汽车电器设备构造与维修---项目八-车用空调系统

电器设备与维修,项目教学 任务驱动,汽车,Qiche Dianqi Shebei yu Wenxiu,项目八 车用空调系统,章节内容：8.1 概述8.2 空调的基本知识8.3 暖风系统8.4 制冷系统8.5 空调的调节系统8.6 通风系统,8.7 空气净化系统8.8 空调控制系统8.9 空调系统的控制电路8.10 空调系统的维护8.11 空调系统的故障诊断,学习目标：,知识目标1.熟悉车用暖风系统的组成和工作过程;2.掌握制冷系统的组成、工作过程和主要部件的结构、工作过程；3.熟悉空气调节系统、通风系统、净化系统的组成和工作过程；4.掌握空调控制系统的组成和工作过程;5.掌握空调系统的维护和检测方法；6.掌握空调系统常见故障的诊断。,学习目标：,技能目标1.能认识空调系统主要部件；2.能对空调检测维护；3.能诊断空调系统常见故障。,8.1 概述,汽车空调是用来改善汽车舒适性的设备，可以对车内空气的温度、湿度进行调节，并保持车内的清洁。,汽车空调通常具备的功能,调节车内温度：在冬季利用其采暖装置升高车内温度，夏季利用制冷装置对车内降温。调节车内湿度：利用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。调节车内的空气流速：夏季空气流速稍大有利于人体散热降温，冬季气流速度过大影响人体保温，因此夏季舒适风速一般为0.25m/s，冬季的舒适风速一般为0.20m/s。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，而车外道路上的粉尘等又容易进入车内造成空气污浊，影响乘员的身体健康，因此要求空调必须具有补充车外新鲜空气、过滤和净化车内空气的功能。,为完成空调的上述功能，汽车空调系统通常由以下装置组成。通风装置：用以调节车内的气流和换气。暖气装置：用以提高车内的温度。制冷装置：用以降低车内的温度，并降低车内的湿度。空气净化装置：净化空气，除去车内存在的灰尘和气味。控制装置：对制冷和暖风装置进行控制，使空调正常工作。,目前汽车的空调系统依车辆的配置不同所具备的装置也有所不同。如图8-2所示为空调系统的组成部件在车上的布置。,空调系统控制有手动控制和自动控制之分。手动空调需要驾驶员通过旋钮或拨杆对控制对象进行调节，自动空调只需驾驶员输入目标温度，空调系统便可按照驾驶员的设定自动进行调节。,8.2 空调的基本知识,8.2.1 空调系统中常用的基本物理量空调系统中常用的物理量有温度、压强和湿度。（1）温度温度是物质冷热程度的度量，用温标来表示。常用的温标有：摄氏温标，用表示；开氏温标，用K表示；华氏温标，用表示。（2）压强压强的定义是单位面积上的作用力，在工程上俗称压力，其基本单位是帕（Pa）,物理意义是1平方米（m2）的面积上作用有1牛顿的力。由于此单位较小，常用的单位是千帕（KPa）和兆帕（MPa）。,由于大气本身具有一定的重量，所以大气作用在在面上也有一定的压强，作用在海平面上的压强为一个大气压，现在使用的压力表都将此压强作为,0，这样测量出来的压强称为表压。如果测量压强时将绝对真空情况下的压强定为0，则测出的压强称为绝对压强。,（3）湿度湿度用来表示空气中水蒸汽含量。湿度较高时，人就会感到不舒适。表示湿度大小有两种表示方法，一种叫相对湿度，另一种叫绝对湿度。所谓相对湿度是在某一温度下，空气中实际含水蒸汽量（以重量计）与空气在该温度下所能含水蒸汽量（重量）之比。通常随着温度的升高，空气所能含的水蒸汽量会增加，如果空气的实际含水量不变，温度升高，则空气的相对湿度下降。绝对湿度：空气中所含水蒸汽的量（重量）与干燥空气量之比。,将纱布浸在水中，如图8-4所示。水便在毛细管的作用下湿润温度计，由于在湿球处的水分蒸发带走一部分热量，使湿球处的温度降低，这样就形成了湿球温度，通过计算干球温度和湿球温度的值，就可以算出空气的湿度。,湿度的测量通常用干湿球温度计，干湿球就是普通的温度计，湿球温度计是将干球温度计的玻璃球处包上纱布，再,（4）压强与物质沸点的关系在一个标准大气压下，水的沸点是100，如果水的压强增大88KPa，水就要到118才会沸腾；如果将水的压强减小到低于大气压39 KPa，温度在84水就沸腾了。,由此可知，物质的沸点是随着压强的增大而升高的。,8.2.2 热传递的基本形式空调的工作过程实际就是热量的传递和转移的过程，热量都是通过以下3个途径传递的。（1）热传导 热在物质内直接传送称为热传导。如图8-6所示。,2）热对流 热对流是受热的液体或气体运动传递热量。如图8-7所示。,（3）热辐射 热辐射是以红外线的方式发射和传递热量。如图8-8所示。,8.2.3 物质的状态变化和热的形态（1）物质的状态变化增加或减少物质的热量，物质的温度可能发生变化，物质的状态也可能发生变化。如：对冰加热，冰的温度会慢慢升高。当温度达到0时，冰就开始熔化，在这一阶段，0的水与冰共存。继续加热直至冰全部转变为0的水，这一固态转变为液态的过程称为熔化，而反过来的过程叫凝固。对水加热，水从0升高到100。在100时，水的温度不再继续升高，而开始蒸发，直至水全部蒸发为水蒸汽，水的加热过程如图8-9所示。,水从液态变为气态的过程叫汽化（蒸发）。相反的过程称为冷凝。物质从固态直接转化为气体称升华，相反的过程称凝固。