汽车空调系统的结构与维修.ppt

项目十二汽车空调系统的结构与维修 活动一汽车空调系统的作用 类型及组成一 汽车空调的定义与功能汽车空调是指对汽车座厢内的空气质量进行调节的装置 不管车外天气状况如何变化 它都能把车内空气的温度 湿度 流速 洁度保持在驾乘人员感觉舒适的范围内 1 温度 是热度的度量 是空调系统里最重要的指标 人感到最舒服的温度是20 28 超过28 人就会觉得燥热 超过40 即为有害温度 会对人体健康造成损害 低于14 人就会感到 冷 当温度下降到0 时 会造成冻伤 因此 空调应控制车内温度夏天在25 冬天在18 以保证驾驶员正常操作 防止发生事故 保证乘员在舒适的状况下旅行 2 湿度 是指空气中含水蒸汽量的多少 湿度一般有三种表示方法 绝对湿度 含湿量和相对湿度 空调系统中常用相对湿度来表示 相对湿度是指空气中水蒸汽分压力和饱和水蒸汽分压力之比 反映了湿空气中湿蒸汽含量接近饱和的程度 人觉得最舒适的相对湿度在50 70 所以汽车空调的湿度参数要求控制在此范围内 3 流速 是指空气的流动速度和方向 对人体舒适性影响很大 夏季 气流速度稍大点 有利于人体散热降温 但过大的风速直接吹到人体上 也会使人感到不舒服 冬季 气流速度尽量小一些 风速太大了 会影响人体保温 夏季 舒适的气流速度一般为0 25m s左右 不宜超过0 5rn s 冬季 一般为0 15 0 20m s 不宜超过0 3 0 35m 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 在布置空调出风口时 应采取上冷下暖的格式 即让冷风吹到乘员头部 暖风吹到乘员脚部 4 洁度 是指车内空气的清新度 由于车内空间小 乘员密度大 在密闭的空间内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厢内 造成车内空气混浊 影响驾乘人员身体健康 这样汽车空调必须具有对车内空气进行过滤的功能 以保证车内空气的清新度 为防止人体缺氧 产生疲劳 头痛和恶心 车内每位乘客所需新鲜空气量应为20 30m3 h 二氧化碳 体积 浓度应保持在0 1 以下 二 汽车空调的组成综上所述 完善的汽车空调系统应由采暖系统 制冷系统 送风系统 空气净化系统 电气控制系统五大部分组成 一 采暖系统这种对车内空气或进入车内的外部空气进行加热的装置 提高车内室温 在冬季或者初春 室内外温差较大 车窗玻璃会结霜或起雾 影响司机和乘客的视线 不利于安全行车 这时可以用暖风来除霜和除雾 二 制冷系统制冷系统的作用是在天气较热时 提供冷气 带走车厢内的热量 以降低车箱内的温度 三 送风系统送风系统的作用是吸入来自车外或车内的空气 经制冷或加热后通过一些风门的控制后送到车内各个部位 四 空气净化系统空气净化系统的作用是对车内空气进行过滤 以保证车内空气的清新度 五 电气控制系统电气控制系统的作用是根据各种温度 压力 转速等信号控制空调系统各组成部件的动作 以使车内空气保持在驾乘人员感觉舒适的范围内 三 汽车空调系统类型 一 按驱动方式分1 非独立式空调即空调制冷系统的工作由车用发动机提供动力 优点 结构简单 便于安装布置 噪音小 缺点 制冷量小 工作稳定性差 空调的制冷性能受发动机工作影响较大 低速制冷量不足 高速则制冷量过剩 并且消耗发动机10 15 的功率 因而对汽车的加速性能和爬坡性能影响较大 汽车停驶时 空调系统也不能工作 这种类型的空调系统多用于制冷量相对较小的小客车和轿车上 2 独立式空调单独用一台专用发动机 副发动机 来驱动空调系统的制冷系统的工作 优点 制冷量大 工作稳定 制冷系统工作状况不受汽车 主 发动机的影响 制冷系统对汽车的行驶性能也无影响 而且发动机怠速或车辆停驶时 制冷系统可正常运行 缺点 结构复杂 加装了一台发动机 不仅加大了车辆成本 而且增加了整车的质量 体积和布置难度 因此 这种类型的空调系统多用于大 中型客车上 二 按功能分1 单一功能型即将制冷 取暖 强制通风系统各自独立安装 独立操作 单独工作互不干涉一般多用于大型客车和载货汽车上 2 冷暖一体机型其显著特点是制冷 取暖和通风共用一台鼓风机 一个风道送风口 在同一控制面板上控制 这种结构又分为冷 暖分别工作的组合式和同时工作的混合调温式两种 3 全功能型即集制冷 除湿 采暖 通风 空气净化于一体 轿车空调一般都采用后两种 其特点是结构紧凑 占用空间小 调温容易 操控方便等 三 按结构形式分1 整体式空调即将副发动机 空调系统各组成部件通过皮带 管道连接成一个整体 安装在一个专门机架上 构成一个独立总成 由副发动机带动 通过车内送风管将冷风送入车室内 2 分体式空调它是将空调系统各组成部件以及独立式空调的副发动机部分或全部分开布置 用管道连接成一个制冷系统 3 分散式空调它是将空调系统各组成部件分散安装在汽车各个部位 并用管道相连接 轿车 中小型客车及货车都采用这种结构形式 四 按送风方式分1 直吹式即将冷气或暖气直接从空调器送风面板吹出优点 结构简单 阻力损失小缺点 送风均匀性差 一般轿车 中小型客车及货车空调均采用此种送风方式 2 风道式即将空调器处理后的空气用风机送到专设的送风道再由车厢顶部或座位下的各风口 风阀送至车内 优点 送风较均匀 冷气或暖气可送到所需要的部位缺点 结构较复杂 风道阻力大 