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汽车空调技术交流 目录 一 汽车空调功能汽车空调是汽车空气调节的简称 即采用人工制冷和采暖的方法 调节车内的温度 湿度 气流速度 洁净度等参数指标 从而为人们创造清新舒适的车内环境 1 调节车内温度是汽车空调的基本功能 多数汽车只具有这种单一功能 汽车空调在冬季利用其采暖装置升高车室内温度 轿车和中小型汽车一般以发动机冷却循环水作为暖风的热源 目前江铃皮卡及全顺均采用此方式 而大型客车则采用独立式加热器作为暖风的热源 在夏季车内降温由制冷装置完成 2 调节车内湿度 普通汽车空调一般不具有这种功能 只有高级豪华汽车采用的冷暖一体化空调器才能对车内湿度进行适量调节 它通过制冷装置冷却降温去除空气中的水分 再由采暖装置升温以降低空气的相对湿度 但在汽车上目前还没安装加湿装置 只有通过开车窗或通风设施 靠车外新风来调节 3 汽车空调的第三个功能是调节车室内的空气流速 空气流速和方向对人体舒适性影响很大 夏季气流速度稍大 有利于人体散热降温 但过大的风速直接吹到人体上 也会使人不舒服 舒适的气流速度一般为0 25m s左右 冬季风速大了会影响人体保温 因而冬季采暖希望气流速度尽量小一些 一般为0 15m s 0 20m s 根据人体生理特点 头部对冷比较敏感 脚部对热比较敏感 因此布置空调出风口时 应让冷风吹到乘员头部 暖风吹到乘员脚部 4 汽车空调的第四个功能是过滤净化车内空气 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 汽车发动机废气中的一氧化碳和道路上的粉尘 有毒花粉都容易进入车内 造成车内空气污浊 影响乘员身体健康 因此必须要求汽车空调具有补充车外新鲜空气 过滤和净化车内空气的功能 一般汽车空调装置上都设有进风门 排风口 空气过滤装置和空气净化装置 汽车空调概述 功能 1 二 汽车空调特点汽车直接暴露在太阳下或风雪下 隔热措施困难 汽车在行驶时有大量风沙 废气从各种缝隙钻入车厢内 造成车厢内空气污染并增加热负荷 汽车的行驶速度变化无常 难以保证稳定的空调工况等 所以汽车空调的工作环境比房间空调要恶劣得多 由于汽车这个 移动房间 的特殊工作环境 它与建筑空调有许多不同之处 具体表现在以下诸方面 1 由于汽车车厢容积小 车窗所占面积比例较大 易受阳光直射 因此车厢温度很高 此外车厢内温度还受地面热量反射 人体散热 发动机辐射热以及换气热影响 汽车空调热负荷较大 2 汽车空调制冷压缩机不能利用电力做动力 要由汽车发动机或专门的辅助发动机来驱动 因此对汽车的其它性能均有一定影响 3 在由发动机驱动时 汽车空调的制冷性能与汽车行驶速度有关 高速时冷量就大 低速时冷量就小 特别是轿车空调 4 汽车上空间紧凑 空调装置布置较困难 而且各种汽车空调部件的通用性较差 5 汽车车厢内乘员所占空间比例较大 加上座椅和其它机械装置的高低不平 直接影响车厢内的风速和温度分布的均匀性 影响人体舒适性 6 冷凝压力偏高 制冷剂易泄漏 汽车在颠簸不平的道路上快速移动 震动厉害 连接处易松动 冷凝器易受飞石击伤 产生泄漏现象 汽车空调概述 特点 2 三 汽车空调具体要求由于汽车空调自身的特点 汽车空调应比一般房间空调具有更高的技术性能和工作可靠性 具体要求如下 1 汽车空调应保证在任何条件下 车厢内部都具有舒适的温度范围和气流平均速度 舒适的温度范围 冬季为16 20度 夏季为20 28度 舒适的湿度范围 冬季为55 70 夏季为60 75 舒适的气流平均速度一般为0 25m s2 汽车空调的控制机构和操纵机构要灵活 方便 可靠 3 汽车空调的零部件要求可靠 体积小 重量轻 安装维修方便 4 汽车空调应具有快速制冷和快速采暖的能力 5 汽车空调冷气装置工作时 对汽车发动机的动力消耗 燃油消耗 加速和爬坡性能的影响应尽可能小 6 汽车空调在汽车上的结构布局要紧凑合理 零部件安装要有防振措施 保证汽车空调在剧烈颠簸条件下能可靠地工作 汽车空调概述 要求 3 空调系统 通风 一 车身通风系统及布置其功能是保证车厢内空气的清洁度 湿度 气流速度等 汽车空调通风有自然通风和强制通风两种 自然通风即是利用汽车行驶时车身外表面的空气压力分布来进行通风 强制通风是利用风机强制从车外引入新鲜空气与车内空气混合 混合后再送入车内 空调送风的工作过程如下 新鲜空气 车内循环空气 进入风机 空气进入蒸发器冷却 由风门调节进入加热器的空气 进入各吹风口 空气的进入和排出 必然引起车内空气的流动 而不同的空气流动状况有着不同的空调效果 影响车内气流组织的因素很多 主要有送 回风口形状 位置和送风射流参数等 送风方式一般采用单侧的上送风下回风布置 能与车内空气充分混合 易于形成稳定的温度场和速度场 通风管路布置直接影响车内的气流组织和空调效果 风管主要有矩型和圆形两种截面 矩形结构容易与汽车结构配合安装 多被轿车采用 4 空调系统 通风 后暖风 吹脚 后冷风 吹脸 前暖风 吹玻璃 除霜 前暖风 吹侧窗 除霜 前暖风 吹侧窗 除霜 前暖风 吹脚 前冷风 吹脸 通风系统 车厢内空气流场示意图 布置原则 为了满足乘客 头暖脚凉 的特点 风管及通风格栅按 冷风吹脸 暖风吹脚 的原则布置 新鲜空气 车厢内循环空气 车厢内循环空气 自然风 热风 