,（2）热的形态从不的加热过程可以知道，加热水时，水的温度会随加热量的增加而温度升高。当加热到100时，水的温度不再升高，而是从液态向气态转变。由此可知，加给水的热量有两种结果，一种是使水的温度升高，另一种是使水的状态发生变化。我们将使物质温度升高的热量称为显热，将物质状态发生变化的热量称为潜热。如图8-10所示。,如果物质的状态是从液态变为气态，就将这种潜热称为汽化潜热。,8.2.4 制冷基本原理（1）制冷的基本思路人们在游泳时，会有冷的感觉，在手臂上涂抹酒精也有凉爽的感觉，这都是因为液体的蒸发带走了热量，如图8-11所示。,由此，我们得到一个启发，利用液体的蒸发可以吸收周围环境的热量。为此，我们制作一个如图8-12所示的装置。,将下个带有开关的容器装在一个绝热良好的盒子内，容器中装有常温下容易挥发的液体，将开关打开时，容器内的易挥发液体便开始蒸发，同时吸收绝热盒子内的热量，吸收了热量的液体转化为气体，从开关排出。盒内的温度便会低于盒外的温度。如果容器内的易挥发液体能得到不断的补给，冷却的效果便会持续下去。,从制冷装置的运作情况看，制冷过程中热量的转移是靠液体的状态变化实现的，我们将这种液体称为制冷剂。,2）制冷循环由沸点与压强的关系可知，降低压强可以使物质的沸点降低，使其更加容易蒸发而吸收热量；提高压强可以使物质的沸点升高，使其更容易转化为液体而放出热量。为此，将上述装置从开关放出的气体制冷剂回收回来，使其进入一台压缩机，提高压强，再通过一个称为冷凝器的装置，经强制冷却放出热量变为液体，并将这种液体制冷剂暂时存放在一个储液罐中以备再次使用。如图8-13所示。,高压的液体通过一个水孔，可以使其迅速膨胀而压强降低，在这种情况下，液体由于压强的降低而非常容易汽化而吸热。因此，将储液罐中的制冷剂通过一个小孔（膨胀阀）放出，让其进入一个称为蒸发器的容器。由于制冷剂的压强下降，所以很快便会蒸发，吸收蒸发器周围的热量，使蒸发器周围得到冷却。如图8-14所示。,将上述两个过程组合起来，就可以形成一个制冷循环， 储液罐中高压的液态制冷剂从膨胀阀喷出，压强下降，体积迅速膨胀。转化为气体，吸收周围的热量，使周围的温度下降，气态的制冷剂再经压缩机加压形成高压气态制冷剂，高压气态制冷剂进入冷凝器冷却，从气态转变为液态，同时放出热量，液态制冷剂再进入储液罐，以备再次使用。这就是一个完整的制冷循环。从制冷循环可以看出，所谓制冷就是通过制冷剂的状态变化将一个地方（蒸发器周围）的热量带到另一个地方（冷凝器周围）。制冷循环中的各种装置都是围绕这种热量的转移而设置的。,8.2.5 制冷剂和压缩机油（1）制冷剂制冷剂是制冷循环当中的传热载体，通过状态变化吸收和放出热量，因此要求制冷剂在常温下很容易汽化，加压后很容易液化，同时在状态变化时要尽可能的多吸收或放出热量（较大的汽化或液化潜热）。制冷剂还应具备以下的性质：不易燃易爆；无毒；无腐蚀性；对环境无害。制冷剂的英文名称为refeigerant，所以常用其头一个字母R来代表制冷剂，后面表示制冷剂名称，如R12、R22、R134a等。,过去常用的制冷剂是R12（又称氟里昂）。这种制冷剂各方面的性能都很好，但是有一个致命的缺点就是破坏大气环境。它能够破坏大气中的臭氧层，使太阳的紫外线直接照射到地球，对植物和动物造成伤害。我国目前已停止生产用R12作为制冷剂的汽车空调系统。目前汽车上广泛采用R12的替代品是R134a。R134a在大气压力下的沸腾点为26.9在98KPa的压力下沸腾点为20.6。如图8-15所示。,在常温常压的情况下，如果将其释放，R134a便会立即吸收热量开始沸腾并转化为气体。对R134a加压后，它也很容易转化为液体。R134a的特性如图8-16所示。,该曲线上方为气态，下方为液态，如果要使R134a从气态转变为液态，可以降低温度，也可以提高压力。反之亦然。,（2）冷冻油在空调系统中，相对运动的部件需要润滑。由于制冷系统中的工作条件比较特殊，所以需要专门的润滑油冷冻润滑油。冷冻润滑油除了起到润滑作用外，还可以起到冷却、密封和降低机械噪声的作用。在制冷系统中的润滑油还有一个特殊的要求，就是要与制冷剂相容。并且随着制冷剂一起循环。因此，在冷冻润滑油的选用上，一定要注意正确选用冷冻润滑油的型号，切不可乱用，否则将造成严重后果。,8.3 暖风系统,汽车的暖风系统可以将车内的空气或从车外吸入车内的空气加热，提高车内的温度。汽车的暖风系统有许多类型。按热源的不同可分为：热水取暖系统、燃气取暖系统、废气取暖系统等。目前小车上主要采用热水取暖系统，大型车辆上主要采用燃气取暖系统。,8.3.1热水取暖系统（1）热水取暖系统的工作原理,热水取暖系统的热源通常采用发动机的冷却水，使冷却水流过一个加热器芯，再使用鼓风机将冷空气吹过加热器芯加热空气，使车内的温度升高。如图8-17所示。,（2）热水取暖系统的组成和部件的安装位置热水取暖系统主要由加热器芯、水阀、鼓风机、控制面板等组成，各部件在车上安装位置如图8-18所示。,加热器芯：如图8-19所示为加热器芯的结构。它由水管和散热器片组成，发动机的冷却水进入加热器芯的水管，通过散热器片散热后，再返回发动机的冷却系统。,水阀：如图8-20所示为水阀的结构。它用于控制进入加热器芯的水量，进而调节暖风系统的加热量。调节时，可通过控制面板上的调节杆或旋钮进行控制。