第8章 汽车空调系统

汽车空调是利用多媒体对车内的空气进行调节，使之在温度、湿度、流速和洁净度上能满足人体舒适的需要，并预防或去除玻璃上的雾、霜和冰雪，保障乘员身体健康和行车安全。衡量汽车空调的主要指标有温度、湿度、流速和洁净度等。,第8章汽车空调系统8.1汽车空调系统的构成,汽车空调系统主要包括制冷系统、暖风系统、通风系统、空气净化装置和操纵控制系统。1、制冷系统制冷系统的作用是利用冷媒在密封的系统内运行，通过热交换器（蒸发器）吸收驾驶室和车厢内的热量，降低车内温度。一般由压缩机、冷凝器、储液干燥器（或积累器）、膨胀阀（或孔管）、蒸发器和电气控制系统组成。由于蒸发器的表面温度低于空气的露点温度，因此制冷系统还有除湿和净化空气的作用。2、暖风系统暖风系统是将发动机在正常工作时的冷却水引入暖水热交换器，再利用鼓风机使车内的空气循环流过暖水热交换器，以达到提高驾驶室和车厢内温度的目的。一般由鼓风机，暖水热交换器、控制阀、水管等组成。3、通风系统通风系统的作用是换气，即将车外的新鲜空气引入车内，车内的污浊空气排出车外。通风方式可采用动压通风或强制通风。动压通风系统由进、出风口和通风管道组成；强制通风系统一般由风扇、风道、风门和出风口等，它把车外的新鲜空气引入车内，通过排风口把车内污浊空气排出车外。4、空气净化装置空气净化装置的作用是保证车内空气的清洁。一般由空气过滤器、排风口、电气集尘器和阴离子发生器等组成。它可对引入车内的空气进行过滤，并不断排出车内的污浊气体。5、控制系统控制系统可以对制冷系统、暖风系统、通风系统的工作进行控制，同时对车内的温度、风量及其流向进行调节，保证空调系统能够正常工作。控制系统一般由电气系统、真空系统和操纵装置组成。,8.1.1汽车空调系统的构成及作用,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主车厢，造成车厢内的空气污染并增加热负荷；汽车的行驶速度变化无常，难以保证标定的空调工况等等，因此汽车的工作条件要比房间恶劣得多。概括起来说，汽车空调有下列特点：1、制冷量要求大、难以迅速降温车厢内乘员密度大，人体散热量多，热负荷大；太阳入射热负荷大，而车厢隔热困难，暴露在太阳下的表面积与室内容积之比以及门窗玻璃面积（车内乘客对车外四周环境要求有良好的视野范围）与室内表面积之比，汽车要比建筑物大得多，而且难以采取较好的隔热措施；在我国大部分地区，夏季汽车长时间停放在烈日之下，车内温度会上升到50以上。在如此高的温度下，乘客一上车后，就要求车内气温迅速降低，这就要求汽车空调机有较大的储备能力，即制冷量要求大。2、不便于用电力作为动力源，必须用汽车发动机（简称主机）或辅助发动机（简称辅机）来带动压缩机，因而在动力源处理上要比房间空调困难得多。,8.1.2汽车空调系统的特点,3、系统中冷媒（制冷剂）流量变化幅度大（主机带动的空调系统，汽车车速变化大），系统设计时应充分考虑。4、冷凝温度高。冷凝器的通风冷却效果受发动机水箱辐射热、汽车行驶速度和路面尘上污染的影响。尤其在汽车怠速或爬坡时，冷凝温度及冷凝压力异常升高。5、制冷剂容易泄漏。汽车在颠簸不平的道路上行驶时，震动厉害，连接处容易松动；冷凝器容易受飞石击伤或泥浆腐蚀，易产生渗漏现象。6、由于汽车结构紧凑，制冷装置的安装位置局限性很强，各种车型必须要有专门的车内冷气设备，蒸发箱总成通用化很困难。因此，目前汽车上的蒸发箱及布置是五花八门的。7、由于车厢高度小，风量分配不易均匀，因而车内温度不易均匀。汽车空调主要包括制冷系统、暖风系统、通风系统、空气净化系统和控制系统。,8.1.2汽车空调系统的特点,从汽车空调的概念来看，我们对汽车空调的功能有了一定的认识，即调节车厢内的温度，同时也对车厢内的湿度、气流速度、空气洁净度、热辐射等进行调节，从而为乘员创造了清新舒适的车内环境，具体概括如下：1、车内温度调节：温度是物质冷热程度的度量。冬季汽车利用采暖装置将车内温度升高。轿车和中小型汽车一般以发动机冷却水作为暖气的热源，而大型客车则采用独立燃烧式加热器作为暖气的热源。夏季车内降温则由制冷装置完成，目前我国大多数汽车的空调采用这种单一功能。2、车内湿度调节：湿度是指空气中所含水蒸气量的多少。湿度的大小直接影响人体内的水分蒸发速率和口腔、鼻腔黏膜等健康状况和驾驶的工作状况。车内的湿度一般应保持在30%70%以内。普通汽车空调一般不具备这种功能，只有高级豪华汽车采用冷暖一体化空调器，才能对车内的湿度进行适当调节。3、车内气流速度调节：空气的流速和方向对人体舒适性影响很大，夏季流速应限制在0.25m/s以内，总之根据乘客的生活环境，年龄、健康状况、冷热习惯等生理特点来控制出风口的风量，免得过大的风速直接吹到人体上，使人感到不舒服。4、车内空气净化：车厢内的空气质量是乘员舒适性的重要保证，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，还有尾气、灰尘、烟味等造成车内空气污浊，影响乘员的身体健康，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内空气的功能。一般在汽车空调的进风口都装有空气过滤装置和空气净化装置。5、热辐射调节：太阳的辐射会对车内产生一股热浪，容易灼伤人的眼睛和皮肤，对人体的舒适性影响很大，选用太阳膜和阳光传感器对车内温度能立即作出必要的校正。