汽车空调教学案.docx
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汽车空调教学案
《汽车空调技术》
教案
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海
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第一章汽车空调概述
一、汽车空调的发展
汽车空调技术是随着汽车的普及和高新技术的应用而发展起来的。
汽车空调技术的发展经历了由低级到高级,由单一功能到多功能的五个阶段。
第一阶段,单一取暖。
1925年首先在美国出现利用汽车冷却水通过加热器取暖的方法。
到1927年发展到具有加热器、风机和空气滤清器的比较完整的供热系统。
这种供热系统直到1948年才在欧洲出现。
而日本到1954年才开始使用加热器取暖。
目前,在寒冷的北欧、亚洲北部地区,汽车空调仍然使用单一供热系统。
第二阶段,单一冷气。
1939年,由美国通用汽车帕克公司(Packard)首先在轿车上安装由机械制冷的空调器。
这项技术由于二次世界大战而停止了发展。
战后的美国经济迅速发展,特别是因1950年美国石油
产地的炎热天气,急需大量的冷气车,而使单一降温的空调汽车得以迅速发展起来。
欧洲、日本到1957年才加装这种单一冷气的轿车。
单一降温的方法目前仍然在热带、亚热带地区使用。
第三阶段,冷暖一体化。
1954年,通用汽车公司首先在纳什(NASH)牌轿车上安装了冷暖一体化的空调器,汽车空调才基本上具有调节控制车内温度、湿度的功能。
随着汽车空调技术的改进,目前的冷热一体空调基本上具有降温、除湿、通风、过滤、除霜等功能。
这种方式目前仍然在大量的经济型汽车上使用,是目前使用量最大的一种方式。
第四阶段,自动控制。
冷暖一体汽车空调需要人工操纵,这显然增加了驾驶人员的工作量,同时控制质量也不大理想。
自从冷暖一体化出现后,通用公司就着手研究自动控制的汽车空调,并于1964年首先
安装在卡迪拉克(CADILLAC)牌轿车上,紧接着通用、福特、克莱斯勒三大汽车公司竞相在各自的高级轿车上安装自动空调。
日本、欧洲直到1972年才在高级的轿车上安装自动空调。
自动空调装置只要预先调好温度,就能自动地在调定的温度范围内工作。
机器根据传感器检测车内、车外环境的温度信息,自动地指挥空调器各部件工作,达到控制车内温度和其他功能的目的。
第五阶段,微机控制。
1973年美国通用汽车公司和日本五十铃汽车公司(后合并到三菱集团)一起联合研究由微型计算机控制的汽车空调系统,1977年同时安装在各自的汽车上,将汽车空调技术推到一个新的高度。
微机控制的汽车空调系统由微机按照车内外的环境,实现微调化。
该系统具备数字化显示、冷暖通风三位一体化、自我诊断系统、执行器自检、数据流传输等功能。
通过微机控制,实现了空调运行与汽车运行的相关统一,极大地提高了制冷效果、节约了燃料,从而提高了汽车的整体性和舒适性。
二、汽车空调的功能
汽车空调即汽车室内空气调节的简称,它用以调节车内的温度、湿度、气流速度、空气洁净度等,从而为乘员创造清新舒适的车内环境。
(一)调节车内的温度
汽车空调在冬季利用其采暖装置升高车室内的温度。
轿车和中小型汽车一般以发动机冷却循环水作为暖气的热源,而大型客车则采用独立式加热器作为暖气的热源。
在夏季,车内降温则由制冷装置完成
(二)调节车内的湿度
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的冷暖一体化空调器,才能对车内的湿度进行适量调节。
它通过制冷装置冷却、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。
但在汽车上目前还没有安装加湿装置,只能通过打开车窗或通风设施,靠车外新风来调节。
(三)调节车内的空气流速
空气的流速和方向对人体舒适性影响很大。