,鼓风机：如图8-21所示鼓风机的结构。它主要由可调节速度的直流电动机和鼠笼式风扇组成。其作用是将空气吹过加热器芯加热后送入车内。调节电动机的速度，可以调节对车厢内的送风量。,（3）热水取暖系统调节温度的方式空气混合型：此类型暖风系统在暖风的气道中安装空气混合调节风门，风门可以控制通过加热器芯的空气和不通过加热器芯的空气的比例，以此实现温度的调节。如图8-22所示。,水流调节型：利用水阀调节水流经加热器芯的热水量，改变加热器芯本身的温度，进而调节温度。如图8-23所示。,8.3.2燃气取暖系统在大、中型客车上，仅靠发动机冷却水的余热取暖是远远满足不了要求的，为此在大客车中常采用燃气取暖系统。如图8-24所示为燃气取暖系统的示意图。燃油和空气在燃烧室中混合燃烧，加热发动机的冷却水，加热后的水进入加热器芯处负散热，降温后返回发动机再进行循环。,制冷系统制冷系统的作用是将车内的热量通过制冷剂在循环系统中循环转移到车个，实现车内降温。汽车空调制冷系统由压缩机、冷凝器、储液干燥器、膨胀阀、蒸发器、风机及制冷管道等组成。制冷系统工作时，制冷剂以不同的状态在这个密闭系统内循环流动，汽车空调系统的制冷循环流程如图8-25所示。,8.4 制冷系统,8.4.1制冷循环制冷循环是由压缩、放热、节流和吸热四个过程组成。压缩过程：压缩机吸入蒸发器出口处的低温低压的制冷剂气体，把它压缩成高温高压的气体，然后送入冷凝器。此过程的主要作用是压缩增压，以便气体易于液化。压缩过程中，制冷剂状态不发生变化，而温度、压力不断升高，形成过热气体。放热过程：高温高压的过热制冷剂气体进入冷凝器（散热器）与大气进行热交换。由于压力及温度的降低，制冷剂气体冷凝成液体，并放出大量的热。此过程作用是排热、冷凝。冷凝过程的特点是制冷剂的状态发生变化，即在压力、温度不变的情况下，由气态逐渐向液态转变。冷凝后的制冷剂液体是高压高温液体。制冷剂液体过冷，过冷度越大，在蒸发过程中其蒸发吸热的能力也就越大，制冷效果越好，即产冷量相应增加。,节流过程：高压高温制冷剂液体经膨胀阀节流降温降压，以雾状（细小液滴）排出膨胀装置。该过程的作用是使制冷剂降温降压，由高温高压液体，迅速地变成低温低压液体，以利于吸热、控制制冷能力以及维持制冷系统正常运行。吸热过程：经膨胀阀降温降压后的雾状制冷剂液体进入蒸发器，因此时制冷剂沸点远低于蒸发器内温度，故制冷剂液体在蒸发器内蒸发、沸腾成气体。在蒸发过程中大量吸收周围的热量，降低车内温度。而后低温低压的制冷剂气体流出蒸发器等待压缩机再次吸入。吸热过程的特点是制冷剂状态由液态变化到气态，此时压力不变，即在定压过程中进行这一状态的变化。上述过程周而复始地进行，便可使汽车内温度达到并维持在给定的状态。,8.4.2 制冷系统的分类（1）恒温膨胀阀-吸气节流阀系统。如图8-26所示。,吸气节流阀在蒸发器出口和压缩机进口之间，以便将蒸发压力控制在设定值范围内。工作原理:系统工作时，蒸发器出口处压力作用到吸气节流阀的活塞上，再通过活塞上的小孔作用到膜片下方。当该压力大到克服弹簧压力时，将阀的活塞打开，蒸发压力下降，弹簧压力又使活塞向关闭位置移动。活塞不停地开和关，直到蒸发压力和弹簧压力平衡为止。这里的弹簧预紧力可通过调节螺钉来调整,（2）储液器-阀组合系统如图8-27所示，是由吸气节流阀、热力膨胀阀、储液器/干燥器组成的一个整体部件，储液器-阀组合件与蒸发器进出口相连。,工作原理：系统工作时，液体制冷剂从冷凝器通过储液器-阀组合件流向蒸发器。流入储液器-阀组合件的液体制冷剂降落到储液器底部，通过干燥剂除去水分后进入膨胀阀节流降压，再流向蒸发器。从蒸发器返回的制冷剂蒸气流向吸气节流阀后，进入压缩机，吸气节流阀能控制蒸发压力稳定在规定值范围内。,（3）离合器恒温膨胀阀系统由热力膨胀阀和离合器控制蒸发压力，如图8-28所示。,工作原理：由热力膨胀阀来控制蒸发器供液量，从而保证蒸发压力在一定范围内变化。汽车车速增加时，压缩机转速随之增加，蒸发压力则随之降低，蒸发器表面结霜。这时，压力开关或热敏开关使离合器脱开压缩机，使压缩机停机，待霜层融化后，压力开关或热敏开关又自动接通，压缩机开始运行。,（4）离合器节流管系统离合器节流管系统与离合器恒温膨胀阀系统不同之处在于，它用节流管代替了膨胀阀。如图8-29所示，节流管结构简单，不易损坏。但只能起节流降压作用，不能控制蒸发器的供液量，不能保证蒸发压力的稳定。,工作原理：汽车车速增加时，压缩机转速随之增加，蒸发压力降低，蒸发器表面结霜。这时，压力开关或热敏开关切断离合器电源，使压缩机停机，待霜层融化后，压力开关或热敏开关又自动接通，压缩机开始运行。,8.4.3 制冷循环系统的组成部件汽车空调制冷系统由压缩机、冷凝器、储液干燥器、膨胀阀、蒸发器、风机及制冷管道等组成。（1）制冷压缩机制冷压缩机是汽车空调制冷系统的心脏，其作用是维持制冷剂在制冷系统中的循环，吸入来自蒸发器的低温、低压制冷剂蒸气，压缩制冷剂蒸气使其压力和温度升高，并将制冷剂蒸气送往冷凝器。其原理与普通空气压缩机相似，只是密封程度要求更高。,容积型制冷压缩机按运动型式和主要零部件形状分类如表所示。,斜板式压缩机是一种轴向活塞式压缩机，其工作原理如图8-30所示。各气缸以压缩机主轴为中心布置，活塞运动方向与压缩机的主轴平行。,三缸斜板式的三活塞等间隔120分布，五缸斜板式的五活塞为等间隔72分布。