,8.1.3汽车空调的功能,汽车空调制冷系统主要由压缩机、冷凝器、储液干燥器、膨胀阀、蒸发器和连接管路等组成8.2.1制冷系统的基本原理在日常生活中，我们会有这样的体会，用酒精棉擦身体时，或手上沾有汽油时，都会有凉的感觉，如8-1图。这说明当液体变成气体时吸收了热量，从而降低了温度。汽车制冷就是通过消耗一定的动力把制冷剂由气体转变成液体，然后再利用由液体转变成气体过程中吸收外部热量来达到汽车制冷的目的。,8.2汽车空调制冷系统,如图8-2所示，其工作过程如下：1、压缩过程：将流经蒸发器的低温、低压的气态制冷剂压缩为高温、高压的气态制冷剂，输送到冷凝器。2、冷凝过程：将高温、高压的气态制冷剂冷却，使其变为中温、高压的液态制冷剂，送入干燥瓶。图9-2制冷系统的组成3、干燥过程：将中温、高压的液态制冷剂过滤，除去制冷剂中的杂质和水份，送入节流阀，并储存小部分的制冷剂。4、膨胀过程：将过滤后的中温、高压液态制冷剂利用节流原理，使其转变为低压雾状的液/气态混合物，送入蒸发器。5、蒸发过程：低压雾状的液/气态混合物流至蒸发器，吸收周围的热量而汽化，达到制冷的目的。,8.2汽车空调制冷系统,1、压缩机压缩机是制冷系统中低压和高压、低温和高温的转换装置，是推动制冷剂在制冷系统中不断循环的动力。输送制冷剂、保障制冷系统正常工作具有十分的作用。1）汽车用空调压缩机的性能要求要有良好的低速性能，即要求在怠速运转时有较大的制冷能力和较高的效率。高速运转时要求输入功率低，即降低油耗，提高汽车动力性。体积小、重量轻，便于安装和维修。安全稳定、可靠性好，能够在恶劣的条件下有良好的抗震性和密封性。对汽车不利影响小，要求压缩机运行平稳，噪音低、震动小，开、停压缩机时对发动机转速的影响不应太大，启动扭矩要小。2）压缩机的种类主要有：曲轴连杆式压缩机、斜盘式压缩机、摆盘式压缩机、旋叶式压缩机、滚动活塞式压缩机、涡旋式压缩机等。,8.2.2制冷系统主要部件,（1）曲轴连杆式压缩机曲轴连杆式压缩机结构如图8-3所示。主要由曲轴连杆机构，进、排气阀，润滑机构和曲轴密封机构组成。曲轴连杆机构由活塞、活塞销、曲轴、连杆、轴承等组成。进、排气阀由吸气阀片、排气阀片、阀门板、挡板等组成。润滑机构：冷冻油，作飞溅润滑和强制润滑。轴承密封机构由弹性挡圈、密封圈、O型环、轴封组成。工作过程：压缩过程：制冷气体在汽缸内从进气时的低压升高到排气压力的过程。排气过程：制冷气体从汽缸向排气管输出的过程。膨胀过程：活塞从上止点向下移动到进气阀打开的过程。进气过程：制冷剂从进气气阀进入汽缸，直到活塞下行至下止点为止的过程。,8.2.2制冷系统主要部件,（2）斜盘式压缩机（称双向斜盘式）斜盘式压缩机的结构如图9-4所示。主要由缸体、活塞、主轴斜盘、前后缸盖、前后阀板、阀片、密封圈等组成。,工作原理：如图9-5所示是双向斜盘式压缩机的运动原理图，它的工作原理如下：当主轴转动时，通过斜盘和滑履的带动，把主轴的回转运动变为双向活塞沿轴向的往复运动，活塞以斜盘主轴为中心，在同一圆周上均匀分布几个活塞，每个活塞作双向工作，所以一个活塞起两个缸的作用，在活塞运动过程中，通过吸排气阀组把低温低压的制冷剂蒸气吸入，同时把高温高压的制冷剂排出，使其进入冷凝器进行热交换的过程。,8.2.2制冷系统主要部件,（3）刮片式压缩机刮片式压缩机又称旋片式压缩机，有正圆形和椭圆形两种。刮片数有2、3、4、5几种，如图9-6所示。刮片式压缩机工作原理如下：在圆形或椭圆形汽缸内对圆形汽缸偏心或对椭圆形汽缸同心地安装一个带有几个刮片的转子，转子一回转，由于离心力和油压的作用，使刮片从刮片槽中向外伸张，碰到汽缸壁，把汽缸分成几个隔腔，随着轴的旋转，隔腔内的容积发生变化，以进行制冷剂的吸入、压缩、膨胀和排出。,8.2.2制冷系统主要部件,2、冷凝器冷凝器是把来自压缩机的高温高压气体通过管壁和翅片将其中的热量传递给冷凝器周围的空气，从而使高温、高压的气态制冷剂冷凝成高温、高压的液体。1）汽车用空调冷凝器的性能要求要有较高的散热效率。结构、重量、尺寸、空间合理。抗震性能好。冷凝空气阻力小。耐腐蚀性能好。2）冷凝器的种类主要有管带式、管翅式、平流式等类型。其结构如图9-7所示。,8.2.2制冷系统主要部件,3、蒸发器蒸发器是将经过节流降压后的液态/气态混合物制冷剂在蒸发器内沸腾汽化，吸收蒸发器表面周围的热量而降低温度，风机再将冷空气送入车厢，从而达到车内降温的目的。1）对蒸发器性能的要求重量轻、体积小、散热面空气阻力小，具有高的散热效率。耐腐蚀，抗震性能好。材料低温性能好，无毒性，冲击后不产生火花，且价格便宜。2）蒸发器的种类主要有管片式、管带式、层叠式。其结构如图9-8所示。3）蒸发器表面的亲水和防蚀处理蒸发器表面的温度较低，容易“结霜”或片间形成“水桥”，天长日久铝材受到腐蚀，生成白色粉状物，由此增加了空气的流通阻力，减少了通风量，影响了蒸发器的热交换能力，使本来不够的汽车空调冷量变得更加不足。处理方法有三种：无机物质，如水软铝面，水玻璃、二氧化硅等。有机树脂，如亲水性树脂和表面活性剂。二氧化硅、有机树脂、表面活性剂合用。,8.2.2制冷系统主要部件,4、储液干燥器储液干燥器就是在制冷系统中，临时性地存储一下制冷剂，根据制冷负荷的需要，随时供给蒸发器，并对系统中的水分和杂质进行干燥和过滤，即存储制冷剂、过滤杂质、吸收湿气。