汽车空调构造与维修基本知识

汽车空调构造与维修基本知识第1页/共62页学习目标熟悉汽车空调基本术语熟悉汽车空调的分类与特点掌握汽车空调的功能、组成及工作原理正确认识汽车空调零部件及安装位置第2页/共62页

第一节概述

一、汽车空调的作用

汽车空调是汽车室内空气调节的简称，用以调节车内的温度、湿度、气流速度、空气洁净度等空气参数，为乘员提供清新舒适的车内环境。

第3页/共62页

二、汽车空调的工作环境

1.承受剧烈、频繁的振动和冲击；

2.动力源多样；

3.制冷制热负荷大；

4.安装空间小；

5.受气温变化、乘员需求的影响大；

三、汽车空调的工作模式

1.手动模式：车内空气设置参数由人工设定，参数设定后，系统，将使这些参数处于指定控制下。

2.半自动模式：通过程序装置检测空气温度和气流混合门位置来达到驾驶员选定的舒适度。

3.全自动模式：通过程序装置检测空气温度和气流混合门位置来达到驾驶员选定的舒适度，且系统具有故障监控警示功能。

第4页/共62页四、汽车空调的舒适性参数

1.车内平均温度和车内外温差

车内平均温度：夏季25~28oC，冬季15~18oC。

车内外温差：夏季5~7oC，冬季10~12oC。

2.车内空气相对湿度

一般保持在30%~70%。

3.车内气流速度

夏季不超过0.5m/s，冬季0.3~0.35m/s。

4.车内降温、升温率

夏季保持在1.5oC/min，冬季使用发动机冷却水作热源不存在温升的问题。

5.车内温差

垂直方向温差：2oC，水平方向温差：1.5oC。

6.车内换气量

每位乘员所需新鲜空气量为20~30m3/h，CO2体积浓度不大于0.1%。

7.车内噪声

车内噪音不大于50dB。

8.出风口的位置及风速差

出风口位置应尽量避免直吹令人感觉不舒服的部位，各风口风速差值不大于2m/s。第5页/共62页摄氏温度以符号t表示，单位为[℃]。华氏温度其单位为[℉]绝对温度也称热力学温度或开氏温度，以符号T表示。单位为[K]三种温度的关系如下：摄氏温度[℃]=5／9(华氏温度[℉]一32)华氏温度[℉]=9／5×摄氏温度[℃]+32绝对温度[K]=摄氏温度[℃]+273．15作用于单位面积上的力称为压力，常用p表示。在工程上往往采用(kgf／cm2)作单位，亦称为工程大气压。英、美等国则采用(1b／in2)作为工程上的压力单位。在国际单位制(SI制)中压力的单位是(N／m2。)，也称为(帕斯卡)，符号是(Pa)。第二节、汽车空调设备的基本知识第6页/共62页这三种压力单位的换算关系为汽化：液体转变为气体的过程叫做汽化升华:物体由固体直接变成气体的现象凝结：蒸气转变为液体状态。热量：1kcal/h=3.968Btu/h1kcal=4186.8J1Btu/h=0.252kcal/h1kw=860kcal/h1kw.h=3.6×106J第二节、汽车空调设备的基本知识第7页/共62页比热容:1克的物质,当温度升高1摄氏度时,所需要的热量,称为该物质的比热容.冷冻吨:分为公制与英制两种,公制冷冻吨是0摄氏度的冰1吨在24小时内溶解为0摄氏度的水所吸收的热量为1公制冷冻吨.1公制冷冻吨每小时移去的热量为13900KJ.湿度：空气中所含水分的高低称为湿度．第二节、汽车空调设备的基本知识第8页/共62页第二节、汽车空调设备的基本知识汽车空调对汽车内的空气进行调节温度、湿度、流速洁净度

满足人体舒适提供理想的人工气候环境含义：进行冷、暖、通风三种的调节。方式：汽车空调机采用的是蒸气压缩式制冷第9页/共62页一、汽车空调基本术语

汽车空调系统由暖风装置、制冷装置、通风装置、空气净化装置和加湿装置中的一个或多个部件以及必要的控制部件等构成，用于调节乘员舱内的温度、湿度和净洁度，并使其以一定的速度在车室内定向流动和分配，从而给驾驶员和乘员提供舒适的环境及新鲜空气的系统。第10页/共62页

