汽车空调系统课件

1、第8章 汽车空调系统,8.1 概述 8.2 汽车空调制冷系统 8.3 采暖系统与通风系统 8.4 汽车空调系统的自动控制 8.5 汽车空调系统控制电路 8.6 汽车空调的检修,学习目标,熟悉汽车空调系统的基础理论和知识； 掌握汽车空调系统的结构和工作原理； 了解汽车空调的取暖与通风系统； 掌握汽车空调系统的控制元件及控制电路； 掌握汽车空调系统的压力检测、系统排空、检漏、抽真空、制冷剂充注； 熟悉汽车空调系统的常见故障诊断方法。,气候对驾驶员的影响,炎热： 快速感到疲劳 降低反应能力 降低注意力 脉搏加快 不舒服 较高的空气湿度： 车窗水雾造成较差的视野 加强炎热的影响 有害物质： 异味 头痛

2、 头晕 过敏反应,1.概念： 空调是空气调节器的简称。 所谓空调是指车厢内的空气条件按照预先设计的使用要求而保持一定的舒适程度的装置。 空调装置已成为衡量汽车功能是否齐全的标志之一。,8.1 概述,2.空调的演变过程及作用 一、汽车空调系统的演变 1.单一供暖空调装置阶段1927年 2.单一供冷空调装置阶段1939年 3.冷暖型汽车空调器阶段1954年 4.自控汽车空调装置阶段1964年 5.电脑控制汽车空调阶段1977年,3.种类： 1.非独立式空调系统:轿车、轻型汽车、中小型客车及工程机械 2.独立式空调系统：大型客车和豪华型大中客车,8.1.1 汽车空调系统的功能 主要作用是提高制冷、取

3、暖、通风、空气过滤和控制功能。 按其功能，空调组成有4大系统： 采暖系统 制冷系统 送风系统 净化系统 控制系统,补充：采暖系统的分类 按所使用的热源不同可分为： 1）水暖式：利用发动机的冷却液热量，多用于轿车。 2）独立热源式：装有专门的暖风装置，多用于客车和载货车。 3）综合预热式：既利用发动机的冷却液热量，又装有燃烧预热的综合加热装置暖风，多用于大客车。,9.1.2 汽车空调系统的特点,1.抗冲击能力强 2.动力源多样 3.电力控制源多样 4.制冷效果强 5.控制方式不一样 6.结构紧凑、质量小 7.车内风量分配不均匀,8.1.3 制冷剂和冷冻机油,一、制冷剂,制冷剂是空调制冷系统中的“

4、热载体”，它可根据空调制冷系统的要求变化状态，实现制冷循环。,（1）不易易燃 （2）无毒 （3）无腐蚀性 （4）与冷冻机遇接触时，加油化学物理稳定性,氟利昂R12,沸点为-26.5，热工性能接近R12（CFC12），破坏臭氧层潜能值ODP为0，但温室效应潜能值WGP为1300，现被用于冰箱、冰柜和汽车空调系统，以代替氟利昂12。 它比R12的优越性在于以下几个方面： 1、R134a不含氯原子，对大气臭氧层不起破坏作用； 2、R134a具有良好的安全性能（不易燃，不爆炸，无毒，无刺激性无腐性）； 3、R134a的传热性能比较接近，所以制冷系统的改型比较容易； 4、R134a的传热性能比R12好，

5、因此制冷剂的用量可大大减少。,氟利昂R134a,制冷剂的选用原则：（1）压缩机的类型；（2）蒸发压力和蒸发温度；（3）冷凝温度和冷凝压力；（4）制冷装置的使用条件。 制冷剂的选用： （1） R12：破坏大气臭氧层，已经被禁止使用。 （2） R134a：现在汽车空调制冷剂的首选制冷剂。,是一种在高低温工况下均能正常工作的特殊润滑油。 性能要求：（1）凝点低，具有良好的低温流动性；（2）粘度受温度的影响要小；（3）与制冷剂的溶解性能要好；（4）要有较高的热稳定性；（5）化学性质要稳定。,二、压缩机油,冷冻机油注意事项：,1、容易吸水，用后马上拧紧盖。 2、不能使用变质浑浊的润滑油。 3、不允许添加