风机耗功大 主要用于一些大型客车的独立式空调系统 风道式又分为 两侧风道式和中央风道式 两侧风道式 送风道布置在车顶转角处 一般不占用车内有效空间 对乘客行走影响不大 但要求车窗离车顶有一定距离 中央风道式 优点正好与其相反 为不影响乘客行走 风道必须作的很扁 同时车厢顶要设计的较高一些 活动二汽车空调取暖装置的结构与工作原理汽车采暖系统 汽车空调可以向车内提供暖风 提高车室内的温度 使乘员不再感觉到寒冷 这时可以用暖风来除霜和除雾 汽车采暖系统按所使用的热源不同可分为 1 余热式加热系统2 独立热源式 1 余热式加热系统 用发动机的余热来直接供暖轿车 卡车和中小型客车 需要的热量较小 可以用发动机的余热来直接供暖 2 独立热源式 装有专门的暖风装置大型豪华旅游车 寒带地区使用的客车 需要的热量较大 常采用独立热源式采暖系统 一 余热式采暖系统余热供暖系统又分为水暖式和气暖式两种 1 水暖式采暖系统的组成与工作原理水暖式加热装置有两种 一种是单独暖风机总成 由取暖水箱 加热器 鼓风机 加热器进出水管 热水开关等组成 另一种是整体空调器 现代汽车多用整体式空调器 它是把水暖加热器和制冷蒸发器装在一个箱体内 共用一台风扇 但是两者之间用阀门隔开 工作原理 从发动机出来的冷却液经过节温器 在温度达到80 时 节温器开启 让发动机冷却液流到采暖系统的加热器芯 冷却液在加热器芯散热 用来加热周围的空气 然后再用分扇送到车内 冷却液从加热器芯出来 通过水泵的泵收 又重新进入发动机的水腔内 冷却发动机 完成一次采暖循环 在节温器和加热器芯之间设置了一个热水开关 用来控制热水的流动 2 气暖式采暖系统的组成与工作原理气暖式采暖系统是利用发动机排气管中的废气余热供车厢取暖 1 最早的结构形式是让排气管通过驾驶室直接供暖这种方法由于排气管温度很高 容易烫伤人体或物品 而且由于传热方式完全靠辐射 给人一种灼热烘烤的感觉 使人很不舒服 进入车厢的部分排气管若连接处不密封或管子有渗漏 则二氧化碳会进入车厢 危及人身安全 已被淘汰 2 另一种方法是将换热器铸成带散热翅片的管子 装在发动机排气管上内腔作排气管用 外侧加热空气并将此汇集起来 送到车内供暖 这段管子外面套有鼓风机外壳 中间通过需要加热的空气 热空气由鼓风机送入车厢 图12 3气暖式热交换器 优点 这种方式用热风代替了热辐射 车内温度比较均匀 不会烫伤人 与水暖式相比 气暖式的热量大 采暖效果较好 在严寒地带可解决部分采暖需要 缺点 由于不管是否需要暖气 废气都要通过暖风机管道 这样废气中杂质会长时间地腐蚀排气管壁 一旦烂穿 废气将混入加热空气进入车厢 因此 不到万不得已 不宜采用上述两种方法 3 热管节能换热器 热管是一种管内处于高真空状态的高效传热的金属管 热管的导热率比良好的导热金属要高几倍甚至几千倍 热管换热原理 当热管的吸热端受热时 管中的液体立即汽化 产生的蒸气流向放热端 通过管壁把热量传给管外 蒸气变冷凝结 重新返回加热端 若把管外的放热端与吸热端严格分开 吸热端外有发动机排气通过 放热端外让被加热空气通过 然后由风机送至车厢取暖和除霜用 这就成为热管式车内取暖系统 客车热管式暖风机的布置 优点 热管式暖风机产热量比水暖式大 采暖效果好 使用安全可靠 发动机废气不会漏入车厢 对发动机工作没有影响 利用余热 经济性好 由于管壁外肋片 可起到消音及吸附废尘的作用 减少排气污染 总之 余热供暖设备简单 使用安全 运行经济 其缺点是热量较小 受汽车运行工况的影响 发动机停止运行时 没有暖气提供 二 独立热源式采暖系统独立热源式采暖系统和余热式采暖系统不同之处在于其热源由另外的内燃机在燃烧室里燃烧燃料 汽油 煤油 柴油等 将产生的热量输送到车内 而燃烧的废气则排放到大气中 独立热源加热系统分为气暖式和水暖式加热系统两种 1 独立热源气暖式采暖系统的组成与工作原理这种系统由燃烧室 热交换器 空气供给系统 燃油供给系统和控制系统五部分组成 工作原理 当加热器中的电动机接通电源后开始运转 带动两个风扇 油泵 雾化器等工作 并将油通过油管送到雾化杯 或喷油嘴 雾化杯上的油与助燃空气混合 形成可燃混合气 此混合气被高压电弧点火器点燃 着火几秒钟 如3s 后 点火器断电 由已燃烧的火焰点燃不断输入的可燃混合气 使燃烧工况保持正常 燃烧气体通过通道进入热交换器夹层 而被风机吸入的冷空气在热交换器中吸收燃气释放的大量热量 变成热空气从出风口送向车厢和其他需加热的空间 2 独立热源水暖式采暖系统的组成与工作原理独立热源水暖式加热装置的工作原理与气暖式基本相同 其加热的不是空气而是水 用水泵代替了风扇 水暖式的最大优点是不仅可作为车厢采暖用 而且可预热发动机 润滑油 以利于冬季发动机起动 待发动机起动后 再将被加热的水通向车厢内的水散热器 如果水暖式的水加热器与汽车发动机的冷却液管路相通1 在发动机冷却液温度低于80 时 水加热器工作 2 当温度高于80 时 由于恒温器的控制作用 会自动切断油泵的电源 停止供油 而加热器中的水泵继续工作 以保证水加热器零件不因过热而损坏 并继续向车厢内供应暖气 活动三制冷剂及制冷原理 物质有三种形态 气态 液态和固态 由于温度的变化 三者之间会互相转化 汽车空调制冷系统就是利用一种物质由于温度的变化而导致形态变化的原理来产生制冷效应的 该种物质称为制冷剂 也叫冷媒 图12 