1、汽车空调与暖风系统汽车空调与暖风系统空调系统的概念v1、空调的概念：空调是空气调节的简称，是对空气进行冷却、加热、洗涤或过滤、加湿或除湿、循环流动或不循环流动的处理过程 v2、空调的功能：调节车内温度 调节车内的湿度 调节车室内的空气循环 过滤净化车内空气 空调系统的发展历史空调系统的发展历史汽车空调系统与环境v汽车空调使人们享受到了适宜的车内环境，但同时也对外界环境带来了负面影响。我们都知道，地球大气层是由一层稀薄的气体组成的，这层气体包裹着地球，主要由氧和氮构成，还有一些稀有气体臭氧被破坏的原理汽车空调与暖风系统汽车空调与暖风系统学习内容2.1 基本概念 热v热是构成物体的分子的活动或运动
2、增加。热从温度较高（分子能量较高）区域流至温度较低（分子能量较低）区域。热的传递方式：传导：热在物质内的直接传递称为传导。例如，加热铜棒的一端另一端会逐渐变热。对流：受热液体或气体的运动使热传递。例如，用水壶做水时，壶底部的水分子受热彼此分开并上升，周围冷的重的液体或气体流到底部，不断循环，水就会被烧开。辐射：辐射是以红外线方式发射和传递热。物体产生的热变成红外线，当红外线射到物体上时，就使物体分子运动加剧，如太阳能热水器。2.1 基本概念-物资的物态变化v物质有三种状态：固态、液态和气态。水三种状态的变化。汽车的空调系统就是运用液体蒸发从物体上带走热量的原理，通过制冷剂的循环将热量由车内带到
3、室外的。2.1 基本概念温度v温度：是物体冷暖程度的标志。温度越高，物体就越热。常见的温度标定方法主要有三种，即：摄氏温标，以符号t表示，单位为摄氏度（）；华氏温标，单位为（）；绝对温标，也称热力学温标或开氏温标，以符号T表示，单位为（K）。2.1 基本概念温度v这三种温标之间的关系为：摄氏温度（）5/9华氏温度（）-32 绝对温度（K）摄氏温度（）+273.150 C100 C373 K273 K0 K-273 C2.1 基本概念压强v压强：固体、液体或气体作用在单位面积上的压力称为压强。v大气压：在任何表面上，由于大气的重量所产生的压力，也就是单位面积上所受到的力，叫做大气压。压强v压强的
4、单位通常用每平方米的作用力表示。例如，1平方米面积上的作用力是1牛顿，也就是1帕斯卡，用符号Pa表示。1MPa1000KPa1000000Pav在海平面，大气压为101.325Kpa，将这一数值定义为一个标准大气压，一个大气压(atm)=101.325千帕（kpa）=1.03千克力/平方厘米（kgf/cm）=760毫米汞柱（mmHg）=14.6磅/平方英寸(psi)。2.1 基本概念压强 10 N 的力的力表面1 cm1 cm压力:一个力作用到一个面上 1 bar=1 0 N/cm2)2.1 基本概念压强v压力表指示的压力是系统内的压力与外界大气压力的差值，称之为工作压力或表压力。用压力表测大
5、气压力，其指示值为0。v液体的沸点随压强的增大而升高；反之，在低压强下，液体的沸点也会相应降低。v例如：正常大气压下（0千帕），水在100C沸腾。压强增大88千帕，水要达到118C才会沸腾。低于普通大气压，在39.2千帕的压强下，水在84C就会沸腾。2.1 基本概念空气湿度v空气湿度是表示空气中水汽含量和湿润程度的气象要素。空气的温度升高，分子间的距离就会加大，所能容纳的水蒸汽量就会增加。空气的温度降低，分子间的距离就会缩小，所能容纳的水蒸汽量就会降低，多余的水蒸汽就会从空气中析出。湿度过高或过低时，人会感觉到不舒适。v空气流经空调蒸发器时温度会下降，所能包含的水蒸汽量就会降低，多余的水分就会
