满足多用途的需要，同时按需制冷，实现动力的充分利用；图6利用发动机热源制冷的轿车空调系统，这是以色列科学家发明的利用氢作为制冷介质的新型制冷系统，目前因成本过高只有小批量生产；图7冷热一体的大货车空调系统，系统结构紧凑，制冷效率高，目前已大量采用。3图—1采用新型变流量压缩机的奥迪轿车空调系统4图-2具有适应人体生理需求的自动控制温度的轿车空调系统图-3具有自动调节制冷系统负荷的轿车空调系统5图-4独立式大客车变频变流量压缩机空调系统图-5分区制冷中型客车空调系统6图-6利用发动机热源制冷的轿车空调系统图-7冷热一体的大货车空调系统当前小客车、货车和越野车的空调系统都采用冷暖气统一设计、集中控制模式，且具有如下功能：能够控制车内温度，使之达到人体舒适的水平；能够排除车内空气中的湿气；能够吸入新鲜空气，具有通风功能；能够过滤空气中的灰尘和杂质。空调系统基本上由压缩机、冷凝器、蒸发器、孔管或膨胀阀、贮液干燥器、高低压管路、控制电路及空气循环管路等部分组成，它们协同工作，以实现上述功能。3.汽车空调系统工作原理3.1汽车制冷系统工作原理由于暖气系统专门进行讲述，这里所述空调系统一般即指制冷系统。图8是汽车空调系统工作原理图。空调系统工作时，压缩机从蒸发器内吸入气态制冷剂，并将其压缩成高温、高压气体后，泵进冷凝器。7图8汽车空调系统工作原理在冷凝器里制冷剂通过与流动的空气进行热交换，把制冷剂的热量散发出去，使制冷剂从气态变成液态。液态制冷剂经过节流装置(膨胀阀或孔管)的限量、降压作用，进入蒸发器后体积变大、压力下降。在蒸发器内制冷剂吸收周围空气中的大量热量，又由液态变成气态。这些气态制冷剂又被吸进压缩机，开始下一个循环的工作。因此必须重视的四个基本概念：临界温度、临界压力、显热和潜热。汽车空调系统有两类：一类是孔管式空调系统（图9a所示），另一类是膨胀阀式空调系统（图9b所示）（a）孔管式空调系统8（b）膨胀阀式空调系统1—冷凝器；2—贮液干燥器；3－膨胀阀；4－蒸发器；5－低压维修接头；6－高压维修接头；；7－孔管；8贮液干燥器图9两种不同节流元件的汽车制冷系统膨胀阀系统和孔管系统有如下两个主要区别：一是贮液干燥器位置不同，膨胀阀系统的贮液干燥器装在冷凝器出口和膨胀阀间的高压侧，而孔管系统的贮液干燥器则装在蒸发器出口和压缩机间的低压侧；二是节流装置不同，膨胀阀系统用膨胀阀作节流装置，而孔管系统采用孔管作节流装置。3.2汽车空调系统部件工作原理（1）压缩机压缩机的种类较多，目前斜盘压缩机和翘板压缩机应用较广。斜盘压缩机（图10）结构紧凑、效率高、性能可靠，采用往复式双头活塞。其主要零件是一根主轴，斜盘用花键和主轴固定在一起。当主轴转动时，带动斜盘转动，依靠斜盘的旋转运动驱动活塞作轴向往复运动。91－主轴；2－气缸；3－活塞；4－斜盘；5－带轮和离合器；6－进气口；7－排气口图10斜盘压缩机结构翘板压缩机结构紧凑，工作平稳，重量轻。其活塞以压缩机轴为中心线呈圆周排列。其压缩机轴固定有端面凸轮，活塞通过连杆与翘板相连。当压缩机工作时，凸轮转动，驱动翘板作圆周翘动，通过连杆迫使活塞作往复运动。图11为其工作原理图。图11翘板压缩机工作原理(2)冷凝器和蒸发器冷凝器是热交换装置，通常设置在散热器前面，一般采用铜或铝材料制造。空调系统工作时，从压缩机出来的高温、高压制冷剂气体流过冷凝器，在外部空气冷却下，制冷剂气体变成液体，但仍处于高压。蒸发器是热交换装置，一般采用铝材料制造，其在车内安装位置视车型而定。空调系统工作时，来自节流装置的低压雾状制冷剂通过蒸发器管道时，吸收车内空气的大量热量，同时低压雾状制冷剂变为低压气态制冷剂，并回到压缩机。