1）储液干燥器的组成主要由储液器、干燥器、过滤器、观察窗和安全装置等几部分构成，如图9-9。2）干燥剂的种类主要有硅胶和分子筛两种。3）储液干燥器的安装储液干燥器要安装在通风、冷却好、远离热源的地方。储液干燥器要直立安装，倾斜度不能大于150。安装时，储液干燥器必须装在最后。不同制冷剂所装储液干燥器不一样，不能混用。,8.2.2制冷系统主要部件,5、膨胀阀汽车空调的膨胀阀又称节流阀，主要有热力膨胀阀、H型膨胀阀、节流膨胀管等多种类型。1）热力膨胀阀（1）热力膨胀阀的作用热力膨胀阀是一种节流装置，它是制冷系统中自动调节制冷剂流量的元件，它的工作特性好坏直接影响整个制冷系统能否正常工作的关键。热力膨胀阀一般有三个作用：节流降压：它将从干燥瓶来的中温、高压的液态制冷剂降压为容易蒸发的低温、低压、雾状制冷剂，进入蒸发器，即分开了制冷剂的高压侧和低压侧。调节制冷剂流量：由于制冷剂负荷的改变以及压缩机转速的改变，要求流量作相应调节，以保持车内温度稳定，膨胀阀能自动调节进入蒸发器的流量，以满足制冷剂循环要求。防止液击和异常过热：由于感温元件能控制制冷剂流量的大小，保证蒸发器尾部有一定量的过热度，从而保证蒸发器容积的有效作用，避免液态制冷剂进入压缩机而造成液击现象，同时又控制了过热度处在一定范围内。,8.2.2制冷系统主要部件,（2）热力膨胀阀的结构及工作原理热力膨胀阀有内平衡式和外平衡式两种。内平衡式热力膨胀阀的膜片下面的制冷剂压力是从阀体内部通道传递来的膨胀阀孔的出口压力。而外平衡式热力膨胀阀的膜片下面的制冷剂压力是通过外接管，从蒸发器出口处引来的压力。内平衡式热力膨胀阀内平衡式热力膨胀阀主要由阀门、膜盒、膜片、调节弹簧、毛细管（连接感温包）等组成，如图9-10所示。固定在回气管路上的感温包内装有惰性液体或制冷剂，当蒸发器出口温度较高时，感温包内液体温度随之上升，内压升高，作用在膜片上的压力大于蒸发器进口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，制冷剂进入蒸发器，蒸发器内压力随之上升，回气温度降低，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，所以不断地作开启、闭合的循环。,8.2.2制冷系统主要部件,外平衡热力膨胀阀外平衡式热力膨胀阀主要由热敏管、压力弹簧、膜片室、阀门、毛细管等组成，如图9-11所示。图中Pf为感温包感受到蒸发器出口温度相对应的饱和压力，Pe为蒸发器出口蒸发压力，Ps为过热调整弹簧的压力。当车内温度处在某一工况时，膨胀阀有一定开度，Pf、Pe和Ps应处于平衡状态，即Pf=Pe+Ps。如果车内温度升高，蒸发器出口过热度增大，则感受温度上升，相应的感应压力Pf增大，即PfPe+Ps，因此波纹膜片向下移，推动传动杆工作，使得膨胀阀孔开度增大，制冷剂流量增加，制冷量也增大，蒸发器出口过热度相应下降，反之，如果PfPe+Ps，则波纹膜片向上移，传动杆也随之上移，使得膨胀阀孔开度减小，制冷剂流量减小，制冷量也减小，蒸发器出口过热度也相应上升，从而满足了蒸发器热负荷变化的需要。,8.2.2制冷系统主要部件,H型膨胀阀H型膨胀阀是一种整体式膨胀阀，又称块阀，取消了外平衡式普通膨胀阀的外平衡管和感温包，直接与蒸发器进、出口相连。图9-12所示。H型阀实际上并没有取消感温包，而是把感温包缩到阀体内的回气通路上，从冷凝器来的制冷剂从入口进入膨胀阀经节流后出来进入到蒸发器，在蒸发器中吸收热汽化了的制冷剂从蒸发器出来，在进入H阀另一腔内，使动力元件直接感受蒸发器出口的温度后出来进到压缩机。制冷剂第二次进入H阀的过程相当于外平衡管的作用，通过膜片、顶杆及弹簧等的作用控制阀口的开度。,8.2.2制冷系统主要部件,节流膨胀管节流膨胀管的结构如图9-13所示，它是一根细铜管，装在一根塑料套管内，塑料套管外环形槽内装有密封圈，是一种固定孔口的节流装置，其两端都装有过滤网，以防堵塞。节流膨胀管直接安装在冷凝器出口和蒸发器进口之间，由于其不能调节流量，液体制冷剂很可能流出蒸发器而进入压缩机，造成压缩机液击，为此装有膨胀管的系统，必须同时在蒸发器出口和压缩机进口之间安装一个汽液分离器，实现液、汽分离，避免压缩机发生液击。由于节流膨胀管没有运动部件，结构简单，成本低、可靠性高，同时节省能耗。许多美国和日本高级轿车都采用这种节流方式，其缺点是制冷剂流量不能根据工况变化进行调节。,8.2.2制冷系统主要部件,6、连接软管和管路接头1）连接软管由于汽车空调的各总成部件一般分散安装在汽车的各个部位，如压缩机与发动机连成一体，冷凝器与干燥器安装在车架前端上，而蒸发器又安装在车内。当汽车在颠簸的道路上高速行驶时，各部件均产生振动，因而制冷系统这些部件之间不能用刚性金属管连接，只能用柔性橡胶软管连接，而且软管必须具有吸收振动能力，不能泄漏制冷剂，能承受一定的压力，耐爆裂强度高。2）管路接头汽车空调系统的管路接头可分为以下几种方式：胶圈接头方式这种接头方式现代汽车使用较多。胶圈用耐油橡胶做成，优点是密封性高，防震性强，不需要过分拧紧连接螺母，就可以保证密封性，检修时也方便。喇叭口接头方式这种接头的质量主要靠加工精致和光洁度来控制，连接时螺纹接头要旋紧，使喇叭口与凸缘配合紧密，才能达到密封的要求。