6、析出，凝结，然后由排水口排出，这就是日常所说的空调冷凝水。因此，空调在制冷的同时，还具有除湿功能。2.2 空调器v空调器（Air Conditioner或Air Conditioning，简称A/C）是使车内环境保持舒适温度和湿度的装置的总称 空调器的结构示意图2.2.1 制冷系统的工作原理v制冷剂在封闭的系统中循环流动，并根据空调的要求变化状态，对驾驶员和车厢内的空气进行冷却。实现制冷的主要部件有压缩机、冷凝器、储液干燥器、膨胀阀、蒸发器、导管与软管、压力开关等2.2.2 制冷循环空调系统制冷循环2.2.3 蒸发曲线2.3制冷剂制冷剂v冷剂是空调系统中的“热载体”，俗称冷媒，如图2-12所示
7、，它可根据空调系统的要求变化状态，实现制冷循环。2.3.1 不同制冷剂的特性和区别2.3.2 使用制冷剂的安全措施2.4压缩机机油不同的制冷剂对应不同的润滑油 制冷剂类型R-134aR-12压缩机机油型号ND-OIL 8ND-OIL 6压缩机机油类型聚烷乙二醇（合成油）矿物质油压缩机机油l使用冷冻油注意事项：不同牌号冷冻油不能混合使用。不同牌号的冷冻油混合使用时，由于不同牌号的冷冻油所加的抗氧化剂不同而产生化学反应，引起变质，破坏了各自的冷冻油 冷冻油极易吸水，所以使用后的冷冻油瓶应该马上拧紧。冷冻油是不制冷的，还会妨害热交换器的换热性能，所以只允许加到规定的用量，决不允许过量使用。汽车空调与
8、暖风系统汽车空调与暖风系统学习内容v空调制冷系统的基本部件有压缩机、冷凝器、节流膨胀装置（膨胀阀或节流管）、蒸发器以及储液干燥器（或储液罐）等v空调制冷系统可分为两类，一类是膨胀阀系统，另一类是孔管系统，如图3-2所示。它们的区别是：所用的节流膨胀装置的结构不同；具有储液干燥功能的部件即储液干燥器和储液罐的安装位置不同。3.1 压缩机v压缩机俗称空调泵，其作用是使制冷剂保持循环。压缩机的吸气侧抽吸制冷剂蒸气，然后制冷剂流过压缩机的出口或排放侧，对其加压（温度也随之升高）。高压、高温的制冷剂被压出压缩机而流入冷凝器。3.1.1 功能v压缩机有两个重要的功能：一是使系统内产生低压条件；l使压缩机入
9、口处的制冷剂处在低压状态，可使蒸发器内的制冷剂流出蒸发器，可使节流装置适量的制冷剂流入蒸发器，空调系统中膨胀阀出口到压缩机入口之间是低压状态。二是使制冷剂循环，把制冷蒸气从低压压缩至高压。l压力的上升会使制冷剂所含热量增加，这对制冷剂来讲在冷凝器内放热是必要的。高压状态存在于压缩机出口到膨胀阀入口之间。3.1.2 分类v从事压缩机生产及再制造的厂商很多，国际上比较知名的有日本电装、美国德尔福、法国法雷奥、日本三电、韩国汉拿等，国内有上海三电贝洱、牡丹江阜通等。空调压缩机主要类型包括往复活塞式、涡旋式、旋转叶片式和十字滑块式，3.1.3 常见的压缩机结构和工作原理 往复式压缩机压缩机旋转式旋转式
