汽车空调的基本结构及工作原理.docx

汽车空调的基本结构及工作原理.docx

《汽车空调的基本结构及工作原理.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车空调的基本结构及工作原理.docx（56页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

汽车空调的基本结构及工作原理

空调检查与维护

空调的检查维护内容主要包括空调制冷剂量、制冷剂的泄漏、风量、异味、空调怠速、冷气切换确认、暖气切换确认。

    为了更好的理解和分析空调的检查维护内容及方法,我们先认识汽车空调的组成结构及其工作原理。

4.6.1 汽车空调的基本结构及工作原理

汽车空调是用来改善汽车舒适性的设备，可以对车内空气的温度、湿度进行调节，并保持车内的空气清洁。

汽车空调通常都具备以下功能：

    调节温度：

将车内的温度调节到人体感觉适宜的温度。

    调节湿度：

将车内的湿度调节到人体感觉适宜的湿度。

    调节气流：

调节车内出风口的位置、出风的方向及风量的大小。

    净化空气：

滤去空气中的尘土和杂质，或对空气进行杀菌消毒。

                       图4-34空调系统的功能

为完成空调的上述功能，汽车空调系统通常应包括：

    暖风装置：

用以提高车内的温度。

    制冷装置：

用以降低车内的温度，并降低车内的湿度。

    通风装置：

用以调节车内的气流和换气。

    空气净化装置：

用以过滤空气及对空气进行消毒处理。

    目前汽车的空调系统依车辆的配置不同，所具备的装置也有所不同，一般低档汽车只有暖风和通风装置，中高档汽车一般都具备制冷和空气净化装置。

图4-35为空调系统的组成部件在车上的布置，图4-36为典型的手动控制空调系统的控制面板。

图4-37为典型的自动控制空调控制面板。

                   图4-35空调系统在车上的布置

   图4-36手动空调的控制面板

 图4-37自动空调的控制面板

空调系统控制有手动控制和自动控制之分，手动空调需要驾驶员通过旋钮或拨杆对控制对象进行调解，如改变温度等。

自动空调只需驾驶员输入目标温度，空调系统便可按照驾驶员的设定自动进行调节。

4.6.2 制冷剂和压缩机油

4.6.2.1 制冷剂

制冷剂是制冷循环当中传热的载体，通过状态变化吸收和放出热量，因此要求制冷剂在常温下很容易气化，加压后很容易液化，同时在状态变化时要尽可能多的吸收或放出热量（较大的气化或液化潜热）。

同时制冷剂还应具备以下的性质：

    ·不易燃易爆；

    ·无毒；

    ·无腐蚀性；

    ·对环境无害。

    制冷剂的英文名称为，所以常用其头一个字母R来代表制冷剂，后面表示制冷剂名称，如R12、R22、R134a等。

过去常用的制冷剂是R12（又称为氟立昂）,这种制冷剂各方面的性能都很好，但是有一个致命的缺点，就是对大气环境的破坏，它能够破坏大气中的臭氧层，使太阳的紫外线直接照射到地球，对植物和动物造成伤害。