管箍接头方式多用于组装车，它是将金属管插入胶管内，再把管箍套于金属管插入处的胶管外围旋紧管箍，达到密封的目的。弹簧锁紧接头方式多用于美国车，它是用外罩、卡紧弹簧、内外接头、密封圈，再套用专用工具将它锁紧达到密封的目的。,8.2.2制冷系统主要部件,1、制冷剂在制冷系统中用于转换热量并循环流动的物质称为制冷剂。目前汽车空调系统中使用的制冷剂有R12和R134a两种。其中字母“R”是Refrigerant（制冷剂）的简称。1）对制冷剂的要求在适当蒸发温度时，蒸发压力不低于大气；在适当冷凝压力时，温度不能过高；无色、无味、无毒、无刺激性，对人体健康无损害；不易燃烧，不易爆炸；无腐蚀性；价格合理，容易得；性能系数较高；与冷冻油接触时，化学、物理安定性良好；有较低的凝固点，能在低温下工作；泄漏时容易侦测。,8.2.3制冷剂和冷冻油,2）制冷剂R12的特性无色、无味、无毒、不易燃烧、不易爆炸，化学性质稳定；不溶于水，对金属无腐蚀作用；能溶解多种有机物，一般橡胶密封圈不能使用；具有较好的热力性能，冷凝压力比较低；互溶性较好，它能与矿物油以任意比例互相溶解；对大气臭氧层有破坏作用，使全球变暖产生温室效应。3）制冷剂R134a的特点无色、无味、无毒、不易燃烧、不易爆炸，化学性质稳定；不破坏臭氧层，在大气层停留寿命短，温室效应影响也很小；粘度较低，流动阻力较小；分子直径比R12略小，易外泄，能被分子筛吸收；与矿物油不相溶，与氟橡胶不相溶；吸水性和水溶性比R12高；汽化替热高，定压比热大，具有较好的制冷能力。,8.2.3制冷剂和冷冻油,实验表明，改动后的R134a系统，在以下方面更加优于R12系统：R134a的传热性能及循环特性；R134a与润滑油相溶性；R134a与金属及橡胶相溶性；R134a与干燥剂相溶性；R134a对现代汽车空调系统影响。4）制冷剂使用时的注意事项：操作制冷剂时，不要与皮肤接触，应戴护目镜，以免冻伤皮肤和眼球；避免振动和放置高温处，以免发生爆炸；原离火苗，避免R12分解产生有毒光气；R134a与R12不能混用，因为不相溶，回导致压缩机损坏；使用R134a制冷剂的系统，应避免使用铜材料，这样会产生镀铜现象；制冷剂应放置在低于40以下的地方保存。,8.2.3制冷剂和冷冻油,2、冷冻油在制冷系统中，用于保证压缩机正常工作，不易磨损，随系统循环流动并和制冷剂相溶的油称为冷冻油（Refviationoil）。目前汽车空调系统中使用的冷冻油有R12用矿物油、R134a用合成油（RAG、POE）两种。1）对冷冻机油性能的要求要有适当的粘度，受温度的影响要小，而且这种粘度形成的油膜强度要高，能承受较大的轴向负荷，在不同温度下具有良好的润滑性能；要有良好的低温流动性和互溶性，在制冷系统中，润滑油随制冷剂一起在系统中流动，在任何温度下都不能沉积，而且互溶，避免通过节流孔管时造成溅爆产生燥声；化学性质要稳定，与制冷剂和其他材料不起化学反映；毒性腐蚀要小，闪点要高，这是对安全性一种要求，最好是无毒，不燃烧，对金属橡胶无腐蚀。吸水性要小，如油中水份含量过高，通过节流阀时会因低温而结冰，造成系统因结冰而堵塞的现象。,8.2.3制冷剂和冷冻油,2）冷冻油的作用润滑作用：减少压缩机运动部件的摩擦和磨损，延长机组的使用寿命。冷却作用：它能及时带走运动表面摩擦产生的热量，防止压缩机温度升过高或压缩机被烧坏。密封作用：密封件表面涂上冷冻油后能提高接点的密封性，防止制冷剂泄漏。降低压缩机的噪声：能在压缩机摩擦表面形成一种油膜，保护运动部件，防止因金属摩擦而发出声响。3）冷冻机油使用注意事项冷冻机油应保存在干燥、密封的容器里，放在阴暗处以免空气中的水分和其他杂质进入油中。不同牌号的冷冻油不能混装、混用。变质的冷冻油不能使用。制冷系统中不能加注过量的冷冻油，以免影响制冷效果。,8.2.3制冷剂和冷冻油,1、电磁离合器压缩机电磁离合器主要由前板、皮带盘（转子）及电磁线圈组成，如图8-14所示。电磁离合器有定圈式和动圈式两种。汽车空调用的电磁离合器，其作用是将汽车发动机的动力传递给压缩机主轴，使压缩机运转，完成制冷循环。压缩机的工作或停转由电磁离合器线圈电源的通断进行控制。电磁离合器的工作原理是当电流通过离合器绕组时产生较强的磁场，衔铁被线圈磁力牢牢吸住，压缩机主轴通过键与毂连接，而衔铁与毂紧箍，这时皮带轮旋转，通过转板上吸力带动衔铁旋转，主轴即被驱动。当离合器线圈断电时，衔铁被弹簧弹回，皮带轮只在轴承上空转。,8.2.4制冷系统控制部件,2、温度控制器温度控制器又称恒温开关，是汽车空调系统中的一种开关元件，是感受蒸发器表面的温度，通过自身机构的动作从而控制压缩机离合器线圈中电流的通、断致使压缩机产生开与停的动作，起到调节车内温度及防止蒸发器结霜的一种电气控制装置。汽车空调温度控制器可分为机械压力式和电子式两种：1）机械压力式温度控制器机械压力式温度控制器主要由毛细管和波纹管构成，其内部充满感温介质，感温管的一端（感温包）插入蒸发器翅片之中，感受蒸发器表面的温度，它的主要功能是通过感温元件内工质的温度变化，导致波纹管内压力发生变化，致使其伸长或缩短，将此信号传递出去。该温度控制器的调节机械主要由温度调整旋钮、温度调节螺钉等组成，其作用是使温控器能在最低至最高温度范围内任何一点动作，以控制温度。波纹管式温度控制器的触头开闭机构主要由触点、弹簧等组成。