第二章汽车空调制冷系统

第二章汽车空调制冷系统2.1汽车空调的制冷原理2.2制冷压缩机2.3其它部件重点：制冷系统组成及工作原理压缩机结构及工作原理变容量压缩机的结构和原理膨胀阀分类、结构与工作原理热力学基础知识—、温度科学度量物体冷热程度的标准——温度。工程上常用的温标有：（1）摄氏温标：符号C表示（2）华氏温标：用符号F表示（3）热力学温标：用字母K表示。三种温标的比较如表1—2所示。温度标定名称代号单位换算方法摄氏温度tCt（C）=5/9（f-32）华氏温度fFF（F）=9/5t+32绝对温度TKT（K）=t+2731．冷凝温度在空调系统中，在冷凝器中制冷剂在一定高压下由气态变为液态时的温度称为冷凝温度。2．蒸发温度在空调系统中，在蒸发器中制冷剂低压汽化时的温度称为蒸发温度。

二、压力与真空度压力就是固体、液体或气体垂直作用于物体表面上的力。常用p表示，其单位为帕斯卡，简称帕（Pa）。标准大气压，它相当于101.3kPa。1MPa=10bar=10kg

=145psi(1磅/英寸)=10米水柱

在实际工作中，表示压力常用方式有:（1）绝对压力：它表示实际的压力值，是把完全真空状态作为零值。（2）表压力：通过压力表上指示读出的压力值，称为表压力值。它是将标准大气压作为零值，在此基础上进行压力计量的结果。（3）真空度：低于大气压力的数值称为真空度。三、汽化与冷凝1．汽化：物质由液态变为气态的过程称为汽化。汽化过程有两种形式，即蒸发和沸腾。在制冷技术中，对蒸发通常为液体的沸腾过程。饱和蒸气是指容器中存有蒸气与液体，两者处于平衡状态，此状态称为饱和蒸气状态。干饱和蒸气指在容器中的液体全部蒸发成蒸气的状态。三、汽化与冷凝在制冷技术中，主要是利用制冷剂在蒸发器内的低压下，不断吸收周围空气的热量进行汽化的过程来制冷的。制冷过程通常是在蒸发器中以沸腾的方式进行的。但习惯上称它为蒸发过程，并把沸腾时的温度称为蒸发温度，沸腾时所保持的压力称为蒸发压力。2.冷凝是气体或液体遇冷而凝结，如水蒸气遇冷变成水，水遇冷变成冰。温度越低，冷凝速度越快，效果越好。

几种液体在一个标准大气压下的正常沸点液体名称沸点/℃液体名称沸点/℃水酒精R12氨10078-29.8-33.4R22R134aR142bR405a-40.8-26.15-9.25-27.3四、热量与热容

1．热量：有热出入，温度就有变化，温度变化的大小和出入热的量成比例，这种热的量叫做热容。热量的单位为焦耳（J）。热的传递有传导、对流和辐射三种形式。五、显热与潜热

物体在加热或冷却过程中，温度升高或降低而不改变其原有相态所需吸收或放出的热量，称为“显热”。它能使人们有明显的冷热变化感觉，通常可用温度计测量出来。（如将水从20℃的升高到80℃所吸收到的热量，就叫显热。潜热：物质发生相变（物态变化），在温度不发生变化时吸收或放出的热量叫作“潜热”。

潜热按物体状态变化不同，可分为以下几种：液化潜热、凝固潜热、熔解潜热、蒸发潜热、升华潜热。水的状态图六、节流

这种只是状态的变化，与外界没有热和功的交换，因此流体的热量不变，这种状态变化称为节流。

体积增大，压力下降，温度不变空调制冷系统中，制冷剂在膨胀阀中状态变化就是节流过程。2.1汽车空调的制冷原理2.1.1常见的四种制冷方式：1.液体汽化制冷利用液体汽化潜热液体气化制冷原理

液体的压力不同，其饱和温度（即沸点）也不同（压力越低，沸点越低，如氨在0.1MPa压力下，其沸点为－33.4℃；0.5MPa压力下，其沸点为4℃）。只要创造一定的低压条件，利用液体的气化就可能获得所需要的低温。

1kg液体汽化时所吸收的热量称为汽化潜热：同种液体的汽化潜热是随其蒸发压力而改变的；制冷剂的汽化潜热随饱和温度的提高不断减小；制冷过程中，低温下蒸发的制冷剂液体都是使高压液体经节流降压而得到的；液体汽化制冷循环的四个循环：制冷剂低压汽化——蒸汽升压——高压气体液化——高压液体降压。液体气化制冷原理液体汽化制冷的工作过程