冷风 5 空调系统 通风 通风系统 构成部件 1 系统构成 由进气部件 空气过滤器 鼓风机 通风管 通风格栅 排气部件组成 2 动力源 鼓风机3 循环介质 空气4 介质通道 通风管5 常用公式 风量q 风速 风管截面积 后冷风管 后暖风管 外循环进气风管 除霜风管 前暖风管 前冷风管 格栅 格栅 后鼓风机 前鼓风机 6 空调系统 加热 7 二 加热采暖系统汽车空调采暖装置的作用有 1 冬季供暖 满足乘客舒适性的要求 2 汽车玻璃除霜 采用热气来除霜除雾 避免影响司机的视野 3 通过冷热风的混合 将车室内空气调节到适宜的温度 达到舒适性的要求 汽车空调采暖系统按所使用的热源可分为余热式和独立式 按空气循环方式可分为内循环和外循环 按载热体又可分为水暖式和气暖式 汽车空调余热式采暖系统 主要是利用汽车排气余热或发动机冷却循环水的余热作为热源 并引入热交换器 由风机将车内或车外空气吹过热交换器而使之升温 目前轿车及卡车均采用此结构 余热采暖式暖风装置的优点是供热可靠 不另需燃料 利用发动机热水使用安全 缺点是采暖必须在发动机冷却水温度上升到大循环时才能供暖 在寒冷冬季供暖量有些不足 甚至导致发动机过冷 影响发动机正常工作 空调系统 加热 加热系统 示意图 节温器 前加热器 后加热器 水泵 前暖水控制阀 后暖水控制阀 8 空调系统 加热 加热系统 构成部件 1 系统构成 由冷暖风门或暖水控制阀 加热器芯体 辅助加热器 冷却水管 真空管路等组成 2 动力源 水泵3 循环介质 冷却液4 介质通道 水管5 常用公式 F水泵 F阻力 m冷却液 冷却液 t 换热量Q K 换热面积 t K 风量q 节温器 前加热器 后加热器 水泵 前暖水控制阀 后暖水控制阀 9 空调系统 制冷 10 三 空调制冷系统其功能是对车厢内的空气进行降温 其工作原理是通过制冷剂由液态转换为气态吸热来达到制冷效果的 汽车空调由压缩机 冷凝器 贮液干燥器 膨胀阀 蒸发器 空调管路和制冷剂组成 它利用制冷剂的不断变态循环来达到制冷效果 液体制冷剂的特点是可以在常温下气化 当遇热变成蒸气时吸收周围的热量 当遇冷变成液体时释放本身的热量 空调系统就是利用制冷剂这个特点将车厢内区域的热量带走 转移到车厢以外的地方去 这里涉及到冷热交换的三条基本定律 第一条 热量无处不在 第二条 热量从高温处流向低温处 第三条 液态变成气态时必须要吸收热量 这三条基本定律奠定了所有空调工作方式的原理 当然也包括汽车空调 汽车空调系统采用的均为蒸气压缩式制冷循环 空调系统 制冷 制冷系统 工作原理 1 压缩过程压缩机吸入蒸发器出口处的低温低压气体 把它压缩成高温高压的气体 然后送入冷凝器 2 冷却过程 放热 高温高压的气体进入冷凝器与空气进行热交换 冷却风扇把热量吹到大气中 制冷剂冷却成液体 3 节流过程高温高压的液态制冷剂经膨胀阀节流降压 以雾状 细小液滴 排出膨胀装置 4 蒸发过程 吸热 经膨胀阀降温降压的雾状制冷剂液体进入蒸发器进行蒸发成气体 蒸发过程中吸收周围的热量 降低车内温度 制冷原理是通过制冷剂从液态转换为气态时吸收热量而达到制冷目的的 11 空调系统 制冷 制冷系统 构成部件 1 系统构成 由压缩机 冷凝器 贮液干燥器 液气分离器 膨胀阀 节流管 蒸发器 冷媒管路等部件组成 它分CCOT和TXV两种系统 一般通过系统内的制冷剂压力和蒸发温度来控制压缩机离合器的通断 2 动力源 压缩机3 循环介质 制冷剂4 介质通道 冷媒管5 常用公式 F压缩机 F阻力 m制冷剂 制冷剂 t 芯体换热量Q K 换热面积 t 冷却风扇 前蒸发器 后蒸发器 压缩机 冷凝器 前膨胀阀 贮液罐 12 空调系统 制冷 制冷系统 分类 它们的差别有两点 一种是节流膨胀装置的结构不同 二是储液干燥器的位置有别 13 CCOT孔管系统的特点是 电磁离合器时而结合 时而断开 因此又叫循环离合器 膨胀阀系统的特征是 只要一启动空调 电磁离合器总是啮合 从不断开 而是靠吸气节流阀或绝对压力阀把蒸发器温度控制在0度左右 膨胀阀系统又称传统空调系统 二 制冷系统的几个基本衡量指标 1 单位制冷量q0 kj kg 单位制冷量系指1kg的制冷剂在一次循环中所制取的冷量 一般用压焓差表示 2 单位理论功w0 理论循环中 制冷压缩机每输送1kg制冷剂所消耗的功称为单位理论功 它随着制冷剂种类和工作温度的不同而不同 3 制冷系数 为循环的单位制冷量和单位理论功之比 它是考核制冷循环好坏的一个重要的技术经济指标 在冷凝温度和蒸发温度给定的情况下 制冷系数愈大 循环的经济性愈好 4 总制冷量 净制冷量 总制冷量就是压缩机的制冷量 是制冷剂单位时间内从节流阀到压缩机吸气口间的设备和管路上吸收的热量 净制冷量就是蒸发器的净制冷量 其定义为向被冷却对象吸收的热量 5 工况 工况是指确定制冷机运行情况的温度条件 一般应包括制冷机的蒸发温度 冷凝温度 节流前的温度 压缩机吸入前的温度等 主要有标准工况 空调工况 最大压差工况及最大功率工况等几种 6 过冷度 由于制冷剂液体经过节流装置膨胀后 因节流损失而使少量制冷剂蒸发 产生闪气现象 会影响制冷剂的流动性 使制冷量下降 为弥补这种缺陷 实际上使制冷剂进一步冷却 使其温度低于冷凝压力下所对应的饱和温度 成为过冷液 液体过冷的温度称为过冷度 一般为3 5度 空调系统 制冷 14 空调系统 控制 控制系统 构成部件 