6、过量润滑油。 4、不同牌号不能混用。 5、更换系统部件时，应适当补充润滑油。,更换系统部件时，应适当补充冷冻油,8.2 汽车空调制冷系统,思考：人在游泳上岸时，为什么会有冷的感觉？在手臂上涂抹酒精为什么会有凉爽的感觉？空调制冷原理是否和这些现象有联系？,总结：制冷原理,沸点温度与压力有关,压力增加，沸点升高；压力降低，沸点下降,8.2.1 制冷的基本原理,归纳制冷原理： 1.压缩过程 2.冷凝过程 3.膨胀过程 4.蒸发过程 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。,主要由压缩机、冷凝器、储液干燥器、蒸发器等零部件组成。,8.2.3 制冷系统的组成,1.汽车空调压缩机,

7、1.制冷压缩机 (1)、作用 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。 (2)、原理 与普通空气压缩机相似，只是密封程度要求更高。,1、摇板式空调压缩机结构,摇板式空调压缩机结构,2、斜盘式空调压缩机结构,3、涡旋式空调压缩机结构,知识拓展：曲轴活塞连杆式空调压缩机结构,知识拓展：三角转子式空调压缩机结构,2.冷凝器,（1）作用 使从压缩机排出的高温高压制冷剂在冷凝器中得到液化或冷凝,并把热量散发到空气中,从而使其冷凝为高压制冷剂液体。 （2）组成 芯管（由铜管或铝管制成）、散热片 （3）位置 多在发动机散

8、热器前方，并在冷凝器前面安装电扇。,（4）类型 1）管片式 2）管带式 由多孔扁管弯成蛇管形。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。小型汽车采用。 3）鳍片式 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。散热性能好，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。,冷凝器,3.蒸发器,(1) 作用 产生冷气、降温除湿。（与功能与冷凝器相反） 吸热作用：由铝制芯管和散热片组成。 散热面积：比冷凝器小一半。,管带式蒸发器,(2) 分类: 蒸发器有管片式、管带式和层叠式三种结构。 管片式结构简单、加工方便，

9、但换热效率较差。 管带式比管片式工艺复杂，效率可提高10%左右。 层叠式加工难度最大，但其换热效率也最高，结构也最紧凑。,蒸发器,（3）工作原理 进入蒸发器排管内的低温、低压液态制冷剂，通过管壁吸收穿过蒸发器传热表面空气的热量，使之降温。与此同时，空气中所含的水分由于冷却而凝结在蒸发器表面，经收集排出，使空气减湿，被降温、减湿后的空气由鼓风机吹进车室内，就可使车内获得冷气。,蒸发器结霜,当蒸发器的温度低于零度，流过蒸发器的空气中的水分就会凝结成冰块附着在蒸发器表面，阻碍蒸发器和空气进行热交换。,蒸发器结霜的原因有五点： 1、膨胀阀的调节度过小； 2、系统制冷剂过少，蒸发压力过低； 3、内循环滤

10、网堵塞； 4、温控（或温度传感器）失灵，压缩机不停机； 5、变排量压缩机的能量控制阀（压力调节阀）失灵，压缩机一直处全容量工作，致使低压压力过低而蒸发器结霜。,4.热力膨胀阀,膨胀阀也称节流阀，它是一种感压和感温阀，是汽车空调制冷系统中的一个主要部件。,类型：内平衡式 外平衡式 H型（吉普、捷达、2000、标致） 工作特点：膨胀阀安装在蒸发器入口处，感温筒在出口处。其内制冷剂感受温度而体积变化，引起膜片动作，而使球阀开启的角度变化，从而控制制冷剂量。（节流降压）,1）节流做用：高压的液态制冷剂经过膨胀阀的节流孔节流后，成为低压的雾状的液压制冷剂，为制冷剂的蒸发创造条件；2）控制制冷剂的流量：进

