第三章 汽车空调取暖与配气系统

第三章汽车空调取暖与配气系统 学习目标通过本章的学习应了解取暖系统的作用与分类 掌握各类取暖系统的结构原理 掌握通风系统的种类及轿车 客车的通风系统的特点 掌握空调面板控制键的功能 掌握空调手动控制系统的结构原理 第一节汽车空调取暖系统 一 汽车空调取暖系统的作用与类型二 余热式取暖系统三 独立燃烧式取暖装置 一 汽车空调取暖系统的作用与类型 1 汽车空调取暖系统的主要作用冬季供暖 加热器和蒸发器一起调节温度与湿度 车上玻璃除霜 2 汽车空调取暖系统的类型 按热源 综合式取暖系统 独立热源式取暖系统 余热式取暖系统 按空气循环 内循环式 内外混合式 外循环式 轿车 卡车和中小型客车 乘员车厢容积相对较小 需要的热量较少 可以用发动机的余热来直接取暖 水暖式 利用发动机冷却液的热量进行取暖的称为水暖式取暖系统 气暖式 利用发动机排气系统的热量进行取暖的称为气暖式取暖系统 余热式取暖系统 大型的豪华旅游车或客车 常常采用独立热源式取暖系统 独立热源式取暖系统 在燃烧器里燃烧汽油 煤油 柴油等燃料 用燃烧产生的热量加热空气 并将它们输送到车内提高温度 而燃烧的废气则排放到大气中 独立热源式取暖系统分为独立热源气暖式取暖系统和独立热源水暖式取暖系统 独立热源式取暖系统 既装有余热式取暖装置 又装有独立热源式取暖装置的取暖系统 称为综合式取暖系统 综合式取暖系统 内循环式 内循环式是利用车内空气循环 将车室内部空气作为载热体 让其通过热交换器升温 使升温后的空气再进入车室内供乘员取暖 这种方式消耗热能少 但从卫生标准看 是最不理想的 外循环式是利用车外空气循环 将车室外部新鲜空气作为载热体 让其通过热交换器升温 使升温后的空气进入车室内供乘员取暖 从卫生标准看 外循环式最理想 但消耗热能大 外循环式 内外混合式 内外混合式是指既利用部分车外新鲜空气 又利用部分车内空气 以车内外空气的混合体作为载热体 通过热交换器升温 使空气升温后向车室内供暖 从卫生标准与热能消耗看 正好介于内循环式和外循环式之间 是目前应用最普遍的方式 二 余热式取暖系统 1 水暖式取暖系统 水暖式取暖系统 利用发动机冷却液作为热源 将冷却液引入车室内的热交换器 加热器 中 用鼓风机将车室内空气或车外新鲜空气送入热交换器中 空气与热交换器中的冷却液进行热交换 加热后的空气再送入车室内 工作原理 1 加热器2 加热器出水管3 膨胀水箱4 冷却液控制阀5 水箱进水管6 节温器7 冷却风扇8 冷却水箱9 水泵10 水箱溢流管11 水箱出水管12 加热器进水管13 鼓风机 设备简单使用安全运行经济 缺点 优点 产热量较小受汽车运行工况的影响发动机容易出现过冷现象 主要组成部件 加热器 冷却液控制阀 鼓风机及壳体 加热器 管带式 散热效率高 体积小 重量轻 但其制造工艺要复杂些管片式 结构简单 加工方便 但散热效率较低 可以采取减小管壁 在散热翅片上开槽等措施 以提高其传热效率 冷却液控制阀 拉索式冷却液控制阀 依靠人工操作调节键来移动拉索 以关闭 打开控制阀 或使控制阀处于不同开度 不仅能控制冷却液的开关而且可以控制其流量 1 流向加热器2 控制阀3 进水管4 管夹5 支架6 拉索 真空式冷却液控制阀 若真空膜片盒的右空腔与真空源导通 冷却液通路开启 若真空膜片盒的真空源断开 冷却液的通路被关闭 只能控制冷却液的开关而不能控制其流量 安装时注意事项 1 发动机冷却液接口2 加热器接口3 活塞4 真空膜片5 大气通孔6 弹簧7 真空接口 水暖式加热装置的种类 单独暖风机 单独暖风机装置采用制冷与取暖分开的方式运行 它由加热器 鼓风机和壳体组成 壳体上有吹向脚部 前部的出风口和吹向风窗起除霜作用的出风口 这样能达到足暖头温 让人觉得舒适 整体空调器 整体式空调器是把加热器与蒸发器安装在同一个壳体内 共用一个风机 但是两者之间用阀门分开 气暖式取暖系统 气暖式取暖系统是利用发动机的排气余热做为热源 将发动机排气引入热交换器 用鼓风机将待加热空气送入热交换器 热交换后空气吸热升温 在鼓风机的作用下送入车内取暖 2 气暖式取暖系统 工作原理 1 