6物质的形态变化 物质由液态变为气态的过程称为汽化 物质汽化时需要吸收一定的热量 汽化的形式有蒸发和沸腾两种 在汽车空调系统中 是采用降低压力的方法使制冷剂在蒸发器内完成汽化的过程的 物质由气态变为液态的过程称为液化 物质液化时需要放出一定的热量 对气体冷却或对其加压 都可以使气体液化 一 R134a制冷剂的特性R134a制冷剂具有无毒 无臭 不燃烧 与空气混合不爆炸等优点 并有以下特性 1 热物理性 R134a的热力学性能 包括分子量 沸点 临界参数 饱和蒸气压和汽化潜热等 均与R12相近 并具有良好的不可燃性 2 传热性能 R134a制冷剂的传热性能优于R12 在换热器表面积不变的条件下 可减少传热温差 降低传热损失 当制冷量或放热量相等时 可减少换热器表面积 3 相容性 用R134a替代R12后 原有的压缩机润滑油必须更换 这是因为R134a本身与矿物油是不相容的 必须使用合成润滑油来取代 如PAG类润滑油等 二 润滑油 冷冻机油 制冷设备作用的润滑油一般也称为冷冻机油 润滑油是保证压缩机正常运转的必要条件 保证压缩机正常可靠工作和延长使用寿命 1 冷冻油的作用 1 润滑作用压缩机是高速运动的机器 轴承 活塞 活塞环 连杆曲轴等零件表面需要润滑 减少阻力和磨损 延长使用寿命 降低功耗 提高制冷系数 2 密封作用汽车使用的压缩机 都半封闭式 在压缩机输入轴承需油封来密封 防止制冷剂泄漏 有润滑油 油封才起密封作用 同时 活塞环上的润滑油 不仅起减摩作用 而且起密封的作用 3 冷却作用运动的摩擦表面 产生高温 需要用润滑油来冷却 润滑油冷却不足 会引起压缩机温度过热 排气压力过高 降低制冷系数 甚至烧坏压缩机 4 降低压缩机噪声 制冷剂是溶解润滑油的2 与R134a匹配的冷冻润滑油制冷剂R12以矿物油作为润滑剂 但矿物油与R134a不相溶目前能与R134a相溶的润滑油只有聚烃基乙二醇 PAG 和聚脂油 ESTER 两类 1 聚烃基乙二醇 PAG 特点 1 润滑油PAG与R1347a不能完全互溶 低黏度时互溶性较好 高黏度时互溶性降低 2 PAG在高温的情况下可分解成水 酸 一氧化碳和二氧化碳 有可能造成压缩机镀钢现象 3 PAG与矿物油 R12不相溶 若原系统内存在有少量该物质时 将使PAG润滑性能降低 2 聚脂类润滑油 ESTER 特点 1 聚脂类润滑油是一种合成多元酸酯 由多元醇酸基础油和添加剂配制而成 2 聚酯油与R134a互溶性好 与R12也互溶 不会出现低湿沉积现象 3 其吸水性比矿物油强 但水分与油是牢固结合的 在膨胀阀处不会结冰 4 由于在聚酯油中加了添加剂 故其耐磨性能良好 活动四汽车空调制冷系统的结构与工作原理 一 汽车空调制冷系统的组成与原理汽车空调制冷系统多种多样 但其基本结构相差不大 一般空调系统由下面几部分组成 压缩机 冷凝器 干燥过滤器 膨胀阀 蒸发器 鼓风机等部分组成 如图12 8所示 图12 8空调制冷系统的结构 1 压缩机作用是使制冷剂由低温低压气体压缩为高温高压气体 是空调制冷系统的心脏 它是使制冷剂在系统内循环的动力源 没有它 系统不仅不制冷而且还失去了运行的动力 压缩机的动力 大部分来自于汽车发动机 2 冷凝器作用是将压缩机排出的高温高压制冷剂蒸气进行冷却 并使其凝结为液体 凝结时所放出的热量被排至大气中 3 贮液干燥器是一个贮存制冷剂及吸收制冷剂水分 杂质的装置 作用 1 为由于泄漏制冷剂多而出的空间补充制冷剂 2 过滤掉制冷剂中掺杂的杂质 3 贮液干燥器中还装有一定的硅胶物质 起到吸收水分的作用 4 膨胀阀作用是降低进入蒸发器内的制冷剂的压力 控制进入蒸发器内的制冷剂的流量 1 压力降低 温度同时降低 制冷剂雾化成液态微粒 制冷剂易于吸热而蒸发膨胀 2 控制进入蒸发器内的制冷剂的流量可以防止因制冷剂流量过大使蒸发器温度过低而结冰 也可以防止因制冷剂流量过小使蒸发器过热而使空调系统制冷度不足 5 蒸发器作用与冷凝器正好相反 它是制冷剂由液态变成气态 即蒸发 吸收热量的场所 车内湿热空气通过蒸发器时 蒸发器内液态雾状制冷剂吸收流经蒸发器的湿热空气热量蒸发而使空气冷却 湿气凝结成露水沿导流管排出车外 冷干空气经风机作用循环于车内 最终体现了汽车空调制冷的作用 图12 9制冷系统的工作原理 综上所述 汽车空调制冷系统原理 压缩机运转时 将蒸发器内产生的低温低压制冷剂蒸气吸入并压缩后 在高温高压 约70 1471kPa 的状况下排出 这些气态制冷剂流入冷凝器 并在此受到散热器和冷却风扇的作用强制冷却到50 左右 这时 制冷剂由气态变成液态 被液化了的制冷剂 进入干燥过滤器 除去水分和杂质后 流入膨胀阀 高压的液态制冷剂从膨胀阀的小孔流出 变为低压雾状后流人蒸发器 雾状制冷剂在蒸发器内吸热气化变成气态制冷剂 从而使蒸发器表面温度下降 从送风机进来的空气 不断流过蒸发器表面 被冷却后送进车厢内 使车厢内降温 气态制冷剂通过蒸发器后又重新被压缩机吸入 这样反复循环可达到制冷的目的 4 5 3 2 1 二 汽车空调制冷系统组成部件的结构与原理 一 压缩机功能是吸入低温低压的制冷剂蒸汽 并将其压缩到所需压力后送往冷凝器 压缩机由汽车发动机或专用发动机驱动摆盘式活塞压缩机摆盘式压缩机的最大优点是工作平稳 结构紧凑 体积小 适用于在空间狭小的车厢使用 其材料为铝合金 以减轻汽车自重 摆盘式压缩机结构 