11、入蒸发器的液态制冷剂，经过蒸发器后，制冷剂由液态蒸发为气态，吸收热量，降低车内的温度。膨胀阀控制制冷剂的流量，保证蒸发器的出口完全为气态制冷剂，若流量过大，出口含有液态制冷剂，可能进入压缩机产生液击；若制冷剂流量过小，提前蒸发完毕，造成制冷不足；,热力膨胀阀的作用：,内平衡式膨胀阀,感温包,感温包内充注的是处于气液平衡饱和状态的制冷剂，这部分制冷剂与系统内的制冷剂是不相通的。它一般是绑在蒸发器出气管上，与管子紧密接触以感受蒸发器出口的过热蒸气温度，由于它内部的制冷剂是饱和的，所以就根据温度传递温度下饱和状态的压力给阀体。,感温包,外平衡式膨胀阀,外平衡式膨胀阀与内平衡式膨胀阀原理基本相同，区别

12、是：内平衡式膨胀阀膜片下面感受到的是蒸发器入口压力；而外平衡式膨胀阀膜片下面感受到的是蒸发器出口压力。,H型膨胀阀,H型膨胀阀位置,5.节流膨胀管,节流管是一种细小的铜管，安放在一根塑料套管内。来自冷凝器的制冷剂只能从细小的铜管中通过（节流），进入蒸发器。,节流膨胀管位置,集液器,节流膨胀管不能调节制冷剂的流量，液体制冷剂很可能流出蒸发器进入压缩机，造成压缩机“液击“现象，为此在节流膨胀管制冷系统中，安装一个集液器（气液分离器），实现气液分离。,知识拓展,按节流元件不同，空调可分为：,膨胀管/孔管式（左）；膨胀阀（右）,6.储液干燥器,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，

13、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。,观察孔气泡与制冷量的关系,干燥瓶安装位置,7.积液器,集液器用于孔管式的制冷循环， 集液器安装在蒸发器与压缩机之间。 集液器的作用将制冷剂进行气液分离，另外也具有与储液干燥罐相同的作用,积累器安装位置,8.电磁离合器,作用：控制压缩机（接通、切断） 工作特点：电磁线圈一端搭铁，另一端经空调开关与电源相连。 当开关（冷气）接通时，离合器接合，压缩机转动。 当开关（冷气）关闭时，离合器分离，压缩机停止运转。,电磁离合器的组成,1、压盘 2、皮带盘 3、电磁线圈 4、压缩机缸体,结构,电磁离合器是由定子、带皮带

14、轮的转子、靠磁力使传动皮带与压缩机连接的压力板等部件组成。 定子固定在压缩机壳体上，压力板固定在压缩机轴上，在转子内表面和压缩机前壳体之间，装有两个滚珠轴承。,工作原理,当向图中的线圈提供电流时，铁芯中便会产生磁场，吸引铁棒。,电磁离合器分离状态,电磁离合器结合状态,压缩机不工作时，压盘与皮带盘不接触，安装时一定要注意。 间隙约为：0.35-0.6mm，若不当应使用调整垫片进行调整 测量工具：间隙规或百分表,电磁离合器的检修,1、车上检查 （1）、检查离合器轴承部位是否漏油 （2）、检查压盘上有没有油的痕迹 （3）、检查电磁离合器轴承的噪音 启动发动机 空调关闭时，压缩机部位有没有异常的噪音，

15、如果有异常噪音存在，更换电磁离合器。,电磁离合器的检修,（4）、检查电磁离合器的吸合动作 拆开电磁离合器接头 将蓄电池正极接在电磁离合器接头上，负极与车身相连 检查电磁离合器的吸合动作 如果没有吸合，更换电磁离合器,电磁线圈的电阻约为：4-5,电磁离合器的检修,（5）、检查压盘有没有噪音 空调打开时，检查压盘处有没有异常的金属噪音，如果有，更换电磁离合器。,8.2.4 汽车空调控制部件,1.制冷循环的压力控制,在空调制冷系统中一般都设有压力保护:高压保护和低压保护。 实现这种保护功能的元件:高压开关;低压开关;高低压组合开关。,一种设在高压回路中，主要目的是： 1. 保护压缩机在制冷剂泄漏、压