,8.2.4制冷系统控制部件,如图8-15所示为其工作原理。波纹管和充满制冷剂的感温毛细管、感温包相连，感温包置于蒸发器翅片冷气通过的位置之中。当蒸发器温度变化时感温包中的制冷剂温度也随着变化，对应的压力也发生变化，温度升高，压力就增大，推动波纹管中膜片运动，推动动触点与固定触点闭合，电磁离合器线圈通电，压缩机旋转，制冷系统循环制冷，如果车内温度降到设定的温度以下，膜片向相反的方向运动，弹簧帮助复位，使触点脱开，电磁离合器线圈断电，压缩机停止工作。旋转温度调整旋钮可调节温度调节螺钉，改变温控器的温度设定值。,8.2.4制冷系统控制部件,2）电子温度控制器该温度控制器的传感器元件是热敏电阻，装在蒸发器的外侧正面，用以检测蒸发器的出口温度。热敏电阻有两种：一种电阻具有负感温电阻特性，即温度升高，电阻值下降；一种具有正感温电阻特性，即温度上升，电阻值上升。由于热敏电阻结构简单、调节精度高、工作可靠、故障少等优点，因而被越来越多的车用空调器所采用。热敏电阻式温度控制器的控制电路是热敏电阻式温度控制器的关键技术。它的组成如图9-17所示。,8.2.4制冷系统控制部件,工作过程如下：当空调系统开始工作时，空调开关接通，来自蓄电池14的电流经空调开关3R13R15和R1一VTl的基极，此时如车内的温度高，具有负温度系数的热敏电阻R13的阻值小，基极电位高，使VTl导通，VT2、VT3、VT4也相继导通，电流由蓄电池14空调开关3电磁线圈5VT4搭铁，因为电磁线圈5有电流通过，继电器的触点6闭合，电磁离合器7导通，压缩机开始工作。当车内温度下降到低于调整值时，即蒸发器出口温度低于规定值，热敏电阻R13的阻值增大，使VTl的基极电位下降，这时VTl、VT2、VT3、VT4均截止，使继电器线圈5中无电流通过，触点6打开，电磁离合器7因断电与压缩机分离，压缩机停止工作。之后蒸发器表面的温度又要上升，热敏电阻的阻值又要减小，使得VT1、VT2、VT3、VT4导通，继电器的触点6又闭合，电磁离合器7重新吸合使压缩机工作。不断地重复上述过程，就使得车内的温度稳定在所要求的范围之内了。,8.2.4制冷系统控制部件,3、压力开关汽车空调设有压力开关电路，压力开关也称压力继电器或压力控制器，分为高压开关和低压开关两种，安装在制冷系统的高压侧管路上。当制冷系统中制冷剂压力出现异常时迅速切断电磁离合器电路，而使压缩机停止工作，待压力恢复后，压缩机又正常工作，保护了制冷系统不损坏。1）高压压力开关高压压力开关是为了防止制冷剂填充过多，冷凝器散热又不好，造成压力过高，产生管路爆裂。高压开关的切断压力和触点恢复闭合压力一般因车型而异，切断压力一般在2.13.0MPa范围内，触点闭合恢复压力为1.61.9MPa，如图9-18所示。,8.2.4制冷系统控制部件,2）低压压力开关低压开关也称制冷剂泄漏检测开关，作用是当气体泄漏，压力降低，切断电磁离合器电源，以免烧坏压缩机。低压开关的切断压力一般在80110KPa范围内，而触点闭合恢复压力为230290KPa，如图9-19所示。,4、易熔塞易熔塞又称熔化螺栓，是制冷系统中的过压保护装置，它安装在储液干燥瓶上，它有一个孔贯穿螺栓中心，孔中填满一种特殊的焊剂。当高压端的压力和温度升至约3MPa和95100时易熔塞中焊剂熔化，使制冷剂排出至大气中，从而防止制冷装置损坏。,8.2.4制冷系统控制部件,5、减压安全阀在空调制冷系统中，由减压安全阀代替易熔塞起到了防止环境污染的作用。它安装在压缩机缸体上，如果高压端的压力升至3.434.14Mpa，减压安全阀就会开启，以降低压力，通常它和高压开关起双层保护，一旦减压安全阀开启就必须予已更换。6、怠速提升装置汽车冷气在使用时会消耗发动机功率，因此在排气量较小的发动机，如不开冷气时，调整至正常怠速，一旦将冷气开启则会因功率消耗而使怠速降低，出现发动机怠速不稳定的现象，甚至使发动机熄火，因此设计一种装置在开冷气时使发动机怠速自动升高亦能维持正常的怠速。,8.2.4制冷系统控制部件,8.3.1采暖系统采暖是汽车空调中的功能之一，是将车内或（车外新鲜）空气引入到热交换器，吸收其中某种热源的热量，从而提高空气的温度，并将热空气送入车内，达到人体保暖和车窗玻璃除霜的目的。按热源形式的不同，汽车采暖系统大致分为燃烧式暖气装置，热水式暖气装置，排气加热式暖气装置和综合预热式暖气装置。1、燃烧式暖气装置大型的豪华旅游车、寒带地区使用的客车和轿车，常常采用独立燃烧式暖气系统。独立燃烧式暖气系统是在燃烧器里燃烧汽油、煤油、柴油等燃料，产生的热量加热空气或水，并将它们输送到热交换器，通过热交换器提高车内空气的温度，而燃烧的废气则排放到大气中。根据加热介质的不同，燃烧式暖气系统分为气暖式暖气系统和水暖式暖气系统两种。,8.3汽车空调采暖系统和通风系统,1）气暖式暖气系统气暖式暖气装置如图8-20所示，由燃烧室、热交换器、燃料供给系统、空气供应系统和控制系统几部分组成。进入气暖式暖气系统的燃料在燃烧室内燃烧，产生的高温气体进入热交换器管道内部，汽车室内的空气被暖风空气用鼓风机抽吸强制通过热交换器表面，加热后进入汽车室内使室内温度升高。燃烧室的温度可达800，所以要用耐热不锈钢来制造。热交换器是暖气装置的关键设备，它是两个夹层空腔，中心是燃烧室，包围燃烧室的第一空腔通过加热的空气，在第一空腔外的一层空腔通过燃烧气体，然后引到排气腔。