各气缸均以压缩机的轴线为中心 均匀分布 连杆联接活塞和摆盘 两端采用球形万向联轴器 使摆盘的摆动和活塞移动相协调而不发生干涉 摆盘中心用钢球作支承中心 并用一对固定的圆锥齿轮限制摆盘只能摇动不能转动 主轴和楔形的传动板联接在一起 1 工作原理压缩机工作时 主轴带动传动板一起旋转 由于楔形传动板的转动 而摆盘和传动板之间的摩擦力 使摆盘具有转动的趋势 但是这种趋势被一对圆锥齿轮所限制 使得摆盘只能左右移动 并带动活塞在气缸内作往复运动 该类压缩机工作循环也具有压缩 排气 膨胀 吸气四个过程 当活塞向左运动时 该气缸处于膨胀 吸气两个过程 而摆盘另一端的活塞作反向的向右移动 使该气缸处于压缩 排气两个过程 主轴每转动一周 一个气缸便要完成上述的压缩 排气 膨胀 吸气的一个循环 一般一个摆盘配有五个活塞 这样相应的五个气缸在主轴转动一周时 就有五次排气过程 3 变容量摆盘式压缩机的工作原理变容量摆盘式压缩机可以无级自动调节能量的输出 结构简单 相应地空调的舒适性得到提高 能耗也得到降低 与普通摆盘压缩机相比 变容量摆盘压缩机最大的改进是在后端盖上装了一个波纹管控制器和导向器 1 传动轴2 驱动斜盘3 缸内压力4 调整气门 工作原理 波纹管放在吸气腔内 受蒸气压控制 通过波纹管的动作来控制排气腔和摆盘室 吸气腔和摆盘室之间的阀门通道 导向器根据摆盘室内压力的大小 自动调节摆盘的倾斜角度的大小 摆盘倾角越大 活塞行程越长 排出的气体亦越多 反之 摆盘倾角越小 活塞行程越短 排气量亦越少 这样制冷量少 耗能亦少 二 冷凝器冷凝器的作用是把高温高压气态制冷剂由冷却系统风扇或冷凝器风扇或两者共同其进行冷却 热量传给大气 使制冷剂冷凝成液体 安装位置 冷凝器大多布置在车头散热水箱前面汽车空调系统的冷凝器 包括蒸发器 是一种由管子与铝散热片组合起来的热交换设备 管子做成各种盘管状 散热片是为了增大冷凝器的散热面积 而且可支承盘管 冷凝器的材料可以是铜 钢 铝 现在以铝质居多 用于汽车空调中的冷凝器 常用的有以下几种 1 管片式 管翅式 冷凝器 管片式冷凝器的制作工艺简单 它是在圆铜管上装上0 2mm铝片组合而成 是较早采用的一种冷凝器形式 目前一般用在大中型客车的冷气装置上 2 管带式冷凝器 这种冷凝器目前普遍使用在小型汽车上 它采用一整根扁形管 弯成蛇形状 管内用隔筋隔成若干个孔道 管外用0 2mm铝片焊在上下两管外皮处 铝片折成皱纹状以增大散热面积 特点 这种冷凝器结构紧凑 单管多孔 重量轻 全部铝质 可靠性高 不用多处弯头焊接 但其管内制冷剂流动阻力要高于管片式 3 平流式冷凝器 这种冷凝器是为汽车空调使用新型制冷剂R134a而开发投放市场的 制冷剂由输入端接头进入圆柱主管中 再分别同时流入多个扁管 并平行地流至对面的主管 再集中经过跨接管流至冷凝器输出端接头 平流式冷凝器优点 具有制冷剂侧的压力损失小 导热系数高 制冷剂充注量少等特点 更适合具有R134a性质的制冷剂在汽车空调中的使用 三 储液干燥器和积累器1 储液干燥器功能是储存液体 吸收水分 过滤脏物 观察制冷剂流动工况 从冷凝器来的高压液态制冷剂从上部进入罐中 经过过滤干燥后 从底部 液体制冷剂区域 由引管排出至膨胀阀 2 储液干燥器结构滤网 滤除杂质干燥器 吸收制冷剂中的水分储液罐 储存制冷剂目镜 观察制冷剂量高压开关 保护系统在异常高温高压 将制冷剂排出 防止爆炸低压开关 当系统异常低压时 停止压缩机工作 四 膨胀阀也称节流阀 制冷系统高压与低压的分界 1 位置 安装在蒸发器入口处 2 功用 1 将冷凝器 储液干燥器输出的高压液态制冷剂节流 降压降温为低压湿蒸气 雾状 然后进入蒸发器中吸收车内空气的热量 2 根据制冷负荷自动调节进入蒸发器的制冷剂量 达到控制车内温度的目的 汽车空调采用的感温式膨胀阀 是利用装在蒸发器出口处的感温包来感知制冷剂蒸气的过热度 由此来调节膨胀阀开度的大小 从而控制进入蒸发器的液态制冷剂流量 1 蒸发器出口温度降低时 感温包 毛细管和薄膜上腔内的液体体积收缩 膨胀阀阀口将闭合 借以限制制冷剂进入蒸发器 2 如果蒸发器出口温度升高 膨胀阀量口将开启 以增加制冷剂流量 4 膨胀阀的种类按平衡方式不同 膨胀阀分为 内平衡式 结构比较简单 多用于蒸发器出入口压力变化不大的小型空调系统外平衡式 多用于制冷剂在蒸发器中受流动阻力较大的大型空调 1 内平衡热力膨胀阀遥控温包 制冷剂液体 固定在回气管路上 当蒸发器出口温度较高时 温包内液体温度随之上升 从而压力也增高 高压作用在膜片上侧 当数值上大于蒸发器进入压力和过热弹簧压力总和时 针阀离开阀座 阀门开启 制冷剂流入蒸发器 针阀开启后 较多的制冷剂进入蒸发器 蒸发器内压力上升 温度降低 膜片下侧压力增加 上侧压力降低 阀门关闭 由于膜片上 下侧压力经常处于不平衡状态 所以阀门不断地作开启 闭合的循环 2 外平衡式膨胀阀这种膨胀阀将蒸发器出口处的向上的压力传往膜片 这个地方靠近感温包 阀门的开启度更容易通过空吸作用和压缩机转速的变化进行调节 工作过程 膨胀阀的开启度取决于 感温包的压力P1 蒸发器出口的压力P2弹簧压力F 而压力P1 P2的大小取决于制冷剂在蒸发器出口处的温度 制冷剂的喷出量易受蒸发器出口温度的控制 三者共同作用的结果 1 压缩机停机时 蒸发器周围的温度不变 蒸发器出口处的压力等于感温包内的压力 即 P1 P2 