四大部件：压缩机：蒸气压缩冷凝器：放热冷凝节流阀：节流降压蒸发器：吸热蒸发

蒸汽压缩式汽车空调具备以上四个过程冰箱制冷原理2.1汽车空调的制冷原理2.1.1常见的四种制冷方式：2.气体膨胀制冷两种方式：1）高压气体经膨胀机膨胀，需外功输入，气体温降大，制冷量大；2）气体经节流阀膨胀，无需外功输入，气体温降小，制冷量小；利用膨胀气体低压吸热2.1汽车空调的制冷原理2.1.1常见的四种制冷方式：3.涡流管制冷1.压缩空气喷嘴2.分离孔板3.涡流室4.调节阀5.热气流6.冷气流缺点：效率低，制冷系数小利用气体密度2.1汽车空调的制冷原理2.1.1常见的四种制冷方式：4.热电效应制冷利用空穴和电子势能2.1汽车空调的制冷原理2.1.1常见的四种制冷方式：目前汽车空调上采用的制冷方式全部为蒸汽压缩式。其它制冷方式的缺点：制冷系数低、热源不足、制冷效率差。2.1.2汽车空调至冷风系统简介2.1.2汽车空调至冷风系统简介2.1.2汽车空调至冷风系统简介制冷剂循环四个工作过程1.压缩过程：吸入蒸发器出口处的低温低压制冷剂气体，并压缩成高温高压气体输出；2.放热过程：高温高压制冷剂气体，进入冷凝器冷却放热，形成液体；3.节流过程：冷凝器输出液体经节流膨胀阀体积变大、压力和温度急剧下降，以雾状输出至蒸发器；4.吸热过程：制冷剂沸点远低于蒸发器内的温度，制冷剂被蒸发成气体吸热，变成低温低压蒸汽，返回压缩机。2.1.2汽车空调至冷风系统简介2.1.2汽车空调至冷风系统简介气态70℃,1500kPa液态50℃低压雾状低压气态0～5℃压力和温度降低气态变为液态制冷剂循环四个工作过程制冷效果的影响因素：1.随冷凝温度升高而降低；2.随蒸发温度降低而降低；3.随汽车行驶车速的提高而提高。制冷系统的总制冷量=压缩机的制冷量制冷系统的净制冷量=蒸发器的净制冷量蒸发器的总制冷量=净制冷量+跑冷量2.1.2汽车空调至冷风系统简介2.1.3汽车空调制冷系统的分类分类方式：按照制冷剂节流汽化元件的类型：膨胀阀式（调节制冷剂流量，调节范围有限，调节有滞后时间，高速时易对压缩机产生液击）膨胀孔管式（不能调节制冷剂流量，高速时由蒸发器内压力开关切断压缩机电磁离合器）压缩机的液击液击：空调器在正常的工作情况下，压缩机吸回的是制冷剂蒸气而不是液体；原因：由于制冷剂量充注过多或膨胀阀调节流量过大，使制冷剂在蒸发器中没有完全蒸发，致使制冷剂以湿蒸气或液态被压缩机吸回，造成压缩机的液击。

液击的危害液击会导致阀片、阀板、活塞被击坏破损，严重时连杆也可能变形。发生液击时，压缩机会发出异常的声音，同时，也会发生振动。如果制冷系统中制冷剂过多或冷冻油充入量过多，都会发生液击。空调器的蒸发器通风不良，冷量带不走会使蒸发器结霜或结冰，从而导致低压压力过低，也会造成压缩机外壳结霜而导致液击。

