项目2认识汽车空调系统

1、 汽车空调已成为现代汽车不可缺少的重要附件，是汽车现代化的 重要标志。通常较高端的汽车其空调的性能更为完善、自动化。 汽车空调都有一套制冷系统和制热系统，根据控制方式的不同可 分为手动、半自动和全自动三种。通过本项目的学习，可以了解空调 系统的制冷和制热原理，以及不同控制方式的控制原理，并且能够分 析较典型的空调控制电路。 项目目标 任务 1 认识汽车空调的制冷原理 任务 2 认识汽车空调的采暖原理 任务 3 认识手动空调 任务 4 认识半自动空调 任务 5 认识全自动空调 任务引入 为了能够正确测量汽车空调散热器和蒸发器进出口温度，判断空 调故障部位，必须了解汽车空调制冷原理。这样才能对汽车

2、空调系统 进行正确的维护和故障检修。 必备知识 一、制冷系统的组成及分类 目前汽车上采用的制冷系统有压缩机、冷凝器、膨胀阀（节流阀） 和蒸发器四个基本部件。因汽车的车型不同，为了满足不同的制冷需 求，制冷系统有多种类型。 任务 1 认识汽车空调的制冷原理 1. 按压缩机驱动方式分类 根据汽车空调压缩机驱动方式的不同，制冷系统可以分为独立式 和非独立式。 因独立式汽车空调的功率较大，主要应用于大中型客车。 非独立式汽车空调适用于制冷需求不大的轿车、货车及轻型客车， 其压缩机通常由发动机通过传动皮带驱动。 任务 1 认识汽车空调的制冷原理 2. 按空调蒸发器的布置方式分类 受车身结构及车身空间的限

3、制，汽车空调有多种布置方式，具体布 置方式如下： （1）仪表板式 仪表板式蒸发器布置在仪表板下方，轿车和面包车大多采用此种蒸 发器的布置方式。 （2）顶置式 顶置式蒸发器布置于车辆顶部。多用于大型客车，此种布置方式的 制冷系统制冷管路长，制冷系统压力损失较多。 任务 1 认识汽车空调的制冷原理 （3）下置式 下置式蒸发器布置于车辆下部。多用于大型客车，此种制冷系统 制冷管路短，制冷系统压力损失小。 任务 1 认识汽车空调的制冷原理 二、制冷系统的工作原理 如图 2-1-1 所示， 制冷系统中制冷剂以不 同的形态完成放热和吸 热的工作过程。 任务 1 认识汽车空调的制冷原理 制冷系统工作时，制冷

4、剂以不同的物理状态在密闭的制冷系统内流动， 每一个制冷循环有四个基本过程： 1. 压缩过程 压缩机吸入从蒸发器流出的低温低压制冷剂气体，把它压缩成高温高压 的制冷剂气体排出压缩机。 2. 放热过程 高温高压的制冷剂气体进入冷凝器，由于压力和温度的降低，制冷剂气 体冷凝成液体，并放出大量热。 4. 吸热过程 进入蒸发器的低温低压液态制冷剂蒸发成气态制冷剂，蒸发过程中需要吸 收大量热，从而使蒸发器周围的空气温度迅速降低。 任务 1 认识汽车空调的制冷原理 知识拓展 如图 2-1-2 所示，物质的状态在外界条件满足的前提下，可以由一 种状态转换为另一种状态。 任务 1 认识汽车空调的制冷原理 1.

5、冷凝 物质由液态转变为气态是一种可逆现象。如果吸收气态物质的热量， 气态物质就会转变为液态物质，这一现象称为冷凝。 如图 2-1-3 所示，在 A 点和 B 点之间，100 恒温下，水蒸气 向空气中释放出热量，由气态转变成液态。从 B 点到 C 点，物质从 100“冷却”到 80（液态）。使 B 点到 C 点物质状态发生变化 的设备称为冷凝器。 任务 1 认识汽车空调的制冷原理 2. 蒸发 蒸发是物质由液态转变为气态的一种变相过程。如图 2-1-3 所示， 锥形瓶中的液态水蒸发，吸收来自酒精灯的热量。在蒸发过程中液态 的物质要吸收一定的热量，可将周围物质冷却。 任务 1 认识汽车空调的制冷原理