则P1 P2 F 因而在弹簧力作用下 向上推球将阀关闭 无制冷剂流出 感温包内的压力P1向下压膜片 蒸发器出口处的压力P2向上压膜片 弹簧力F向上推球 2 压缩机工作时 在P1 P2和F的共同作用下球阀处于开启状态 1 当P1 F P2时 球阀开度保持一定 制冷剂的流出量为定值 2 室温较低 蒸发器的热负荷较少 蒸发器出口处温度 感温包温度 较低 P1P2 F 球阀开度增大 制冷剂流出量增多 增大制冷能力 3 H型膨胀阀H型膨胀阀因其内部构造如字母H而得名 这种膨胀阀安装在蒸发器进气管与回气管之间 使温度传感器直接置于蒸发器出口处制冷剂中 反应快捷 不受环境及感温包位移 接触不实 内 外平衡式膨胀阀的缺点 的影响 五 蒸发器蒸发器和冷凝器一样 也是一种热交换器 也称冷却器 是制冷循环中获得冷气的直接器件 1 作用 鼓风机使车内的暖气流通过蒸发器的散热片和管子 从膨胀阀流出的低温低压制冷剂进入蒸发器后 从车内暖气流中吸收热量而变成蒸气 从而使车内降温 2 蒸发器的结构分类目前采用的蒸发器有 管片式 管带式 层叠式管片式和管带式蒸发器的基本结构与管片式及管带式冷凝器的基本结构相同 层叠式蒸发器 由两片冲成复杂形状的铝板叠在一起组成制冷剂通道 每两片通道之间焊接上蛇形散热带 将一个个单层叠置焊接再焊上集流箱 即构成了板翅蒸发器 工作原理 从膨胀阀来的低压雾状制冷剂进入蒸发器底部的管 在那里吸收车内热量 由于热交换很迅速 所以制冷剂很快沸腾蒸发 蒸发产生的气泡向上运动 使上部箱内完全成为气化了的蒸气 它的特点 比前两种蒸发器换热效率更高 在较小的体积内可有较大的导热表面积 结构紧凑 热效率高 但其焊接工艺难度大 通道狭窄 容易堵塞 经过不断改进在使用R134a制冷剂的汽车空调中已被广泛采用 孔管节流系统 CCOT 系统孔管式节流装置固定孔口节流装置 两端都装有滤网 以防止系统堵塞 制冷剂由进口经过滤器过滤 再经节流孔降低高压制冷剂液体压力 最后经过滤器流入蒸发器 和膨胀阀一样 孔管也装在系统高压侧 取消了贮液干燥器 孔管直接连通冷凝器出口和蒸发器进口 由于制冷剂经过此装置时只能节流而不能对制冷剂的流量进行调节 故当蒸发器的温度降到一定值后 可由恒温器来对离合器进行通断的控制 从而调节制冷剂的流通 这种孔管静态节流与离合器通断控制相结合的形式称为孔管节流系统 CCOT 系统 装有孔管的系统 必须同时在蒸发器出口和压缩机进口之间 安装一个积累器 实行气液分离 以防液击压缩机 这种被称为 CCOT 的制冷系统即节能又可靠 被通用 福特 丰田 大众等汽车公司普遍采用 2 积累器 气液分离器 气液分离器是里面装有干燥剂且把气液制冷剂分离开的容器 是与孔管节流方式配套的装置 装在蒸发器出口与压缩机进气管之间 系统工作时 制冷剂进入容器中 液态的沉入容器底部 气态的从顶部被吸回压缩机中 容器底部有小孔允许少量液态制冷剂与润滑油进入压缩机 因量小故不会产生液击 润滑油则保证了压缩机的润滑冷却需要 此容器做的较大 因为要容纳较多的气态制冷剂 它要与孔管配套使用 故此系统无膨胀阀 且已具有过滤干燥功能 亦不必有储液干燥器 当压缩机停止工作后 孔管不能关死 孔管两端高低压力平衡迅速 压缩机重新启动时负荷小 启动容易 这是此种系统节能的主要原因 但易有液击产生 而气液分离罐将液态制冷剂储存起来 阻止其回到压缩机内 从而防止了液击 出于对节能的考虑 许多高级轿车都采用这种系统 打开这类车的机盖 一眼便可看到安在回气管上的这个大黑罐 见到这个大黑罐便知道此车空调系统是孔管节流系统 在奥迪100 桑塔纳2000等新车型中 在压缩机出口处管路中装有一不大的金属长筒状小罐 此为消声器 用以降低压缩机的高压噪声 与储液干燥器不是一类器件 活动五汽车空调配气系统一 汽车配气系统的组成一般由三部分构成 第一部分为空气进口段 主要由用来控制新鲜空气和室内循环空气的风门叶片和鼓风机组成 第二部分为空气混合段 主要由加热器和蒸发器组成 用来提供所需温度的空气 第三部分为空气分配段 使空气吹向面部 脚部和风窗玻璃上 二 汽车配气系统的工作情况空调配气系统的工作过程如下 新鲜空气 车内笔循环空气 进入鼓风机 一空气进入蒸发器冷却 由风门调节进入加热器的空气 进入各风口 1 空气进口的风门叶片主要控制新风和车室内循环风的比例当夏季室外气温较高 冬季室外气温较低的情况下 尽量开小新风门 使压缩机运行时间减少 当汽车长期运行时 车室内空气品质下降 这时应定期开大新风门 一般汽车空调新风比为15 30 2 加热器旁通风门叶片主要用于调节通过加热器的空气量 顺时针旋转风门叶片 开大旁通风门 通过加热器空气量少 由风口4 5 7吹出冷风 逆时针旋转风门叶片 关小旁通风门 这时由风口4 5 6 7吹出热风供采暖和风窗玻璃除霜用 1 前风窗玻璃除霜或除水气通风口2 前车门玻璃除霜或除水气通风口3 侧面通风口4 中间通风口5 前排下部通风口6 后排下部通风口汽车空调的作用是提高乘座的舒适性和驾驶的安全性 车内一个运行良好的空调系统可用以下几方面的数据来衡量 温度 湿度 空气的流动性 换气性能 空气质量 舒适度所有的汽车都装备有一套制热装置 因此我们所谈论的汽车空调系统 是指同时装备有制热和制冷装置的系统 A 空气进入B 空气分配C 空气排出 制冷的功能是吸收进入车内的空气中所含的热量和水份 