为使压缩机受力合理，结构紧凑，通常将活塞制成双头活塞，如是轴向6缸，3缸在压缩机前部，另外3缸在压缩机后部；如是轴向10缸，5缸在压缩机前部，另外5缸在压缩机后部。双头活塞的两活塞各自在相对的气缸(一前一后)中，活塞一头在前缸中压缩制冷剂蒸气时，活塞的另一头就在后缸中吸入制冷剂蒸气，反向时互相对调。各缸均备有高低压气阀，另有一根高压管，用于连接前后高压腔。斜板与压缩机主轴固定在一起，斜板的边缘装合在活塞中部的槽中，活塞槽与斜板边缘通过钢球轴承支承在一起。当主轴旋转时，斜板也随着旋转，斜板边缘推动活塞作轴向往复运动。如果斜板转动一周，前后两个活塞各完成压缩、排气、膨胀、吸气一个循环，相当于两个气缸作用。如果是轴向6缸压缩机，缸体截面上均匀分布3个气缸和3个双头活塞，当主轴旋转一周，相当于6个气缸的作用。,翘板压缩机的汽缸和输入轴的轴线方向相同，即其轴线相互平行。各汽缸以压缩机轴线为中心布置，活塞和翘板用连杆相连。翘板齿轮中心有一钢球定位，并把翘板支承其上沿圆周方向摆动。如图8-31所示。,工作时，翘板的任何一边被向后推动，相对的另一边就向前移动，每个活塞依次进行压缩和吸气行程。翘板的圆周可以沿输入轴轴线方向前后移动，但不能绕轴线转动即翘板上的锥齿轮轮齿只能进出固定锥齿轮相应的齿槽，彼此都不能转动。输入轴的一端，固定一支端面凸轮，凸轮驱动翘板，迫使活塞进行往复循环。,叶片式压缩机的结构如图8-32所示。转子在圆形气缸中偏心安装，在转子上安装若干叶片，与壳体形成几个密封的空间，在壳体上设置有吸气孔、排气孔和排气阀。,当转子旋转一周时，密封空间的容积发生“扩大-缩小-几乎为零”的循环变化，制冷剂蒸气在这些空间内也发生吸气-压缩-排气的循环。压缩后的气体通过簧片阀排出。,（2）冷凝器冷凝器的作用是将压缩机送来的高温、高压制冷剂蒸气液化或冷凝，从而得到高压制冷剂液体。冷凝器是一个热交换器，它将制冷剂在车内吸收的热量通过冷凝器散发到大气当中。结构形式主要有管片式、管带式、鳍片式等几种。如图8-33所示。,管片式：它是汽车空调中早期采用的一种冷凝器，制造工艺简单，由铜质或铝质圆管套上散热片组成。片与管组装后，经胀管法处理，使散热片胀紧在散热管上。这种冷凝器散热效果较差。一般用在大中型客车的制冷装置上。管带式：它是由多孔扁管弯成蛇管形，并在其中安置散热带后焊接而成。管带式冷凝器的散热效果比管片式冷凝器好一些(一般高15%左右)，但工艺复杂，焊接难度大，且材料要求高。一般用在小型汽车的制冷装置上。鳍片式：它是在扁平的多通管道表面直接锐出鳍片状散热片，然后装配成冷凝器。由于散热鳍片与管子为一个整体，因而不存在接触热阻，故散热性能好；另外，管、片之间无需复杂的焊接工艺，加工性好，节省材料，而且抗振性也特别好。所以，是目前较先进的汽车空调冷凝器。,（3）储液干燥器和集液器储液干燥器简称储液器，用于以膨胀阀为节流装置的系统中。其主要作用是：暂时存储制冷剂，使制冷剂的流量与制冷负荷相适应；滤除制冷剂中的杂质，吸收制冷剂中的水分，防止制冷系统管路脏堵和冰塞，保护设备部件不受侵蚀。,储液干燥器的结构如图8-34所示。它主要由外壳、视液镜、安全熔塞和管接头等组成。制冷剂在储液器中的流动情况如图中箭头所示。在储液器上部出口端装有一个玻璃视液镜，用于观察制冷剂在工作时的流动状态，由此可判断制冷剂量是否合适。,对直立式储液器而言，安装时，一定要垂直，倾斜度不得超过15。在安装新的储液干燥器之前，不得过早将其进出管口的包装打开，以免湿空气侵入储液器和系统内部，使之失去除湿的作用。安装前一定要先搞清楚储液器的进、出口端，。储液器出口端旁边装有一只安全熔塞，也称易熔螺塞，它是制冷系统的一种安全保护装置。当冷凝器因通风不良或冷气负荷过大而冷却不够时，冷凝器和储液器内的制冷剂温度和压力将会异常升高。当压力达到3MPa左右时，温度超过易熔材料的熔点，此时，安全熔塞中心孔内的易熔材料便会熔化，使制冷剂通过安全熔塞的中心孔逸出散发到大气中去，从而可避免系统的其它部件因压力过高而被胀坏。,集液器用于膨胀管式的制冷系统，其安装在蒸发器出口处的管路中。由于膨胀管无法调节制冷剂的流量，因此蒸发器出来的制冷剂不一定全部是气体，可能有部分液体。为防止压缩机损坏，在蒸发器出口处安装一个集液器，一方面将制冷剂进行气液分离，另一方面起到与储液干燥器相同的作用。其结构如图8-35所示。,制冷剂进入集液器后，液体部分沉在集液器底部，气体部分从上面的管路出去进入压缩机。,（4）膨胀阀和膨胀管膨胀阀安装在蒸发器的入口处，其作用是将储液干燥器的高温、高压的液态制冷剂从膨胀阀的小孔喷出，使其降压，体积膨胀，转化为雾状制冷剂，在蒸发器中吸热变为气态制冷剂，同时还可根据制冷剂负荷的大小调节制冷剂的流量，确保蒸发器出口处的制冷剂全部转化为气体。目前膨胀阀的结构形式有3种，分别是内平衡热力膨胀阀、外平衡热力膨胀阀、H型膨胀阀。,外平衡热力膨胀阀主要由热敏管、毛细管、膜片、球阀、顶杆及弹簧等部件组成。如图8-36所示。,膨胀阀安装在蒸发器入口处，热敏管固定在蒸发器出口的管路外壁，热敏管内装有制冷剂，通过毛细管与膨胀膜片的上方相连。当蒸发器出口温度较高时，热敏管内液体温度随之上升，从而压力也增高。高压作用在膜片1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，阀门开启，使适量的制冷剂进入蒸发器。