汽车空调技术浅析.docx

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汽车空调技术浅析

毕业论文（设计）

论文（设计）题目：

汽车空调技术浅析

摘要

随着汽车工业的迅猛发展和人民生活水平的日益提高，汽车开始走进千家万户。

人们在一贯追求汽车的安全性、可靠性的同时，如今也更加注重对舒适性的要求。

因而，空调系统作为现代轿车基本配备，也就成为了必然。

近年来环保和能源问题成为世界关注的焦点也成为影响汽车业发展的关键因素各种替代能源动力车的出现为汽车空调业提出了新的课题与挑战。

自本世纪20年代汽车空调诞生以来，空调的控制方法经历了由简单到复杂，再由复杂到简单的过程。

作为汽车空调系统的电路控制方面也再不段的更新改进，给汽车空调的使用与维修问题带来新的挑战。

论文最后以汽车空调故障检修的方法，对汽车空调系统的再深入探讨，以达到对汽车空调系统的了解，并运用在实际工作中。

文章从实际出发，全面、系统地阐述了空调系统的基本结构、工作原理、使用和保养知识。

列举了大量的维修实例，详细地讲解了空调系统故障的现象、原因和排除方法。

最后以故障检修深入探讨。

关键词：

汽车空调,压缩机,检修

Abstract

Withtherapiddevelopmentofautomobileindustryandtheincreasingpeople'sstandardofliving,thecarstartedtoenterthousandsofhouseholds.Whilepeopleinthesafety,reliabilityoftheconsistentpursuitofthecar,italsopaysmoreattentiontothecomfortrequirements.Therefore,theairconditioningsystemasthebasicequipmentofmoderncars,hasbecometheinevitable.Environmentalandenergyissuesinrecentyearsbecomethefocusofworldattentionalsobecomesthekeyfactorsaffectautoindustrydevelopmentofalternativeenergypowercarhasraisednewissuesandchallengestothe

automotiveair-conditioningindustry.

Fromthiscentury20timeofautomobileairconditioningsincebirth,withthepopularizationanddevelopmentofautomobileairconditioningsystem,Airconditioningcontrolmethodalsoexperiencedfromsimpletocomplex,fromthesimpletothecomplexprocess.Astheautomobileairconditioningsystemcircuitcontrolisnottheupdateimprovement,whichbringsnewchallengestotheuseandrepairofautomobileairconditioner.Finally,themethodofautomotiveairconditioningtroubleshooting,onautomobileairconditioningsystemfurtherdiscussion,inordertoachieveunderstandingof

theautomotiveairconditioningsystems,anduseinpracticalwork.

Inthispaper,comprehensively,systematicallyexpoundedtheair-conditioningsystem'sbasicstructure,workingprinciple,useandmaintenanceofknowledge.Listedalargenumberofrepairexamples,explainindetailtheair-conditioningsystemfault

phenomena,causesandsolutions.Finally,troubleshootingdepth.

Keywords:

developmentofautomobileairconditioningrepair

1引言1

2汽车空调的概述1

2.1汽车空调的发展简况1

2.1.1汽车空调的发展历程与现状1

2.1.2汽车空调发展的趋势1

2.2汽车空调的功能运质量评价指标2

2.2.1汽车空调的功能2

2.2.2汽车空调的质量指标2

3汽车空调的构造3

3.1汽车空调的分类3

3.2汽车空调的组成3

4汽车空调的工作系统4

4.1汽车空调的制冷原理4

4.2汽车空调的制冷循环5

4.3制冷剂与润滑油6

5汽车空调的控制系统8

5.1汽车空调控制板8

5.2真空控制系统9

6汽车空调通风与空气净化装置10

6.1汽车空调通风系统11

6.2空气净化装置11

7汽车空调的使用与维护12

7.1汽车空调的使用注意事项12

7.2汽车空调的日常维护13

7.3汽车空调系统的检修15

8汽车空调技术的展望17

9总结18

参考文献19

致谢20

1引言

汽车空调的作用已是众所周知的，尤其是随着地球表面气温的日益变暖，人们对空调质量的要求越来越高了，不仅轿车和客车装有空调，现在不少工程车和卡车上也装有空调装置[1]。

