第3章 制冷系统的温度控制

1、汽车空调技术汽车空调技术 泸职校汽修组泸职校汽修组 游玲游玲 第第3章章 制冷系统的温度控制制冷系统的温度控制 3.1 压缩机液击及其预防压缩机液击及其预防 3.1.1蒸发器结冰与压缩机液击蒸发器结冰与压缩机液击 1.蒸发器结冰蒸发器结冰 对于非独立式汽车空调制冷系统，发动机转速高对于非独立式汽车空调制冷系统，发动机转速高压缩机压缩机 转速高转速高制冷量过大制冷量过大蒸发器翅片表面温度降至蒸发器翅片表面温度降至0以下，以下， 则翅片表面的大量露水将发生冻结（结冰）现象。则翅片表面的大量露水将发生冻结（结冰）现象。 2.压缩机液击压缩机液击 蒸发器结冰后，将使蒸发器内部的制冷剂因无法吸收蒸蒸发器

2、结冰后，将使蒸发器内部的制冷剂因无法吸收蒸 发器周围空气的热量而得不到充分蒸发，这种未能充分蒸发发器周围空气的热量而得不到充分蒸发，这种未能充分蒸发 的液态制冷剂被送至压缩机时，由于液体是不能被压缩的，的液态制冷剂被送至压缩机时，由于液体是不能被压缩的， 将使压缩机的活塞、阀片等构件发生严重损坏，俗称将使压缩机的活塞、阀片等构件发生严重损坏，俗称“液液 击击”。 图图3-1 液击瞬液击瞬 间的制冷剂形态间的制冷剂形态 3.1.2 压缩机液击的预防压缩机液击的预防 防止蒸发器表面结冰，是预防压缩机出现液击现象的根防止蒸发器表面结冰，是预防压缩机出现液击现象的根 本措施，而预防蒸发器表面结冰的关键

3、是控制蒸发器的温度。本措施，而预防蒸发器表面结冰的关键是控制蒸发器的温度。 也就是说，汽车空调制冷系统的温度控制，其核心问题就是也就是说，汽车空调制冷系统的温度控制，其核心问题就是 蒸发器温度的控制。蒸发器温度的控制。 目前，主要的控制措施有控制蒸发器表面温度和控制制目前，主要的控制措施有控制蒸发器表面温度和控制制 冷剂蒸发压力两种方法。这两种方法均是通过节流装置和蒸冷剂蒸发压力两种方法。这两种方法均是通过节流装置和蒸 发器控制阀、恒温器来实现对蒸发器温度的控制的。发器控制阀、恒温器来实现对蒸发器温度的控制的。 相应地，汽车空调制冷系统的温度控制分为离合器循环相应地，汽车空调制冷系统的温度控制

4、分为离合器循环 控制系统和蒸发器压力控制系统两大类，并在这两类控制系控制系统和蒸发器压力控制系统两大类，并在这两类控制系 统的基础上衍生出其他控制系统。统的基础上衍生出其他控制系统。 3.2 恒温器恒温器电磁离合器循环制冷系统电磁离合器循环制冷系统 恒温器恒温器电磁离合器循环制冷系统多用于经济型乘用车电磁离合器循环制冷系统多用于经济型乘用车 和载货汽车空调上。根据其采用的节流装置的不同，又可分和载货汽车空调上。根据其采用的节流装置的不同，又可分 为恒温器为恒温器电磁离合器热力膨胀阀循环制冷系统电磁离合器热力膨胀阀循环制冷系统 （ThermostatCycling Clutch Thermal

5、Expansion Valve） 和恒温器和恒温器电磁离合器孔管循环制冷系统（电磁离合器孔管循环制冷系统（Thermostat Cycling Clutch Orifile Tube）两大类，具体的结构形式多种）两大类，具体的结构形式多种 多样，各具特色。多样，各具特色。 3.2.1恒温器恒温器内平衡膨胀阀循环制冷系统内平衡膨胀阀循环制冷系统 1.恒温器恒温器内平衡膨胀阀循环制冷系统的工作原理内平衡膨胀阀循环制冷系统的工作原理 图图3-2 内平衡膨胀阀系统内平衡膨胀阀系统 2.恒温器的结构与工作原理恒温器的结构与工作原理 恒温器（恒温器（Thermostat，亦称温度控制器或温度开关），亦称温