1 系统构成 由控制面板 伺服电机 调速电阻 各类传感器 各类电磁阀 空调线束 继电器 鼓风机 冷却风扇 压力开关等组成 2 动力源 蓄电池 发电机3 循环介质 电流4 介质通道 线束5 常用公式 电流I V R 电阻R L S 前控制面板 前鼓风机 后鼓风机 伺服电机 整车线束 后控制面板 前调速电阻 后调速电阻 15 电子温控器 空调面板可决定 鼓风机速度空气温度 混合门位置 运行模式 模式门位置 空调开关 A C开关 鼓风机速度空气温度运行模式 内外循环开关A C开关 空调系统 控制 控制系统 控制元件 16 控制面板 控制系统 执行元件 1 伺服电机驱动 内外循环风门温度混合风门各类模式风门暖水控制阀 伺服电机 2 压缩机离合器通断通过下列因素控制 高压开关 低压开关 A C开关 蒸发温度 压缩机离合器 空调系统 小结 17 空调系统装置 HVAC模块 加热器芯体蒸发器芯体鼓风机 模式温度内外循环风门风门风门 HVAC模块 示意图 加热器芯体 蒸发器芯体 鼓风机 内外循环门 内外循环门 模式风门 空气分配空气处理空气进口 18 HVAC模块 空气循环模式 新鲜空气进口 Closed 车厢内循环空气进口 Open 车厢外新空气进口 车厢内循环空气进口 鼓风机 车厢内循环空气进口 Closed 新鲜空气进口 Open 空气过滤器 1 空气内循环模式 2 空气外循环模式 19 空调系统装置 HVAC模块 HVAC模块 冷暖模式 加热器芯体蒸发器芯体 温度混合门 空气过滤网 1 冷却空气 2 加热空气 3 冷暖混合 20 空调系统装置 HVAC模块 HVAC模块 空气分配模式 到空调格栅 到除霜风嘴 到地板吹脚 加热除霜模式门 冷暖模式门 1 到空调格栅 2 到地板吹脚 3 到除霜风嘴 温度门 21 蒸发器芯体 加热器芯体 空调系统装置 HVAC模块 HVAC系统检查 22 一 系列的检查1 发动机仓 发动机不工作2 发动机仓 发动机运行1 发动机仓 发动机不工作 1 传动皮带 V型带应该能被扭曲 以便能够检查两边 在V型楔型带加强肋上存在三个或更多的三英寸的裂缝就指明应该更换了 推进跨度较长的皮带 带子应该适合 如果你用足够力推动 传动带张紧轮 箭头 应能转动 2 暖风机软管散热器和暖风机软管的故障 如连接点泄露 裂缝 细缝和摩擦故障 硬化 和最终的过渡软化 故障和可疑的软管应该替换掉 3 冷却液冷却液应该是清洁和透明的 右 应该有合适的水平高度 取决于温度 HVAC系统检查 23 4 压缩机安装 压缩机安装螺栓应紧 线路配件安全 服务盖到位 离合器和任何开关线正确连接 离合器驱动板和皮带轮之间的间隙应该符合制造商技术规范 约0 025in 10毫米以内 5 冷凝器检查冷凝器的可见面应该干净 密封件应该完好 处于正确位置 动力转向冷却器 上面右边 仍然很好呈现 6 空气滤清器稍微有一点不清洁的滤芯正在拆除更换 如果它被堵塞 气流通过HVAC系统的量将大大减少 2 发动机仓 发动机工作发动机运行情况下 HVAC系统应该开始运行 这些检查确保了系统的正确运行 不能运行表示子系统要求更进一步的检查 1 空调管路温度仔细触摸高压管路 当空调运行时 管路表面应该是热的 低压管路应该是冷的 2 暖气软管温度良好的冷却剂流经加热器心体表明两个加热器软管都是热的 且接近冷却温度 空调系统装置 压缩机 一 汽车压缩机的结构和性能汽车压缩机是汽车制冷系统的心脏 它起着输送和压缩制冷剂蒸气 保证制冷循环正常工作的作用 压缩机性能的好坏与能量消耗 噪声大小和运转可靠性都有直接关系 一般安装在汽车发动机上 由发动机通过带轮驱动 汽车压缩机按运动方式和主要零件形状 可分为往复活塞式 包括曲轴连杆式 摇板式和斜盘式 旋转式 包括三角转子式 螺杆式和涡旋式 及变容量式 从目前我国的汽车空调现状来看 斜盘式压缩机仍是我国汽车空调的主要机型 经过不断技术进步 该压缩机已具有尺寸小 质量轻和功耗小等优点 目前江铃N T系列均采用此类型 皮卡宝典空调压缩机采用大排量的SD 7H15七缸R134A专用压缩机 N350SUV采用了7V16变容量式压缩机 24 轴封 簧片阀 活塞 连杆 曲轴 轴封 斜板 活塞 主轴 空调系统装置 压缩机 25 变排量压缩机摇摆板 控制阀阀片活塞 连杆 轴封 支点 带轮 电磁离合器 空调系统装置 冷凝器 26 二 冷凝器的结构与性能在汽车上布置冷凝器较困难 散热条件差 故要求传热面积大 传热效率高 其多布置在车前部 侧面或车底部 经常有泥浆溅入 易腐蚀冷凝器管子和翅片 影响其散热效果 因此表面要采取防腐蚀措施 并经常清洗表面 汽车冷凝器有管片式 管带式及平行流式三种结构形式 管片式制造工艺简单 散热效果低 目前已淘汰 管带式结构的传热效率比管片式可提高15 20 目前最新出现的平行流式也是一种管带式结构 它与普通管带式冷凝器的最大区别是 管带式只有一条扁管自始至终地呈蛇形弯曲 制冷剂只是在这一条通道中流动而进行热交换 管道内空间未被充分利用 而且增加了排气压力和压缩机功耗 平行流冷凝器为目前国外流行的结构型式 它是适应新工质R134A而研制的新结构冷凝器 它采用薄壁的扁管型才 壁厚只有0 5mm 扁管间的距离只有8mm左右 扁管间的翅片只有0 145mm厚 它与普通管带式冷凝器相比 优点在于 管带式结构的管径从头至尾是相同的 这对充分进行热交换不利 