当较多的制冷剂进入蒸发器，蒸发器内压力上升，大量制冷剂蒸发吸热，因温度下降使热敏管内液体收缩压力降低，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、闭合的循环动作，从而自动控制了进入蒸发器的制冷剂，使制冷剂在蒸发器内充分吸热蒸发。,内平衡式膨胀阀的结构与外平衡式膨胀阀的结构大同小异，如图8-37所示。,不同之处在于内平衡式膨胀阀没有平衡管，膜片下方的气体压力直接来自于蒸发器的入口。,一般蒸发器内制冷剂的压力降较大时，选用外平衡膨胀阀，它可以充分而有效地利用蒸发器的所有表面积，使其对压力降的影响降低到略而不计的程度。H型膨胀阀因其内部通道形同H形而得名。它取消了外平衡膨胀阀的外平衡管和感温包，直接与蒸发器进出口相连。它有四个接口通往空调系统，其中两个接口和普通膨胀阀一样，一个接干燥过滤器出口，一个接蒸发器入口。另外两个接口，一个接蒸发器出口，一个接压缩机进口。感温元件处在进入压缩机的制冷剂气流中。如图8-38所示。,H型膨胀阀具有结构紧凑、使用可靠、维修简单等优点，符合汽车空调的要求。H形膨胀阀安装在蒸发器的进出管之间，感应温度不受环境影响，调节灵敏度较高。由于无感温包、毛细管和外平衡管，不会因汽车颠簸引起充注系统断裂外漏，也不会引起感温包包扎松动而影响膨胀阀的正常工作。膨胀管是用于许多轿车制冷系统的一种固定孔口节流装置。它直接安装在冷凝器出口和蒸发器进口之间，用于将液态制冷剂节流降压。由于不能调节流量，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。所以装有膨胀管的系统，必须同时在蒸发器出口和压缩机进口之间，安装一个集液器，实行气液分离，避免压缩机发生液击。,膨胀管的结构如图8-39所示。它是一根细铜管，装在一根塑料套管内。在塑料套管外环形槽内，装有密封圈。有的还有两个外环形槽，每槽各装一个密封圈。把塑料套管连同膨胀管都插入蒸发器进口管中，密封圈就是密封塑料套管外径和蒸发器进口管内径间的配合间隙用的。膨胀管两端都装有滤网，以防止系统堵塞。,由于膨胀节流管没有运动部件，结构简单、可靠性高，同时节省能耗，很多高级轿车都采用这种方式。缺点是制冷剂流量不能根据工况变化进行调节。,（5）蒸发器和冷凝器一样，蒸了器也是一种热交换器，是制冷循环中获得冷气的直接器件。膨胀阀喷出的雾状制冷剂在蒸发器中蒸发，吸收蒸发器周围空气中的热量，使其降温，达到制冷的目的。在降温的同时，溶解在空气中的水分也会由于温度降低凝结出来，蒸发器还要将凝结的水分排出车外。,蒸发器安装在驾驶室仪表台的后面，其形近似冷凝器，但比冷凝器窄、小、厚。主要有管片式、管带式和层叠式三种结构，如图8-40所示。,8.5 空调的调节系统,空调的调节系统有手动调节和自动调节，手动空调的调节包括温度调节、出风口位置调节、鼓风机风速调节和空气的内外循环调节等。,空调面板上有温度调节，气流选择、鼓风机速度、空气进气选择（内外循环选择）、空调开关（A/C）和运行模式选择开关。其中，温度调节、气流选择、空气进气选择是通过气道中的调节风门实现的。如图8-42所示。,空调开关和运行模式选择开关、鼓风机速度选择是通过电路控制来实现的。空调控制面板到调节风门的控制方式有拉线式和电动式。如图8-43所示。,8.5.1 温度调节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。,8.5.2 气流选择调节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，可根据需要通过控制面板上的气流选择调节拨杆或旋钮，选择不同的出风口出风。,8.5.3 空气进气选择调节空气调节系统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。若选择外部新鲜空气称为外循环，选择车内空气则称内循环。,8.5.4 鼓风机转速的调节鼓风机转速通过在鼓风机电路中串入不同的电阻来实现。如图8-53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LO、2、3、HI）。,8.6 通风系统,通风系统的作用：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。基本形式：利用汽车行驶中产生的动压进行通风；利用车上的鼓风机进行强制通风。,8.6.1 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。汽车行驶时的压力分布如图8-54所示。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。此种方式不需要另加动力，比较经济。但汽车在行驶速度较低时，通风的效果较差。,8.6.2 强制通风强制通风是利用鼓风机进行通风。在进风口安装在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。如图8-55所示。此种方式不受车速的限制，通风效果好。,汽车低速行驶时采用强制通风，高速行驶时采用动压通风方式。