汽车空调技术

汽车空调automotiveairconditioner 郭胜君罗定职业技术学院机电工程系 课程介绍 选用教材 孙余凯等编著 汽车空调检修入门 人民邮电出版社 2006主要内容 以目前社会拥有量较大的汽车为对象 介绍了汽车空调的基础知识 主要部件的结构与工作原理 制冷系统的温度控制 通风暖风与配气系统 空调控制电路的工作原理及分析方法 微电脑控制系统和汽车空调系统的故障诊断与维护 课时安排 总课时 56课时 第一章汽车空调基础知识 教学内容1汽车空调概况2汽车空调系统的组成与分类3热力学基础知识4制冷剂与冷冻油教学要求通过本单元的学习 应对汽车空调的系统组成 分类有一个感性的认识 牢固掌握汽车空调与其它空调不同的独特特点 第一节汽车空调概况 基本功能 改善驾驶员的工作条件 提高乘员的舒适性 舒适性指标 汽车乘室内的温度 湿度 空气流速 含氧量 有害气体含量 噪声 压力 气味 灰尘 细菌等参数 舒适带范围舒适的温度 夏 20 28 冬 16 18 舒适相对湿度 50 70 换气量 20 30 m3 h 风速 0 075 0 2 m s CO2含量 0 03 CO含量 0 01 减速度 3 m s 2 震动 0 2 mm 噪声 45 dB 汽车空调的特点 1 制冷剂容易泄漏 由于汽车在颠簸不平得道路上快速移动 振动厉害 连接处容易松动 冷凝器容易受飞石击伤或泥浆腐蚀 产生渗漏现象 汽车是运动中的物体 要能适应道路颠簸等各种路况 对包括汽车空调系统各组成部件在内的汽车空调零部件振动 噪声 安全可靠等方面的技术要求更严格 为保证空调系统工作的可靠性 减少制冷剂的泄漏 对压缩机的密封 制冷剂管路的连接和冷凝器防腐蚀与防击伤等措施 都有比普通空调要求更高的要求 汽车空调的特点 2 不便于用电力做为动力源 必须要用汽车发动机 简称主机 或辅助发动机 简称辅机 来带动压缩机 在动力源的处理上 汽车空调比普通的房间空调要困难的多 至今为止 其压缩机不是靠主发动机就是靠辅助发动机驱动 当空调压缩机由汽车主发动机驱动时 其制冷能力随车速和负荷的变化较大 当汽车慢速行驶或怠速状态时 其制冷能力较小 难以维持稳定的空调工况 甚至于无法正常工作 汽车空调的特点 3 要求制冷量大 降温迅速 1 车厢内乘员密度大 人体散发热量多 热负荷大 做为空调的对象 汽车车室容积狭小 人员密集 有时还流动性较大 车身热工性能和密封性能都较差 其热 湿负荷大 气流分布难以均匀 要求所配备的车用空调机组制冷量要大 能降温迅速 2 太阳入射热负荷大 而车厢隔热困难 车内温度决定于暴露在太阳下得表面积与室内容积之比以及门窗面积与车室表面积之比 3 在我国大部分地区 夏季汽车长时间停在烈日之下 车内温度会上升到50 以上 汽车空调的特点 4 系统中冷媒 制冷剂 流量变化幅度大 设计困难 对于主机带动得空调系统 由于汽车车速变化大 发动机转速得变化可从600r min变到4000r min 压缩机转速与发动机成正比 因而转速变化也可能高达7倍 这样对系统的流量控制 冷量控制 系统设计带来困难 汽车空调的特点 5 由于汽车结构紧凑 制冷装置的安装位置也很紧凑 各种车型必需有专门的车内冷气设备 蒸发器总成的通用化很困难 汽车本身结构非常紧凑 可供安装空调设备的空间极为有限 不仅对车用空调装置的外形 体积和质量要求较高 而且对其性能和选型也会带来影响 汽车空调的特点 6 由于车厢高度低 风量分配不易均匀 因而车内的温度分布不易均匀 7 