管道内空间未被充分利用 而且增加了排气压力及压缩功耗 而平行流结构是在两条集流管间用多条扁管相连 将几条扁管隔成一组 形成进入处管道多 逐渐减少每组管道数 实现了冷凝器内制冷剂温度及流量分配均匀 提高了换热效率 降低了制冷剂在冷凝中的压力损耗 这样就可减少压缩机功耗 由于管道内换热面积得到充分利用 对于同样的迎风面积 平行流冷凝器的换热量大大提高 这些改进极大限度的提高了空气侧和制冷剂的换热面积 这种新结构与管带式相比较 其放热性能提高30 40 通路阻力降低了25 33 内容积减少了20 大幅度的提高了其放热性能 江铃汽车普遍采用的这一技术 在国内竞争对手中处于领先地位 27 冷凝器的换热性能提高 主要有以下三个方面 增加换热面积 提高空气侧和制冷剂侧的换热量 提高冷凝器内工质流体温度和流量分配的均匀度 降低制冷剂在冷凝器中的压力损耗 可以减少压缩机功耗 平行流冷凝器正是管片式和管带式冷凝器所无法解决上述问题而创出的新结构 它与管带式比较 其放热性能提高了30 40 通路阻力降低了25 33 内容积减少20 大幅度提高了其换热性能 平行流冷凝器结构 空调系统装置 冷凝器 空调系统装置 蒸发器 28 三 蒸发器的结构与性能汽车空调中的冷凝器和蒸发器统称为换热器 换热器的性能直接影响汽车空调的制冷性能 而且金属材料消耗大 体积大 重量占整个汽车空调装置重量的50 70 布置困难 因此研制生产高效换热器极为重要 由于汽车车厢内空间小 对空调器尺寸有很大限制 为此要求蒸发器具有制冷效率高 尺寸小 重量轻的特点 主要有管带式 管片式和层叠式三种结构 管带式蒸发器由多孔扁管与蛇形散热铝带焊接而成 工艺比管片式复杂 采用双面复合铝材及多孔扁管材料 该种蒸发器换热效率比管片式提高10 左右 层叠式蒸发器也为国外最新技术 它由两片冲成复杂形状的铝板叠在一起组成制冷剂通道 这种蒸发器也需要双面复合铝材 为全铝钎焊式结构 焊接要求高 因此加工难度最大 但其换热效率与管带式蒸发器相比也最高 结构也最紧凑 对设备和工艺的要求都很高 目前只在中高档轿车上应用 它与管带式结构相比较 优点在于管带式结构只由一根扁管弯曲而成 层叠式结构的管路则由多办个复杂结构扁管组成 在正面面积相同的情况下 层叠式芯子厚度减薄了18 且在保持冷气能力的同时 空气侧压力损失下降20 质量减轻15 内部容积减少30 节省制冷剂50克左右 换热效率比管带式结构提高了30 同时芯体表面采用亲水膜处理 使冷凝水呈膜状沿翅片流下 使蒸发器风阻减小 风量增加 功耗下降 噪声下降 制冷量增加 这种高效换热器直接增大了汽车的有效容积 布置更方便 目前江铃主要车型都已采用这种先进技术 是国内同行业中最早使用的主机厂之一 空调系统装置 蒸发器 29 左图为管带式与层叠式蒸发器的结构图比较 层叠式蒸发器结构也经历由双储液室式向单储液室式的变化 单储液室式蒸发器与双储液室式型比较 正面面积相同 将芯子减薄了18 且在保持冷气装置能力的同时 具有质量减轻15 内部容积减小30 节省制冷剂50g左右的优点 管带式与层叠式蒸发器的结构图 空调系统装置 膨胀阀 30 节流降压使冷凝器过来的高温高压液态制冷剂节流降压成为容易蒸发的低温低压雾状物进入蒸发器 分隔了制冷剂的高压侧与低压侧 但工质的液体状态没有变 调节流量由于制冷负荷以及压缩机转速的改变 要求流量作相应调整 以保持车内温度稳定 制冷剂正常工作 防止液击和异常过热膨胀阀以感温包作为高温元件控制流量大小 保证蒸发器尾部有一定的过热度 保证蒸发器总容积的有效利用 防止异常过热现象的发生 热力膨胀阀作用 空调系统装置 膨胀阀 31 一 逆向型内平衡热力膨胀阀1 阀体膨胀阀基体一般用铜合金制造1a高压侧接头1b低压侧接头2 动力元件动力发源处2a膜片 不锈钢 2b毛细管 铜 2c感温包 铜 3 传动杆将作用在膜片上的力传到阀心上不锈钢制造4 阀心球阀光洁度和形位公差要求很高不锈钢制造5 弹簧调节静止过热度平衡动力元件内压力和制冷剂压力6 调节螺钉调节静止过热度铜合金7 阀心座一般和阀心焊接在一起不锈钢制造二 正向型内平衡热力膨胀阀1 阀体膨胀阀基体一般用铜合金制造1a高压入口1b低压出口1c低压入口1d低压出口2 动力元件动力发源处去掉了感温包和毛细管仅有膜片 可靠性灵敏度提高了3 顶杆由三根连接而成垂直度和表面粗糙度要求高不锈钢制造4 阀心球阀光洁度和形位公差要求很高不锈钢制造5 阀心座一般和阀心焊接在一起不锈钢制造6 弹簧一般用合金钢制造 表面镀硌7 调节螺钉调节静止过热度 热力膨胀阀结构 逆向型内平衡热力膨胀阀 H型热力膨胀阀 空调系统装置 膨胀阀 32 热力膨胀阀工作原理 感温包感受蒸发器出口端过热度的变化 充注的工质产生压力变化 膜片上下移动 传动杆上下移动 阀心运动阀门关小或开大 过热度 蒸发器内液态制冷剂在很低温度就开始蒸发 即使全部工质都蒸发了 工质温度仍很低将继续吸热 变成过热的 即蒸发器出口处气体温度超过了蒸发器中的饱和温度 这两个温度之差称为过热度 空调系统装置 膨胀阀 33 1 容量汽车空调的制冷能力用容量表示 容量的选择主要根据汽车空调系统制冷能力 热力膨胀阀容量应是汽车空调系统制冷能力1 5倍左右 比蒸发器大20 到30 容量的单位是kW或美国冷吨USRt 1USRt相当于3 517kW 2 静止过热度热力膨胀阀刚开始打开时的过热度 