伴随汽车空调系统的普及与发展，汽车空调的发展大体上经历了五个阶段：

单一取暖阶段、单一冷气阶段、冷暖一体化阶段、自动控制阶段、计算机控制阶段。

空调的控制方法也经历了由简单到复杂，再由复杂到简单的过程。

作为汽车空调系统的电路控制方面也再不段的更新改进。

论文最后以汽车空调故障检修的方法，对汽车空调系统的再深入探讨，以达到对汽车空调系统的了解，并运用在实际工作中。

2汽车空调的概述

2.1汽车空调的发展简况

2.1.1汽车空调的发展历程与现状

在美国1925年其汽车空调业首先出现利用汽车冷却水通过加热器供暖的方法。

到1927年，发展到具有加热器、鼓风机和空气滤清器的比较完整的供暖系统。

1939年，美国通用汽车公司首先在轿车上安装机械制冷降温的空调器，成为汽车空调的先驱。

由于第二次世界大战阻碍了汽车空调的发展，欧洲、日本直到1957年才有这种单一制冷的轿车。

1964年，美国通用汽车公司首先在凯迪拉克轿车上安装了自动控制的汽车空调减少了驾驶员的工作量。

随着微型计算机技术的发展，微型计算机控制的汽车空调功能不断增加和完善，实现了控制显示数字化，冷暖通风一体化，故障诊断智能化。

目前，高档轿车的全自动空调与其他电控系统组成局域网，根据车内外的环境情况，自动控制汽车空调系统的工作，既提高了调节效果，又节约了燃料[1]。

2.1.2汽车空调的发展趋势

伴随着近两年汽车业尤其是轿车的迅速增长，汽车零部件行业也得到了飞速的发展，汽车空调作为提高汽车乘坐舒适性的一种重要部件已被广大汽车制造企业及消费者所认可，目前在国内，国产轿车空调装配率已接近100％，在其他车型上的装配率也在逐年提高，汽车空调装配已成为汽车中具备举足轻重的功能部件。

2.2汽车空调的功能与质量评价指标

2.2.1汽车空调的功能

汽车空调的功能是通过人为的方式创造一个对人体适宜的环境，即对车内的温度、湿度、气流速度进行调节，并具有净化空气的功能。

除此之外，汽车空调还能除去风窗玻璃上的雾、霜、冰、雪，给驾驶员一个清晰的视野，确保行车安全。

2.2.2汽车空调的质量指标

汽车空调是要使车内空气环境达到对人体最适宜的状态，人对车内空气环境的舒适感觉与车内空气的温度、湿度、风速及空气的清新度等因素有关，能否将车内的空气调节到人体感觉最舒适的程度，是衡量汽车空调质量高低的标准。