当车用空调装置消耗汽车主发动机的动力时 必须考虑其对汽车动力与操作性能的影响 也必须考虑由于车速变化幅度大或变化频繁 给空调系统制冷剂流量控制 制冷量控制 系统设计带来的影响 汽车空调的发展史 1 从其使用方面 原始的空调方式 开窗换气 1927年 最早由加热 通风装置 空气过滤器组成 功能仅是供暖通风 30年代末 制冷技术应用到汽车上 开始真正意义的汽车空调 60年代 制冷技术普及应用到汽车上 技术日趋完善 功能日趋全面 汽车空调的发展史 2 从其功能技术应用方面 单一供暖空调 1927年 现仍用于部分寒冷带的车辆 单一供冷空调 1939年 现仍用于部分热带的车辆 冷暖型空调 1954年 具有降温 除湿 通风 过滤 除霜等调节功能 1964以前 汽车空调依靠人工控制 现大量用于低档车辆上 1964年以后 自动控制技术应用于汽车空调 空调在用户设定的温度范围内自动运行 现用于高级小车及高级大客车上 1977年 电脑芯片控制用于汽车空调上 数字化显示 控制更精确 空调与汽车行驶之间的动力协调性更好 空调更舒适 现用于豪华汽车如别克 凌志等 我国汽车空调工业的发展 第一阶段 20世纪60年代初 20世纪70年代末 利用汽车发动机排出废气或冷却循环水产生的热量来供给车室内采暖 第二阶段 20世纪80年代初 20世纪90年代初 从国外引进先进的制冷技术 空调生产线和生产技术 第三阶段 20世纪90年代 现在 国内有了一批形成生产规模的汽车空调制造企业 汽车空调的发展方向 提高舒适性更趋自动化注重环保小型节能 第二节汽车空调系统的组成与分类 一 汽车空调系统的组成1 制冷系统2 采暖系统3 送风系统4 控制电路5 加湿系统6 空气净化系统 1 制冷系统 1 压缩机2 蒸发器3 液窗4 储液干燥器5 冷凝器6 膨胀阀 2 采暖系统 1 加热器2 发动机进水管3 热水阀4 发动机出水管5 预热管 3 送风系统 进气模式风门鼓风机混合气模式风门气流模式风门导风管 4 控制电路 点火开关 A C开关 电磁离合器 鼓风机开关及调速电阻器 各种温度传感器 制冷剂高低压力开关 温度控制器 送风模式控制装置 各种继电器 控制电路主要是根据各种温度 压力 转速等信号 通过电磁离合器控制空调压缩机的工作 控制电路图 5 加湿系统6 空气净化系统 二 汽车空调系统的分类1 按功能分类1 单一功能2 组合式2 按驱动方式分类1 非独立式汽车空调系统2 独立式汽车空调系统 第三节热力学基础知识 了解用在汽车空调上的专业术语 知道各个术语的含义 第四节制冷剂与冷冻油 制冷剂在制冷系统中用于转换热量并且循环流动的物质称为制冷剂 制冷剂在制冷过程中的作用是什么呢 目前的汽车空调都是利用制冷剂的状态变化来转移热量 实现制冷的 简单地说 制冷剂是运送能量的媒介 制冷剂的要求 1 物理性质的要求制冷剂应有低的凝固点 能在低温下工作 制冷剂应有高的临界温度 制冷剂的密度和粘度要小 以减少在制冷系统中的流动阻力 制冷剂应有一定的吸水性 以防止制冷系统的 冰堵 现象 制冷剂的导热系数和放热系数要大 以提高换热能力 制冷剂的要求 2 化学性质的要求制冷剂应无毒 无刺激性 对人体健康无损害 制冷剂应不易燃烧 不易爆炸 制冷剂对金属的腐蚀作用要小 制冷剂在高温下应不分解 化学性质稳定 制冷剂与冷冻润滑油应互溶 不起化学反应 不改变冷冻润滑油的特性 制冷剂的要求 3 热力学性质的要求制冷剂在蒸发器内蒸发温度要低 相应的蒸发压力也低 但蒸发压力应稍高于大气压力 