由制造厂已调整好 一般不允许用户再调整 在工程上 热力膨胀阀静止过热度用热力膨胀阀出口压力设定值来表示 此出口压力设定值是在规定热力膨胀阀进口压力及温包温度下通过实验得出的 3 最大工作压力MOP热力膨胀阀有最大工作压力要求 在过热度增加到一定时 其开度不再随着过热度增加而增加 起到保护压缩机作用 4 时间常数膨胀阀感温包在接收到信号后 达到最终变化量63 2 时所需要时间 反映了热力膨胀灵敏度好坏 5 膨胀阀迟滞热力膨胀阀迟滞是其开度特性 指过热度增加与减少时的开度差 迟滞大则在膨胀阀打开或关闭时 在同一过热度下 其流量相差很大 因此膨胀阀迟滞不超过允许值 6 可靠性热力膨胀阀在耐振 耐久性 耐热 耐寒 耐压 气密 耐腐蚀得方面有可靠性的要求 由于汽车空调工作环境恶劣 因此热力膨胀阀可靠性要求很高 例如对耐久要求 一般在进行10万次实验后 静止过热度变化应小于0 014MPa 热力膨胀阀性能 空调系统装置 管路 34 一 车载配线 配管 配索布置设计概述车辆运行过程中 随着动力总成的振动和摆动及运动部件的相对运动 车载管线之间的间隙发生了变化 车辆系统存在着热源和燃油 润滑油 防冻液等化学药品 可能对管线的正常工作产生影响 为保证车载管线系统的正常工作 管线之间应设置合理的相互位置及间隙要求 针对不同系统的管线的特殊要求 设定相应的位置及间隙要求目标值 作为管线布置设计时的参考 下述各表所列数值均为目标值 布置设计时尽可能达到相应的目标值要求 若实际状况的限制无法满足目标值的要求 需要进行详细的确认 二 车架上硬管类零件布置的基本方法1 布置在车架上的硬管要防止硬管超出车架纵梁上平面 特别应注意驾驶室及后货厢底平面附近 2 在驾驶室 发动机 悬挂 后桥等行驶时位置发生变化的部位 要考虑这种位置变动而进行布置 否则 不考虑这种变动量的话 该变动量会成为意想不到的干涉 破损根源 3 为了防止硬管轴向转动 在硬管的弯曲部位布置卡子是基本方法 要注意与其他的布管零件 固定用的螺栓 螺母类的干涉 车架上管类零件布置的基本方法 空调系统装置 管路 35 车架上硬管类零件布置的基本方法 4 要注意与其他的布管零件 固定用的螺栓 螺母类的干涉 5 卡子的间隔 大致设定为350 400mm 6 在车架上有数根平行的硬管并排的情况下 布置卡子时要保证管间距5mm以上 7 在车架上平行布置数根硬管 硬管的排列方向发生变化时 要确保这部分的间隙沿管的走向为10mm以上 垂直管的走向为5mm以上 8 燃料管的端部连有软管及卡子时 要确保间隔15mm以上 9 在卡子之间硬管有弯曲时 这部分要确保10mm以上的间隙 难以做到时 在干涉部位设定保持间隔用的卡子 10 沿弯曲的板面上布置硬管时 要确保与板面的间隙在10mm以上 11 当硬管穿过车架上的孔时 要确保硬管与孔的间隙在20mm以上 若担心由于偏差大而发生干涉 在前后距离适当的地方 20mm 增加保护套管 12 硬管沿车架纵梁布置的部分 要确保与纵梁的间隙在5mm以上 不允许与车架表面相碰 空调系统装置 管路 36 车架上硬管类零件布置的基本方法 13 在车架上的支架及横梁的拐角部 有卡子时 要确保沿硬管走向间隙10mm 垂直于硬管走向间隙为5mm以上 没有卡子时 要确保各个方向的间隙在10mm以上 14 在发动机 排气管的周围 要考虑热量的影响 性能降低 裂纹 破损等 关于这一点 希望在极限条件下 测定管类零件周围的环境及硬管表面温度 将此与硬管类零件材料的允许温度进行比较探讨 15 硬管的卡子的式样 请参考江铃持有的五十铃N R 使用同样的零件 不允许用带式卡子 也不允许卡子同卡子连在一起 三 软管类布置的基本方法1 软管类要确保所需的足够的长度 与发动机等位置有变化的零部件相联的软管要考虑位置变动而决定长度 2 软管布置在发动机 排气管等热源附近时 在考虑软管的耐热温度的基础上 确保与热源保持足够的距离 难以保证足够的距离时 在热源与软管之间设置遮热板等 3 为了避免因软管间互相干涉而引起的磨损开孔现象 在该部位要缠上保护材料 空调系统装置 管路 37 软管类布置的基本方法 4 在适当的间隔上设置卡子 为了保护软管使用树脂卡子 以避免由于振动而引起的摩擦 磨损 5 在支架上固定软管 在车架 发动机部分布置软管时 要在该部位缠上保护材料 6 固定时 要尽力避免固定在位置有变化的地方 7 穿过车架上的孔时 除了要在车架孔上设置树脂护圈外 软管的外面还要缠上保护材料 8 使用带式卡子时 要注意防止由于系得太紧而引起软管机能降低 一 汽车空调安全因素像许多其他复杂的机器一样 空调系统会出现几种潜在的伤害源 聪明的技术人员知道这些潜在的问题 而且会很注意去防止他们的发生 以下几个地方需要注意 冷却系统 可动的发动机零件和电器系统 潜在危险包括压缩制冷 冻伤 窒息 易燃冷却剂 易爆容器 碳酰氯气体 可动发动机零件 电路 安全气袋 1 眼手保护措施明智的技术人员会在服务和维修空调系统时戴上眼手保护工具 制冷压力与它的温度直接有关 压力过大可能产生系统泄漏 它使油和灰尘颗粒附在眼睛和皮肤上 促使系统零件分离 2 冻伤如果液态制冷剂释放出来 它立即会沸腾 冷却它所接触的物体的温度到它的沸点 这些制冷剂的沸点在低于零度 3 窒息R 12和R 134a都不包含任何氧气 他们不能支持生命 他们都比空气更重 