由压缩机、冷凝器、贮液干燥器、或气液分离器、节流元件、蒸发器、制冷剂管路和风机等构成，将车室内的热量传递给室外环境的装置。暖风装置由汽车发动机提供的余热或独立燃烧器产生的热量作为热源，用于车厢内采暖及风窗玻璃除霜和除雾的热交换装置。制冷装置第11页/共62页二、汽车空调的分类1、按驱动方式分类（1）非独立式汽车空调系统

第12页/共62页

（2）独立式汽车空调系统

1-进气道2-排气栅3-散热器4-空调发动机5-离合器6-压缩机7-蒸发器8-冷凝器9-冷凝风扇10-循环空气入口第13页/共62页2、按结构型式分类

汽车空调按结构型式可分为整体式空调、分体式空调以及分散式空调。（1）整体式空调：将副发动机、压缩机、冷凝器和蒸发器通过传动带、管道连接成一个整体，安装在一个专用机架上，构成一个独立总成，由副发动机带动，通过车内通风管将冷风送入车内。（2）分体式空调：将压缩机、冷凝器、蒸发器以及独立式空调的副发动机部分或全部分开布置，用管道联接成一个制冷系统。（3）分散式空调：将蒸发器、冷凝器、压缩机等各部件分散安装在汽车各个部位，并用管道相联接。第14页/共62页汽车空调只要具有如下几个功能，就基本能满足人们对舒适性的要求调节车内空气的温度，做到冬暖夏凉。调节车内空气的湿度。提供合适的气流速度与气流方向。净化空气，保证车内空气的质量。汽车空调的第一功能是调节车内空气的温度第15页/共62页

汽车空调在冬季利用其采暖装置升高车厢内空气的温度。轿车和中小型汽车一般以发动机冷却循环水作为暖风的热源，而大型客车则采用独立式加热器作为暖风的热源。在夏季，车内降温则由制冷装置来完成。最早的手动空调就是采用此种方式，瑞风商务车的空调也是采用此方式。第16页/共62页汽车空调的第二功能是调节车内空气的湿度

普通汽车空调一般不具备这种功能，只有高级豪华汽车采用的冷暖一体化空调器，才能对车内的湿度进行适量调节。它通过制冷装置冷却降温去除空气中的水分，再由采暖装置升温，以降低空气的相对湿度。但汽车上目前还没有加装加湿装置，只能通过打开车窗等通风设施，靠车外新鲜空气来调节。车内相对湿度一般保持在30%~70%为宜，超出此范围，人就会感到干燥或闷热。第17页/共62页汽车空调的第三功能提供合适的气流速度与气流方向。

空气的流速和方向对人体舒适性影响很大。由于人体生理特点，为了达到舒服感觉，自动空调一般在制冷时出风口处于吹脸，在取暖时出风口是吹脚。

根据人体生理特点，头部对冷比较敏感，脚部对热比较敏感，因此，在布置空调出风口时，应采取上冷下暖的格式，即让冷风吹到乘员头部，暖风吹到乘员脚部。第18页/共62页汽车空调的第四功能过滤净化车内空气，保证车内空气的质量

由于车内空间小，乘员密度大，车内极易出现缺氧和二氧化碳浓度过高的情况，所以进气门应处于外循环，以不断向车内补充外界的新鲜空气，可采用强制通风装置，或采用自然通风装置。为防止人体缺氧，产生疲劳、头痛和恶心等症状，车内每位乘客所需新鲜空气量应为20~30m3/h，二氧化碳（体积）浓度应保持在0.1%以下。车辆使用两种类型的通风装置，自然通风装置和强制通风装置。第19页/共62页第三节空调系统的基本组成与原理

由制冷系统、取暖系统、送风系统、电子控制系统组成。采暖系统制冷系统送风系统控制电路第2页第20页/共62页汽车空调的组成

汽车空调系统主要由制冷剂、压缩机、蒸发器、冷凝器、节流装置和辅助控制元件等组成。第21页/共62页膨胀阀式空调系统组成二、制冷系统的组成1压缩机2冷凝器3干燥瓶4膨胀阀5蒸发器二、制冷系统的组成制冷系统的组成第22页/共62页膨胀管式空调系统的组成1压缩机2冷凝器3节流管4蒸发器5贮液罐第23页/共62页