我国目前已停止生产用R12作为制冷剂的汽车空调系统。

        R12的替代品目前汽车上广泛采用的是。

R134a在大气压下的沸腾点为-26.9℃，在98的压力下沸腾点为-10.6℃（图4-38）。

如果在常温常压的情况下，将其释放，R134a便会立即吸收热量开始沸腾并转化为气体，对R134a加压后，它也很容易转化为液体。

R134a的特性见图4－39。

该曲线上方为气态，下方为液态，如果要使R134a从气态转变为液态，可以将低温度，也可以提高压力，反之亦然。

    注意：

R12和R134a两种制冷剂不可以互换使用。

                 图4-38 R134a在不同压力下的沸点

                  图4-39 R134a蒸气—压力曲线

4.6.3 冷冻润滑油

在空调制冷系统中有相对运动的部件，需要对其润滑。

由于制冷系统中的工作条件比较特殊，所以需要专门的润滑油——冷冻润滑油。

冷冻润滑油除了起到润滑作用以外，还可以起到冷却、密封和降低机械噪音的作用。

在制冷系统中的润滑油还有一个特殊的要求，就是要与制冷剂相容，并且随着制冷剂一起循环。

因此在冷冻润滑油的选用上，一定要注意正确选用冷冻润滑油的型号，切不可乱用，否则将造成严重后果。

4.6.4 暖风系统

汽车的暖风系统可以将车内的空气或从车外吸入车内的空气加热，提高车内的温度。

汽车的暖风系统有许多类型，按热源的不同可分为热水取暖系统、燃气取暖系统、废气取暖系统等，目前小车上主要采用热水取暖系统，大型车辆上主要采用燃气取暖系统。

4.6.4.1 热水取暖系统

1）热水取暖系统的工作原理

    热水取暖系统的热源通常采用发动机的冷却水，使冷却水流过一个加热器芯，再使用鼓风机将冷空气吹过加热器芯加热空气，使车内的温度升高，见图4－40。

                图4-40 热水取暖系统的工作原理

2）热水取暖系统的组成和部件的安装位置

    热水取暖系统主要由加热器芯、水阀、鼓风机、控制面板等组成。

（1）加热器芯 加热器芯的结构如图4－41所示，由水管和散热器片组成，发动机的冷却水进入加热器芯的水管，通过散热器片散热后，再返回发动机的冷却系统。

                        图4-41 加热器芯

（2）水阀 水阀用来控制进入加热器芯的水量，进而调节暖风系统的加热量，调节时，可通过控制面板上的调节杆或旋钮进行控制，其结构见图4－42。

                         图4-42 水阀

    （3）鼓风机 鼓风机由可调节速度的直流电动机和鼠笼式风扇组成，其作用是将空气吹过加热器芯加热后送入车内。

调节电动机的速度，可以调节向车厢内的送风量。

鼓风机的结构见图4-43。

                        图4-43 鼓风机

3）热水取暖系统调节温度的方式

4）就暖风系统而言，其温度的调节方式有两种，一种是空气混合型，另一种是水流调节型。

（1）空气混合型 这种类型的暖风系统在暖风的气道中安装空气混合调节风门，这个风门可以控制通过加热器芯的空气和不通过加热器芯的空气的比例，实现温度的调节，目前绝大多数汽车均采用这种方式，其示意图见图4-44。

                   图4-44 空气混合型暖风系统

（2）水流调节型 这类暖风系统采用前述的水阀调节流经加热器芯的热水量，改变加热器芯本身的温度，进而调节温度。

其调节的示意图见图4-45。

4.6.4.2 燃气取暖系统

    在大、中型客车上，仅靠发动机冷却水的余热取暖是远远满足不了要求的，为此，在大客车中常采用燃气取暖系统。

燃气取暖系统的示意图见图4-47,燃油和空气在燃烧室中混合燃烧，加热发动机的冷却水，加热后的水进入加热器芯向外散热，降温后返回发动机再进行循环。

1）制冷系统

    制冷系统的作用是将车内的热量通过制冷剂在循环系统中循环转移到车外，实现车内降温，其工作情况如图4-45所示。

制冷系统主要包括制冷循环系统和控制系统等部分。

目前各种车辆的制冷循环系统无多大区别，而控制系统在各车型中差别较大。

本节主要介绍制冷循环部分。

（1） 制冷循环

        a）从前述的制冷原理我们已经知道，通过制冷循环可以将车内的热量转移到车外，根据目前车辆上采用的循环系统，大致可以分为膨胀阀式和膨胀管式两种循环方式。

        b）膨胀阀式制冷循环

        图4-46为膨胀阀式的制冷循环，循环系统主要包括压缩机、冷凝器、储液干燥罐、膨胀阀和蒸发器和管路等主要部件。

        这种制冷循环的工作原理是压缩机将气体的制冷剂提高压力（同时温度也提高），目的是使制冷剂比较容易液化放热。

高压的气体制冷剂进入冷凝器，冷凝器风扇使空气通过冷凝器的缝隙，带走制冷剂放出的热量并使其液化。

液化后的制冷剂进入储液干燥罐，滤掉其中的杂质、水分，同时存储适量的液态的制冷剂以备制冷负荷发生变化时制冷剂不会断流，从储液干燥罐出来的制冷剂流至膨胀阀，从膨胀阀中的节流孔喷出形成雾状制冷剂，雾状的制冷剂进入蒸发器，由于制冷剂的压力急剧下降，便很快蒸发气化，吸收热量，蒸发器外部的风扇使空气不断通过蒸发器的缝隙，其温度下降，使车内温度降低，蒸发器出来的气态制冷剂再进入压缩机重复上述过程。