车内的热量主要由以下几个热源点产生 外部的空气 阳光 路面 乘员 发动机 A B C 活动六汽车空调控制系统为了使汽车空调系统能正常工作 车内能维持所需的舒适性条件 汽车空调系统中设有一系列控制元件和执行机构 控制对象可按参数划分 如 温度 压力和转速等 也可按部件划分 如蒸发器 压缩机离合器 风门以及风机 电机等 控制汽车空调制冷温度的方法有两种 1 一种控制制冷温度的方法是控制蒸发器压力 这种系统称作蒸发器压力控制系统 又称传统空调系统 它是根据制冷剂的饱和温度和压力相对应的性质 用控制蒸发器出口压力的方法来控制其表面温度 特点是压缩机持续不间断运行 2 一种是控制蒸发器表面温度 它是依靠压缩机电磁离合器的通 断控制压缩机是否工作 从而达到控制蒸发器温度的目的 这种系统称作循环离合器系统 CC系统 CC cyclingclutch 特点是压缩机间断运行 汽车空调控制系统的常用控制元件有 温度控制组件 压力控制组件 电磁离合器 车速调节装置 真空控制组件等等 一 温度控制组件温度控制组件 又称恒温器 温度开关 它是汽车空调系统中温度控制部件感受的温度有蒸发器表面温度 车内温度 大气温度等 检测大气温度和车厢内温度时 一般用于空气混合调节风门的控制 由风门开度的大小调节车厢内的温度 一般所指的恒温器是指感受蒸发器表面温度从而控制CC系统 循环离合器系统 中压缩机的开与停 起到调节车内温度及防止蒸发器结霜的电气开关装置 恒温器安装位置 蒸发器内或靠近蒸发器的冷气控制板上 工作原理 当蒸发器表面温度或车厢内温度低于设置温度时 恒温器断开 电磁离合器分离 压缩机停止工作 由此而防止蒸发器表面结霜当蒸发器表面温度或车厢内温度高于设置温度时 电磁离合器吸合 压缩机开始工作 调节了车厢内的温度 一 恒温器恒温器有三种形式 波纹管式 双金属片式和热敏电阻式 1 波纹管式恒温器波纹管式恒温器由感温驱动机构 温度设定机构和触点三部分组成 1 感温驱动机构是一个由波纹管 毛细管和感温包组成的封闭系统 内部装有感温介质 感温包作为传感器放置在被测部位 温度的变化使得波纹管内压力发生变化 导致波纹管伸长或缩短 并将此位移信号通过顶端作用点A传递出去 2 触点开闭机构主要由固定和活动触点 弹簧 杠杆等组成 通过触点的开闭 控制着压缩机上电磁离合器电路的通断 工作原理 当蒸发器表面温度逐渐升高时 感温包内温度也随着升高 同时压力增高使波纹管伸长 波纹管与摆动框架相连 框架上装有一动触点 而恒温器壳体上有一定触点 波纹管的伸长使得触点闭合 电磁离合器电路被接通 使压缩机工作 反之 温度下降后压缩机停止工作 3 温度设定机构主要由凸轮 调节螺钉和调节弹簧等组成功能是使恒温器在一定温度范围内起控制作用 温度的设定主要是通过调节凸轮改变主弹簧对波纹管内作用力的大小来决定当主弹簧被拉紧时 感温包内要有比较高的温度才能使触点闭合 即车厢内温度较高 恒温器内的另一个弹簧用于调节触点断开时的温度范围 此范围通常是4 6 这样为蒸发器除霜提供了足够的时间 波纹管式恒温器的特点 工作可靠 价格低廉 安装方便 但在使用中要注意 毛细管弯成直角 另外 如果毛细管发生泄漏 应更换整个恒温器 2 双金属片式恒温器双金属片式恒温器由两种不同材料的金属片组成 两金属片的热膨胀系数相差较大 在双金属片的端部有一动触点 而在壳体上有一定触点 这种恒温器没有毛细管和感温包 直接靠空气流过其表面感受温度而工作 它的温度设定方法与波纹管式恒温器相同 在设定温度范围内 双金属片平伸 两触点闭合 此时 电磁离合器电路接通 压缩机工作 当流过恒温器的空气温度低于所设定温度时 由于两种金属片的热膨胀系数不同 膨胀系数大的金属片收缩得多 这样就造成了双金属片弯曲 触点断开 电磁离合器分离 压缩机停止工作 当温度上升后 金属片受热后逐渐平伸 触点又闭合 从而接通电路 如此反复达到控温的目的 双金属片式恒温器的特点 结构简单 不宜损坏且价格便宜 但作为直接感受温度的部件 必须整体放置在蒸发箱内 因此 为安装带来了不便 也正是这个原因 波纹管式恒温器的应用要比双金属片式恒温器广泛 3 热敏电阻式恒温器热敏电阻是一种阻值随温度变化而改变的电阻元件 热敏电阻式恒温器正是利用了热敏电阻的这种特性 把它作为传感器放置在被测温度之处 温度的变化转变为电阻值的变化 进而转变为电压的变化 通过放大器控制电磁离合器动作 由此达到控制温度的目的 温度调节是靠一个附加的调温电阻器调整的 恒温器中使用的热敏电阻通常采用负特性电阻 图12 28热敏电阻式恒温器电路原理 二 其他温度控制组件1 空调上的温度开关还有环境温度开关 水温开关 蒸发器表面温度开关 除霜开关等等 2 过热开关 过热保护装置 一种是装在压缩机缸盖上 作用结果是使电磁离合器电源中断 压缩机停转 一种是装在蒸发器出口管路上 作用结果是泄漏报警灯亮 这两种结构的目的都是防止由于缺少制冷剂 造成压缩机因缺乏润滑油而过热损坏 过热开关是一种温度 压力感应开关 工作原理 系统处在高温高压或者低温低压状态时 此开关保持常开 当系统处于高温低压状态时 此开关闭路 系统的高温低压状态通常是在缺少制冷剂的时候出现的 此时若压缩机继续保持运转 将会因缺少润滑及过热而损坏 过热开关使压缩机停止转动 直到故障排除再恢复运转 起到自动保护作用 3 热力熔断器是与过热开关配套工作的 由温度感应保险丝和线绕电阻器 