第三节空调系统的基本组成与原理

由制冷系统、取暖系统、送风系统、电子控制系统组成。

1.制冷系统

压缩机将来自蒸发器低温低压的制冷剂气体，压缩为高温高压的制冷剂气体，再送冷凝器冷却为中温高压的制冷剂液体，又流经储液干燥瓶，按制冷负荷的需求，将多余的液体制冷剂储存，被干燥后的制冷剂液体在膨胀阀（由感温包制冷剂状态决定阀口大小）节流降压，形成雾滴状的制冷剂在蒸发器大量蒸发、吸热，使蒸发器外表面温度下降（鼓风机带动空气流过蒸发器，这些空气大部份热量传递到蒸发器而变为冷空气，再送至车内），吸热后制冷剂在压缩机进气口的负压作用下，被吸进压缩机气缸，制冷剂进行下一循环，而鼓风机出风口连续得到冷空气。如图1。第24页/共62页图1制冷系统工作原理第25页/共62页

2.暖风系统

暖风系统用加热器引进发动机冷却水，水道设置暖水阀，这阀受控于驾驶员或电脑的指令。当暖水阀开启时，较热发动机冷却水流经加热器，使加热器升温。鼓风机带动空气流过加热器，加热器出来的空气是热空气。如图2。

第26页/共62页

3.送风系统

经过蒸发器、加热器处理后的空气，按驾驶员或电脑指定的送风模式，将空气送至指定的风口。

一般由三部份组成：第一部分为空气进口段，主要由控制新鲜空气和室内循环的风门叶片和伺服机构组成，以改变进气源或车内外进气比例。第二部分为空气混合段，主要由蒸发器、加热器组成，用来提供所需温度的空气。第三部分为空气分配段，由各种风门和风口组成，实现预期送风模式的目的。

工作过程：新鲜空气+车内空气（或按比例）→进入鼓机→空气进入蒸发器被吸热→由混合风门调节进入加热器→进入指定风口。

送风模式有：常见空气混合式和全热式。空气混合式：冷空气在空气混合风门的开度调节下，按一定的比例风量通过加热器。如图3。特点：节省部分冷量，冷暖混合不均，空气参数调节精度较差。全热式：冷空气全通过加热器。特点：空气参数调节精度较高。第27页/共62页图3

空气混合式送风系统第28页/共62页

图4真空操作系统

自动空调送风系统风门伺服机构有：1）真空伺服系统，利用真空马达内压力变化，拉动风门。如图4。第29页/共62页

图5电动机伺服系统

2）电动机伺服系统，由电脑指令电动机工作，电动机在不同电流作用下，转动的方向和角度可以改变。风门在电动机的拉动下，实现气流流向的转换或开启、关闭，如图5。第30页/共62页图6自动空调电子控制系统

3.电子控制系统利用传感器或开关将外界气候、车内空气参数、发动机工况、驾驶员的指令等信号输送到电脑，电脑将风门电动机、压缩机离合器、暖水阀，鼓风机等执行器，对系统工作进行优化控制。如图6。第31页/共62页1、制冷剂

制冷剂(俗称冷媒)是制冷系统中的一种工作介质，通过自身的“相态”的变化来实现热交换，从而达到制冷的目的。第32页/共62页基础知识——制冷剂第33页/共62页一、液体形态变化过程与热的关系物质三种状态变化液态

吸热

汽态（蒸发）蒸发器制冷剂汽态车厢汽态放热液态（冷凝）冷凝器制冷剂液态车厢外第34页/共62页二、制冷剂一种化学物质。是制冷系统中完成制冷循环的工作介质。蒸气压缩制冷机使用的制冷剂(Refrigerant)，大多数是氟里昂Freon。国际用R表示。第35页/共62页6.制冷剂汽车空调系统所用的制冷剂主要有R12和R134a两种。R12制冷剂的分子式为CF2Cl2，是一种无色、无味、无毒的气体，价格相对低廉，且可回收重复使用，但它对大气臭氧层有一定的破坏作用。因此近年来逐渐被环保型R134a制冷剂取代，R134a的分子式为CH2FCF3。在使用中，绝对禁止两种制冷剂交换使用。第36页/共62页R12的十大特性1、无色、无味。2．中压制冷剂3．在大气压下沸点低4．密度较大，阻力小，管径较大。5．对密封件的要求6．有良好的电绝缘性能7．液态时对润滑油的溶解度无限制8．不溶于水9．与水产生化学反应10．防水措施：一定要严格抽真空第37页/共62页三、R12——(CFC-12)(十大特性)