这种循环系统中的膨胀阀可以根据制冷负荷的大小调节制冷剂的流量。

        c）膨胀管式制冷循环（方式）膨胀管式的制冷循环系统从制冷的工作原理来看，与膨胀阀式的制冷循环系统无本质的差别，只不过将可调节流的膨胀阀换成不可调节流量的膨胀管，使其结构更加简单，其制冷循环如图4-45所示。

为了防止液态的制冷剂进入压缩机而造成压缩机的损坏，故这种循环系统将储液干燥罐安装在蒸发器的出口，并按照它所起的作用更名为集液器，同时进行气液分离，液体留在罐内，气体进入压缩机，其他部分的工作过程与膨胀阀式的制冷循环相同。

                  图4-45 膨胀管式制冷循环系统

2）制冷循环系统的组成部件

    制冷循环系统中各部件在车上的安装位置如图4-46所示，下面对各主要组成部件分别予以介绍。

               图4-46 制冷循环系统各部件的安装位置

（1） 压缩机

        压缩机的作用是将从蒸发器出来的低温、低压的气态制冷剂通过压缩转变为高温、高压的气态制冷剂，并将其送入冷凝器。

目前在汽车空调系统中所采用的压缩机有多种类型，比较常见的有斜盘式压缩机、叶片式压缩机、涡旋式压缩机、曲轴连杆式压缩机等。

此外，压缩机还可分为定排量和变排量的两种型式，变排量压缩机可根据空调系统的制冷负荷自动改变排量，使空调系统运行更加经济。

        a） 旋转斜盘式压缩机

        结构:

 旋转斜盘式压缩机的结构见图4-47，这种压缩机通常在机体圆周方向上布置有6个或者10个气缸，每个气缸中安装一个双向活塞形成6缸机或10缸机，每个气缸两头都有进气阀和排气阀。

活塞由斜盘驱动在气缸中往复运动，活塞的一侧压缩时，另一侧则为进气。

                 图4-47 旋转斜盘式压缩机的结构

        工作过程:

 旋转斜盘式压缩机的工作过程见图4-48，压缩机轴旋转时，轴上的斜盘同时驱动所有的活塞运动，部分活塞向左运动，部分活塞向右运动。

图中的活塞在向左运动中，活塞左侧的空间缩小，制冷剂被压缩，压力升高，打开排气阀，向外排出，与此同时，活塞右侧空间增大，压力减小，进气阀开启，制冷剂进入气缸。

由于进、排气阀均为单向阀结构，所以保证制冷剂不会倒流。

                图4-48 旋转斜盘压缩机的工作过程

        b） 摇板式压缩机

        结构:

 这种压缩机是一种变排量的压缩机，其结构如图4-49所示，它的结构与旋转斜盘式压缩机类似，通过斜盘驱动周向分布的活塞，只是将双向活塞变为单向活塞，并可通过改变斜盘的角度改变活塞的行程，从而改变压缩机的排量。

压缩机旋转时，压缩机轴驱动与其连接的凸缘盘，凸缘盘上的导向销钉再带动斜盘转动，斜盘最后驱动活塞往复运动。

                图4-49 摇板式压缩机的结构

        工作过程:

 压缩制冷剂的工作过程此处不再重复，这里主要介绍一下变排量的原理，见图4-50，这种压缩机可以根据制冷负荷的大小改变排量，制冷负荷减小时，可以使斜盘的角度减小，减小活塞的行程，使排量降低。

负荷增大时则相反。

下面以负荷减小为例来说明压缩机排量如何减小，制冷负荷的减小会使压缩机低压腔压力降低，低压腔压力降低可使波纹管膨胀而打开控制阀，高压腔的制冷剂便会通过控制阀进入斜盘腔，使斜盘腔的压力升高。

              图4-50摇板式压缩机