6、 任务实施 1. 任务准备 （1）工作场景：实训车间 （2）主要设备：雪佛兰科鲁兹教学用车、红外温度测量仪、万用表 （3）辅助材料：翼子板布和前格栅布、三件套 2. 实施步骤 测量汽车空调散热器和蒸发器进出口温度 任务 1 认识汽车空调的制冷原理 任务实施 任务 1 认识汽车空调的制冷原理 任务实施 任务 1 认识汽车空调的制冷原理 任务实施 任务 1 认识汽车空调的制冷原理 任务实施 任务 1 认识汽车空调的制冷原理 任务实施 任务 1 认识汽车空调的制冷原理 任务实施 任务 1 认识汽车空调的制冷原理 任务实施 任务 1 认识汽车空调的制冷原理 任务引入 为了能够正确测量空调处于高温状态时

7、，发动机冷却液温度与空 调出风口温度，必须了解汽车空调系统的采暖原理。这样才能对汽车 空调采暖系统进行正确的维护和故障的检修。 任务 2 认识汽车空调的采暖原理 必备知识 一、汽车空调采暖系统的分类 1. 按使用热源分类 汽车空调采暖系统按使用热源的不同可分为余热式和独立式。 2. 按载热体分类 汽车空调采暖系统按载热体不同可分为水暖式和气暖式两种。 3. 按空气循环方式分类 汽车空调采暖系统按空气循环方式不同可分为内循环式、外循环式和混合循 环式三种。 任务 2 认识汽车空调的采暖原理 二、汽车空调采暖系统的组成 目前乘用车和货车上普遍采用余热水暖式的方法进行采暖。如图 2-2-1 所示，余

8、热水暖采暖系统主要由加热器、冷却液控制阀、鼓风 机及壳体等组成 任务 2 认识汽车空调的采暖原理 三、汽车空调采暖系统的工作原理 本任务主要以水暖式采暖系统进行工作原理说明。 水暖式采暖装置以发动机冷却液作为热源，通过热交换器使冷却 液与鼓风机送来的空气（车外或车内的空气）进行热交换，空气被加 热后由鼓风机送入车内。如图 2-2-1 所示，图中冷却液沿管道中的黑 色箭头流动，在经过冷却水箱后，冷却液温度升高，最后流向加热器。 鼓风机迫使冷空气通过加热器，使得空气被加热。 任务 2 认识汽车空调的采暖原理 四、汽车空调采暖系统的作用 1. 供暖 在气温较低的季节，汽车空调采暖系统可以给车内提供暖

9、气，提高车内温度。 2. 除霜去雾 环境温度低，车内外的温差较大时，车窗玻璃会结霜起雾，影响驾驶员视线， 开启暖风系统可以除霜去雾。 3. 调节车内温度及湿度 冷暖一体式空调系统，通过调节车内冷暖风，可以使车内的温度和湿度 保持在设定值，满足车内乘员的舒适性要求。 任务 2 认识汽车空调的采暖原理 五、水暖式采暖系统中冷却液控制阀的结构形式 水暖式采暖系统中的冷却液控制阀主要有拉索式冷却液控制阀和 真空式冷却液控制阀两种。 1. 拉索式冷却液控制阀 拉索式冷却液控制阀是依靠人工操作调节键来移动拉索，以关闭、 打开控制阀或使控制阀处于不同开度。不仅能控制冷却液能否流入加 热器，而且可以控制冷却液

10、流量。 任务 2 认识汽车空调的采暖原理 2. 真空式冷却液控制阀 真空式冷却液控制阀是利用发动机的真空来控制控制阀的关闭和 打开，但真空式冷却液控制阀只能控制开合而不能控制冷却液流量。 如图 2-2-2 所示，配有此种结构的冷却液控制阀的蒸发器和加热器组 装在一个箱体内，共用一个鼓风机和壳体，大多数轿车都采用这种无 冷却液控制阀的采暖系统。 任务 2 认识汽车空调的采暖原理 六、无冷却液控制阀的采暖系统 如图 2-2-3 所示是加热器和蒸发器安装 在同一个箱体的采暖系统，这种结构的 采暖系统大多没有冷却液控制阀，只要 发动机冷却系统进行大循环，冷却液便 会流入采暖系统的加热器（热交换器暖 风

11、芯），加热温度是通过改变混气门的 位置进行调节的。图中混气门的位置处 于最下端，新鲜空气完全流经暖风芯被 加热后送到相应的出风口，此时的采暖 强度最大 任务 2 认识汽车空调的采暖原理 任务实施 1. 任务准备 （1）工作场景：实训车间 （2）主要设备：雪佛兰科鲁兹教学用车、红外温度测量仪、万用表、诊 断仪 （3）辅助材料：翼子板布和前格栅布、三件套 2. 实施步骤 对比发动机冷却液温度与空调出风口温度 任务 2 认识汽车空调的采暖原理 任务实施 任务 2 认识汽车空调的采暖原理 任务实施 任务 2 认识汽车空调的采暖原理 任务实施 任务 2 认识汽车空调的采暖原理 任务引入 小明和父亲去 4

