桑塔纳轿车空调系统设计Word下载.docx
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20092140347
一、绪论
汽车工业是我国的支柱产业之一，其发展必然会带动汽车空调产业的发展。
汽车空调作为空调技术在汽车上的应用，它能创造车室内热微环境的舒适性，保持车室内空气温度、湿度、流速、洁净度、噪声和余压等。
本片论文重点讨论捷达轿车空调系统的设计。
不仅有利于保护司乘人员的身心健康，提高其工作效率和生活质量，而且还对增加汽车行始安全性具有积极作用。
二、空调概述
（一）空调的发展概况
就世界上汽车空调技术发展的历史来看，其发展的速度也是惊人的。
1927年就诞生了较为简单的汽车空调装置，它只承担冬季向乘员供暖和为挡风玻璃除霜的任务。
直到1940年，由美国Packard公司生产出第一台装有制冷机的轿车。
1954年才真正将第一台冷暖一体化整体式设备安装在美国Nash牌小汽车上。
1964年，在Cadillac轿车中出现了第一台自动控温的汽车空调。
1979年，美国和日本共同推出了用微机控制的空调系统，实现了数字显示和最佳控制，标志着汽车空调已进入生产第四代产品的阶段。
汽车空调技术发展至今，其功能已日趋完善，能对车室进行制冷，采暖，通风换气，除霜（雾），空气净化等。
我国空调产业发长速度虽然较快，但是目前国内车用空调系统生产基本上仍是处于引进技术与开发、研究并举的阶段。
（二）汽车空调的特点
汽车空调使用的特殊性，决定了它在结构、材料、安装、布置、设计、技术要求等方面与普通空调，如建筑物空调，有着较大的差别：
1）在动力源处理上，车用空调压缩机只能采用开启式的结构型式，这就带来空调系统轴封要求高，制冷剂容易泄漏的问题。
2）作为空调的对象，汽车车室容积狭小，人员密集，其热、湿负荷大，气流分布难以均匀，要求所选配的车用空调机组制冷量要大，能降温迅速。
3）当车用空调装置消耗汽车主发动机的动力时，必须考虑其对汽车动力也操纵性能的影响，也必须考虑车速变化幅度大或变化频繁，给空调系统制冷剂流量控制、制冷量控制、系统设计带来的影响。
4）汽车本身结构非常紧凑，可供安装空调设备觉得空间极为有限，不仅对车用空调装置的外形、体积和质量要求较高，而且对其性能和选型也会带来影响。
5）汽车是运动中的物体，对汽车空调系统各组成部件的振动、噪声、安全、可靠等方面的技术要求严格。
6）车用空调装置的结构、外形和布置，必须考虑其对汽车底盘、车身结构件及汽车行驶稳定性、安全性的影响。
四、捷达轿车空调系统
捷达系列轿车空调装置按其功能分为制冷系统、暖风系统、通风系统、控制系统和空气净化系统五个基本部分组成。
（一）制冷系统的作用及基本组成与原理。
1、作用
采用蒸汽压缩式的制冷原理，对车室内的空气进行制冷。
作为冷源的蒸发器，其温度低于空气的露点温度，因此，制冷系统还有除湿和净化空气的作用。
2、基本组成与原理
（1）基本组成
1）压缩机：
由于捷达系列轿车空调系统的制冷剂由R12改为R134a，这种制冷剂具有高渗透性，因此普通捷达轿车空调系统所用的SD508型压缩机已不使用，改为BOCKFKX50/660K型压缩机。
为提高密封性能，其中的橡胶密封件材料由NBR/FKM改为氢化丁腈橡胶。
BOCKFKX50/660K型压缩机属于摇摆斜盘式压缩机，由于揺板式压缩机像曲轴连杆式压缩机一样，装有吸、排气阀片，其工作循环也有压缩、排气、膨胀、吸气4个过程。
当活塞向左运转时，该气缸处在膨胀、吸气状态；
而揺板另一端的活塞作相反方向的右端转移，该气缸处在压缩、排气状态。
主轴主动一周，一个气缸就要完成膨胀、吸气、压缩、排气一个循环。
若一个揺板上装有五个活塞，对应的五个气缸在主轴转动一周就有五次吸、排气过程。
主轴和圆周上的气缸轴线平行，缸体圆周上均匀分布着轴向气缸。
气缸内的活塞和揺板被连杆用球形万向节连接，通过滚柱轴承，使楔形块与揺板之间的滑动摩擦变为滚动摩擦。
钢球起揺板的支点作用。
当主轴旋转时，揺板作轴向往复摇摆，带动压缩机的活塞作由向往复运动，从而完成制冷剂的吸入、压缩和排出过程。