燃烧热量通过金属隔板加热空气，加热后的空气先集中至暖气室，然后送到车内。燃烧室内空气供应由鼓风机完成，燃油泵将燃油从油箱中泵出，经过过滤器、吸入管到油泵，送入环形雾化器后和空气混合燃烧。空气依靠暖风空气用鼓风机吹向加热器夹层。,8.3汽车空调采暖系统和通风系统,2）水暖式暖气系统如图8-21所示为水暖式暖气装置结构，水暖式暖气装置的工作原理与气暖式基本相同，其加热制冷剂不是空气而是水，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，以利于冬季起动发动机，待发动机起动后，再将被加热的水通向车厢内的水散热器。水散热器一般是管带式或管片式结构，管子内部流入已加热的热水，而管外则流过待加热的车厢内空气，管外的铝带或铝翅片是为了增加其散热能力。如果水暖式的水加热器与汽车发动机的冷却液管路相通，则在发动机冷却液温度低于80时，水加热器工作。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。燃烧式暖气装置是独立安装的一类暖气系统，在制热中都必须燃烧燃料进行制热，因此需要占用车上的一定空间，同时增加的燃料储存增加了车身自重，在燃烧制热过程中必需保证系统的密封性，否则易产生一氧化碳废气中毒。但这种暖气系统加热性能良好，升温速度高，同时还可在冬天对发动机进行辅助启动，在寒冷地区应用广泛。,8.3汽车空调采暖系统和通风系统,2、热水式暖气装置轿车、货车和中小型客车，需要的热量较少，可以用发动机的冷却水热量来直接供暖。这种类供暖设备简单，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，就没有暖气提供。热水式暖气装置一般以水冷式发动机冷却系统中的冷却液为热源，将冷却液引入车室内的热交换器中，将鼓风机送来的车室内空气或车外空气与热交换器中的冷却液进行热交换，鼓风机再将加热后的空气送入车室内。热水式暖气装置的管路连接如图8-22所示。在发动机冷却液进口处装有水泵，它是冷却液循环的动力。不使用暖风时，冷却液通过散热器进水管进入散热器，冷却后的冷却液由散热器出水管回到发动机。,8.3汽车空调采暖系统和通风系统,使用暖风时，经发动机上的冷却液控制阀（图8-23）分流出来的冷却液送入暖风装置的加热器芯，冷却后的冷却液由加热器出水管回到发动机。室内冷空气则在鼓风机的作用下，通过加热器被加热后，由不同的风口吹往车室内。暖气系统的暖风流经驾驶员座位左右的空间，在车内均匀分布。为了防止风窗玻璃上结霜，暖风还通过风窗玻璃下面的出风口吹到风窗玻璃上，以保持风窗玻瑞内侧温度在露点之上，如图8-24所示。热水式暖气装置的热源是从汽车发动机的冷却液中得到的，因此热源的取得非常容易，只需将发动机的冷却液送到热交换器中即可。该热源供给可靠，发动机只要一工作，热水即产生，而且很经济，不需另外的燃料。另外，发动机的冷却液温度比较适宜，散热也均匀。所以这种暖气系统在轿车，如丰田、马自达、奔驰、红旗、奥迪、桑塔纳等，以及大型货车和采暖要求不高的大客车上均得到广泛采用。热水式暖气装置也存在不少缺点，最大缺点是供暖必须在发动机冷却液温度上升到大循环时方能开始，因此在严冬季节，汽车下坡、停车或刚起步时，热源就显得不足。如果使用不当，发动机容易发生过冷现象。特别是对于车身较长的大型客车，在北方使用或外界温度较低的情况下，车室内热负荷很大，仅靠水暖式暖气系统难以取得令人满意的效果。,8.3汽车空调采暖系统和通风系统,3、排气加热式暖气装置排气加热式暖气装置利用发动机排气的余热给车室供暖，其结构组成如图8-26所示。该系统是将冷空气（或发动机冷却空气的一部分）导入并联于排气管的热交换器里，使其接受发动机排气带出的热量，通过热交换器使其温度升高，然后导入车室内供车内采暖和除霜。使用时只需将排气管上的废气阀门向下转，堵住通往消音器的去路，废气便进入热交换器内，冷空气通过热交换器的散热片吸收热量后形成暖风，由鼓风机送入车室内，冷却下来的废气通过热交换器排到大气中。排气加热式暖气装置的热交换器效率较低，不但结构复杂，体积较大，而且比较笨重。车速及发动机的工作状况对供暖效果影响极为显著。暖风温度变化很大，在城市或道路状况较差的路面上行驶时，供暖能力往往不足，而且，由于腐蚀、热应力和高压作用，排气管和消音器管壁及热交换器会逐渐漏气，致使发动机排出的有毒废气进入车室内，对人体非常不利。此外，排气管道的增加和热交换器的接入，增大了发动机排气阻力，消耗了发动机的功率，影响发动机正常工作。由于供暖能力有限，还必须用另一种辅助装置去解决车窗的除霜问题。所以现在排气加热式暖气装置已很少使用。4、综合预热式暖气装置综合预热式暖气装置既利用发动机冷却液的热量，又装备有燃烧式暖气装置，多用于大型客车。,8.3汽车空调采暖系统和通风系统,通风系统的作用是将车外的新鲜空气引入车内，将车内的污浊空气排出车外，同时通风系统还具有风窗除霜的作用。通风系统可使车内的空气保持新鲜，提高车辆的舒适性。目前汽车上的通风有两种基本的方式，一种是利用汽车行驶中产生的动压进行通风；另一种利用车上的鼓风机进行强制通风。1、动压通风动压通风是利用汽车在行驶时各个部位所产生的不同压力进行通风。汽车在行驶时的压力分布见图8-27，在考虑通风时，只要将进风口设在正压区，排风口设在负压区即可。