制冷剂的冷凝压力不宜过高 太高对制冷设备的强度要求也相应提高 会引起压缩机功耗增加 绝热指数要小 以便使压缩机功耗减小 并且在压缩终了时气体的温度不会过高 液体比热容要小 以便使节流过程的损失减小 制冷剂蒸气的单位容积制冷量要大 以减少制冷剂循环量 循环的热力完善度尽可能大 常用制冷剂 汽车空调制冷剂目前主要有两种 R12 134a HFC一134a R12历史较长且使用普遍 但气体内含有氯分子会破坏大气层中的臭氧层而导致温室效应 所以数年前世界各国代表聚会蒙特利尔签定了议定书 规定要在近年停止生产和使用氟里昂类产品 其中R12首当其冲 134a是九十年代开始使用的品种 由于不含氯分子对臭氧层没有破坏作用 对汽车空调系统的改动较少 被联合国有关组织推荐使用 在粤港等地被称为 环保雪种 现在国内外新车的空调系统很多都使用了134a制冷剂 R12制冷剂替代原则 1 对环境的影响 即是否破坏臭氧层 是否加剧温室效应 替代物不能含氯原子CI 因为破坏臭氧层的罪魁祸首就是从CFC中分解出来的氯原子 符合环境保护的要求 ODP值为零 GWP值较低 2 优良的热力性能 3 安全性 如无毒 不可燃 4 系统的耐久性 包括热力学 化学稳定性与材料以及材料 润滑油的相容性等 5 制造成本低 生产工艺简单 便于管理等 制冷剂R134a R134a不含氯原子 对臭氧层无破坏作用 温室效应影响小 R134a热力性质稳定并与R12相近 R134a和R12的物理特性非常接近R134a的毒性也很小 不可燃 安全性能较好 R134a是汽车空调的首选替代工质 表1 4说明 1 R134a制冷剂的传热性能优于R12 2 R134a与矿物冷冻油不相容 需使用合成润滑油来取代 使用制冷剂的注意事项 装制冷剂的钢瓶 应贮存在阴凉 干燥 通风的库房中 防止受潮而腐蚀钢瓶 在运输过程中要严防震动和撞击 要远离热源 忌放在日光直射的场所或炉子附近 避免接触皮肤 要避开明火 要注意通风良好 冷冻润滑油 冷冻润滑油是一种在高 低温工况下均能正常工作的特殊润滑油 有如下几个作用 润滑作用冷却作用密封作用降低压缩机噪声 冷冻润滑油 性能要求1 冷冻油的凝固点要低 在低温下具有良好的流动性 2 冷冻油应具有一定的粘度 且受温度的影响要小 3 冷冻润滑油与制冷剂的溶解性能要好 4 冷冻润滑油的闪点温度要高 具有较高的热稳定性 5 冷冻润滑油应无水分 冷冻润滑油 与R12相容冷冻润滑油的选择国产冷冻机油牌号有13号 18号 25号和30号4种 进口冷冻机油有SUNISO3GS SUNISO4GS SUNISO5GS三种牌号 通常选用国产18号和25号冷冻机油 或进口SUNISO5GS冷冻机油 与R134a相容冷冻润滑油的选择目前能与R134a相容的冷冻润滑油只有聚烃基乙二醇 PAG 和聚脂油 ESTER 两类 冷冻润滑油 使用注意事项 1 冷冻润滑油易吸水 用后应马上将盖拧紧 2 不能使用变质混浊的冷冻润滑油 否则会影响压缩机的正常运转 3 不允许向系统添加过量的冷冻润滑油 否则会影响汽车空调制冷系统的制冷量 4 不同牌号的冷冻润滑油不能混用 否则会变质 5 在排放制冷剂时要缓慢进行 以免冷冻润滑油和制冷剂一起喷出 6 要换制冷系统部件时 应适当补充一定量的润滑油 7 在加注制冷剂时 应先加润滑油 然后再加注制冷剂 冷冻润滑油 质量检查冷冻润滑油的质量检查常用的方法有对比法和滴纸法 1 对比法 取干净标准的冷冻润滑油放入一试管内作为标准油 再