（1）空气温度

空气温度是汽车空调质量最重要的指标。

人感觉最适宜的温度是夏季为22~28℃冬季为16~18℃。

在冬季如果温度低于14℃，人就会有冷的感觉，温度越低，手脚动作越容易僵硬，操作灵活性会越差，对行车安全有影响；当温度下降到0℃会使人产生冻伤。

在夏季如果温度高于28℃，人体就会有热的感觉，温度越高，头昏脑胀、精神不集中、思维迟钝的情况就会越严重，这容易造成行车事故。

（2）空气湿度

空气湿度是汽车空调质量的另一项指标，人们通常用空气潮湿、空气干燥来表示空气湿度过高或过低。

人体适宜的相对湿度夏季为50%~60%；冬季为40%~50%。

在此湿度范围内，人会感觉舒畅，皮肤光滑、柔嫩。

湿度过低（15%~30%），则会使人体皮肤应缺水而造成干裂。

湿度过高（90%~95%），人体皮肤水分蒸发不出去，人会有“闷”的感觉，对人体健康会有不利影响[2]。

（3）空气流速

空气流速也是反映汽车空调质量的参数之一。

空气的流动可促进人体内外散热，适宜的空气流速应在0.075~0.2m/s之内。

（4）空气清新度

空气清新度是反映汽车空调质量的另一项指标。

清新的空气应是富氧、少二氧化碳（小于0.03%）和一氧化碳（小于0.01%）、少粉尘。

由于汽车内空间较小，极易造成空气混浊。

如果二氧化碳含量大于1.0%、一氧化碳含量大于0.03%，则会严重影响驾乘人员的身体健康。

3汽车空调的构造

3.1汽车空调的分类

独立式空调：

有专门的动力源（第二台发动机）驱动压缩机的运行，一般用于大中巴汽车上，这是由于大中巴的内部空间位置较大而且对空调运行效果要求更高。

独立式空调由于需要两台发动机，燃油消耗高，同时造成较高的成本，并且其维修及维护十分困难，所以局限于大中巴汽车上使用。

非独立式空调：

直接利用汽车发动机来运转的空调系统，非独立式空调由主发动机带动压缩机运转，并由电磁离合器进行控制。

接通电源时，离合器断开，压缩机停机，从而调节冷气的供给，达到控制车厢内温度的目的。

其优点是结构简单、便于安装布置、噪音小。

由于需要消耗主发动机10%-15%的动力，直接影响汽车的加速性能和爬坡能力。

同时其制冷量受汽车行驶速度影响，如果汽车停止运行，其空调系统也停止运行。

尽管如此，非独立式空调由于其较低的成本（相对独立式空调），可靠的质量，成为市场的主导产品[3]。

目前，绝大部分轿车、面包车、小巴都使用这种空调。

目前非独立式空调。

3.2汽车空调的组成

汽车空调一般主要由压缩机（compressor）、电控离合器、冷凝器（condenser）、蒸发器（evaporator）、膨胀阀（expansionvalve）、贮液干燥器（receiverdrier）、管道（hoses）、冷凝风扇、真空电磁阀（vacuumsolenoid）、怠速器和控制系统等组成。

汽车空调分高压管路和低压管路。

高压侧包括压缩机输出侧、高压管路、冷凝器、贮液干燥器和液体管路；低压侧包括蒸发器、积累器、回气管路、压缩机输入侧和压缩机机油池。

压缩机：

空调制冷系统的心脏，它是一种使制冷剂在系统内循环的动力源。

它的作用是使制冷剂完成从气态到液态的转变过程，达到制冷剂散热凝露的目的。

同时在整个空调系统，压缩机还是管路内介质运转的压力源，没有它，系统不仅不制冷而且还失去了运行的动力。

压缩机的旋转轴是通过磁性离合器及皮带与发动机曲轴相连取得动力的，这是因为当装在蒸发器出风口的传感器感知出风的温度不够低时，它就会通过电路使压缩机的磁性离合器闭合，这样压缩机随发动机运转，实现制冷。