10、 变容量压缩机变容量压缩机 v压力调节式变排量压缩机 v电磁阀调节式变排量压缩机 压力调节式变排量压缩机压力调节式变排量压缩机v 空调接通：刚接通空调时，高、低压及腔内的压力是相等的。旋转斜盘前后弹簧对斜盘的调节范围为40%。故压缩机开始的输出功率为40%，以较小的输出功率工作，减小对发动机的冲击负荷。v 高制冷率：高低压管的相对压力较高时，调节阀打开，从节流管流入的高压经调节阀流回低压端，腔内的压力下降。活塞顶部的压力与弹簧1压力的和大于活塞底部压力（腔内压力）与弹簧2压力的和，旋转斜盘的倾斜角度增大，活塞的行程增大，输出功率提高。压力调节式变排量压缩机v高效制冷压力调节式变排量压缩机v低效
11、制冷 高低压管的相对压力较低时，调节阀关闭，从节流管流入的高压无法经调节阀流回低压端，腔内的压力上升。活塞顶部的压力与弹簧1压力的和小于活塞底部压力（腔内压力）与弹簧2压力的和，旋转斜盘的倾斜角度减小，活塞的行程减小，输出功率降低。压力调节式变排量压缩机v 压缩机的调节范围：通过腔内压力的改变，旋转斜盘的斜度随之改变，其对功率的调节范围是从100%（斜度最大）5%（斜度最小）。电磁阀调节式变排量压缩机 v 电磁阀调节式变排量压缩机也是旋转斜盘式压缩机，共有十个气缸。通过可变排量机构，可使压缩机在十个气缸上同时运转（100%功率输出），也可使压缩机在五个气缸上运转（50%功率输出）。电磁阀调节式
12、变排量压缩机v 100%功率输出：在100%功率输出的运作下，电磁阀的电源不接通，电磁阀在弹簧力的作用下，关闭b孔，打开a 孔。高压气体经过a 孔，推柱塞关闭排出阀，后部的五个缸参与工作，其产生的压力推开单向阀，与前部五个缸产生的压力一起流向冷凝器，实现100%功率输出。电磁阀调节式变排量压缩机电磁阀调节式变排量压缩机v 50%功率输出：在50%功率输出的运作下，电磁阀的电源接通，电磁阀克服弹簧力的作用，关闭a孔，打开b 孔。高压气体无法经过a 孔，推柱塞后部的压力降低，在弹簧力的作用下柱塞右移，排出阀打开，后部的五个缸不产生高压。只有前部五个缸继续产生高压气体。单向阀在压力差的作用下移，防止
13、前部的高压回流。实现50%功率输出。电磁阀调节式变排量压缩机电磁阀调节式变排量压缩机的控制v 电磁阀调节式变排量压缩机的控制方式有两种 一种是根据冷却液的温度进行控制；一种是根据蒸发器温度进行控制。电磁阀调节式变排量压缩机的控制v根据冷却液的温度进行控制：利用温度传感器或温度控制开关的温度信号，由压缩机放大器或空调控制单元根据不同的温度控制压缩机在满负荷和半负荷之间切换。减少发动机负荷，防止发动机过热。根据蒸发器的温度进行控制空调控制单元根据不同的温度控制压缩机在满负荷和半负荷之间切换，减少压缩机功率损失。3.2 电磁离合器 v汽车空调压缩机是发动机通过皮带驱动的，电磁离合器用于控制空调压缩机
14、的工作与停止，它的主要部件是定子、转子和压盘。v离合器可以按照空调控制面板调整或系统指令的要求使压缩机吸合或脱离。有些空调系统利用离合器控制压缩机间断循环，而其他的一些空调系统的离合器可以在空调系统工作时或除霜时使压缩机连续运行。电磁离合器v结构结构（如图3-20）：定子：电流流过电磁线圈产生吸力来吸合压盘。转子：靠内表面的滚针轴承支撑，随皮带轮旋转。压盘：与压缩机轴固定在一起。电磁离合器v工作原理工作原理：由于转子上的皮带轮通过传动皮带与发动机曲轴相连，所以只要发动机运转，皮带轮就随之转动。离合器未通电时，压缩机不工作，当空调系统开始工作，定子中有电流通过产生磁力，吸引压盘，使之压在转子的摩