6、度控制器或温度开关） 是一种温度检测、控制装置，能以自动断路或闭路的方式使是一种温度检测、控制装置，能以自动断路或闭路的方式使 受控部件的温度保持在设定范围之内，且其动作温度可人为受控部件的温度保持在设定范围之内，且其动作温度可人为 或自动调整。或自动调整。 （1）机械式恒温器）机械式恒温器 图图3-3 机械式恒温器结构简图机械式恒温器结构简图 1接线柱；接线柱； 2温差调节螺温差调节螺 钉；钉； 3动触点；动触点； 4静触点；静触点； 5调温螺钉；调温螺钉；6固定架；固定架； 7调温轴；调温轴； 8控温板；控温板； 9主弹簧；主弹簧；10调温凸轮；调温凸轮； 11毛细管；毛细管； 12膜盒；

7、膜盒； 13杠杆杠杆 图图3-4 机械式恒温器实物照片机械式恒温器实物照片 调温装置由凸轮、转轴、调节螺钉几部分组成，其功能调温装置由凸轮、转轴、调节螺钉几部分组成，其功能 是使恒温器能在最低温度至最高温度的范围内对任一设定温是使恒温器能在最低温度至最高温度的范围内对任一设定温 度产生控制动作。度产生控制动作。 恒温器触点开关的恒温器触点开关的 断开点（即触点断开时对断开点（即触点断开时对 应的蒸发器表面的温度数应的蒸发器表面的温度数 值）是根据调节轴调定位值）是根据调节轴调定位 置的变化而变化的，触点置的变化而变化的，触点 的断开点与闭合点的位置的断开点与闭合点的位置 彼此平行，其工作温度特

8、彼此平行，其工作温度特 性如图性如图3-5所示。所示。 图图3-5 恒温器触点的工作温度特性恒温器触点的工作温度特性 图图3-6 机械式恒温器工作原理机械式恒温器工作原理 1电磁离合器线圈；电磁离合器线圈；2偏心弹簧；偏心弹簧；3毛细管；毛细管；4波纹管；波纹管；5调节轴；调节轴；6调节调节 凸轮；凸轮； 7调节弹簧；调节弹簧；8调节螺钉；调节螺钉；9触点；触点；10蓄电池；蓄电池；11杠杆杠杆 （2）热敏电阻式恒温器）热敏电阻式恒温器 热敏电阻式恒温热敏电阻式恒温 器所用的感温元件是器所用的感温元件是 一支圆片状的热敏电一支圆片状的热敏电 阻，安装在蒸发器的阻，安装在蒸发器的 出风口处。由热

9、敏电出风口处。由热敏电 阻把蒸发器温度的变阻把蒸发器温度的变 化转换为电信号，传化转换为电信号，传 送到放大器进行放大送到放大器进行放大 之后，通过继电器控之后，通过继电器控 制电磁离合器线圈得制电磁离合器线圈得 电回路的通断，进而电回路的通断，进而 实现恒温控制。实现恒温控制。 图图3-7 热敏电阻式恒温器工作原理图热敏电阻式恒温器工作原理图 3.2.2恒温器恒温器H形膨胀阀循环制冷系统形膨胀阀循环制冷系统 1.恒温器恒温器H形膨胀阀循环制冷系统的工作原理形膨胀阀循环制冷系统的工作原理 图图3-8 H形膨胀阀制冷系统形膨胀阀制冷系统 2.恒温器恒温器H形膨胀阀循环制冷系统的优点形膨胀阀循环制

