第11章 空调系统

第十一章空调系统11.1概述11.2汽车空调系统的组成结构11.3汽车空调系统的控制11.4汽车空调系统的使用与检修小节复习与思考本章导读了解汽车空调的功能和特点。掌握汽车空调制冷系统的基本原理、组成和制冷循环工作过程。掌握制冷系统的主要零件的结构、工作原理和控制过程。掌握汽车空调的控制原理掌握汽车空调系统的为华和检修基本方法。11.1概述空调及其自动控制系统是汽车现代化的标志之一，目前汽车空调除了作为改善工作条件、提高工作效率的重要手段外，还是提高汽车市场竞争力的重要手段，空调已成为车辆不可缺少的重要附件。11.1.1汽车空调系统的功能和控制方法1.汽车空调系统的组成及功能（1）制冷系统：对车内空气或由外部进入车内的新鲜空气进行冷却或除湿，使车内空气变得凉爽舒适。（2）暖风装置：主要用于取暖，对车内空气或由外部进入车内的新鲜空气进行加热，达到取暖、除湿的目的。（3）通风装置：将外部新鲜空气吸进车内，起通风和换气作用。同时，通风对防止风窗玻璃起雾也起着良好作用。（4）空气净化装置：出去车内空气中的尘埃、臭味、烟气及有毒气体，使车内空气变得清洁。（5）控制系统：控制空调系统的工作。2.汽车空调系统的控制方法手动控制电控自动控制11.1.2汽车空调系统的分类1．按空调的功能分单一功能型空调冷暖一体型2．按驱动方式分独立式空调非独立式空调11.1.3汽车空调技术的发展历程(1)单一采暖阶段。(2)单一冷气阶段。(3)冷暖一体化阶段。(4)电控自动控制阶段。(5)微机控制阶段。11.2汽车空调系统的组成结构

汽车空调系统主要是由通风系统、采暖系统、制冷系统、空气净化装置等组成。不同地区、不同气候条件下可采用单一采暖或单一冷气功能的汽车，而只有采用冷暖一体化，或冷暖通风一体化的汽车才真正称得上是空调汽车。11.2.1汽车空调通风系统1.动压通风动压通风方式是利用汽车行驶时，对车外部所产生的风压，通过进风口和排风口，实现通风换气(自然通风)。2.强制通风采用动压通风方式进行换气时，车辆在静止或在低速行驶时，通风量过小，故一些车辆采用强制通风方式。3．综合通风综合通风是指一辆汽车上同时采用动压通风和强制通风。采用综合通风系统的汽车比单独采用强制通风或自然通风的汽车结构要复杂得多。11.2.2汽车空调采暖系统1.发动机冷却液采暖系统采暖时，将送入加热器中的车外或车内空气，与升温后的发动机冷却液进行热交换，由电动鼓风机将升温的空气经出风口送入车内。2.发动机废气采暖系统发动机废气采暖系统是利用装在排气管道上的特殊加热器，实现高温废气与低温空气的热交换，把产生的暖风送入车内，供采暖与风窗玻璃除霜之用。1—加热器进水管；2—上部软管；3—节温器；4—水泵；5—散热器；6—底座；7—下部软管；8—缸体水套；9—缸盖水套；10—加热器的回水管；11—加热器；12—热水阀；11.2.3汽车空调制冷系统1.汽车空调制冷系统的基本组成1—压缩机；2—蒸发器；3—观察窗；4—储液干燥器；5—冷凝器；6—膨胀阀；压缩机是制冷系统的心脏，连接蒸发器和冷凝器；膨胀阀总是装在液体管路上的蒸发器进口处，而使用储液干燥器的系统必须把储液干燥器放在冷凝器和膨胀阀之间。下列3种管路连成制冷系统：(1)高压软管，用于连接压缩机和冷凝器。(2)液体管路，用于连接冷凝器和蒸发器。(3)回气管路，用于连接蒸发器和压缩机。2.汽车空调制冷系统的分类一类是循环离合器系统，有使用膨胀阀和孔管两种形式；另一类是蒸发器压力控制系统，有使用先导阀操纵的绝对压力阀(POA)和阀罐(VIR)两种形式。目前汽车上多使用的是蒸发器压力控制空调制冷系统。3.汽车空调制冷系统的基本工作原理汽车空调制冷系统工作时，制冷剂以不同的状态在密闭系统内循环流动，每一循环包括4个基本过程。压缩过程冷凝放热过程节流膨胀过程蒸发吸热过程4.汽车空调制冷系统主要组成部件结构1)压缩机压缩机吸入蒸发器中低温、低压的气态制冷剂，将气态制冷剂压缩成高温、高压状态并输入冷凝器。2)冷凝器冷凝器的功用是将空调压缩机送来的高温、高压气态制冷剂中的热量散发到车外，使制冷剂冷凝成高温、高压液体再进入储液干燥器。汽车空调制冷系统冷凝器的结构形式主要有：管片式管带式管片式冷凝器图1—入口；2—盘管；3—出口；4—翅片管带式冷凝器1—盘管；2—散热片3)蒸发器蒸发器安装在热力膨胀阀高压通道出口与低压通道入口之间，其功用是产生冷气、降温除湿。4)储液干燥器储液干燥器又称为储液器，在冷凝器和膨胀阀之间。储液干燥器有过滤杂质、吸收水分、防止堵塞的作用；另外还可以储存由冷凝器送来的高压液态制冷剂。1—观察窗；2—进口；3—出口；4—干燥剂；5—吸出管5)积累器积累器和储液干燥器结构、原理比较类似，但它安装在系统的低压侧，与装膨胀管的系统配套，是循环离合器空调系统的组成之一。1—观察窗；2—进口；3—出口；4—滤网；5—干燥剂；6—吸出管6)膨胀阀