这种通风方式不需要另加动力，因此比较经济；但汽车在行驶速度较低时，通风的效果较差。,8.3.2通风系统,2、强制通风强制通风是利用鼓风机进行通风，在进风口安装一台鼓风机将车外的空气吸入车内，车内的空气从排风口排出，见图8-28。这种通风方式不受车速的限制，通风效果较好。目前汽车通常都是利用空调系统的鼓风机进行强制通风。如果将上述两种通风方式结合起来，就形成了所谓综合通风方式。汽车在低速行驶时采用强制通风，高速行驶时采用动压通风，这样就保证了汽车在各种工况下都能保持良好的通风效果，同时也降低了能耗。目前，小型汽车上基本上都采用了综合通风的方式。,8.3.2通风系统,空气净化系统可以除去车内空气中的灰尘，保持车内空气清洁，部分车辆的空气净化系统还具备去除异味、杀灭细菌的作用，一些高级轿车上的空气净化系统还装备了负氧离子发生器，使车内的空气更加清新。目前大多数车辆的空气净化系统采用的方法是在空调系统的进气系统中安装空气滤清器（图8-29），通过滤清器滤除空气中的尘埃，使车内的空气保持清洁。,8.4空气净化系统,有些车辆的空气净化系统在滤清器中加入活性炭，可吸收空气中的异味；有些车辆在净化系统中设有香烟传感器，当传感器检测到车内存在烟气时，便通过放大器自动使鼓风机以高速档运转，排出车内的烟气。这种净化系统如图8-30所示。,8.4空气净化系统,高档车辆的空气净化系统除上述功能外，在系统中还有杀菌灯和离子发生器，如图8-31所示。,8.4空气净化系统,汽车空调的操纵控制系统的功用是对制冷系统与加热系统进行控制，调节车内的空气温度、风量、流向，确保空调系统正常工作。汽车空调的操纵控制系统按控制方式可分为手动控制（控制面板如图8-32所示）、半自动控制和自动控制（控制面板如图8-33所示）三种。,8.5汽车空调的操纵控制系统,控制的内容主要有温度控制、出风控制、换气控制、风速控制。其中，温度控制、出风控制、换气控制是通过气道中的调节风门实现的（图8-34)；风速控制是通过电路控制来实现的。,8.5汽车空调的操纵控制系统,手动空调控制系统通过手动操作控制阀门，完成温度控制、出风控制等控制功能。1、温度控制温度控制用来控制空调系统进入车厢内的空气温度。目前小轿车的空调系统基本上都是冷气和暖风都采用一个鼓风机，温度调节采用冷暖风混合的方式，在空气的进气道中，所有的空气都通过蒸发器，用一个调节风门控制通过加热器芯的空气量，通过加热器芯的空气和未通过加热器的空气混合后形成不同温度的空气从出风口吹出，实现温度调节。在空调的控制面板上设有温度调节拨杆或旋钮，用来改变调节风门的位置。温度调节风门的位置见图8-35。,8.5.1手动空调控制系统,2、出风控制出风控制用来控制空调系统出风口的开闭。现代轿车空调系统的出风口分别设置了中央出风口、边出风口、脚下出风口和挡风玻璃除霜出风口等，其空调系统可以根据需要，选择不同的出风口出风，这种功能是通过控制面板上的气流选择调节拨杆或旋钮进行调节，调节的情况见图8-36。,8.5.1手动空调控制系统,3、换气控制换气控制可以选择进入车内的空气是外部的新鲜空气还是车内的非新鲜空气。当换气控制置于新鲜空气（Fresh）位置时，换气控制门开启（如图8-37所示），使车厢外新鲜空气进入车厢内产生换气作用；换气键置于再循环位置时，换气控制门关闭，车厢内空气经由鼓风机在车厢内循环，此时开冷气可使车厢内空气温度快速降低。,8.5.1手动空调控制系统,4、风速控制（风量控制）风速控制用来控制从空调系统出风口吹出的空气的流速。空气流速通过在鼓风机转速控制电路中串入不同的电阻来实现，如图8-38所示。在鼓风机电路中串入3个电阻，通过开关控制，实现4个转速档（空调控制面板上的L0、2、3、HI)。如果将电阻改为电子控制，则可实现无极调速。,8.5.1手动空调控制系统,自动控制空调器是在传统的手动控制空调器的基础上加装了一系列检测车内、车外和导风管空气温度变化以及太阳辐射的传感器，改良执行器的结构和控制，设计了智慧型的空调控制器，控制能根据各传感器所检测的各温度系数经内部电路处理后，单独或集中对执行器的动作进行控制，同时自动空调还具有完善的自我检测诊断功能，以便对电控元件及线路故障的检测。如图8-23所示，自动控制电路由传感器、空调ECU和执行器元件三部分组成。,8.5.2自动空调控制系统,9.51.传感器1）车内温度传感器车内温度传感器安装在仪表板的下端，多采用马达吸入空气型，内有一个具有负温度系数的热敏电阻。当车内温度发生变化时，热敏电阻的阻值改变，从而向空调ECU输送车内温度信号。2）车外环境温度传感器车外环境温度传感器安装在前保险杠右下端，包在一个注塑料树脂壳内，以免对温度的突然变化作出反应，它也是一个热敏电阻，向空调ECU输送车外温度信号。3）蒸发器温度传感器该传感器安装在蒸发器表面，用以检测表面的温度变化，防止结霜。当蒸发器周围温度发生变化时，传感器电阻的阻值也随之改变，并向空调ECU输出电信号。4）光照传感器也称阳光强度传感器，安装在汽车前挡风玻璃下面。该传感器将阳光辐射程度转变成电信号，并输送给空调ECU。5）水温传感器它安装在发动机冷却循环的水路上，检测冷却液温度。产生的水温信号输送给空调ECU，用于低温时的冷却风扇转速控制。有些自动空调器没有水温传感器。6）压缩机锁止传感器它是一种磁电式传感器，安装在空调装置的压缩机内，检测压缩机转速。