电磁离合器安装在压缩机的前盖上。
当线圈通电后，线圈吸引主轴上的吸盘与之啮合，并驱动压缩机。
总的来说目前最大量采用的各种旋转斜盘式和摆动式压缩机。
蜗旋压缩机由于其自身的优点，及加工问题的解决必将成为很有发展前途的车用空调压缩机。
2）冷凝器：
冷凝器的作用是把来自压缩机的高温制冷剂气体冷凝成高压液体，并把吸收的热量放到车外环境去。
由于使用R134a制冷剂后，系统压力升高，为提高冷凝效果，已将桑塔纳原型采用的管片式冷凝器，改为传热效果更好的全铝管带式平流冷凝器。
3）蒸发器：
蒸发器安装在副驾驶员一侧杂物箱下方，采用风冷全铝板带式结构，它的功能是：
经节流阀流入的制冷剂液体蒸发成气体，吸收车内热空气的热量，从而达到降温的目的。
蒸发器上有插感温开关的毛细管。
由于采用HFC134a制冷剂，引起冷凝压力和温度上升，制冷效果下降。
为此，捷达系列轿车的蒸发器的扁管加宽，翅片间距减小，从而增大了热交换面积，改善了换热性能。
4）贮液干燥器：
贮液干燥器安装在发动机左前方纵梁上，它由过滤器、干燥剂、窥视玻璃孔、组合开关及引出管等组成（如图1—1所示）。
它的主要功能是贮存制冷剂、吸收制冷剂中的水分及过滤异物、高低压保护。
由于R134a与水的亲和力较强，脱水困难，故干燥剂由原来的XH-5改为XH-7，干燥剂用量增加，为提高罐体的抗腐蚀能力，其材料由铁改为铝。
图1储液干燥器结构1-窥视玻璃2-过滤器3-干燥剂4-引出管5-组合开关
5）膨胀阀：
膨胀阀的主要功能是把高温、高压的液态制冷剂节流降压，转化为低温、低压的雾状物，送入蒸发器。
并控制向蒸发器的供液量，防止过多的液体引起阻滞现象。
捷达系列轿车采用H型膨胀阀（如图1所示），主要由阀体、感温元件、调节杆、弹簧、球阀等组成。
与捷达原型采用的F型膨胀阀相比，由于它的感温元件直接安装在阀体内，因而调节灵敏度和制冷效果更高。
图2H型膨胀阀结构示意图1-感温元件2-调节杆3-球阀4-弹簧5-阀体
6）制冷剂软管：
普通型桑塔纳轿车制冷剂软管为NBR橡胶管，而制冷剂R134a能溶解NBR橡胶管使其膨胀，所以捷达系列轿车采用了内有尼龙层的专用橡胶管，防止制冷剂泄漏。
另外，连接管两端采用了O形密封圈。
（2）原理
由蒸发器出来的低温、低压制冷剂R134a气体，经低压软管、低压阀进入压缩机。
在压缩机内将气态制冷剂吸入并压缩，变成高温、高压的制冷剂气体，由高压阀出来经过高压管进入冷凝器，并把热量排除车外，被冷却为高温、高压的液态R134a,从冷凝器底部流向储液干燥器，经过滤、脱水后由高压管送至膨胀阀。
经膨胀阀的高压液态制冷剂减压后，成为低温、低压的雾状物进入蒸发器，通过蒸发器芯管吸收周围空气中的热量而变为气体，冷却后的空气即为冷气，经风扇被强制送回车内，完成了降温的目的。
低温、低压的气态制冷剂，经低压软管回到压缩机，开始新一轮工作循环。
（二）暖风系统
采用温水式加热装置，将发动机冷却液引入车室内的加热器，通过鼓风机对室内空气进行加热，同时还可以对前风窗玻璃进行除霜和除雾。
2、基本组成与原理
暖风系统主要由温度选择拨杆、热交换器和暖风调节阀等组成。
（2）原理
热交换器将在发动机内吸热后的高温冷却液引入车厢内，靠冷却液的热量加热流入车厢的空气，提高车内的温度。
暖风调节阀则用以控制流经热交换器的冷却液流量，实现对送入车内暖风温度的控制。
（三）通风系统
离心式鼓风机除用来对车室内空气进行降温和加热外，还用来对车室进行换气通风。
通风系统由空气滤清器、进风口、风道和出风口等组成。
通风系统将车外新鲜空气引入车室，通风排气口将车室内的污浊空气抽出车外。
捷达系列轿车具有自然通风和强制通风两种形式。
新鲜空气接通或关闭是由新鲜空气真空阀控制的。
1）自然通风过程中，新鲜空气从设置在前风窗玻璃下方（正压区）的进气口进入，从后备箱盖上的安全带槽口进入后备箱中，再经过车身后围板、后备箱衬面、后纵梁上的风口（负正区）排入大气。
由于空气在后车身空腔中运动，对后车窗除霜起着良好的作用，另外全过程是在无压力下进行的，所以换气无噪声并且与行车速度无关。