10、冷系统的优点 1）控制精度高，响应性好。）控制精度高，响应性好。 2）结构简单、紧凑，安装方便。）结构简单、紧凑，安装方便。 3）耐振动，运行事故少，可靠性高。）耐振动，运行事故少，可靠性高。H形膨胀阀直接安装在形膨胀阀直接安装在 蒸发器上，接头少，发生制冷剂泄漏的机率低。蒸发器上，接头少，发生制冷剂泄漏的机率低。 4）能够在工作时调节蒸发器的过热度，维修调试方便。）能够在工作时调节蒸发器的过热度，维修调试方便。 恒温器恒温器电磁离合器热力膨胀阀循环制冷系统适用于热电磁离合器热力膨胀阀循环制冷系统适用于热 湿负荷和运行工况的变化都比较大的汽车空调系统，且空调湿负荷和运行工况的变化都比较大的汽车

11、空调系统，且空调 系统的工作对汽车动力（车速）的影响较小。系统的工作对汽车动力（车速）的影响较小。 3.2.3恒温器恒温器电磁离合器孔管循环制冷系统电磁离合器孔管循环制冷系统 恒温器恒温器电磁离合器孔管循环制冷系统（电磁离合器孔管循环制冷系统（Thermostat Cycling Clutch Orifice Tube，CCOT）以孔管（）以孔管（Orifice Tube）来代替恒温器）来代替恒温器电磁离合器热力膨胀阀循环制冷系统电磁离合器热力膨胀阀循环制冷系统 中较复杂的膨胀阀，使得中较复杂的膨胀阀，使得CCOT的系统结构更为简单。的系统结构更为简单。 1.恒温器恒温器电磁离合器孔管循环制冷

12、系统的工作原理电磁离合器孔管循环制冷系统的工作原理 图图3-9 CCOT制冷系统制冷系统 1冷凝器；冷凝器；2压缩机；压缩机；3集液器；集液器；4溢油孔；溢油孔； 5电磁离合器线圈；电磁离合器线圈； 6恒温器；恒温器；7蒸发器；蒸发器；8蓄电池；蓄电池；9孔管孔管 2.恒温器恒温器电磁离合器孔管循环制冷系统的优点电磁离合器孔管循环制冷系统的优点 1）压缩机起动转矩小，系统的运行经济性好。）压缩机起动转矩小，系统的运行经济性好。 2）系统可靠性高，机件使用寿命长。）系统可靠性高，机件使用寿命长。 3）运行噪声低，舒适性好。）运行噪声低，舒适性好。 得益于上述优点，得益于上述优点，CCOT制冷系统

13、已经广泛应用在对运制冷系统已经广泛应用在对运 行经济性要求较高的中、低档乘用车上，在高档乘用车上的行经济性要求较高的中、低档乘用车上，在高档乘用车上的 应用也有日益扩大的趋势。应用也有日益扩大的趋势。 3.压力开关压力开关电磁离合器孔管循环制冷系统电磁离合器孔管循环制冷系统 在恒温器在恒温器电磁离合器孔管循环制冷系统的基础上，又电磁离合器孔管循环制冷系统的基础上，又 推出了压力开关推出了压力开关电磁离合器孔管循环制冷系统。电磁离合器孔管循环制冷系统。 压力开关压力开关电磁离合器孔管循环制冷系统淘汰了恒温器，电磁离合器孔管循环制冷系统淘汰了恒温器， 以压力开关取而代之。以压力开关取而代之。 图图

14、3-10 用压力开关控制的用压力开关控制的CCOT制冷系统制冷系统 3.3 基于蒸发器压力控制的制冷系统基于蒸发器压力控制的制冷系统 3.3.1吸气节流阀吸气节流阀外平衡膨胀阀制冷系统外平衡膨胀阀制冷系统 1.工作原理工作原理 图图3-11 吸气节流阀（吸气节流阀（STV阀）制冷系统的工作原理阀）制冷系统的工作原理 2.吸气节流阀吸气节流阀 吸气节流阀（吸气节流阀（Suction Throttling Value，STV）的构造）的构造 如图如图3-12所示。其作用是控制蒸发器蒸发压力不得超出一定所示。其作用是控制蒸发器蒸发压力不得超出一定 的压力范围，以防止蒸发器表面结冰。的压力范围，以防止