加热器 组成当过热开关闭路时 通向电磁离合器的电流通过热力熔断器中的加热器 使加热器温度升高 直到把熔断器熔化 这样电磁离合器电路中断 压缩机停止转动 二 压力控制组件压力控制组件可分为两类 1 一类是调节型 也称压力调节器 对于所设定的压力执行的是一个调节过程 在蒸发器压力控制系统中 常常用到压力调节装置调节蒸发器压力 从而调节其温度 以防止其表面结冰 2 一类是通断型 也称压力开关 即对于所设定的压力执行通或断的指令 如高 低压开关等 压力开关属于保护元件 是一种随压力变化而断开或闭合触点的元件 在系统中感受着制冷剂压力的变化 当系统中压力过高或过低时压力开关起作用 防止系统在异常压力情况下工作 起到了保护作用 1 高压压力开关高压压力开关装在压缩机至冷凝器之间的高压管路上其作用是防止系统在异常的高压压力下工作 当因冷凝器散热不良 散热堵塞和风扇损坏等 导致冷凝压力出现异常上升时 开关自动切断电磁离合器的电路 使压缩机停转 或接通冷却风扇高速挡电路 自动提高风扇转速 以降低冷凝温度和压力 在汽车空调系统中 高压开关的压力控制范围为 2 82 3 10MPa时断开 1 03 1 73MPa时接通 2 低压压力开关1 一种是安装在系统的高压回路中 防止压缩机在压力过低的情况下工作 因为 高压回路中压力过低 说明缺少制冷剂 缺少制冷剂将影响润滑效果 久而久之将损坏压缩机 2 另一种低压开关是设置在低压回路中 直接由吸气压力控制 当低压低于某一规定值时 接通高压旁通阀 电磁阀 让部分高压蒸气直接进入蒸发器 以达到除霜的目的 这种装置一般用于大 中型客车的空调制冷系统中 3 高 低压复合开关 三位压力开关 高 低压力开关用于保护作用时 通常都安装在系统的高压侧 因此 为了结构紧凑 减少接口 把高 低压力开关做成一体 形成了高 低压复合开关 这样就可以作为一体安装在贮液干燥器上 起到保护作用 4 泄压阀过去 在汽车空调系统中 为了防止高压侧温度和压力异常升高造成系统损坏 常常用易熔合金做成易熔塞 当温度和压力异常升高时 易熔塞熔化 释放出制冷剂 但这种方法付出的代价是经济上的损失和对环境的污染 同时空气将进入空调系统 因此 目前大多采用泄压阀替代易熔塞 三 电磁离合器在非独立式汽车空调系统中 压缩机的停 转都是靠电磁离合器与发动机联系的 电磁离合器的吸合或释放决定了空调系统是否工作 然而 电磁离合器又是一个执行部件 受温度开关 压力开关 怠速调节装置 电源开关等元件的控制 1 电磁离合器的组成电磁离合器由三大部件组成 带轮组件 衔铁组件 线圈组件 带轮由轴承支撑 可以绕主轴自由转动 其侧面平整 开有条形槽孔 表面粗糙 以便衔铁吸合后有较大的摩擦力 线圈绕组是用于产生电磁场的衔铁组件由驱动盘 摩擦板 复位弹簧等组成 整个组件靠花键与压缩机主轴连接 2 电磁离合器的工作原理当线圈绕组中有电流通过时 产生较强的电磁场 吸合衔铁与带轮组件紧密结合 这样 带轮的转动带动压缩机工作 当电流消失后 衔铁靠复位弹簧迅速与带轮分离 带轮仍在转动 但压缩机停止了工作 四 车速调节装置对于非独立式空调系统 由于发动机的功率一定 这样 空调系统的工作对发动机功率输出的分配有一定影响 反过来 发动机转速的变化同样影响空调系统的工作性能 因此 为达到汽车在不同运行情况下既保证车速的要求 又保证空调系统的正常工作就出现了车速调节装置 1 发动机怠速调节装置发动机在怠速运转时往往影响到空调系统的正常工作 1 压缩机转速过低 造成制冷量严重不足 2 怠速时发动机功率较小 不足以带动制冷压缩机并补偿因电力消耗给发电机增加的负荷 3 发动机转速过低 冷却风扇的风压和风量均不充足 使得发动机和冷凝器散热受到影响 冷凝器温度和冷凝压力异常升高后 压缩机功耗迅速增大 这样 一是增加了发动机在怠速时的负荷 导致工作不稳定 甚至熄火 二是会引起电磁离合器打滑或传动皮带损坏 因此 在非独立式空调系统中一般都装有怠速调节装置 怠速调节装置可分为两类 1 一类是被动式调节当发动机怠速运转时 自动切断压缩机离合器电路 停止压缩机运行 以减轻发动机的负荷 稳定发动机怠速性能 这类装置称为怠速继电器 2 第二类是主动式调节在发动机怠速运转时 加大油门 以增加发动机的输出功率 并使发动机转速稍有提高 达到带负荷的低速稳定运转的目的 这类装置称为怠速提升装置 2 加速断开装置在汽车加速超车时 为了保证发动机有足够的动力 应当切断压缩机离合器电路 这样就卸除了压缩机的动力负荷 以尽量大的发动机功率来供汽车加速所需 组成 超速开关 延迟继电器 超速开关一般装在加速踏板下 当加速踏板被踩下时 电磁离合器电路断开 压缩机停止工作 使发动机的输出功率全部用于加速 而6s后电路又自动接通 空调系统恢复工作 高档轿车为提高超车能力常装这种装置 五 真空控制组件真空装置作为控制元件 控制某些风门或阀门的开 闭 真空马达由真空盒 膜片 弹簧和传动杆组成 真空盒被膜片分为两个不相通的腔室 一侧与发动机真空管相连 另一侧通过空气泄漏孔与大气相通 真空马达不工作时 弹簧处于松弛状态 传动杆伸长 工作时 上腔室具有一定真空度 上 下腔室的压差使得弹簧被压缩 传动杆向上移动 带动风门 阀门 动作 2 真空控制水阀在汽车空调系统中也常常用真空膜盒直接作为阀门的控制动力图12 34就描述了一个典型的用真空控制阀控制水加热器流量阀的工作过程 