而当出风温度低于设定的温度，它则控制磁性离合器切离，这样压缩机不工作。

如果这一控制失灵，那么压缩机将不断工作，使蒸发器结冰造成管道压力超标，最终破坏系统甚至造成损坏[4]。

冷凝器和蒸发器：

都是在一排弯绕的管道上布满散热用的金属薄片，以此实现外界空气与管道内物质的热交换的装置。

冷凝器的冷凝指的是其管道内的制冷剂散热从气态凝成液态，经常被安装在车头，与水箱一起，共同享受来自前方的习习凉风，冷凝器是哪里凉快哪里去，以便其散热冷凝。

蒸发器与冷凝器正好相反，它是制冷剂由液态变成气态（即蒸发）吸收热量的场所

贮液干燥器：

贮存制冷剂及吸收制冷剂水分、杂质的装置。

一方面，它相当于汽车的油箱，为泄露制冷剂多出的空间补充制冷剂。

另一方面，它又像空气滤清器那样，过滤掉制冷剂中掺杂的杂质。

贮液干燥器中还装有一定的硅胶物质，起到吸收水分的作用。

管道：

由于要注入一定压力的制冷剂，所以必须采用金属管道。

特别是从压缩机到冷凝器到制冷剂瓶到膨胀阀这段，由于属系统的高压段，所以比其它管道有更高的耐高压要求。

4汽车空调的工作系统

4.１汽车空调的制冷原理

当制冷压缩机由发动机驱动时，压缩机对吸入的制冷剂蒸气进行压缩，并通过高压管路送到冷凝器；进入冷凝器的高温高压制冷剂蒸气通过冷却风扇和汽车行驶形成的自然风的冷却，成为饱和蒸气并冷凝成高温高压的液体，然后从冷凝器底部流向储液干燥器；液态制冷剂经过干燥器的过滤、脱水，再经高压管流到膨胀阀，由膨胀阀节流后形成低温低压且雾状的制冷剂；送入蒸发器的制冷剂在蒸发器内吸热并升温至饱和温度后沸腾，并在汽化过程中吸收蒸发器周围空气的热量；蒸发器周围已被冷却了的空气通过鼓风机风扇吹入车内，使车内空气降温除湿。

在压缩机的抽吸作用下，吸收了大量热量的制冷剂蒸发器流出经过低压管路进入压缩机，再由压缩机压缩成高温高压气体，如此循环制冷。

制冷剂循环原理如图4-1所示

膨胀阀

冷凝器

图4-1制冷剂循环原理图

4.2汽车空调的制冷循环

（1）制冷循环

制冷系统主要由制冷剂和四大机件组成，四大机件即压缩机、冷凝器、膨胀阀（或

CCOT节流管）和蒸发器。

制冷循环元件如图4-2所示

冷凝器

压缩机

图4-2制冷循环元件

（2）制冷循环包括以下四个过程：

1）压缩过程

压缩机把从蒸发器出来的0℃、0.15MPa的气态制冷剂变成70℃、l.5MPa的过热制冷剂气体，送往冷凝器冷却降温。

2）冷凝过程

在冷凝器里过热气态制冷剂受到空气冷却，冷凝过程的后期，制冷剂变成中温约40℃、1.0~1.2MPa的液态制冷剂，流经冷凝器的空气温度上升。

3）膨胀过程

冷凝后的液态制冷剂经过膨胀阀后体积变大，其压力和温度急剧下降，变成-5℃、0.15MPa的湿蒸气，以便进入蒸发器中迅速吸热蒸发。

4）蒸发过程

-5℃、0.15MPa的湿蒸气不断吸收热量而汽化，转变成0℃、0.15MPa的气态制冷剂，使流过蒸发器的空气温度下降。

4.3制冷剂与润滑油

（1）制冷剂的作用

在制冷系统中用于转移热量，并且循环流动的物质称为制冷剂。

制冷剂有制冷工质、冷媒、雪种等[5]。

制冷剂是制冷系统中完成制冷剂工作循环的介质，它通过相变实现制冷，既在蒸发器中汽化吸热，在冷凝器中冷凝放热。

在压缩机的作用下制冷剂的这种变相不断循环着，将车内的热量“搬移”到车外大气中，从而实现了制冷。

（2）制冷剂的分类

1）无机化合物类制冷剂

较早采用的天然制冷剂，如水R718、空气R729、氨R717、二氧化碳等。

2）氟利昂类制冷剂（卤代烃）

氟利昂是饱和碳氢化合物中的氢元素全部或部分的用卤素（主要是氟、氯、溴）取代，就形成了通常所称的氟利昂类制冷剂。

氟利昂是一个种类繁多的大家族，常用的有：

二氟二氯甲烷R12（CF2Cl2）、二氟一氯甲烷R22（CHF2Cl）、四氟乙烷R134a（CH2CF4）、二氟乙烷R152a（CH3CHF2）等。

3）烷烃类制冷剂

碳氢化合物类（如甲烷、丙烷、异丁烷、丙烯等），是完全由C、H元素组成的物质。

也是早期就开始使用的制冷剂。

4）混合制冷剂

鉴于纯制冷剂的局限性，为调制制冷剂的性质、扩大制冷剂的选择范围，将各种纯质制冷剂在优势互补的基础上按一定比例进行混合，开发研制了混合制冷剂R501、R502、R509、R407A、R407B、R407C等[6]。