鼓风机电动机2 鼓风机3 热交换器4 废气阀门5 发动机排气管6 发动机7 发动机散热器A 新鲜空气B 暖风 翅片式热交换器结构与工作原理 热交换器 翅片式热交换器和热管式热交换器 注意事项 由于废气中含腐蚀性气体和有毒气体以及微粒 这种取暖器必须采用耐腐蚀材料 联接的密封性必须可靠 且应经常检查 否则一旦穿孔 废气将和空气一起进入车室危害人体健康和安全 后果不堪设想 1 空气保温管2 热变换管3 排气管 结构与工作原理 热管式热交换器 安全 换热快 1 暖风管2 热管3 密封阁板4 鼓风机5 排气管6 换热器废气通道7 消音器8 阀门9 热液体10 冷凝11 蒸气12 导热多属13 放热端14 吸热端A 吸热B 放热 三 独立燃烧式取暖装置 1 独立燃烧气暖式取暖装置 该采暖装置利用燃料在双层燃烧筒体内燃烧所产生的热量来加热空气 其燃料通常采用轻柴油 加热空气可采用外部空气或车内空气循环 该类采暖装置的特点是发热量大 见效迅速 单机控制而不受发动机工况影响 且易于实现自动控制 独立燃烧气暖式取暖装置主要由燃烧室 热交换器 供给系统和控制系统四部分组成 2 独立燃烧水暖式取暖装置 1 出水口2 进水口3 多孔陶瓷蒸发器4 电热塞5 助燃风扇6 油泵7 电动机8 水泵9 助燃空气10 废气 第二节汽车空调配气系统 一 通风与配气系统二 控制面板三 手动控制系统 一 通风与配气系统 1 通风系统什么是通风 为什么要通风 通风量如何确定 动压通风 动压通风也称自然通风 它是利用汽车行驶时对车身外部所产生的风压为动力 在适当的地方开设进风口和排风口 以实现车内的通风换气 进排风口的选择 进 排风口的位置决定于汽车行驶时车身外表面的风压分布状况和车身结构形式 动压通风的特点 只要车在行驶中 车内即有空气流动 动压通风不消耗动力 且结构简单 通风效果也较好 汽车大都设有动压通风口 汽车空调的通风类型 动压通风 强制通风 综合通风 动压通风 强制通风 强制通风是利用鼓风机强制地将车外空气送入车厢内进行通风换气的方式 强制通风的特点 这种方式需要能源和通风设备 在冷暖一体化的汽车空调上 大多采用通风 供暖和制冷的联合装置 将外气与空调冷暖空气混合后送入车内 强制通风 综合通风 是指一辆汽车上同时采用动压通风和强制通风两种方式 最简单的综合通风系统是在自然通风的车身基础上 安装强制通风扇 根据需要可分别使用和同时使用 综合通风的特点 结构复杂 但省电 经济性好 运行成本低 特别是在春秋季节的天气 用动压通风导入凉爽的外气 以取代制冷系统工作 同样可以保证舒适性要求 综合通风 轿车车身表面风压分布 轿车的通风系统 简单的综合通风方式 轿车的动压通风 进风口设在车窗的下部正风压区 排风口设置在汽车车厢后部的负压区 以有利于迅速排除车内污浊空气 在动压通风的基础上在进风口出设置通风鼓风机强制地将室外空气吸入车内进行通风 强制通风的进出风口与动压通风的进出风口是同一风口 即轿车的强制通风只有进风是强制的 而排风仍是采用动压方式 轿车的动压通风 轿车通风系统车内空气的流动 大型客车的通风系统比较复杂 目前 大客车的通风也多采用综合通风的方式大客车的动压通风 大客车的通风系统 客车车身表面风压分布 进风口设在车身后侧面的正压区域 排风口设在车身前部驾驶室两侧上部 汽车行驶时 新风从后侧面的正压区进入车厢 从前门负压区排出 其进风口根据蒸发器和空调器安装位置等因素来设置 整体式独立空调的进风口都应该避免设在有灰尘的地方 所以一般装一条吸气管通到车顶 用强制的动力将空气吸入 大部分空调客车排风口也都设在车前部驾驶室两侧上部 利于引导车内空气排出和流动 少部分大型客车 考虑到温度分布的均匀性 而采取强制排气方法 在车侧面的中间开有排风口 再用管道将其引到一个抽风机 将浊气抽出车外 大客车的强制通风 客车动压通风及冷暖风循环图 2 配气系统配气系统的功用根据乘员要求 汽车空调要不仅能将鲜空气引入车室内 而且能将冷气 热风 新鲜空气有机地进行配合调节 形成冷暖与湿度适宜的气流吹出 配气系统的组成按功能通常划分为3个部分 1 鼓风机2 蒸发器3 加热器4 脚部吹风口5 