15、擦片上借助摩擦力使离合器作为一个整体工作，从而带动压缩机运转。电磁离合器v电磁离合器的分类电磁离合器的分类:用于曲轴式压缩机的F型、G型离合器；用于旋转斜盘式和贯穿叶片式压缩机的R型、P型离合器。3.3 冷凝器 v作用：对压缩机排出的高温高压制冷剂蒸汽散热降温，使其凝结为液态高压制冷剂 冷凝器v分类：管片式、管带式及平行流式 冷凝器 冷凝器必须保持表面清洁才能有最好的散热性能。冷凝器故障通常是由于外部堵塞、损坏或因泄漏而引起。冷凝器一旦被污物堵塞，就会影响其散热能力，大量的制冷剂以气态方式离开，使得制冷效果变差。外部堵塞是因灰尘、虫、树叶或外来的碎石等积聚在冷凝器散热片内而使空气不能通过，这降
16、低了冷凝器的传热能力，使车内的空气冷不下来。冷凝器和散热器必须保持干净才有最好的工作性能，清洗冷凝器可使用硬毛刷和强水流刷洗，注意不要弄弯散热片，这也会阻挡空气流过。3.4 储液干燥器或储液罐 作用：作用：v暂时储存一部分制冷剂，使气、液分开。储液干燥器可作为贮存罐使用。它可以接收冷凝器流出的液态制冷剂并一直将其保留到蒸发器需要排出时为止。根据工况不同，各种要求条件将有所变化。v过滤水分；过滤杂质。储液干燥器中放置了干燥剂。干燥剂一般为硅胶形状，吸收空调系统的水分，这对于空调系统是很重要的。假如制冷剂中含有水分，将会腐蚀功能部件，还可能在膨胀阀的节流小孔处冻结，造成制冷剂管路堵塞；如果在蒸发器
17、中冻结，将阻碍制冷剂流动。干燥剂有效地防止了此类故障。储液干燥器作用：作用：v储液干燥器的位置和设计结构可防止气态的制冷剂进入蒸发器。由冷凝器出口进入储液干燥器的制冷剂并不是100%的液体，尤其在大气温度较高冷凝器散热困难时，气态的制冷剂流入储液干燥器的比例会很高。流入蒸发器的气态制冷剂由于没有经过形态变化，所以不能吸热，影响制冷效果。v储液干燥器还提供了系统内液态制冷剂的缓冲空间，能及时调整和补充供给恒温膨胀阀液态制冷剂的流量，以保证系统内制冷剂流动的连续性和稳定性。储液干燥器构造构造v储液干燥器接收冷凝器排出的制冷剂。它装在冷凝器周围或下流处膨胀阀之前，由一个贮液罐、滤清器、干燥剂、传感管
18、和观察窗玻璃（有些空调系统具备）等构成。储液罐 v在孔管系统中，利用一个储液罐装置来完成储液干燥器的功能。储液罐安装在蒸发器出气口处低压侧内。储液罐的功能基本与储液干燥器相同对制冷剂进行收集和存贮、滤清和干燥。储液罐内也装有干燥剂。3.5 节流膨胀装置节流膨胀装置v储液干燥器排出的制冷剂作为高压液体流入膨胀阀。储液干燥器排出的制冷剂作为高压液体流入膨胀阀。当这种高压液体流经膨胀阀的节流孔时，制冷剂被强当这种高压液体流经膨胀阀的节流孔时，制冷剂被强制流过此小孔并在另一侧喷出。这样就产生了一个压制流过此小孔并在另一侧喷出。这样就产生了一个压力差力差因此，压力和温度得到降低而且雾化的制冷因此，压力和