夏季,气流速度稍大,有利于人体散热降温;但过大的风速直接吹到人体上,也会使人感到不舒服。
舒适的气流速度一般为0.25m/s左右。
冬季,风速大了会影响人体保温,因而冬季采暖时气流速度应尽量小一些,一般为0.15-020m/s。
根据人体生理特点,头部对冷比较敏感,脚部对热比较敏感,因此,在布置空调出风口时,应采取上冷下暖的格式,即让冷风吹到乘员头部,暖风吹到乘员脚部。
(四)过滤、净化车内的空气
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;汽车发动机废气中的一氧化碳和道路上的粉尘、野外有毒的花粉都容易进入车内,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夕晰鲜空气、过滤和净化车内空气的功能。
一般汽车空调装置上都设有进风门、排风门、空气过滤装置和空气净化装置。
三、汽车空调的特点
(一)抗冲击能力强
汽车空调安装在运动中的车辆上,承受剧烈、频繁的振动和冲击,因此汽车空调的各个零部件应有足够的强度和抗震能力,接头牢固并防漏。
汽车空调制冷系统极容易发生制冷剂的泄漏,破坏整个空调系统的工作条件,甚至破坏制冷系统的部件,如压缩机。
所以,各部件
的连接要牢固,要经常检查系统内制冷剂的量。
统计表明,汽车空调
因制冷剂泄漏而引起空调故障的约占全部故障的80%,而且泄漏频率
很高。
(二)动力源多样
空调系统所需的动力来自发动机。
轿车、轻型汽车、中小型客车及
工程机械,其空调所需的动力和驱动汽车的动力都来自同一发动机,这种空调系统叫非独立空调系统;对于大型客车和豪华型大中客车,由于所需制冷量和暖气量大,一般采用专用发动机驱动制冷压缩机和设立独立的采暖设备,故称之为独立式空调系统。
非独立空调系统,会影响汽车的动力性能,但比独立式在设备成本和运行成本上都经济。
汽车安装了非独立式空调后,耗油量平均增加10%
—20%。
(和汽车的速度有关),发动机的输出功率减少10%〜12%非独立式汽车空调的采暖系统一般利用发动机的冷却水。
独立式空调系统则采用独立采暖燃烧器。
(三)制冷制热能力强
(四)结构紧凑、质量小
由于汽车本身的特点,要求汽车空调结构紧凑,能在有限的空间进行安装,而且安装了空调后,不至于使汽车增重太多,影响其他性能。
四、汽车空调的性能指标
1汽车空调的热、湿负荷
汽车空调热、湿负荷是确定空调系统送风量和空调设备容量的基本依据。
为了消除车内多余热量以维持温度恒定所需要向车内供应的冷量,称
为冷负荷。
反之,为补充车内耗热量所需向车室内送入的热量,称为
热负荷。
为维持车内相对湿度恒定所需消除的多余湿量,称为湿负荷。
2、汽车空调的舒适性参数
(一)车内平均温度和车内外温差
(二)车内空气相对湿度
车内空气相对湿度一般保持在30%—70%为宜,超出此范围,人就会感到干燥或闷热。
(三)车内气流速度
车室内气流速度以夏季不超过0.5m^s,冬季不超过0.3—0.35m^s为宜。
(四)车内新鲜空气换气量
(五)车内噪声(六)车内降温、升温速率
(七)车内温度场分布
(八)风口布置位置及出风口风速差值
五、空气调节的主要参数
(一)空气温度
空气的温度表示空气的冷热程度,常用摄氏温标(°C)和绝对温标(K)
来度量。
(二)空气压力
空气的压力就是大气压力
六、汽车空调系统的组成
完善的汽车空调系统一般由制冷系统、采暖系统、送风系统、电气控制系统四大部分组成。
严格说来,还应包括空气净化系统。
高级轿车装备有碳罐、空气滤清器和静电除尘式净化器等一套较完整的空气净化系统,但在普通型轿车中,空气净化的任务则由蒸发器直接完成。
(一)制冷系统
制冷系统由压缩机、冷凝器、集储器/干燥器、膨胀阀、蒸发器、
冷凝器散热风扇、制冷管道、制冷剂等组成
(二)采暖系统
采暖系统是由加热、水阀、水管、发动机冷却液等组成
(三)送风系统