如果在一个有限的空间释放将替代空气 4 丁烷 丙烷丁烷 R 600 异丁烷 R 600a 和丙烷 R 290 在纯状态下可以当作冷却剂使用 或者作为混合冷却剂的一部分 在这两种状态中它们都是易燃的 容易引起爆炸 汽车空调安全因素 38 5 易爆容器在容器里的液态容积随着它加热而变大 如果它装满了整个容器 压力会引起容器爆炸 一个爆炸的容器会释放立即沸腾的冷却剂 6 碳酰氟R 12 Cl2Fl2C 燃烧时拆散成碳酰氟 COF2 它和碳酰氯 CCl2O 气体相似但并不是完全致命的 R 12吸入一个运行的发动机或者通过一根燃烧中的香烟都会产生碳酰氟 7 风扇和传动带在和运行中的传动带和风扇太近工作时 一般都会提出警告 记住一些设置上的电动风扇是自己开始和停止的 甚至在发动机已关的状态下也会这样 8 电路运载装置 推动工具的电器系统出现的几种潜在危险 电击 特别是电压40伏特及以上的系统 如果技术工具GROUNDSOUT系统 会发生弧光 闪光 工具会烧着 9 安全气袋安全气袋是一个很重要的驾驶员安全设置 但它在修理采暖通风与空调系统时 偶尔会在冲击下展开 在仪表板下操作时应该关闭安全气袋 汽车空调安全因素 39 一 制冷剂的选择本设计使用R134a作为冷媒 因为R134a对大气层的破坏相对较小 安全性好 无色 无味 不燃烧 不爆炸 基本无毒性 化学性质稳定 是一种理想的制冷剂 表1是R134a的一些基本性质 表1 R134a的性质二 设计目标通常以常用车速作为设计标准 结合表2 查湿 焓图列出以下条件 表2 中国 美国 日本室内空气计算参数值对比条件 常用车速 50km h压缩机转速 1800rpm外气干球温度 43 C日射强度 860kcal m2h 1000W m2 相对湿度 54 冷凝器入口风速 4 5m s空气焓值 29 4kcal kg车内空气流速 0 3m s鼓风机电压 12 5V 汽车空调系统设计 40 N350SUV冷负荷计算书 三 制冷分析图根据以上技术指标绘制下图 汽车空调系统设计 41 参考N350SUV冷负荷计算书 蒸发器吸热量 ie i2 i1 29 6kcal kg净压缩功 is i4 i3 10 1kcal kg冷凝器放热量 ic i4 i1 43 3kcal kg管路热量损失 ie i2 i1 2 6kcal kg四 制冷能力 制冷量的计算 根据以下经验公式 可得 Q 1 5H Q 制冷量 kcal h H 热负荷 kcal h 热负荷的计算 其中H Hh HT HI HF Hh 人体负荷 kcal h Ht 温差负荷 kcal h HI 日射负荷 kcal h HF 电器热负荷 kcal h 1 人体负荷Hh Hh 100 nn 乘员数量 100 人体每小时散热量 kcal h 乘员数为7 即n 7 代入上式得 Hh 700 kcal h 2 车辆负荷 温差负荷Ht 日射负荷HI 温差负荷Ht Ht K A tK 热传导率 kcal m2h C A 车内表面积 m2 不包括玻璃面积 t 车内外空气温差 C K取经验值2 24kcal m2h C 车内表面积测量得19m2 根据顾客输入 t 43 C 23 C 20 C 代入上式得 Ht 851 2 kcal h 汽车空调系统设计 42 参考N350SUV冷负荷计算书 日射负荷HI HI Ig Ka AgIg 日射热量 kcal m2h Ka 热量取得率 Ag 玻璃投影面积 m2 根据顾客输入Ig 860 kcal m2h 查表4可得Ka 88 5 经测量得 Ag 1 4 m2 代入上式得 HI 1065 5 kcal h 3 电器热负荷HF HF CL1 860 Kw Kw 车内电器功率 kw 汽车空调系统设计 43 这里初选Kw 800 10 3kw CL1 0 6得 HF 412 8 kcal h 综上所述求得Q Q 1 5 700 851 2 1065 5 412 8 1 5 3029 5 4544 2 kcal h 5284 W 参考N350SUV冷负荷计算书 五 压缩机的选定 压缩机初选 a 首先求出理论冷媒循环量 Q Gth ieGth Q ieQ 制冷量 kcal h Gth 理论冷媒循环量 kg h ie 蒸发器吸热量 kcal kg 前面已经求得Q 4544 2kcal h ie 29 6kcal kg 代入上式得 Gth 153 5kg h b 然后求出理论的排量 Gth Vs V1 Nc Nv 60 10 4 Vs GthV1 Nc Nv 60 10 6 Vs 压缩机容量 cm3 r Nc 压缩机转速 rpm Nv 压缩机容积效率 V1 压缩机入口气体比体积 m3 kg 已知Gth 153 5kg h V1 0 062m3 kg Nc 1800rpm Nv取0 55 Vs 153 5 0 062 1800 0 55 60 10 6 160cm3 r 根据前面所求的参数 这里选用型号为SD7V16的压缩机 容量为 VSD 161 3cm3 r 六 换风量设定一般情况下根据以下公式进行计算 Vae Q 380 1ref tonVae 通过蒸发器风量 m3 h Q 制冷能力 kcal h 1ref ton 3320kcal h在前面已经求得Q 4544 2kcal hVae 520 m3 h 汽车空调系统设计 44 参考N350SUV冷负荷计算书 工程规范 