15、蒸发器表面结冰。 图图3-12 吸气节流阀（吸气节流阀（STV阀）阀） 3.3.2先导阀操纵的绝对压力吸气节流阀制冷系统先导阀操纵的绝对压力吸气节流阀制冷系统 吸气节流阀吸气节流阀外平衡膨胀阀制冷系统容易受到海拔高度外平衡膨胀阀制冷系统容易受到海拔高度 变化的影响，控制精度较差，且主膜片处容易出现制冷剂泄变化的影响，控制精度较差，且主膜片处容易出现制冷剂泄 漏问题。漏问题。 因此，吸气节流阀因此，吸气节流阀外平衡膨胀阀制冷系统已经被先导外平衡膨胀阀制冷系统已经被先导 阀操纵的绝对压力吸气节流阀（阀操纵的绝对压力吸气节流阀（Pilot Operated Absolute Suction Thro

16、ttling Value，POA）制冷系统所取代。）制冷系统所取代。 1.POA制冷系统的工作原理制冷系统的工作原理 POA制冷系统的工作原理如图制冷系统的工作原理如图3-13所示。制冷剂经压缩、所示。制冷剂经压缩、 冷凝后，在外平衡膨胀阀的节流、膨胀和控制下，进入蒸发冷凝后，在外平衡膨胀阀的节流、膨胀和控制下，进入蒸发 器蒸发吸热。蒸发器出来的低压制冷剂气体，经过器蒸发吸热。蒸发器出来的低压制冷剂气体，经过POA阀的阀的 压力控制后，再回到压缩机。压力控制后，再回到压缩机。 图图3-13 POA制冷系统制冷系统 图图3-14 美国通用汽车公司的美国通用汽车公司的POA制冷系统制冷系统 1压缩

17、机；压缩机；2电磁离合器；电磁离合器；3冷凝器；冷凝器；4储液干燥器；储液干燥器；5高压液体管路；高压液体管路；6 高压气体管路；高压气体管路；7低压气体管路；低压气体管路；8加热软管；加热软管；9鼓风机电机；鼓风机电机；10POA阀；阀； 11蒸发器；蒸发器；12膨胀阀；膨胀阀；13消音器消音器 2.POA阀的构造和工作原理阀的构造和工作原理 POA阀的构造主要由活塞式吸气节流阀和波纹管控制的先导阀两部分阀的构造主要由活塞式吸气节流阀和波纹管控制的先导阀两部分 组成。阀上有五个接口，分别为蒸发器、压缩机、外平衡管、溢油管和压组成。阀上有五个接口，分别为蒸发器、压缩机、外平衡管、溢油管和压 力

18、表接口。力表接口。 图图3-15 先导阀操纵的绝对压力吸气节流阀（先导阀操纵的绝对压力吸气节流阀（POA阀）阀） 3.3.3组合式先导阀操纵的绝对压力吸气节流阀制冷系统组合式先导阀操纵的绝对压力吸气节流阀制冷系统 前述的前述的STV制冷系统和制冷系统和POA制冷系统接口太多，容易制冷系统接口太多，容易 造成制冷剂的泄漏和使空气、水分进入到制冷系统。由于接造成制冷剂的泄漏和使空气、水分进入到制冷系统。由于接 头太多，安装、维护的工作量也大。头太多，安装、维护的工作量也大。 为了克服这些问题，又出现了将上述这些控制阀组合在为了克服这些问题，又出现了将上述这些控制阀组合在 一起的组合式先导阀操纵的绝

19、对压力吸气节流阀制冷系统。一起的组合式先导阀操纵的绝对压力吸气节流阀制冷系统。 在组合式先导阀操纵的绝对压力吸气节流阀制冷系统在组合式先导阀操纵的绝对压力吸气节流阀制冷系统 中，将储液干燥器、外平衡膨胀阀、中，将储液干燥器、外平衡膨胀阀、POA阀集成在一个体积阀集成在一个体积 较大的制冷剂储罐中，简化了结构，克服了较大的制冷剂储罐中，简化了结构，克服了POA制冷系统的制冷系统的 缺点。缺点。 这种集成在制冷剂储罐中的控制阀称为罐中阀（这种集成在制冷剂储罐中的控制阀称为罐中阀（Valves In Receiver，VIR）。因此，组合式先导阀操纵的绝对压力）。因此，组合式先导阀操纵的绝对压力 吸