19、温度得到降低而且雾化的制冷剂可流过蒸发器并且容易汽化。剂可流过蒸发器并且容易汽化。膨胀阀膨胀阀作用：作用：节流作用节流作用膨胀阀节流小孔将改变流入的液态制冷剂的压力，从高压变为低压。膨胀阀将空调系统的高压侧与低压侧分离出来。因为通过阀产生一压力降，制冷剂的流动会受到限制即节流。进入阀中的制冷剂状态为高压液体，离开阀的制冷剂为低压液体，制冷剂的压力降低对制冷剂状态几乎没有影响。少量制冷剂会由于严重的压力降而汽化，这种汽化称为“闪蒸气体”。调节作用调节作用安装在膨胀阀体上的恒温控制阀按照要求改变开启或关闭位置来控制通过节流孔的液态制冷剂流量。这就确保了蒸发器可以接收到适量的制冷剂。以保证适当的冷却
20、作用。在给定时间所需的制冷剂量随不同的热负载而不同。热力膨胀阀可以从全开位置调到关闭位置，它在这两位置之间不断调整平衡，以保证在各种负载条件下节流入适量的制冷剂。控制作用控制作用恒温膨胀阀必须快速地对热负载工况变化作出反应。当测出升高的热量时，膨胀阀会移动向增加制冷剂流量的开启位置。由于发动机转速提高使得热载荷降低或压缩机输出量增加，就会使膨胀阀向前移动到关闭位置限制制冷剂流入蒸发器的数量。膨胀阀膨胀阀v分类分类 恒压式，又称为内平衡式：从针阀的蒸发器侧到膜片下侧有一孔型通路。温控式，又称为外平衡式：有一毛细管连接至蒸发器出口处探测蒸发器压力。膨胀阀膨胀阀v工作原理工作原理 膨胀阀的针阀是通过
21、膜片连动的，膜片的控制因素有三个：蒸发器的压力使阀关闭。弹簧压力使阀关闭。膜片顶部通过毛细管来自热敏管的惰性气体压力使阀打开。膨胀阀膨胀阀v 热敏管固定在蒸发器的出口或尾管处。热敏管感应出尾管的温度后，通过毛细管对阀中膜片作用，当作用在膜片顶部的压力比蒸发器内压力与弹簧压力的组合还大时，针阀从阀座移开，直到压力达到平衡为止。以次方式将适量的制冷剂流入蒸发器芯。v尾管处的热增加，热敏管中的膨胀气体，通过毛细管作用在膜片上的压力增加，膜片接着又迫使推杆向下推动阀销和针阀，使更多的制冷剂进入蒸发器。v尾管处的温度下降时，热敏管和膜片上的压力降低，从而使针阀就座，流入蒸发器的制冷剂量受到限制，H型膨胀
22、阀 vH型膨胀阀取消了外平衡式膨胀阀的外平衡管和感温包，使其直接与蒸发器进出口相连。v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，一个接储液干燥器的出口，另一个接蒸发器进口，但另两个接口，一个接蒸发器出口，一个接压缩机进口，温包和毛细管均由薄膜下面的感温元件取代。节流管 v膨胀阀的另一种形式是节流管，也称细管，用于孔管系统上，它没有感温包、平衡管，而有一个小孔节流元件和一个网状过滤器，一般用在隔热性能好，且车内负荷变化不大的轿车上。3.6 蒸发器v作用：制冷剂在蒸发器内吸收热量并蒸发，载热空气作用：制冷剂在蒸发器内吸收热量并蒸发，载热空气被强迫通过蒸发器，空气的热量被汽化的制冷剂吸
23、收。被强迫通过蒸发器，空气的热量被汽化的制冷剂吸收。制冷剂在离开蒸发器进入压缩机时为低压略热蒸汽。制冷剂在离开蒸发器进入压缩机时为低压略热蒸汽。若流入蒸发器的制冷剂过多，就使得蒸发器内的压力较高，若流入蒸发器的制冷剂过多，就使得蒸发器内的压力较高，制冷剂不能迅速汽化掉，空调制冷效果变差，同时过多的制冷剂不能迅速汽化掉，空调制冷效果变差，同时过多的液态制冷剂离开蒸发器会对压缩机造成严重损坏。液态制冷剂离开蒸发器会对压缩机造成严重损坏。若流入蒸发器的制冷剂过少，在其通过蒸发器前就很快蒸若流入蒸发器的制冷剂过少，在其通过蒸发器前就很快蒸发或汽化，空调同样无法制冷。发或汽化，空调同样无法制冷。3.6