HVAC 45 1 车厢内温度及操纵能力测试 操作温度区间 40 82 2 安装环境 不能与其他部件发生干涉 3 鼓风机电阻分档比例 4挡 30 50 70 100 4 常规功能检测 除了应涂抹的地方外 不能由生产过程中 润滑剂 机油 的残渣应检查是否有飞边 松动 及异物 5 电器检测 电器功能检测 制作电器接口 检查门板及鼓风机运作 功能检测后 所有门板需恢复初始状态6 风门运作效果 在模式逻辑盘上测得风门转动扭矩不能超过35Ncm7 内外循环风门转动扭矩不能超过35Ncm 8 鼓风机输入电压 12 8v9 风门运动时间 4s 5S10 鼓风机电流 25A 鼓风机输入电压 12 0V 加装所有风道 在试验台上测得11 壳体泄漏率 200Pa时壳体接缝处泄漏率不能超过1L s 外循环时 250Pa下应小于3L s 内循环时 490Pa下应小于5 6L s 其他风门出漏风应小于10CMH 鼓风机输入电压 12v鼓风机电压为6V 温度风门位置为全冷 空气进口到出口的温升应小于1 5 具体参见ES 6G91 19B555 AA 工程规范 HVAC 46 12 总风量 不带过滤器 背压 0mmAq 鼓风机电压 12 0V全冷 内循环 吹面 120L sec 5 全热 外循环 除霜 77L sec 5 全热 外循环 吹脚 77L sec 5 13 制热性能 热水进口温度 85 1 4 空气进口温度 20 1 4 空气流量 300CMH冷冻液流量 6L min认可标准 4400 5 kcal hr14 制冷性能 空气进口温度 27 RH50 空气流量 450CMH制冷剂进口压力 15 7kgf cm 2G制冷剂出口压力 2 0kgf cm G过冷度 5 0 认可标准 4300 10 kcal hr15 风量分配 鼓风机电压 12V 吹面 100 温度风门 全冷 吹面 吹脚 吹面 60 吹脚 40 温度风门 中间 吹脚 吹脚 80 除霜 20 温度风门 全热 具体参见ES 6G91 19B555 AA 工程规范 HVAC 47 16 噪音试验 背景噪音 25dBA 鼓风机电压 12 0V HVAC装有风道麦克风位置 第三排乘客右耳位置从鼓风机法兰中心算起X 1015mm Y 303mm Z 352mm不大于66db 17 无风量状态下排水试验 在空气进口处向蒸发器芯体以40cm 3 min喷雾 8 后倾 12 前倾 6 5 左倾 12 右倾 HVAC流量不能大于3g 小时18 制冷情况下的喷水试验 试验条件按照ES 6G91 19B555 4 5 2 从HVAC出风口冲出的水量不能大于30mg 19 排水强度试验 HVAC需装在实车位置 排水管出口密封住 向HVAC内注水 直到水面高于前在泄漏点20mm处 试验持续2小时 在此期间测量水的泄漏量 此试验须在环境温度及60 下进行 从HVAC壳体中泄漏的水量不能超过20mg 20 风门耐久性 鼓风机电压12 8V带逻辑盘及风门运行30000次 没有明显变形 断裂 松动 21 振动耐久性及共振频率 TestA 共振点确定 频率 8 3 200Hz cycle 20min 振动加速度 9 8m s2 1G 振动方向 竖直TestB 振动耐久性 TestB 1 振动试验TestB 2共振试验 试验条件参照扫频结果 22 温度循环 38 C 95 RH保持16小时 40 C保持4小时 80 C 60 保持4小时 持续12天 其间无功能要求没有明显变形 破损 松动 23 热老化试验 70 C持续1 000小时或者75 C持续500小时没有明显变形 破损 松动 具体参见ES 6G91 19B555 AA 工程规范 HVAC 48 24 热冲击试验 2小时80 C 2小时 40 C持续10次没有明显变形 破损 松动 25 恒温 振动及风门运作试验 此试验要求为DV PV 抽检试验 PV及抽检试验中应按照 ES 6G91 19B555 AA要求作15000循环 不允许失效 26 蒸发器芯体空气分布蒸发器芯体应该安置在空气处理单元中并且当鼓风机电压为12 8伏混合风门置于全冷位置时 提供匀速的空气流 最少80 的蒸发器芯体有效区域释放的空气速度应该在有效区域平均空气速度的 20 之内 芯体的有效区域是指除去被密封覆盖的芯体表面部分 27 内循环风口的间隙 前空调为了保证前空调系统内循环风口空气流路径的通畅 在风口交叉区域垂直方向的100mm之内不能安置部件 零件或防火墙表面 可以允许更近的距离当空气流 能量消耗 NVH和制冷要求没有受到影响 具体参见ES 6G91 19B555 AA 工程规范 压缩机 49 1 基本要求 环境温度 40 120 压力范围 48KPa 3400Kpa电压范围 10 16V接线端须具备防水功能年泄露量 15g 年2 耐久性试验 依HZC标准Q TDAQ002 2007规定 低速高负荷耐久 500rpm 500h 开 关 高速高负荷耐久 6000rpm 200h 开 关 连续耐久 700 7000rpm 100h 连续 断续耐久 700 7000rpm 200h 开 关 冷媒不足耐久 4000rpm 20h 试验后制冷量减少 10 功率消耗增加 10 噪音增大 6dbA 3 连续高速运转 7000rpm 200h 试验后制冷量减少 5 功率消耗增加 5 噪音 5dbA 4 连续高速运转 