这样就保证了汽车在各种工况下均能保持良好的通风效果，同时也降低了能耗。,8.7 空气净化系统,空气将化系统的作用是除去车内空气中的灰尘，保持车内空气的清洁。部分车辆的空气净化系统还具有去除异味、杀灭细菌的作用。净化方式：在空调系统的进气系统中安装空气滤清器，如图8-56所示。,8.8 空调控制系统为保证空调系统能正常工作，车内能维持所需的舒适性条件，空调系统中设有一系列控制元件和执行机构，即空调控制系统。通过控制压缩机的工作实现温度控制与系统的保护，通过对鼓风机的转速控制调节制冷负荷。,8.8.1 电磁离合器电磁离合器安装在压缩机上，其作用是控制发动机与压缩机的动力传递。空调制冷系统工作时，使发动机能驱动压缩机运转，制冷系统停止运行时，切断发动机到压缩机的动力传递。电磁离合器由三大部件组成：带轮组件、衔铁组件、线圈组件，如图8-57所示。,带轮由轴承支撑，可以绕主轴自由转动，另一侧有一定空间可嵌入线圈绕组。线圈绕组是用于产生电磁场的，有固定式和转动式两种。固定式线圈被固定在压缩机壳体上，有引线引出供接电源使用。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。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。因此，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。,8.8.2 蒸发器的温度控制蒸发器温度控制的目的是防止蒸发器结霜。如果蒸发器的温度低于0，凝结在蒸发器表面的水分就会结霜或结冰，严重时将会堵塞蒸发器的空气通路，导致系统制冷效果大大降低。为了避免这种情况的发生，就必须控制蒸发器的温度在0以上。控制方式：控制蒸发器的压力和控制压缩机的运转。,（1）蒸发压力调节器蒸发器压力调节器安装在蒸发器出口至压缩机的入口管中，如图8-58所示。,主要由金属波纹管、活塞、弹簧等组成。在管路中形成了一个可调节制冷剂流量的阀门。当制冷负荷减小时，蒸发器出口处制冷剂的压力就会降低，作用在活塞上向左的力Pe减小，此力小于金属波纹管内弹簧向右的力Ps，使活塞向左移动，阀门开度减小，制冷剂的流量也随之减小，并使蒸发器出口处的压力升高。反之，负荷增大时，活塞可向右移动，阀门开度增在，增加制冷剂的流量，以适应制冷负荷的需要。,（2）蒸发器温度控制电路如图8-59所示为用热敏电阻控制的蒸发器温度控制电路。,热敏电阻安装在蒸发器的表面，当蒸发器表面的温度低于某一设定值时，热敏电阻的阻值变化，向空调ECU输送低温信号，空调ECU控制继电器切断压缩机电磁离合器电路，使压缩机停转，控制蒸发器温度不低于。另一种温度控制电路是在蒸发器的中央安装一温度开关，当蒸发器表面温度低于某一设定值时，温度开关切断压缩机电磁离合器电路，使压缩机停止工作。,8.8.3 冷凝器风扇控制现在轿车的冷却系散热器和空调系统的冷凝器采用同一风扇进行冷却。工作情况：当冷却液温度较低时，风扇不工作；当冷却液温度升高到某一规定值时，风扇以低速运转；当温度进一步升高到另一个设定值时，风扇则以高速运转；当空调制冷系统开始开作时，不管冷却液温度高低，风扇均运转；当系统压力高过一定值时，风扇则以高速运转。控制方式：串联电阻方式、风扇串联或并联方式,如图8-60所示为风扇串、并联方式控制转速的电路。,电路中3号继电器只在空调制冷系统工作时起作用，使冷凝器风扇以低速或高速运转，2号继电器为双触点继电器，用来控制冷凝器风扇的转速，1号继电器用于控制散热器风扇。压力开关在空调制冷系统压力高时断开，压力低时接通。冷却液温度开度在冷却液温度低时接通，温度高时断开。不开空调时，3号继电器线圈不工作，冷凝器风扇也不工作。如果冷却液温度过高，冷却液温度开关断开，1号继电器线圈断电，触点闭合，散热器风扇运转，加强散热。打开空调，3号继电器线圈通电，触点闭合。如果冷却液温度较低，空调系统压力也较低，2号继电器线圈也通电，下触点闭合，形成了冷凝器风扇和散热器风扇的串联电路，两个风扇均以低速运转。如果冷却液温度升高或制冷系统内压力增大，压力开关或冷却液温度开关切断2号和1号继电器线圈电路，2号继电器的上触点闭合，1号继电器的触点接通，将冷凝器风扇和散热器风扇连接成并联电路，两个风扇均以高速运转。,8.8.4 制冷循环的压力控制（1）高压开关高压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。当冷凝器内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：2.823.10MPa时断开，1.031.73MPa时接通。（2）低压开关低压开关有两种，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。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。低压开关的工作范围一般为：80110kPa时断开；230290kPa时接通。,（3）高、低压组合开关高、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。