16、力过低情况下不空转，避免压缩机因缺乏润滑油而损坏； 2. 起到低温环境保护作用，以免在过低的环境温度下使制冷系统工作而造成蒸发器表面结冰，并增加不必要功耗。,低压保护开关,低压保护开关,另一种设在低压回路中，主要目的是： 真正感受吸气压力，用来控制高压旁通阀的除霜作用，即当低压压力低达某一规定值时，接通高压旁通阀（电磁阀），让部分高压蒸汽直接进入蒸发器，已达到除霜目的。,低压保护开关工作原理,当系统吸气压力降低时，压力调整弹簧和压力差弹簧的弹力相抵消，动作板复原，微动开关动作，接点通电，高压旁通阀开启。在正常运转时，高压旁通阀通路的接点常开。,高压保护开关,高压保护开关用来防止系统在异常高压下

17、工作，保护系统不受损坏。 其作用方式有两种： 1. 自动切断电磁离合器的电路，使压缩机停转。 2. 接通冷却风扇高速档电路，自动提高风扇转速，以降低冷凝器温度和压力。,高低压组合开关（三位压力开关）,泄压阀,泄压阀安装在压缩机高压侧或储液干燥器上，在正常情况下，由于弹簧的压力，将密封塞压向阀体，与A面凸缘紧贴，压缩机内制冷剂不能流出。当压缩机内压力异常升高，（例如以R134a为制冷剂，压力升至3.65Mpa），弹簧被压缩，阀被打开，制冷剂释放，压缩机压力立即下降，当压力降至压差为0.21Mpa左右时，弹簧又立即将密封塞推向阀体A面，将阀关闭。,2.蒸发器的温度控制器,3. 冷凝器风扇控制,五、

18、鼓风机控制,4.鼓风机控制,汽车空调暖风系统的主要功能： 将在寒冷温度中行驶的汽车车厢温度调节到舒适的温度； 车上玻璃除霜,8.3 采暖系统与通风系统,8.3.1 汽车空调制暖系,一、暖风系统按照热源的不同可以分为 1. 水暖式：利用发动机冷却液 2. 气暖式：利用发动机排气系统的热量 3. 独立燃烧式：装有专门燃烧的机构 4. 综合燃烧式：既利用发动机冷却液又装有专门的燃烧机构,1.水暖式采暖系统,将冷却液引入车厢内的热交换器中，使鼓风机送来的车厢内空气或外部空气与热交换器中的冷却液进行热交换，鼓风机将加热后的空气送入车厢内。,水暖式采暖系统,气暖式采暖系统,热量交换器与排气管并联,知识拓展

19、：水暖式排气余热采暖系统,知识拓展：水暖式排气余热采暖系统,冬季需要供暖时，发动机出水球阀打开，发动机内的循环冷却水通过发动机内水泵和外水泵的动力从发动机水套中引出，流经安装在排气管路上的排气换热器，循环冷却水与高温排气在排气换热器中进行热交换，加热后的循环水经循环管路流入车厢内的强制散热器和除霜器，进行供暖和除霜,散热后的循环水再流回发动机，如此完成一个循环。,3.独立燃烧式采暖系统,4.综合预热式采暖系统,二、暖风系统按照循环方式的不同可以分为： 内气式（内循环式） 外气时（外循环式） 3. 内外气并用式（内外混合式）,8.3.2 汽车空调通风系,自然通风（动压通风）：结构简单，不消耗动力

20、。汽车大部分设有动压通风口。通风口的位置取决于车身结构形式及风压分布。 强制通风：需要能源和通风装置，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，将外气和空调冷暖空气混合后送进车内。 综合通风：兼具二者,轿车车身表面风压分布：,进风口设在车窗下部正风压区，排风口设在车厢后部负压区。强制通风增设鼓风机，风口和动压通风一致。,大客车通风系统：一般为综合通风，进风口设在车身后侧面的正压区，排风口设在车身前部驾驶室两侧上部。,大客车车身表面风压分布：,大客车自然通风和冷暖风的布置,车底式空调机组强制性新风引入装置,在靠近车底侧板的蒸发箱处开一进风口，安装引风机。,车前顶部和前围进新风