2）强制通风过程中，新鲜空气由鼓风机加压后，从各个风道进入车室内，然后按着与自然通风相同的路线排入大气中。
图3空调系统出风口布置
（四）空气净化系统
空气净化系统主要是灰尘过滤器用以对引入的车外空气进行过滤，不断排除车室内产生的污浊气体，使车室内空气清洁卫生。
（五）充注制冷剂
1、注意事项
（1）避免制冷剂与皮肤接触，操作时需要戴好橡胶手套和防护眼镜。
（2）一定要在通风良好的场所进行。
因为制冷剂在室温下为无色无味的气态，密度比空气大，会沉积在维修场所内，容易导致接触人员窒息。
（3）不允许制冷剂接触明火，否则会产生有毒的气体。
（4）O形密封环只能使用一次。
（5）普通型捷达轿车使用制冷剂R12，捷达系列轿车使用制冷剂R134a。
这两种制冷剂不能通用，并且冷冻机油也不能混用。
操作过程中，已接触某一制冷剂的工具，不允许在接触另一种制冷剂。
2、所用工具
充注制冷剂所用工具其中主要有：
（1）真空泵其容量必须超过2.67KPa、18L/min。
（2）歧管压力表为高压表和低压表组合。
歧管压力表是空调装置维修使用最普遍的工具。
低压表既用于现实压力也用于显示真空度，真空度的读数范围为0~5*105Pa（0~760mmHg），压力刻度从0开始，量程不小于4.2*105（约4.2kgf/cm2）。
高压表的压力刻度从0开始，量程不小于21.1*105Pa（约21.2kgf/cm2）。
这两支压力表都装在一个表座上，表座的两端各有一个手动阀门，下部有三个通路接口。
低压表的接口，通过软管和低压表接头连接，高压表的接口，通过软管和高压管接头连接。
中间的接口，通过软管和真空泵或制冷剂罐相连接。
通过两个手动阀门和三根软管的组合作用，使歧管压力表具有四种功能。
歧管压力表的功能
高、低压阀门位置
功用
高、低压阀门同时关闭
制冷系统故障诊断
低压阀门开，高压阀门关
制冷系统加注制冷剂或加注冷冻机油
低压阀门关，高压阀门开
制冷系统检漏及快速加液
高、低压阀门同时开
制冷系统抽真空
注：
高、低压阀门开，是指高、低压表分别与制冷系统及中间接头相通；
高、低压阀门关，是指高、低压表与中间管接头不通，但分别与制冷系统相通。
（1）制冷剂注入阀当充注的制冷剂为小罐时，需要备有注入阀。
（2）制冷剂计量工具当注入的制冷剂为瓶时，需要备有计量工具。
（3）检漏仪有电子检漏仪和卤素检漏灯两种。
桑塔纳2000系列轿车空调系统技术性能及参数，如表所示。
表
（1）捷达轿车空调系统技术性能及参数
项目
单位
参数
整体性能
制冷量
W
3997
制热量
7000～8000
风量（干）
m3/h
420
压缩机
型号
SE5H14
型式
摇摆斜盘式
缸径
Mm
Ф35
行程
mm
28.6
缸数
5
每转排量
cm3
138
最大允许转速
r/min
7000
制冷剂
HFC134a
润滑油
CastrolSW-100
润滑油量
135
质量
kg
功率消耗
kw
2.7
离合器部分
额定电压
V
12DC
脱离转矩
N·
m
29.5
最小啮合电压
V≤
7.5DC
额定电流
A
2.5～3.0
最大允许连续转速
6000
传动带
型号×
根数
A×
1,M×
1
皮带轮外径
Ф130
2.4
散热器风扇（主、从动两只）
最大功率
200
起动方式
满电压直接起动
抗无线电干扰
MHz
20～150
高速挡风扇功率
150
低速档风扇功率
95
车上主动风扇高速档电流
6～7
车上低速挡风扇电流
3～4
主动风扇带动从动风扇后
高速档电流
低速档电流
8～10
4～6
1五、空调系统的检修
（一）空调系统主要部件的拆卸和安装
注意事项:
（l）首先应检查发动机的冷却系统、燃油供给系统和电气系统。
它们必须处于正常工况，再检修空调系统。
（2）如果在车上修理并拆卸制冷系统零部件时，操作时必须戴手套及防护眼镜，以免制冷剂造成人体暴露部位的冻伤。
（3）因制冷剂是无色无嗅的气体，且比空气密度大，会在通风条件差的场所造成窒息危险。
因此，应将制冷剂排放到远离工作场所的地方，最好收集到密封的容器中。