具体功能有：防止因制冷剂泄漏而损坏压缩机;当系统内制冷剂高压异常时，保护系统不受损坏;在正常工作状况下，冷凝器风扇低速运转，实现低噪音，节省动力；当系统内高压升高后，风扇高速运转，以改善冷凝器的散热条件，实现了风扇的双速运转。,（4）压力开关的控制电路当压力开关检测到系统压力异常时，向系统ECU输送信号，ECU控制电磁离合器继电器断电，压缩机停止工作。,8.8.5 发动机的怠速控制怠速控制装置的类型：被动式控制 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。主动式控制 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。,（1）被动式控制如图8-62所示是一种测速与调温控制电路原理图。当发动机转速低于规定转速时，三极管VT1导通，使三极管VT3截止，继电器1触点分开，电磁离合器线圈电流被切断，压,缩机停转。当蒸发器表面温度降至规定值，热敏电阻阻值升高到使三极管VT2导通，三极管VT3截止，继电器1触点分开，压缩机停转。,（2）主动式控制如图8-63所示是一种怠速提升电路。当接通空调制冷开关（A/C）后，发动机的控制单元便可接收到空调开启的信号，控制单元便控制怠速控制阀将怠速旁通气道的通路增大，使进气量增加，提高怠速。,8.8.6 皮带保护控制当转向油泵、发电机等附件与空调压缩机同用一皮带驱动时，如果压缩机出现故障而锁死时，传动带将被破坏。为了防止这种情况的产生，有些空调的控制电路中采用了皮带保护控制装置。,空调放大器（或ECU）同时接收发动机的转速信号和压缩机的转速信号，并对两个转速进行比较，当两转速信号出现的差异超过某一限值时，空调放大器便认定压缩机出现故障，随后就切断压缩机电磁离合器的电源，使压缩机停止工作，以保证其他附件的正常运转。,8.9 空调系统的控制电路,如图8-65所示为上海桑塔纳LX型轿车空调电路，该电路由电源电路、温度控制电路、鼓风机控制电路、冷凝器风扇电路、怠速控制电路和压力控制电路组成。,其工作过程如下：点火开关1断开(置OFF)时，负荷继电器2的线圈电路切断，触点张开，空调系统不工作。点火开关接通(置ON)时，负荷继电器线圈电路接通，触点闭合，主继电器3中的J2线圈通电，接通鼓风机电路。此时可由鼓风机开关16进行调速，使鼓风机按要求的转速运转，进行强制通风、换气或送出暖风。需要制冷系统工作时，接通空调AC开关4，便可接通下列电路：空调AC开关的指示灯5亮，表示空调AC开关已经接通。新鲜空气电磁阀6电路接通，该阀动作接通新鲜空气控制电磁阀的真空通路，而使鼓风机强制通过蒸发器总成的空气通道进风，否则将无法获得冷气。电源经环境温度开关7、恒温器8、低压保护开关13对电磁离合器9线圈供电，同时对怠速提升电磁真空转换阀10供电。另一路对主继电器中的J1线圈供电，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11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恒温器和电磁离合器之间，当制冷系统缺少制冷剂系统压力过低后，开关断开，停止压缩机工作。高压保护开关14串联在冷却风扇继电器和主继电器J1的一对触点之间。当制冷系统高压值超过规定值时高压保护开关触点闭合，将电阻短路，使风扇电机高速运转，以增强冷凝器的冷却能力。同时，冷却风扇电动机还直接受发动机冷却液温控开关18的控制。当不开空调AC开关时，若发动机冷却液温度低于85时，风扇电动机不转动；高于95时，风扇电动机低速转动；当冷却液温度达到105时，风扇电动机将高速转动。主继电器中的J1触点在空调AC开关接通时，即可闭合，使鼓风机低速运转，以防止蒸发器表面温度过低而结冰。点火开关置于起动位置(ST)时，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。,8.10 空调系统的维护,8.10.1 空调维修注意事项（1）处理制冷剂时应注意的安全问题如图8-66所示，在处理制冷剂时不要在密闭的空间或靠近明火处处理制冷剂；必须戴防护眼镜，避免液体的制冷剂进入眼睛；不要将制冷剂罐直接接放在温度高于40的热水中；如果液体制冷剂进入眼睛或碰到皮肤，不要揉，要立即用大量的冷水冲洗，要立即到医院进行专业处理。（2）更换零件或管路时注意的问题如图8-66所示，在更换零件或管路时应用制冷剂回收装置回收制冷剂，以便再次使用；在未连接的管路或零件上插上塞子，以免潮气、灰尘进入系统；对于新的冷凝器、储液干燥器等零件不要拔下塞子放置；在拔出新压缩机塞子之前要从排气阀放出氮气，否则在拔塞子时，压缩机油将随氮气一起喷出；不要用火焰加热进行弯管和管路拉伸。,（3）处理装有制冷剂的容器时应注意的问题如图8-67所示，在处理装有制冷剂的容器时不要加热制冷剂的容器；容器要保持在40以下；当用温水中热制冷剂容器时，不允许将容器顶部的阀门浸入水中，防止水掺入制冷管路；使用过的一次性制冷剂容器，禁止再次使用。（4）在空调制冷系统开启补充制冷剂时应注意的问题如图8-67所示，在空调系统运转时，不允许开启高压阀；不允许将液态制冷剂充入空调管路；制冷剂不要充入过量，否则将造成制冷不良。,8.10.2 空调系统的检查（1）直观检查听：一是听取驾驶员对故障原因的说明，二是监听设备有无不正常噪声。主要听压缩机附近是否有非正常的响声。