（3）贮液干燥器膨胀阀系统贮液干燥器（图12）是液态制冷剂的一个贮存器，它能以一定的流量向膨胀阀输送液态制冷剂，同时可除去制冷剂中的异物和水汽，并能从它上方的玻璃窗观察制冷剂的数量。1－液窗；2－进口；3－出口；4－滤网；5－干燥剂；6－吸出管图12膨胀阀式制冷系统贮液干燥器孔管系统贮液干燥器（图13）主要功能是使回气管路中的制冷剂气液分离，防止液态制冷剂液击压缩机。101－维修阀；2－干燥剂；3－滤网；4－泄油孔；5－出气管图13孔管式制冷系统贮液干燥器(4)膨胀阀和孔管膨胀阀和孔管都是节流装置，用来解除液态制冷剂的压力，使制冷剂能在蒸发器中膨胀变成蒸气，它是制冷系统高低压的分界点。空调系统工作时，制冷剂流经膨胀阀或孔管的孔口后被节流，使制冷剂从高压变为低压，制冷剂雾化，同时温度下降。膨胀阀通过其感温器能自动调节制冷剂的流量，但是孔管不能。图14、图15和图16分别为内、外平衡热力膨胀阀和孔管的结构。图14外平衡热力膨胀阀结构11图15内平衡热力膨胀阀结构图1－孔口；2－出口滤网；3－密封圈；4－进口滤网图16孔管结构4、汽车空调系统检修方法4.1制冷剂的排放及空调系统抽真空4.1.1制冷剂排放在拆卸空调系统中的任何零部件前，都必须先将空调系统中的制冷剂利用专用设备进行回收和净化，以便再次实用（具体方法见实操内容）。（1）将歧管压力表接至空调系统，方法如下：先关闭歧管压力表上高压和低压侧手阀，将充填软管接至充填阀，低压软管接至低压充填阀，高压软管接至高压充填阀，并用手拧紧软管螺母。注意，不要对连接部位涂压缩机油。（2）将歧管压力表的中央软管自由端放在一块干净工作布上。（3）慢慢地打开高压侧手阀调节制冷剂流量，打开手阀时只能轻微而且缓慢，以防制冷剂排放太快，压缩机油从空调系统中流出。（4）检查干净工作布上是否有油，如果有应关小手阀。（5）当高压表读数降到343kPa时，慢慢地打开低压侧手阀。12（6）随着空调系统压力下降，逐步将高压和低压侧手阀全开，直至两个表读数为0kPa。4.1.2空调系统抽真空空调系统一经开放就必须抽真空，以清除可能进入空调系统的空气和水分。（1）将歧管压力表与空调系统相连，将歧管压力表的中间软管接到真空泵进口。（2）打开高压和低压侧手阀并起动真空泵。如果打开低压手阀，高压表进入真空范围，说明系统中没有阻塞。（3）大约10min后，检查低压表真空值，若大于80.0kPa，关闭高压和低压侧手阀并停止真空泵工作。5min后，检查低压表真空值有无变化，如有变化则应检查和修理渗漏处。如果没有渗漏，继续抽真空，直至低压表读数为负99.98kPa。（4）关闭高压和低压侧手阀，停止真空泵工作，5min或更长时间后，检查低压表读数是否有变化，若无变化即可向空调系统充入制冷剂。注意：抽真空时必须将高压和低压侧管接头与空调系统相连，如果只有一侧管接头与空调系统相连，空调系统会通过其它管接头与大气相通，使空调系统不能保持真空。空调系统抽真空后必须立即关闭歧管压力表手阀，然后停止真空泵工作。如果这个顺序被颠倒，空调系统将会暂时与大气相通。不要用压缩机抽真空，因在真空状态下运转压缩机，会造成压缩机损坏。4.2压缩机油与制冷剂的充入4.2.1压缩机油的充入（1）将歧管压力表接至空调系统，将空调系统抽真空至92kPa。（2）将规定数量的压缩机油倒入油杯中，并将中央软管放入杯中。（3）打开高压侧手阀，压缩机油从油杯中被吸入空调系统，油杯中油一干，应立即关闭高压侧手阀，以免吸入空气。（2）加完压缩机油后，应再次对空调系统抽真空。4.2.