中央吹风口6 除霜风口7 侧吹风口8 调温风门9 空气进口气源风门10 制冷系统进液出气管11 水阀调节进出水管A 外气B 内气 第一部分为空气进口段 主要由气源风门和鼓风机组成 用来控制室外新鲜空气和室内再循环空气的比例 第二部分为空气混合段 主要由蒸发器 加热器和调温风门组成 用来调配所需温度和湿度的空气 第三部分为空气分配段 使空气吹向面部 脚部和玻璃上 主要包括中风门 下风门 除霜风门等 汽车空调配气方式 空气混合式 1 鼓风机2 蒸发器3 加热器4 脚部吹风口5 中央吹风口6 除霜风口7 侧吹风口8 调温风门9 空气进口气源风门10 制冷系统进液出气管11 水阀调节进出水管A 外气B 内气 全热式 1 鼓风机2 蒸发器3 加热器4 脚部吹风口5 中央吹风口6 除霜风口7 侧吹风口8 水阀调节进出水管9 空气进口气源风门10 制冷系统进液出气管A 外气B 内气 加热与冷却并进式 1 空气进口气源风门2 调温风门3 蒸发器4 鼓风机5 加热器6 脚部与除霜风门7 中央出风口8 除霜吹出口9 脚部吹出口10 制冷系统进液出气管11 水阀调节进出水管A 外气B 内气 加热与冷却并进混合式 1 空气进口气源风门2 调温风门3 蒸发器4 鼓风机5 加热器6 脚部出风口7 除霜出风口8 中央出风9 制冷系统进液出气管10 水阀调节进出水管A 外气B 内气 半空调式配气方式 1 鼓风机2 空气进口气源风门3 蒸发器4 调温风门5 加热器6 水阀调节进出水管7 中央吹风口8 除霜风口9 脚部吹风口10 制冷系统进液出气管 二 控制面板 1 尼桑手动空调控制面板 1 进气 气源 控制键2 空气分布控制 功能选择 键3 鼓风机控制键4 空调 A C 控制键5 温度控制键6 后窗除霜控制键 2 切诺基手动空调控制面板 1 鼓风机控制键2 功能选择键3 调温控制键 三 手动控制系统 一 手动拉索式手动拉索式控制方式是由控制面板上的控制键 拨杆或旋钮 拉索及机械传动装置等组成 当操作控制面板上的控制键时 控制键通过机械装置带动拉索伸缩 拉索的伸缩又通过机械装置带动风门轴旋转 从而达到控制风门位置的目的 拉索 由外部护套与能在护套内相对滑动的拉线组成 护套两端制有用于固定用的各种结构 护套固定后 拉线便可在护套内作相对滑动 拉索能够作一定程度的弯曲以便于安装 控制键 有拨杆式和旋钮式两种 1 中央风门拉索2 拉索固定夹子3 拉线4 机械装置5 脚部与除霜风门拉索6 拉索固定夹子7 拉线8 拨杆 拨杆式拉索机构 旋钮式旋钮式控制方式的结构主要为一对垂直配合的圆锥齿轮 控制旋钮与主动齿轮相联 拉索直接与从动齿轮的外圆相联 或者 在从动齿轮的内平面加工相应的轨道 拉索通过一些装置与从动齿轮的轨道相联 这样可实现对多个拉索的配合控制 当转动控制旋钮时 主动齿轮与之同步转动 从而驱动从动齿轮转动 从动齿轮的转动又带动拉索伸缩来实现对风门位置的控制 二 手动真空式1 元器件的结构与工作原理 1 真空罐与止回阀真空罐与止回阀的作用是向系统提供稳定的真空压力和储存真空 止回阀是一个单向阀 它的作用是只允许空气向一个方向流动 防止反向流动 在有的系统中除止回阀外 某些执行器的真空管中还装有节流阀 节流阀具有让真空驱动器的动作延迟或减慢的作用 使执行器工作更加平缓 2 真空驱动器真空驱动器的功能是将真空信号转变成机械信号 用于启闭风门和阀门 单膜片双位置真空驱动器1 复位弹簧2 真空接口3 膜片4 大气通孔5连杆 双膜片三位置真空驱动器1 大气通孔2 连杆3 B室膜片4 B室弹簧5 B室真空接口6 A室膜片7 A室弹簧8 A室真空接口 双孔双动作真空驱动器1真空接口2膜片弹簧3膜片4连杆 3 真空选择器真空选择器的作用是根据空调器控制的需要 选择调配真空源与多个真空驱动器的连接 控制整个真空系统的工作 真空选择器主要构造为橡胶圆盘上开有若干圆弧槽 分配真空通路和真空驱动器通路的通断 它通过机械连杆与面板功能键相连 当移动功能选择键时 带动圆盘转动 关闭或接通相应的真空气路 控制真空执行器动作 实现各风门的开闭 4 真空管路真空管路一般采用不同颜色的真空橡胶管 分