24、蒸发器v蒸发器构造蒸发器构造 管片式 管带式 层叠式 管片式蒸发器v管片式蒸发器 管片式蒸发器象管片式冷凝器一样，是由安装在一系列薄散热片内的制冷剂螺旋管构成。蒸发器可以在最小的空间范围内发挥最大量的热传导。管带式蒸发器v管带式蒸发器 由多孔扁管和蛇形散热铝带焊接而成 层叠式蒸发器v层叠式蒸发器 由两片冲压成形的铝板叠在一起组成制冷剂通道，每两片之间夹有蛇形散热铝带 蒸发器工作原理蒸发器工作原理 v 蒸发器接收恒温膨胀阀或细管排出的低压、冷雾化液体的制冷剂。当此冷的制冷剂流过蒸发器管子时，热空气的热量吸入冷的制冷剂内。v当液态制冷剂吸入足够热量后，制冷剂进行变态。制冷剂从低压液体变化为低压蒸气
25、。恒温膨胀阀或细管连续限量保持适当热传导效率所需要的制冷剂的精确流量。这个作用也保证了全部液态制冷剂在其流到蒸发器出口时已经变为蒸气。3.7 导管与软管 v导管用于不移动的部分，软管用于适应发动机振动而要求具有柔性的部位，由内外橡胶层和中间增强层组成。v根据功能不同，系统管路有以下分类：吸气管：连接蒸发器和压缩机，直径是空调系统中最大的。触及感觉凉。排气管：连接压缩机和冷凝器。这根管子是烫的，不要触及避免烫伤。液态管：连接冷凝器、储液干燥器、膨胀阀，触及是温的。系统管路布置 导管与软管v吸气管吸气管 吸气管也叫低压管或低压蒸气管，它将蒸发器出口和压缩机进口相连，这样管道的直径一般在空调系统中是
26、最大的，运送来自蒸发器的低温和低压冷剂蒸气到压缩机。v排气管排气管 排气管也称高压排气管，这根管子连接压缩机的出口和冷凝器的进口，供高压制冷蒸气通过。在正常的运转系统中，这根管子是烫的，很容易同吸气管区别。v液态管液态管 液态管也称为高压液体管路，它连接冷凝器的出口和储液干燥器的进口，也连接储液干燥器出口和蒸发器节流装置的进口。这根管子一般是温暖的，在某些条件下会发烫。这根管将高压液体蒸气从冷凝器输送到储液干燥器，将从储液干燥器出来的高压制冷液输送到节流装置。管路的连接v某些车型管与管之间的连接应用了一种弹簧锁紧接头。这种接头的两端通过壳体内的环形弹簧紧紧固在一起，通常都使用两个O形圈，且O形
27、圈不可重复使用。需要使用专用的工具断开。3.8CCTXV、CCOT和VDOT制冷系统汽车空调与暖风系统汽车空调与暖风系统学习内容4.1汽车供暖系统4.1.1 原理v水暖式供暖系统实际上是发动机冷却系统的一部分，大致可分为两大部分：热水循环回路和通风装置。暖风形成示意图4.1.2结构v热水阀的控制2.鼓风机3.加热器芯4.1.3供暖系统的故障检修故障现象故障原因排除方法暖风不热，除霜效能低发动机冷却液温度低管路堵塞疏通管路管路漏水修理（堵漏）或更换零件加热器控制阀不通畅打开加热器控制阀拆下控制阀进行修理更换新的控制阀风量小鼓风机转动异常排除机械故障检修电机线路故障风门位置不当使风门复位检修风门的操纵机构4.2 配气系统v汽车通风装置将外部新鲜空气引入到车内，实现车内通风，车辆一般装备有两种通风装置：自然通风装置和强制通风装置。配气系统气流示意图4.3空调过滤器v进入车内的空气由车外新鲜空气和车内再循环空气组成。车外空气受到粉尘、烟尘以及汽车尾气中的CO、SO2等有害气体的污染，车内空气受到乘客呼出的CO2、人体汗味以及漏入车内的废气污染