1．无色、无味；5350C以下不分解。2．中压制冷剂，正常蒸发温度小于00C、大于-700C，冷凝器内压力为0.3-2.0MPa压力较大，空气也不易进入。泄漏时，润滑油一同漏出有明显油迹。3．在大气压下沸点低，沸点为-29.80C。凝固温度为-1580C。4．密度较大，阻力小，管径较大。5．对密封件的要求使天然橡胶变软、膨胀、起泡；对氯丁乙烯和氯丁胶制品破坏较小；对尼龙和氟塑制品破坏不明显。6．有良好的电绝缘性能。第38页/共62页R12的特性7．液态时对润滑油的溶解度无限制，管路不积存润滑油；气态时对润滑油的溶解度有限并随压力增高、温度降低而增大。在气态路中，（特别是蒸发器）如有足够流速，不会产生油膜而影响传热。8．不溶于水，过量水分在低温、低压下，热量被吸收而形成冰塞。9．与水产生化学反应，生成盐酸—氢氟酸，对系统有腐蚀。10．防水措施：一定要严格抽真空，选用水量小于20×10-6的冷冻机油。若大于，干燥器无能为力。第39页/共62页四、R134a—HFC-134a

R134a（HFC-134a）是一种不会破坏臭氧层的制冷剂。无毒、无臭、与空气混合不爆炸。传统制冷剂含氯元素，暴露在高海拔的阳光下会分解释放氯，破坏地球的臭氧层。第40页/共62页R134a—四大特性1．热物理性能。分子量、沸点、气化热，与R12相近。2．传热性能。优于R12。3．相容性能。与矿物油是非相容的，必须用合成润滑油。！！！4．00C和100C时的气化潜热（KJ/Kg）197.89和190.13。低于R12第41页/共62页思考：制冷剂的工作循环：在压缩机作用下，低温低压制冷剂在蒸发器中吸取流经的车厢空气热量而定压气化，（冷却对象得以降温）。经压缩机将高温高压制冷剂压送冷凝器内把热传给周围空气而冷凝成液态制冷剂。再经贮液干燥器---膨胀阀—蒸发器开始新工作循环第42页/共62页注意：整个循环过程中，制冷剂只有物态的变化（物理变化），无化学变化。只起吸、放热的作用本身的性质没有改变。第43页/共62页7.冷冻机油空调压缩机使用的润滑油称为冷冻机油，它必须能在高温和低温条件下都能正常工作。冷冻机油的功用主要是润滑压缩机轴承、活塞等零件表面。此外，冷冻机油还具有密封作用。随制冷剂循环。系统中的冷冻油不能多也不能少。国产冷冻机油牌号有13号、18号、25号和30号4种。进口冷冻机油有SUNISO3GS、SUNISO4GS、SUNISO5GS三种牌号。通常选用国产18号和25号冷冻机油，或进口SUNISO5GS冷冻机油。第44页/共62页2、空调压缩机

空调压缩机是汽车空调制冷装置的心脏、动力元件，用来压缩和输送制冷剂。第45页/共62页3、冷凝器

冷凝器是一种热交换器，是把来自压缩机的高温高压气体通过管壁和翅片将其中的热量传递给冷凝器周围的空气。它的作用和原理正好与蒸发器相反。第46页/共62页4、节流装置

节流装置有热力膨胀阀、节流孔管等类型，是汽车制冷中的重要部件，起到节流降压、调节流量、防止“液击”和防止异常过热的控制作用。第47页/共62页5、蒸发器

蒸发器也是一种热交换器，它利用从节流装置来的低温低压的液态制冷剂蒸发时吸收周围空气中的大量热量，从而达到车内降温的目的。第48页/共62页6、辅助及控制元器件

空调系统中辅助及控制元器件有很多，主要包括贮液干燥器(或气液分离器)、控制电路板、各种阀、各种开关、管路、视镜以及各种指示器和控制仪表等。它们的作用是提供必要的条件保证系统得以正常的工作。第49页/共62页五、汽车空调工作原理

空调压缩机把低温气态制冷剂（冷媒）压缩成高温高压气态后通过高压空调管路进入冷凝器，由于车外温度低于进入冷凝器的制冷剂温度，借助于冷凝风扇的作用。在冷凝器中的制冷剂的大量热量被车外空气带走，从而高温、高压气体被冷凝成中温、高压的液体。这种中温、高压液体流过膨胀阀时，由于节流作用，体积突然变大而降压，变成低温、低压的雾状物（液体）进入蒸发器汽化。由于制冷剂在管内汽化时的温度低于蒸发器管外的车内循环风，故它能自动吸收管外空气中热量，从而使流经蒸发器的空气温度降低，产生了制冷降温的效果，汽化了的制冷剂被压缩机抽吸压缩，变成高温、高压的气体，又通过高压软