送风系统是由进气模式风门、鼓风机、混合气模式风门、气流模式风门、导风管等组成车室内或室外未经调节的空气,经鼓风机作用送至蒸发器或暖风心处,此时已被调节成冷空气或暖空气的空气流,根据风门模式伺服马达开启角度而流向相应的出风口
(四)控制电路
控制电路包括点火开关、A/C开关、电磁离合器、鼓风机开关及调速电阻器、各种温度传感器、制冷剂高低压力开关、温度控制器、送风模式控制装置、各种继电器。
近几年来不少高级轿车上普遍采用了电脑自动控制,大幅度降低了人工调节的麻烦,提高了空调经济性和空调效果。
目前轿车的空调压缩机都以汽车发动机作为动力源,压缩机的开停以电磁离合器动作决定,而电磁离合器的工作时机是以各种温度、压力、转速等信号为主要参考数据来决定的。
为避免蒸发器表面温度过低,造成表面结霜,影响制冷效果,所以设有温度控制器(恒温器),用蒸发器表面温度作为控制信号,控制电磁离合器的动作。
若压缩机温度过高,会造成高压部分因压力异常升高而损坏,所以设有过热开关或高压压力开关。
如果系统制冷剂缺乏,则可能冷冻油也缺乏,压缩机若在这种干摩擦情况下运转,容易损坏,因此系统必须设有低压压力开关,当系统压力过低时会自动切断压缩机的工作电源。
对于设有电脑控制的空调系统,其压缩机的开停(或水阀的开启度)可满足空调系统处于最经济状态和所要求的各种冷暖状态。
为了解决汽车怠速、加速等运行工况时的动力匹配及水箱冷却问题,以往常常采用中止压缩机运行的办法,近来比较多地采用提高怠速转速的办法。
制冷剂冷冻油与制冷系统
一、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。
1)对制冷剂的要求
1在适当蒸发温度时,蒸发压力不低于大气;
2在适当冷凝压力时,温度不能过高;
3无色、无味、无毒、无刺激性,对人体健康无损害;
4不易燃烧,不易爆炸;
5无腐蚀性;
6价格合理,容易得;
7性能系数较高;
8与冷冻油接触时,化学、物理安定性良好;
9有较低的凝固点,能在低温下工作;
10泄漏时容易侦测
2)制冷剂R12的特性
1无色、无味、无毒、不易燃烧、不易爆炸,化学性质稳定;
2不溶于水,对金属无腐蚀作用;
3能溶解多种有机物,一般橡胶密封圈不能使用;
4具有较好的热力性能,冷凝压力比较低;
5互溶性较好,它能与矿物油以任意比例互相溶解;
6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
1无色、无味、无毒、不易燃烧、不易爆炸,化学性质稳定;
2不破坏臭氧层,在大气层停留寿命短,温室效应影响也很小;
3粘度较低,流动阻力较小;
4分子直径比R12略小,易外泄,能被分子筛吸收;
5与矿物油不相溶,与氟橡胶不相溶;
6吸水性和水溶性比R12高;
7汽化替热高,定压比热大,具有较好的制冷能力。
实验表明,改动后的R134a系统,在以下方面更加优于R12系统:
1R134a的传热性能及循环特性;
2R134a与润滑油相溶性;
3R134a与金属及橡胶相溶性;
4R134a与干燥剂相溶性;
5R134a对现代汽车空调系统影响。
4)制冷剂使用时的注意事项:
1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;
2避免振动和放置高温处,以免发生爆炸;
3原离火苗,避免R12分解产生有毒光气;
4R134a与R12不能混用,因为不相溶,回导致压缩机损坏;
5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;
6制冷剂应放置在低于40C以下的地方保存。
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(RAGPOE两种。
1)对冷冻机油性能的要求
1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;
2要有良好的低温流动性和互溶性,在制冷系统中