20、气节流阀制冷系统也称罐中阀制冷系统（吸气节流阀制冷系统也称罐中阀制冷系统（VIR制冷系统）。制冷系统）。 1.VIR制冷系统的工作原理制冷系统的工作原理 图图3-16 VIR制冷系统工作原理制冷系统工作原理 2.VIR阀的构造和工作原理阀的构造和工作原理 图图3-17 VIR阀的结构阀的结构 3.3.4蒸发器压力调节器控制的制冷系统蒸发器压力调节器控制的制冷系统 蒸发器压力调节器控制的制冷系统以蒸发器压力调节器蒸发器压力调节器控制的制冷系统以蒸发器压力调节器 （Evaporator Pressure Regulator，EPR）为控制元件，）为控制元件， 实现对制冷系统的控制。实现对制冷系统的

21、控制。 1.EPR制冷系统的工作原理制冷系统的工作原理 蒸发器压力调节器装在压缩机的入口处，而不是在蒸发蒸发器压力调节器装在压缩机的入口处，而不是在蒸发 器出口处。由于安装位置的差异，蒸气的过热度有所不同。器出口处。由于安装位置的差异，蒸气的过热度有所不同。 所以所以EPR系统的平衡设计值（蒸发压力）相对于其它制冷系统的平衡设计值（蒸发压力）相对于其它制冷 系统略有提高。系统略有提高。 制冷系统的工作原理和其它系统类似，都是将蒸发压力制冷系统的工作原理和其它系统类似，都是将蒸发压力 控制在高于控制在高于0.308MPa，以防止蒸发器表面结冰。，以防止蒸发器表面结冰。 EPR制冷系统主要用在克莱

22、斯勒汽车公司和丰田公司制冷系统主要用在克莱斯勒汽车公司和丰田公司 的中、高级汽车上。的中、高级汽车上。 2.蒸发器压力调节器蒸发器压力调节器 图图3-18 EPR-型蒸发器压力调节器型蒸发器压力调节器 1活塞支承弹簧；活塞支承弹簧； 2先导阀座；先导阀座； 3先导阀；先导阀； 4先导阀弹簧；先导阀弹簧；5活塞；活塞； 6O形圈；形圈； 7波纹管固定板；波纹管固定板； 8波纹管；波纹管；9阀体；阀体； 10小孔小孔 EPR-型蒸发器压力调节器的结构更简单，它只有一型蒸发器压力调节器的结构更简单，它只有一 个铜质波纹管作制冷剂的通道，进气口设置了一只锥形阀。个铜质波纹管作制冷剂的通道，进气口设置了

23、一只锥形阀。 图图3 -19 EPR-型蒸发器压力调节器型蒸发器压力调节器 1O形圈；形圈； 2阀体；阀体； 3锥阀座；锥阀座；4锥阀；锥阀； 5波纹管波纹管 当蒸发压力高时，波纹管伸长，锥形阀打开；反之，当蒸发压力高时，波纹管伸长，锥形阀打开；反之， 锥形阀关闭。锥形阀关闭。EPR-型蒸发器压力调节器结构简单，但控型蒸发器压力调节器结构简单，但控 制精度较差。制精度较差。 3.3.5热气旁通阀控制的制冷系统热气旁通阀控制的制冷系统 1.工作原理工作原理 图图3-20 热气旁通阀控制的制冷系统（热气旁通阀控制的制冷系统（HGBV制冷系统）制冷系统） 1过冷器；过冷器；2干燥器；干燥器；3压缩机；压缩机；4辅助发动机；辅助发动机；5视液窗；视液窗；6外平衡式热力膨胀阀；外平衡式热力膨胀阀；7蓄电池；蓄电池； 8温度控制器；温度控制器；9外平衡管接口；外平衡管接口；10感温包；感温包；11蒸发器；蒸发器；12外平衡管；外平衡管；13热气旁通阀；热气旁通阀；14储储 液罐；液罐；15冷凝器冷凝器 热气旁通阀（热气旁通阀（Hot Gas By-pass Valve，HGBV）的）的 功用是：当蒸发器表面温度降到功用是：当蒸发器表面温度