12、S 店买车，在参观过程中小明指着空调系统的手 动控制面板说道：这些开关有什么作用？作为销售人员的你将如何解 答小明的疑问呢？ 必备知识 一、手动空调的控制面板 如图 2-3-1 所示，手动空调的控制面板是通过转动旋钮进行控制的。 任务 3 认识手动空调 任务 3 认识手动空调 手动空调的控制方式有温度控制、进气模式控制、控制出风口切换及风速控制。 1. 温度控制 （1）旋转温度调节旋钮至初始位置 当旋转温度调节旋钮时，与旋钮相连的拉索会改变混气门的位置，从而调节温度。当混 气门处在如图 2-3-2 所示位置时，空调系统的温度调节到最低，此时流经蒸发器的空气不 通过热交换器（暖风芯）直接进入车内

13、，使车内温度降低。 （2）旋转温度调节旋钮至中间位置 如图 2-3-3 所示，此时温度调节旋钮处于中挡，有一半的空气流经热交换器（暖风芯） 被加热。 任务 3 认识手动空调 任务 3 认识手动空调 （3）旋转温度调节旋钮至最高位置 如图 2-3-4 所示，旋转温度调节旋钮至最高位置，此位置为温度调节的 制热模式，此时所有的空气流经热交换器（暖风芯）被完全加热后进入车内。 任务 3 认识手动空调 2. 进气模式控制 驾驶员通过旋转或拉动进气模式开关，引起拉索改变进气风挡的位置， 从而实现内外循环的切换。当进气风挡处在如图 2-3-5 所示位置时，循环模 式为外循环。 小提示 在未开启车内空调的情

14、况下进气模式为外循环，如图 2-3-6 所示。 任务 3 认识手动空调 3. 控制出风口切换 手动空调出风口的切换同样通过旋转旋钮带动拉索切换到不同出口，控 制出风口的打开和关闭。一般只有一条出风口与切换拉索连接，各个出风口 间采用多连杆连接。如图2-3-7 所示为面部出风模式。 任务 3 认识手动空调 目前，除了上述介绍的用拉索控制风门位置的控制方式外，有的手动空调 采用伺服电机控制风门位置。 4. 风速控制 鼓风机是进行风速控制的部件。可采用串联电阻或控制模块两种方式来 控制鼓风机的转速。 任务 3 认识手动空调 任务实施 1. 任务准备 （1）工作场景：实训车间 （2）主要设备：雪佛兰科

15、鲁兹教学用车 （3）辅助材料：翼子板布和前格栅布、三件套 2. 实施步骤 开启汽车手动空调 任务 3 认识手动空调 任务实施 任务 3 认识手动空调 任务引入 假如你是一位空调维修技师，你的朋友问你：手动空调与半自动空调有什么 区别？你将如何解答呢？ 必备知识 一、半自动空调的控制面板 上海大众 POLO 汽车的半自动空调控制面板如图 2-4-1 所示。 任务 4 认识半自动空调 POLO 汽车的半自动空调控制面板的控制单元 J301 ，该控制模块具有以下功能： 1当制冷回路压力过低，压力 3.2 MPa 时，减少压缩机输出。 4控制温度风门。 J301 处理类似环境温度、设置温度、蒸发箱出口

16、温度和驾驶条件等信息， 控制单元会根据需要的输出情况自动调整发送到压缩机调正阀（N280）的信 号。压缩机根据这个信号调整压缩机排量。 任务 4 认识半自动空调 二、半自动空调控制系统的组成 半自动空调主要是指对设定温度的自动控制，即驾驶员设定一个温度， 空调系统会自动控制以达到设定温度。半自动空调控制系统一般包括控制面 板、传感器、控制单元和执行器。本任务将以上海大众 POLO 汽车配置的半 自动空调为例进行介绍，该车的空调系统有三个出风口温度传感器，分别安 装在中部、下出风口和蒸发器上方左侧出风口。系统采用的是变排量压缩机， 采用伺服电机控制所有风门 。 三、半自动空调控制系统的控制方式