7000rpm 200h 试验后制冷量减少 5 功率消耗增加 5 噪音增 5dbA 5 性能试验 依HZC标准Q TDAQ002 2007规定 Pd Ps 1 55 0 184 Mpa G 800rpm2 2KW 1800rpm5 0KW 2400rpm6 2KW6 噪音试验 依HZC标准Q TDAQ002 2007规定 Pd 1 52MPa Ps 0 184MPa 转速 1800r min 离合器正前方300mm处测量 噪音不得超过79dBA 7 液击试验 依ES 6L24 19D629 AA标准5 1 7规定 冷媒150CC 6000rpm 启动10次 试验后制冷量减少 5 功率消耗增加 5 噪音增大 5dbA 8 耐腐蚀试验 依HZC标准Q TDAQ002 2007规定 试验时间192小时 外表红锈产生 5 具体参见ES 6L24 19D629 AA 工程规范 压缩机 50 9 振动试验 依HZC标准Q TDAQ002 2007规定 振动加速度294m s2 30G 振动频率200Hz 在上下 前后 左右方向振动107次 试验后无异音 漏气现象 10 清洁度 依HZC标准Q TDAQ002 2007规定 异物 25mg 最大颗粒0 5 0 5 1mm 11 破坏极限试验 依ES 6L24 19D629 AA标准规定 对比 高压侧加压至8280kpa 低压侧加压至4140kpa 压缩机无破坏变形12 残余水分试验 依HZC标准Q TDAQ002 2007规定 水分量 500PPM 13 电磁离合器试验 12V 25 最大消耗功率45W AC500V时 电流最大泄漏量为0 001A 给离合器导线与线圈外壳之间施加DC500V 记录此时电阻 阻抗50M 以上 静不平衡力矩300g mm以下 在23 2 时电流消耗最高为4 7A 此时离合器运行电压为12 80V至12 85V 14 压缩机 离合器装置及皮带轮 平面度公差 皮带轮槽安装的平面度相对压缩机安装基准面的公差范围是 0 17 滑轮线 皮带轮轮线的轴向位置在压缩机安装基准面的基础上应不超过 0 25 最大加速度和减速度 压缩机应能承受瞬时旋转加速度8000转 秒乘以传动比和减速35000转 秒乘以传动比 15 泄压阀 压力阀的端口压力最低应达到3620千帕 具体参见ES 6L24 19D629 AA 工程规范 冷凝器 51 如下的表格总结了各种PV和IP测试和验收的各个参数 以它依据 为这些与他们有关的重要进程的特性建立一个完整的控制计划 控制计划将包括频率 样品尺寸 反应计划 见福特QS9000的质量体系要求 具体参见ESF77H 19710 AA 一 性能测试性能参数参考部分VII C 1 工程核定方法根据下列条件 制冷剂R134a两侧条件 进气口制冷剂压力 MPa 1 69 0 03 0 04进气口制冷剂温度 C 93 3 0 1 1过冷度 5 6 1 1 0空气两侧条件 风量 米 秒 2 03 0 0 06 Avg 入口空气温度 43 3 0 6 0进气相对湿度 35 402 要求在统计分析的基础上 所有已发布的图纸上的冷凝器必须满足热传递 空气侧压降和制冷剂压降 二 内部清洁度试验总的内部固体污染物的提取最高不得超过 总重量 的25毫克 三 密封性要求冷凝器在测试没有任何迹象表明永久变形 断裂 或渗漏 制冷剂R134a压力为2 1MPa时冷凝器装置泄漏不应超过21 26克 年的泄漏量 参阅VII D 制冷剂R134a压力为2 1MPa时 使用氦嗅探器检测 单一泄漏量不得超过7 9克 年 参阅VII D 工程规范 冷凝器 52 具体参见ES F77H 19710 AA 四 内部含水量冷凝器装置不应该包含超过15 0毫克的水份 五 抗压性对冷凝器装置施加5 3 0 3兆帕液压压力持续5分钟 冷凝器装置绝不能表现出任何明显的永久性变形或断裂 冷凝器装置必须符合III C六 抗震性振动夹具共振频率 纵向 横向和横向 75赫兹以上 测试的时候冷凝器装置必须加氮压1 76 0 05兆帕 冷凝器装置必须没有任何变形 损坏或断裂 冷凝器装置和所有管接头应符合第III E 七 压力循环冷凝器装置须接受至少50000次液压如下 从小于0 07MPa的最低压力到大于3 55 0 05MPa最高压力压力 保温时间应为一个升压与降压周期的40 循环率应达到20cpm 冷凝器大会必须符合III C八 热循环冷凝器装置须交替接受10次冷热浸泡如下 2小时125 C 3 C2小时 40 C 4 C试验室内达到稳定的指定的极端温度最长须40分钟冷凝器装置必须符合III C 工程规范 冷凝器 53 具体参见ESF77H 19710 AA 九 外部耐蚀性海水酸化合成试验冷凝器装置必须加氮压1 76 0 05兆帕 冷凝器装置每次测试的最低时间为400小时的测试完成200小时的测试在铜焊接头处不得有泄漏 完成400小时的测试不得有管穿孔 芯体泄漏 十 爆破试验使用内部液压 直到冷凝器装置变形或发生破裂 冷凝器装置最低爆裂 变形压力应达到8 44兆帕 工程规范 冷凝器 54 具体参见ESF77H 19710 AA 工程规范 加热器芯体 55 具体参见ES E83H 18476 AA 一 密封性测试测试设备和步骤 压力衰减法加热器芯体机构内部的空气压力为35psig 241千帕 温度为70 5oF 21 2 8oC 时总