国际上统一规定用字母R和它后面的一组数字及字母作为制冷剂的代号，汽车空调系统常用制冷剂R12和制冷剂R134a。

（3）润滑油

空调压缩机使用的润滑油称为冷冻机油或冷冻润滑油，它是一种在高、低温工况下均能正常工作的特殊润滑油。

1）冷冻机油的作用

①润滑作用：

它可以润滑压缩机轴承、活塞、活塞环、连杆曲轴等零部件表面；

②冷却作用：

能及时带走运动表面摩擦产生的热量；

③密封作用：

润滑油渗入各摩擦件密封面而形成油封，起到阻止制冷剂泄漏的作用；④润滑油不断冲洗摩擦表面，带走磨屑。

2）对冷冻机油的要求

冷冻机油在空调制冷系统中完全溶解于制冷剂中，并随制冷剂一起在制冷系统中循环，因此，冷冻润滑油的油温有时会超过120℃，而制冷剂的蒸发温度范围为-30℃~+10℃，所以它是在高温与低温交替的条件下进行的。

为保证其正常工作，对冷冻润滑油提出了一些性能要求[7]：

①冷冻润滑油的凝固点要低，在低温下具有良好的流动性。

②冷冻润滑油应具有一定的粘度，且受温度的影响要小。

③冷冻润滑油与制冷剂的溶解性能要好。

④冷冻润滑油的化学性质要稳定，与制冷剂和其他材料不起化学反应。

5汽车空调的控制系统

5.1汽车空调控制板

空调控制板安装在驾驶室前壁，由驾驶员操纵。

空调控制板上设有三个控制开关，分别是风机开关、空调方式选择开关和温度选择开关。

空调控制板结构图如图5-1所示

图5-1空调控制板结构图

（1）风机开关

风机开关设有四个不同的转速挡位，以控制风机四种不同的转速。

风机为一直流电动机，其转速的改变是通过调整串入风机电路的电阻来实现的。

风机调速电阻安装在风机罩的左前方，裸露在风道内，与它串联的还有一个限温开关，当温度超过某一值时，开关断开。

风机除在停用状态不工作外，在制冷、取暖及通风状态下均可工作。

（2）空调方式选择开关

空调方式选择开关用于确定空调系统的功能，即要求空调是制冷、取暖、通风还是除霜。

通过驾驶员拨动开关可处在七个不同的位置：

0FF－停止位置；MAX－最冷位置；NORM－中冷位置；BILEVEL－微冷位置；HEAT－取暖位置；VENT－通风位置；除霜位置。

另外，在控制板的后面，设有真空控制开关。

当驾驶员操纵空调方式选择开关时，真空控制开关随之联动，通过改变真空通路控制真空驱动器来调节各风门的状态及热水阀的开度。

（3）温度选择开关

温度选择开关是控制温度门的开关，用钢丝和温度门连接。

温度选择当开关处于左半区（称之为冷风区）时，温度门关死通向加热器的风道，出来的空气是未经加热的空气。

当开关处于右半区（称之为热风区）时，温度门打开通向加热器的风道，送入车内的空气是经过除湿后的暖空气。

温度选择开关可在左右两半区无级连续调节，可停在任意位置，对应温度门也有确定的位置。

5.2真空控制系统

汽车空调真空控制系统如图5-2所示

图5-2汽车空调真空控制系统

在该系统中，各风道由风门控制，风门由空调方式选择开关操纵真空开关，并通过真空驱动器来控制。

除控制除霜风门的真空驱动器采用双膜片式以外，控制其他风门的真空驱动器均采用单膜片式[8]。

真空控制开关22设置在控制面板的后面，由空调方式选择开关驱动。

真空控制开关22由滑块和底座组成。

底座上有真空接口，接口11、2同时通向真空罐，接口10、1仅彼此相通，接口3、4均通向真空驱动器控制除霜风门，接口6通真空驱动器控制地板风门，接口7通真空驱动器控制循环风门；接口9通热水阀控制其真空度。