21、，车前门下方排气,车顶和换气扇的车内结构,8.3.3 汽车空调的净化,车内除尘的方法,提醒: 广大汽车用户，安装了空调过滤网并不是一劳永逸的方法。只有定期更换滤网才能持久保证良好的用车环境 。 夏季和冬季或每行驶7500-8000公里时更换空调滤网,高端空气净化器里使用的核心滤网,微孔铝蜂窝复合滤网材料， 材料的表面处理了冷触媒等，可以起到杀菌，杀病毒，分解有机挥发物，除甲醛 银离子抗菌布 活性炭夹层可以除异味，二手烟，吸附甲醛,蒸发器制冷过程中会凝结空气中的水分，粘附杂质、灰尘等固体有害物质，和人体油脂、尼古丁等化学物质，最后滋生细菌。 具体表现为空调异味。,汽车空调经历了手动空调和自动空调

22、两个阶段,汽车空调经历了手动空调和自动空调两个阶段,知识拓展：双区空调；后排出风口,双区空调：可以按照乘客所设定的温度，让车内具备不同温度的环境。 后座出风口： 是一项舒适性配置，指在车辆的后排座椅附近设置有一个或多个空调出风口，它与前排空调共用同一个压缩机，一般可以单独调节送风量的大小。,8.4 汽车空调系统的自动控制,各种输入信号电路、ECU、各种执行机构,1、传感器 1）温度传感器 空调自动控制系统中使用了很多不同类型的温度传感器，但最多使用的还是具有负温度系数的热敏电阻。其特性如图所示：热敏电阻阻值的变化是随着温度的升高而减小的；反之，则电阻变大。,（l）驾驶室内温度传感器（室温传感器

23、） 车内温度传感器检测驾驶室内的温度，并将温度信号输入ECU,以确定乘客舱的平均气温。一般安装在仪表板下端。,（l）驾驶室内温度传感器（室温传感器）安装位置,（l）驾驶室内温度传感器（室温传感器）安装位置,（2）车外温度传感器（环境温度传感器） 车外温度传感器利用热敏电阻检测驾驶室外的空气温度，并将温度信号输入ECU。,（2）车外温度传感器（环境温度传感器）安装位置,（3）空调温度开关 主要用于使用温度检测开关的可变容量压缩机系统，根据驾驶室冷气的状况控制压缩机是否工作，从而提高压缩机的工作效率。,（4）冷却液温度传感器 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E

24、CU，用于低温时的冷却风扇转速控制。,（5）蒸发器温度传感器 安装在蒸发器片上，检测通过蒸发器的空气的温度。在采用热敏电阻型除霜设备的空调器中，蒸发器通常安装有两个热敏电阻：一个用于除霜设备，一个用于蒸发器温度传感器，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。,（6）日光传感器 也称阳光强度传感器，安装在汽车前挡风玻璃下面容易接受目光照射的位置处。该传感器将阳光辐射程度转变成电信号，并输送给空调ECU。安装于除霜栅格上。,（7）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

25、送给空调ECU。,（8）制冷剂流量传感器 用于检测制冷剂的流量。,2、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

26、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。 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。,2、执行元件,1）进风伺

27、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

28、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。,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。,三、自动空调控制功能,1 温度调节按钮 2 自动空调启动钮 3 空气流量控制 4 空调启动开关 5 车内空气分配控制 6

29、空气流量控制 7 进气控制8 空调关闭开关 9 后风窗除霜控制,8.5 汽车空调控制电路,汽车空调系统控制电路是由前述各种控制装置、保护开关和一些必要的电气元件组成，有的简单，有的复杂，视车型及豪华程度而定。,8.5.1最基本的控制电路,图8-30 冷风机控制电路,8.5.2汽车空调控制电路举例 日本丰田LITEACE牌面包车空调系统：大体分为电源控制，压缩机离合器控制和安全保护三部分。电源控制部分包括蓄电池、点火开关、保险丝、继电器、鼓风机电动机开关（分高、中和低三挡）和电磁离合器等。 当点火开关合上后，继电器吸合。再把风机开关闭合，则风机转动。同时，电磁离合器也吸合，压缩机工作。,8.6汽车空调系统的检修,8.6.1 汽车空调系统的使用与维护,1使用前按标准量加足制冷剂，清除冷凝器、加热器上的污垢，放净蒸发箱里的积水。 2关闭车窗、车门，否则会降低制冷效率。 3调整风口、风向。 4发动机停