（4）制冷剂排放前，切勿锡焊、气焊制冷系统零部件，避免制冷剂遇热分解成对人体健康不利的物质。
正式装配前，系统各部件的密封塞不得拆除，以免水气或异物进入而影响系统正常工作。
（二）空调系统常见故障的检查与排除
1、空调系统常见故障
空调系统常见故障主要有制冷系统不制冷，无冷气和冷气不足，其原因排除方法见表所示起这些故障的原因除了空调原因引起的外，还有可能是车辆本身的原因引起空调系统产生故障。
表
（2）空调系统常见故障与排除
故障
故障原因
故障现象
故障排除
无冷气
空调压缩机V形带松动打滑或断裂保险丝熔断、继电器损坏、电器元件接触不良、调温器及温度感应元件失灵
空调压缩机损坏，内部有泄漏
制冷剂管路及系统有泄漏
蒸发器鼓风机不工作
传动带挠度大于10～15mm
压缩机不能起动
低压侧压力高，高压侧低
检查、调整或更换
修理或更换
检修、更换损坏零件
修复或更换
冷气不足
制冷剂不足
制冷剂过多
冷凝器有故障
系统中有空气
蒸发器鼓风机不转或转速不够
散热器变形
膨胀阀开度过大
高低压侧压力均低
高低压侧压力均高
高低压侧压力均高，窥视镜中见到汽泡
蒸发器大量结霜，出风量不足
高低压侧压力均高，低压侧管路结冰或大量结霜
找出泄漏处，补充制冷剂
放掉多余制冷剂
清洁冷凝器，调节风扇轮张紧度
更换干燥剂，抽真空、重新充注制冷剂
检查鼓风机开关、电阻器，或更换鼓风机
清除污垢，校正变形
调整膨胀阀过热度，检查或更换感温元件
2、车辆本身的原因引起空调系统的故障
（1）发动机散热器内冷却液不足引起冷却液过热，导致高压侧温度升高，空调制冷效果下降。
（2）散热器风扇传动带张紧度不足引起打滑，导致冷却不良、温度升高。
（3）散热器面罩堵塞，通风不畅，引起冷凝器冷却不良。
（4）蓄电池电流过载、发电机故障引起充电不足或电压调节器失失灵等原因，都会造成蓄电池失效，影响空调系统正常工作。
（5）当发现有噪声、振动问题时，首先要检查、分析发生源来自车辆本身还是空调系统，然后对症排除故障。
五、结论
本文此次毕业设计可以说在某种程度上是一种尝试，通过查阅大量的有关桑塔纳轿车空调系统及汽车构造等资料后，使我学到了很多有关汽车空调的相关知识，这对我设计的课题起到了十分重要的作用，当然，此次设计并不能称得上是最完美的作品，但至少能在某种程度上解决汽车底盘出现的一些问题。
同时，毕业设计也是对我大学三年学习情况的一次检验，使我受益匪浅。
介绍了轿车空调系统的结构、作用、原理，并通过以桑塔纳2000系列轿车的空调系统为例，主要对制冷系统、电控系统进行了较详细的介绍，进而对其有了进一步的了解。
致谢
经过近2个月的努力，捷达轿车空调系统的计算校核顺利完成了。
这主要感谢黄现国老师的帮助及提点。
在本次论文写作过程中，一直给予关心和帮助的领导和老师表示深深谢意，是知道老师安排了我们的写作，再次表示感谢。
同时也要在我们学习生活中，培育及关心过我的所有老师及领导们，正是他们的辛苦工作和无私奉献，帮助我顺利完成学业。
毕业设计虽已完成了，但由于知识水平的局限，实际经验缺乏，设计还存在许多不足，有很多地方需要改进。
对于这些不足，我会在今后的工作、生活中努力去改正，并利用自已所学到的知识，为社会作更多的贡献，成为一个对社会有用的人。
最后预祝山东华宇学院发展越来越好，前程似锦
参考文献
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机械工业出版社
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2001
《制冷原理》吴业正
2002
西安交通大学出版社
《空气调节》邢振禧
中国商业出版社
《汽车空调实用技术》阙雄才陈江平2002
《全国通用风道设计手册》
1995
中国建筑工业出版社
《全国通用风道设计图表》
《中型汽车空调设计》报告
宋晓梅
2003
长春汽车研究所
《汽车空调原理与维修》
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