压缩机每转一圈，该传感器线圈产生4个脉冲信号输送给空调ECU。,8.5.2自动空调控制系统,2.执行元件执行元件包括风门伺服电动机、暖风电机及压缩机电磁离合器等。1）进风伺服电动机该电动机控制空调的进风方式，电动机的转子经连杆与进风风门相连，该伺服电动机内装有一个电位计，向空调ECU反馈进风伺服电动机的位置情况。当驾驶员使用进风方式控制键选择“车外新鲜空气导人”或“车内空气循环”模式时，空调ECU即控制进风伺服电动机带动连杆顺时针或逆时针旋转，从而带动进风风门闭合或开启，达到改变进风方式的目的。当按下“AUTO”键时，空调ECU首先计算出所需要的送风温度，并根据计算结果自动改变进风伺服电动机的转动方向，从而实现进风方式的自动调节，风力最大。2）空气混合伺服电动机进行温度调节时，空调ECU控制空气混合伺服电动机连杆顺时针或逆时针转动，改变空气混合风门的开启角度，从而改变冷、暖空气的混合比例，调节送风温度。电动机内电位计的作用是向空调ECU输送空气混合风门的位置信号。,8.5.2自动空调控制系统,3）送风方式控制伺服电机当按下操纵面板上某个送风方式键时，空调ECU便将电动机上的相应端子接地，而电动机内的驱动电路据此使电动机连杆转动，将送风控制风门转到相应的位置上，打开某个送风通道。4）最冷控制伺服电机该电机操纵的最冷控制风门有全开、半开和全闭三个位置。当空调ECU使某个位置的端子接地时，电动机驱动电路使电动机旋转，带动最冷控制风门处于相应位置。5）暖风电机暖风电机的转速可以通过操作空调控制面板上的“高速”、“中速”和“低速”按键设定。当按下“AUTO”键时，空调ECU根据送风温度自动调整暖风电机转速，若水温传感器检测到水温低于40oC时，ECU控制暖风电机停止转动。6）电磁离合器电磁离合器接受空调ECU的指令，控制压缩机的停止或工作。,8.5.2自动空调控制系统,3.空调ECU空调ECU与操作面板成一体，它对输入的各种传感器信号和功能选择键的输入指令进行计算、分析比较后，发出指令控制各个执行元件动作，使车内温度、空气流动状况等始终保持在驾驶员设定的水平上，极大地简化了操作，该系统主要用在高级汽车空调上。空调ECU控制的汽车空调系统具有以下几种功能：1）空调控制包括温度自动控制，风量控制，运转方式给定的自动控制，换气量控制等，满足车内空调对舒适性的要求。2）节能控制包括压缩机运转控制，换气量的最适量控制以及随温度变化的换气切换，自动转入经济模式运行，根据车内温度自动切断压缩机电源等。3）故障、安全报警包括制冷剂不足报警，制冷压力过高或过低报警，离合器打滑报警，各种控制器元件的故障判断报警等。,8.5.2自动空调控制系统,4）故障诊断存储汽车空调系统发生故障，空调ECU将故障部位用代码的形式存储起来，在需要修理时指示故障的部位。5）显示包括显示给定的温度，控制温度，控制方式，运转方式的状态等。空调装置工作时，空调ECU同时从发动机点火器及压缩机锁止传感器采集发动机转速与压缩机转速信号，并进行比较，若两种转速信号的偏差连续3秒超过80%，ECU则判定压缩机锁死，同时电磁离合器脱开，防止空调装置进一步损坏，并使操纵面板上的A/C指示灯闪烁，以提示司机。,8.5.2自动空调控制系统,8.6.1汽车空调系统控制基本电路汽车空调系统控制电路是为了保证汽车空调系统各装置之间的相互协调工作，正确完成汽车空调系统的各种控制功能和各项操作而设置的。由于各制造厂家设计不同，因此汽车空调控制电路亦不完全相同，其功能、调节和控制原理也不尽相同，因而其控制电路由简单到复杂，从单一功能控制到多项功能控制也有所不同，但就基本原理和电路来说却都有相同之处。汽车空调系统的基本电路一般包括电源电路、鼓风机控制电路和电磁离合器控制电路，如图8-40所示。其工作过程如下：,8.6汽车空调控制电路,接通空调及鼓风机开关，电流从蓄电池流经空调及鼓风机开关后分为两路。一路经温控器至继电器线圈搭铁。接通电磁离合器，使电磁离合器线圈通电，压缩机被发动机带动开始工作；同时接通冷凝器冷却风扇电机，使冷凝器风扇开始工作；接通压缩机工作指示灯，使之点亮。另一路经L接柱，通过两个鼓风机调速电阻到鼓风机电机，这时鼓风机电机也开始运转。由于电流通过两个电阻才到达鼓风机电机，故此时电机的转速最低。转动空调及鼓风机开关，上面电路不变，下面电路通过开关的M接柱，电流只经一个调速电阻到鼓风机电机，因此电机转速升高。再转动开关，上面电路仍不变，下面电路改通开关的H接柱，电流不经电阻直接到达鼓风机电机，因此这时电机转速最高。温控器的触点在驾驶室和车厢内的温度高于设定温度时是闭合的。如果由于空调的工作使驾驶室和车厢内的温度低于设定温度时（或设定温度高于环境温度时），温控器触点断开，电磁离合器断电，压缩机停止工作，冷凝器冷却风扇停转，指示灯熄灭，这时鼓风机仍在工作。空调停止工作后，驾驶室和车厢内的温度上升，当温度高于设定温度时，温控器的触点又闭合，电流通过电磁离合器线圈使压缩机再工作，始终使温度控制在设定的温度范围内。,8.6汽车空调控制电路,1、桑塔纳轿车空调系统电路如图8-41所示为桑塔纳轿车空调电路，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机控制电路组成。,8.6.2典型汽车空调系统电路,其工作过程如下：1）点火开关处于