17、半自动空调控制系统的控制方式是驾驶员通过温度选择旋钮设定温度， 当空调系统工作时出风口温度传感器将信号传输给空调控制单元，空调控制 单元根据实际温度和设定温度的差异自动控制温度风门位置，使车内温度达 到设定的温度。 任务 4 认识半自动空调 任务实施 1. 任务准备 （1）工作场景：实训车间 （2）主要设备：大众 POLO 教学用车、万用表 （3）辅助材料：翼子板布和前格栅布、三件套 任务 4 认识半自动空调 任务实施 2. 实施步骤 开启汽车半自动空调 任务 4 认识半自动空调 任务实施 任务 4 认识半自动空调 任务实施 任务 4 认识半自动空调 任务实施 任务 4 认识半自动空调 任务引

18、入 刘双最近换了一辆配置有自动空调系统的轿车，他在使用时发现很方便， 觉得很先进，他在想这是怎么实现的呢？你可以解答刘双的疑问吗？ 必备知识 一、全自动空调的控制面板 全自动空调的控制面板如图 2-5-1 所示，当驾乘人员按下“AUTO”键后 即进入全自动控制模式，系统自动调节空气温度、空气流量（鼓风机速度） 及空气的分配（设置出风口），快速达到并保持设定的温度。 任务 5 认识全自动空调 二、全自动空调控制系统的基本组成 如图 2-5-2 所示，全自动空调控制系统由控制面板、传感器、功率三极 管、电磁阀、真空罐或电动机、反馈电动机、鼓风机、空气分送阀、循环空 气阀、压缩机等部件组成。 任务

19、5 认识全自动空调 全自动空调的传感器主要有车内温度传感器、阳光传感器、车外温度传 感器、水温传感器、蒸发器温度传感器、电位计（空气混合风门位置传感 器）、温度设定开关、工况开关等。执行器主要包括控制风门动作的伺服电 动机吸入口风门、空气混合风门、出风口转换风门。 三、全自动空调控制系统的控制过程 如图 2-5-3 所示，汽车全自动空调的自动调节功能包括车内温度和湿度 自动调节、回风和送风（空气循环）模式自动控制以及运转方式和换气量自 动控制等 任务 5 认识全自动空调 任务 5 认识全自动空调 全自动空调的控制过程为：当驾乘人员按下“AUTO”键时，控制单元 接收传感器的信号，根据设定的温度

20、对送风温度和送风速度进行调整，使车 内的空气环境保持在最佳状态。此外，控制单元还可以根据温度的变化自动 选择出风口的位置，改变车内温度。一般出风口温度低时会自动选择上部出 风，出风口温度高时会自动选择下出风口出风，确保驾乘人员获得良好的体 验。 目前大部分全自动空调具有经济运行控制功能，当车外温度与设定的车 内温度接近时，控制单元会减少压缩机的工作时间或排量，甚至是在压缩机 不工作的情况下，就能使车内温度保持在设定状态，以达到节能的目的 任务 5 认识全自动空调 知识拓展 目前一些高端车辆为了使驾乘人员有不同的温度体验，往往在车内配置 双温区空调，如图 2-5-4 所示为奥迪 A4L 配置的双

21、温区空调控制面板。 任务 5 认识全自动空调 双温区空调可以实现左右两个温区，控制单元能根据左右两个温区设定 的温度自动调节，如图 2-5-5 所示。该系统采用了较多的控制模块，其控制 原理如图 2-5-6 所示，模块之间的信号是用控制器局域网总线技术进行传输， 可保证信号传输的速度更快。 任务 5 认识全自动空调 任务 5 认识全自动空调 任务实施 1. 任务准备 （1）工作场景：实训车间 （2）主要设备：2014 款君威教学用车、万用表 （3）辅助材料：翼子板布和前格栅布、三件套 2. 实施步骤 开启汽车全自动空调 任务 5 认识全自动空调 任务 5 认识全自动空调 任务 5 认识全自动空调 任务 5 认识全自动空调 汽车空调已成为现代汽车不可缺少的重要附件，是汽车现代化的 重要标志。通常较高端的汽车其空调的性能更为完善、自动化。 汽车空调都有一套制冷系统和制热系统，根据控制方式的不同可 分为手动、半自动和全自动三种。通过本项目的学习，可以了解空调 系统的制冷和制热原理，以及不同控制方式的控制原理，并且能够分 析较典型的空调控制电路。 项目目标 任务 1 认识汽车空调的制冷原理 任务 2 认识汽车空调的采暖原理 任务 3 认识手动空调 任务 4 认识半自动空调 任务 5 认识全自动空调 1. 冷凝 物质由液态转变为气态是一种可逆现象。如果吸收气态物质的热量， 气