滑块上设有通气道，被状态开关驱动时，调整各接口与真空源之间的联系。

温度门由温度选择开关通过一根钢丝控制。

当开关置于温度最低点时，加热器被封闭，空气流仅能穿过蒸发器送到各风门。

随着开关向高温方向拨动，温度门逐渐打开。

通过蒸发器的空气流部分地通过加热器加热再送到各风门。

当开关置于温度最高点时，温度门全开，所有穿过蒸发器的空气均通过加热器加热再送到各风门。

6汽车空调通风与空气净化装置

保持车内空气洁净也是汽车空调的主要功能之一。

衡量空气结净度的主要性能指标是车内的有害气体是否超过允许浓度[。

要使汽车洁净度达到要求，必须对车内进行通风、换气、过滤、净化来实现。

6.1汽车空调通风系统

车内的空气，由于乘员的呼吸等，增加了二氧化碳和水蒸气的浓度；同时，由于吸烟也污染了空气，为了乘员的健康和舒适，车内空气要符合一定的卫生标准，因此，必须从车外引入新鲜空气以替换车内的空气。

新鲜空气引入量必须考虑人们抽烟、除臭气等应增加的量，还必须考虑造成车内正压和局部排风所需的风量。

新鲜空气引入量必须大于排出和泄漏的风量，避免空气直接进入车内，以致影响车内空气状态[9]。

根据我国对汽车空调新鲜空气的要求，新鲜空气换气量按人体卫生标准最低不少于每人每小时应输入空气量最低不小于20m3，车内CO2浓度应控制在0.03%以下。

汽车空调通风可分为自然通风和强制通风两种类型。

（1）自然通风

利用汽车行驶时产生的风压，将外部空气引入车内，空气的引入口设在正压部位，车内空气的排出口设在负压部位。

（2）强制通风

它是利用冷暖一体化空调的风机强制从车外引入新鲜空气与车内空气混合，混合后再送入车内。

6.2空气净化装置

汽车空调的除尘方式包括有固体粉碎破坏形成的固体颗粒，因燃烧不完全产生的固体粉尘，因化学反应过程中产生升华、蒸溜形成的烟气以及雾化的液体粒子、花粉、细菌等。

空气粉尘净化方法按净化的原理分有静电式、过滤试、对冲粘附式、吸附式、吸收式等。

现代汽车常用的是静电式和过滤式。

（1）活性炭除臭

利用活性炭除臭目前仍然是汽车空调除臭的主要方法，它能吸附空气中有毒有气味的成分，如汗臭、烟臭和人体发出的各种异味，此外，活性炭还能吸收有害的氯化物和硫化物。

（2）催化反应器去毒

活性炭只能吸附有气味的气体，对汽车排放中最常见的有毒气体CO、HC等几乎不起吸附作用。

催化反应器的催化剂是铂、钯等贵重金属氧化物做成多孔的管状反应器，安装在汽车空调车外空气入口的地方。

（3）负离子发生器

现代医学研究发现，空气中含有三类离子，即：

轻离子、中离子、重离子都是带电离子，其中带电轻离子也称负离子它对人的精神有镇静作用。

这种负离子可以通过电离得到，空气中含一定的负离子可以提高空气的清新度。

7汽车空调的使用与维护

7.1汽车空调的使用注意事项

（1）正确启用空调

相同的汽车其空调操控开关的设置会有所不同，使用空调前应了解各个操控开关（按键、旋钮或推杆）的作用，启用空调时还应注意如下两点：

1）起动发动机时，应确认空调开关处于关闭位置，发动机启动后，也应在发动机稳定运行几分钟后再使用空调。

2）在开启空调时，应先打开鼓风机至某一档位，再打开空调开关启动空调压缩机。

（2）空调系统工作有异常时应及时关闭空调

在空调系统工作过程中，如果空调系统出现异常情况应立即关闭空调开关，使压缩机迅速停止工作，并查明空调系统有异常的原因，及时排除故障，以避免空调系统造成更大损坏[10]。

需及时关闭空调的空调系统异常情况：

1）压缩机或压缩机电磁离合器发出异常响声。

2）已打开鼓风机开关但无冷风吹出。

3）制