如果有，检查压缩机的安装情况和压缩机内部零件是否损坏；将鼓风机开至中、高档，听鼓风机处否有杂音，检查鼓风机运转是否正常。看：主要是指查看各部件的表面情况，检查压缩机安装是否牢固，压缩机驱动皮带是否有歪斜、破损等情况，同时要求压缩机皮带松紧度合适（可用两个手指压皮带中间部位，能压下710mm为宜）。检查冷凝器表面是否脏污、变形，与水箱之间是否有杂物。检查蒸发器和空气过滤网是否干净和通风良好。检查制冷系统管路、接头及组件表面有无油迹（如有油迹，一般是制冷剂出现渗漏），制冷管路是否有擦伤或变形等。查看制冷剂的数量和工作状态。,摸 ：主要指用手触摸零件的温度，来判断空调系统工作正常与否。开启空调开关，使压缩机运转1520分钟之后，进行如下操作： 利用手感比较车箱冷气栅格吹出的冷风凉度及风量大小。用手触摸压缩机的进、排气管的温度，两者应有明显的温差。利用手感比较冷凝器的进管和出管两者温度。当后者温度低于前者为正常，若两者温度相差不大，甚至相同，说明冷凝器有故障。用手触摸干燥过滤器前后管道的温度，当两者温度一致为正常，否则说明干燥过滤器存在堵塞现象。膨胀阀前面的管道与出口应有很大的温差，否则说明膨胀阀出现故障。,（2）制冷剂量的检查检查制冷剂数量，可分析判断空调系统的工作情况。检查制冷剂的数量方法有：视液镜检查法和系统压力检测法。视液镜检查法的具体操作步骤如下：选择气温高于20的时机，低速运转发动机，将温度控制开关置最冷 (COOL) 位置、鼓风机控制开关置最高 (HI) 位置、进气控制开关置内循环 (REC) 位置、打开空调 (A/C) 开关使发动机在 1500r/min转速运转，将风扇转于高速，调温旋钮转于最冷位置，运转5min左右，从贮液干燥器玻璃观察窗口观看制冷剂流动情况。如图8-68所示。,若孔内呈透明，转速稳定时无气泡出现，转速变化的瞬间，偶尔出现气泡，关闭空调后随即起泡，然后渐渐消失；进出口两侧有温差，高压侧热，低压侧凉，说明制冷剂贮量适中。若看不到气泡，高低压侧温差明显，即使环境温度在20以上，关闭空调后仍无气泡出现，说明制冷剂加注过量就放出多余的制冷剂。若看到间断而微量的气泡，高低压两侧温差较小，说明制冷剂贮量不足，要检查定是否有漏之处，并补足制冷剂。若看到连续不断的气泡，高低压两侧几乎无温差，说明制冷剂严重不足。当制冷剂接近于零时，气泡消失，而出现类似雾状的油沫流动，就及时检漏、修理、抽真空、添加适量添加剂。若看不到气泡，高低压两侧毫无温差，说明制冷系统内完全没有制冷剂。,系统压力检查法的具体操作步骤如下：首先将压力表组的高、低压手动阀关闭，然后将压力表组的高、低压软管分别连接到系统的高、低压检修阀上，并利用系统内制冷剂压力排除管内空气。启动空调系统，待压力表指示稳定后即可读取压力值。R134a空调系统压力正常范围：低压侧为0.15-0.25MPa；高压侧为1.37-1.57MPa。R12空调系统正常工作压力范围：低压侧为0.15-0.20MPa；高压侧为1.45-1.50MPa。,（3）检查制冷剂的泄漏系统的检漏方法有目测检漏法、皂泡检漏法、检漏灯检漏法、电子检漏仪检漏法、抽真空检漏法和加压检漏法等几种。目测检漏法是指用肉眼查看制冷系统(特别是制冷系统的管接头)部位有否润滑油渗漏痕迹的一种检漏方法。因为制冷剂通常与润滑油(冷冻机油)互溶，所以在泄漏处必然也带出润滑油，因此，制冷系统管道有油迹的部位就是泄漏处。,皂泡检漏是指在检漏时，对施加了压力的制冷系统，用毛刷或棉纱蘸肥皂水涂抹在被检查部位，察看被检查部位是否有气泡产生的一种检漏方法。若被检查的部位有气泡产生，则说明这个部位是泄漏处(点)。肥皂水检漏法简便易行，而且很有效，但操作比较麻烦，维修工采用此法检漏时，要求一定要细致、认真。,检漏灯（卤素灯）检漏是指在检漏时，利用卤素与吸入的制冷剂燃烧后产生的不同颜色火焰进行检漏的一种方法具体方法是：打开节气门，点燃气体，调节火焰，高度应在反应板之上12.7mm左右为宜；此火焰高度应烧至铜反应板变成樱红色为止；降低火焰高度，使其在反应板之上6.35mm或和反应板持平。根据火焰颜色，判定泄漏。如有制冷剂出现，反应板之上的火焰颜色应发生变化：淡蓝色表明无制冷剂泄漏；火焰的边缘出现淡黄，是轻微泄漏的象证；黄色，表示有少量泄漏；红紫蓝色，制冷剂大量泄漏；紫色，制冷剂严重泄漏，其泄漏量过大时，可使火焰熄灭。,电子检漏仪检漏应当遵照电子检漏仪制造厂家的有关规定。一般按下列步骤进行：转动控制器或敏感性旋钮至断开(OFF)或0位置；电子检漏仪接入规定电压的电源，接通开关。如果不是电池供电，应有5分钟的升温期；升温期结束后，放置探头于参考漏点处，调整控制器和敏感性旋钮至检漏仪有所反应为止，移动探头，反应应当停止，如果继续反应，则是敏感性调整得过高，如果停止反应，则是调整合适；移动寻漏软管，依次放在各接头下侧，还要检查全部密封件和控制装置；断开和系统连接的真空软管，检查真空软管接头处有无制冷剂蒸气；如发生漏点，检漏仪就会出现象放置在参考漏点处的反应状况；探头和制冷剂的接触时间不应过长，也不要把制冷剂气流或严重泄漏的地方对准探头，否则会损坏探测仪的敏感元件。,抽真空检漏是通过做气密性试验法进行检漏，是对制冷系统抽真空以后，保持一段时间(至少60min)，观察系统中的真空压力表指针是否移动(即指针是否发生变化)的一种检漏方法。要指出的是，