膨胀阀式节流管式2.1.4制冷系统的布置形式1）前送式2）后送式3）前后置式2.2汽车空调制冷压缩机2.2.1概况容积式压缩机，有以下要求1）满足低速舒适性和高速动力性2）体积小，重量轻3）经久耐用，耐寒，耐高温、易损件少4）工作稳定，噪声小5）易制造，价格低2.2.1概况主要性能指标排气量容积效率制冷量输入功率净重排气量容积效率制冷量：2.2.1概况压缩机的作用：1、抽吸___造低压2、压缩___制高压空调压缩机是空调系统的心脏,制冷剂的流动动力全部来至压缩机。将蒸发器来的制冷剂蒸气压缩后泵入冷凝器使蒸气压力升高（1.3-1.5MPa），温度70℃后泵入冷凝器。2.2.1概况汽车空调往复活塞式旋转式曲轴连杆式径向活塞式轴向活塞式翘板式斜板式转子式螺杆式往复活塞式旋叶式圆形气缸椭圆形气缸滚动活塞式三角转子式涡旋式2.2.2容积式压缩机容积式压缩机原理：利用容积的变化当容积变大时，吸气当容积减小时，压缩曲轴连杆式压缩机缺点：尺寸较大、结构不紧凑、转速低、惯性力大、容积效率低。多用在中、大型客车上曲轴连杆式压缩机定径节流管调节阀斜盘滑轨输入轴弹簧驱动毂腔内压力底部活塞定径节流管高压顶部低压翘板式压缩机翘板式压缩机实物翘板式压缩机组件连杆、活塞、翘板、主轴、壳体。翘板式压缩机工作过程缺点：运转惯性力大，速度提不上去，有余隙容积，吸排气有阻力，容积效率低。安装时一定要注意间隙压缩机不工作时压板与皮带轮不接触压缩机吸合工作时情形斜盘式空调压缩机选用车型：奥迪100、捷达、神龙富康旋叶式压缩机滚动活塞式涡旋式空调压缩机旋叶式汽车空调压缩机三角转子式压缩机三角转子式压缩机三角转子式工作过程三角形转子偏心转动时，三角尖端上的密封片把气缸分成三部分，不断将气吸入、压缩、排出。2.2.3变排量压缩机定排量压缩机：排气量是随着发动机的转速的提高而提高的，它不能根据制冷需求而自动改变功率输出。它的控制一般通过采集蒸发器出风口的温度信号来实现，当温度达到设定的温度，压缩机停止工作;当温度升高后，压缩机开始工作。定排量压缩机也受空调系统压力的控制，当管路内压力过高时，压缩机停止工作。

变排量压缩机：可以根据设定的温度自动调节功率输出。压缩机的排气量由压缩机转速、压缩机吸气压力、压缩机排气压力以及压缩机腔内压力共同决定。On-off控制的不可逆损失背景－定排量压缩机缺点车内温度波动引起的热舒适性问题压缩机周期性离合对发动机的干扰背景－变容量压缩机定转速定速压缩机电动空调变频压缩机变转速（转速可控）汽车空调定排量压缩机（转速不可控）变排量压缩机行程调节变转速变行程

我国现在采用变排量压缩机的轿车空调系统已经达到40%左右。主要车型有：一汽奥迪A6、宝莱、捷达、红旗；上海Passat、Polo、别克、奇瑞；中华轿车；通用金杯；等等。背景－变排量压缩机广泛应用问题：如何在压缩机上实现变排量？分析：变排量方式变斜盘倾斜角→变活塞行程改变余隙改变进、排气、压缩机腔体内的通道面积变排量压缩机空调控制系统不采集蒸发器出风口的温度信号，而是根据空调管路内压力变化来控制压缩机的压缩比从而自动调节出风口温度。在制冷的全过程中，压缩机始终是工作的，制冷强度的调节完全依赖装在压缩机内部的压力调节阀来控制。电控翘板式变排量压缩机应用于大众车型电控翘板式变排量原理控制翘板的倾角，进而改变活塞行程；通过波纹管感知吸气压力变化；当空调管路内吸气压力过高时，缩短压缩机内活塞行程，这样就会降低制冷强度。反之则增大活塞行程以提高制冷强度。调节阀阀控制排气腔与摇板箱之间的通道；满负荷时，电磁关闭，摇板箱和高压腔之间的通道被隔断，摇板箱的压力下降，作用在活塞上的反作用力就使摇板倾斜一定角度，斜盘的倾斜角度加大直至排量达到100%；关掉空调或所需的制冷量较低时，阀门开启，摇板箱和高压腔之间的通道被打开，斜盘的倾斜角度减小直至排量低于2%。电控翘板式变排量过程斜盘式两级变排量压缩机斜盘式两级变排量压缩机

变排量汽车空调系统变排量空调在奥迪、波罗、大宇、标志、别克、中华、奥拓等轿车上得到了广泛的应用。与传统的定量空调相比，变排量空调有如下的优点：①排气压力和工作转矩的波动减小，避免了对发动机的冲击；②保持了温度的稳定性；③保持了蒸发器低压的稳定性，而且蒸发器不会结霜；④提高了压缩机的使用寿命；⑤压缩机一直运转，无接合冲击，提高了舒适性减少了功率消耗。⑥由于排量可以降低到近0%，省去离合器可使质量减轻20%（约500～800g）

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