图12 34真空控制水阀 活动七汽车空调系统的控制电路汽车空调种类繁多 电路形式各不相同 但其电气系统都有一定规律可循 分析电路时 只要分成鼓风机控制 冷凝器风扇控制 温度控制 压缩机控制 通风系统控制 保护电路等即可清楚了解其电路控制原理 手动空调操作面板 1车内空气分配控制2进气控制3空气流量控制4后风窗除霜控制5温度控制6除霜指示灯7空调启动开关8空调指示灯 2 7 4 1 6 5 3 8 空调自动操作面板 温度调节按钮2自动空调启动钮3空气流量控制4空调启动开关5车内空气分配控制6空气流量控制7进气控制8空调关闭开关9后风窗除霜控制 5 6 7 3 4 9 2 1 8 汽车空调基本控制电路 一 上海桑塔纳LX型轿车空调电路分析桑塔纳LX型轿车空调装置采用的是CCTXV系统 即热力膨胀阀一离合器系统 它由电源电路 电磁离合器控制电路 鼓风机控制电路和冷凝器风扇电动机控制电路组成 其工作过程如下 一 点火开关处于断开 置OFF 位置时 减负荷继电器线圈电路切断 触点张开 空调系统不工作 二 点火开关处于起动 置ST 位置时 减负荷继电器线圈电路切断 触点张开 中断空调系统的工作 以保证发动机起动时 蓄电池维持足够的电能 三 点火开关处于接通 置ON 位置时 减负荷继电器线圈电路接通 触点闭合 空调继电器中的线圈J2通电 接通鼓风机电路 此时可由鼓风机开关进行调速 使鼓风机按要求的转速运转 不同的转速接入的调速电阻个数不同 进行强制通风 换气或送出暖风 四 当外界气温高于10 时 才充许使用空调 当需要制冷系统工作时 接通空调开关A C 空调开关指示灯亮 表示空调开关已经接通 此时电流经空调开关A C 环境温度开关可接通下列电路 1 新鲜空气翻板电磁阀电路接通 该阀动作 接通新鲜空气翻板电磁阀的真空通路 使新鲜空气进口关闭 制冷系统进入车内空气内循环 2 经蒸发器温控开关 低压保护开关对电磁离合器线圈供电 同时电源还经蒸发器温控开关接通节气门的怠速提升真空转换阀 提高发动机的转速 以满足空调动力源的需要 3 对空调继电器中的线圈J1供电 使两对触点同时闭合 其中一对触点接通冷凝器冷却风扇继电器线圈电路 另一对触点接通鼓风机电路 低压保护开关串联在蒸发器温控开关和电磁离合器之间 当制冷系统因缺少制冷剂而使制冷系统压力过低时 开关断开 压缩机停止工作 高压保护开关串联在冷却风扇继电器和空调继电器J1的一对触点之间 当制冷系统高压值正常时 触点张开 将电阻R串接入冷却风扇电机电路中 使风扇电机低速运转 当制冷系统高压超过规定值时 高压保护开关触点闭合 接通冷却风扇继电器线圈电路 冷却风扇继电器的触点闭合 将电阻R短接 使风扇电机高速运转 以增强冷凝器的冷却能力 同时 冷却风扇电机还直接受发动机冷却液温控开关的控制 当不开空调开关A C时 若发动机冷却液温度低于95 则风扇电机不转动 当发动机冷却液温度高于95 时 冷却风扇电机低速转动 当冷却液温度达到105 时 风扇电机将高速转动 空调继电器中的J1触点在空调开关A C接通时即可闭合 使鼓风机低速运转 以防止蒸发器因表面温度过低而结冰 二 桑塔纳2000Gsi和Gsi AT型轿车空调装置控制电路图 桑塔纳2000Gsi AT型轿车空调控制电路如图12 36所示 其工作过程如下 发动机正常工作时 发动机ECU的T80 8端子输出高电压 使压缩机切断继电器 J26 吸合 此时 如果闭合空调 A C 开关 E30 则电流由X号电源线通过空调继电器熔丝S14 E30 环境温度开关 F38 蒸发器温控开关 E33 空调水温控制开关 F40 组合开关 F129的1 2端子 J26触点 空调控制器 J293 的T10 8端子和继电器PEL3的线圈接地 使PEL3触点闭合 电流便由30号电源线经冷却风 通过电阻 使左 右散热风扇低速进行 空调系统工作 当系统压力高于1 45Mpa时 F129的触点 3 4端子 闭合 电流便从X号电源线经J293内继电器PEL2线圈和晶体管接地 使PEL2的触点闭合 这时 电源就通过30号电源线 散热风扇熔丝S104 PEL2的触点向V7 V8供电 使散热风扇告诉运行 当发动机处在 缓慢行驶 发动机ECU有故障 或急加速工况时 发动机ECU的T80 8端子输出低电压 使J26触点打开而切断PEL3线圈电路 PEL3的触点打开 N25电路因此中断 压缩机停止工作 三 微机控制汽车空调电路随着微型计算机的发展 以及人们对操作系统简单化的要求 汽车空调系统的控制正在朝自动化或半自动化的方向发展 微机控制系统使之成为现实 全自动空调压缩机一般由发动机电脑控制 微机控制系统不但减少了驾驶人员繁琐的操作过程 使注意力更加集中于汽车的驾驶 而且由于其控制精度高 功能强 因此所营造出的环境更加舒适 空调系统各部件的性能得到了更好的发挥 工作原理 微机控制系统主要是把传感器采集到的各个部位的各种参数 包括车外温度 车内温度 风道温度 发动机冷却水温度 蒸发器表面温度 太阳辐射温度等 和给定指令加以对比处理 然后对风机转速 热水阀开度 空气在车厢内的循环方式选择 温度混合门的开度 压缩机停转 各送风口的选择等进行控制 以保证最佳的舒适性要求 图12 37微机控制汽车空调系统示意图 由于系统可根据环境温度的变化 自动改变蒸发器温度 改变压缩机运行时间 因此又起到了节