膨胀阀又称节流阀，安装在蒸发器入口前，为制冷循环高压与低压之间的分界点。在膨胀阀前，制冷剂是高压液体；在膨胀阀后，制冷剂是低压、低温饱和液体和蒸气的雾状混合物。膨胀阀的作用是将高压制冷剂液体节流减压，由冷凝压力降至蒸发压力，以便于制冷剂的蒸发；膨胀阀还可以调节制冷剂进入蒸发器的流量，以适应制冷负荷变化的需要，防止制冷剂液体进入压缩机而导致压缩机的损坏。(1)内平衡式热力膨胀阀。1—滤网；2—进口；3—阀口；4—阀座；5—弹簧；6—出口；7—内平衡管；8—感温包；9—膜片

(2)外平衡式热力膨胀阀。1—滤网；2—入口；3—阀口；4—阀座；5—弹簧；6—出口；7—外平衡管；8—感温包；9—膜片(3)H形膨胀阀。1—感温元件；2—至压缩机；3—从储液干燥器来；4—弹簧；5—调整螺栓；6—球阀；7—至蒸发器；8—从蒸发器来(4)膨胀管(孔管)全称为膨胀节流管，它取代膨胀阀，安装位置相同，但只起到节流降压的作用。1—孔口；2—出口滤网；3—密封圈；4—进口滤网7)风机

汽车空调制冷系统采用的风机为通风机、鼓风机。(1)离心式风机。1—风机叶片；2—风机壳体；3—风机轴；4—电动机(2)轴流式风机。1—风机叶片；2—键；3—电动机；4—风机轴两种风机的特点：离心式风机的空气流向与风机主轴成直角，它的特点是风压高、风量小、噪声也小。蒸发器采用这种风机，因为风压高可将冷空气吹到车内每个乘员身上，使乘员有冷风感。噪声小是设计空调的一项重要指标，车内噪声小，乘员不至于感到不适而过早疲劳。轴流式风机的空气流向与风机主轴平行，它的特点是风量大、风压小、耗电小、噪声大。冷凝器采用这种风机，因为风量大可将冷凝器四周的热空气全部吹走。轴流式风机能满足耗电小的要求。8)电磁离合器电磁离合器的功用是根据需要接通或切断发动机与压缩机之间的动力传递。(a)电磁离合器分离(b)电磁离合器接合1—带轮；2—轴承；3—衔铁；4—电磁线圈；5—驱动轴；6—磁场11.3汽车空调系统的控制目前汽车空调控制系统有手动控制系统和自动控制系统两类。一般车辆还采用手动控制系统，高级轿车及豪华客车均采用自动控制系统。手动控制系统是依靠驾驶员拨动操作面板上的各种功能键实现对温度、风向、风速的控制。汽车空调自动控制则是把制冷、采暖、新鲜空气有机地组合成一体，形成冷暖适宜的气流提供到车内，其温度、风向、风速等进行自动调节。11.3.1汽车空调系统的控制内容和控制方法1.汽车空调系统的控制(1)控制外气的引入量。(2)控制鼓风机的速度。(3)控制制冷能力。(4)控制温度。(5)配风控制。2.空调空气分配11.3.2汽车空调系统的控制装置1.手动控制空调系统1)真空器件真空系统主要包括真空罐、单向阀、单向阀继电器、真空电磁阀、真空阀等。2)电气部件(1)高压开关。分为高压保护开关和高压调整开关。1—插头；2—膜片；3—外壳；4—连接线；5—弹簧；6—固定触点；7—活动触点(2)低压开关。又称为制冷剂泄漏检测开关，其触点为常闭触点，并与压缩机电磁离合器串联。可在缺少制冷剂的情况下触点断开，切断电磁离合器线圈使压缩机停转，保护压缩机免于损坏。(3)除霜开关。1—接压缩机电磁离合器；2—接蓄电池；3—温度调整旋钮；4—感温包；5—毛细管；6—波纹管；7—动触点；8—静触点；9—弹簧；10—螺钉(4)卸荷继电器。在汽车启动的瞬间，卸荷继电器切断空调电动机、刮水器、车灯等用电设备，保证启动时有足够的电源启动，安装在熔断器内。(5)双温开关。也称散热器温控开关，即发动机冷却水开关。其功用是防止在发动机过热的情况下使用空调。当发动机冷却水温度高于105℃时，双温开关控制风扇按高速挡运行，当水温下降至95℃且冷凝压力不高于规定值时，控制风扇按低速挡运行，当水温降至95℃以下且空调系统不工作时，风扇电动机停止工作。(6)断路器。当电路中用电设备搭铁或负荷增大时，断路器会自动跳开，以保护电路。断路器的中央有一小孔，当把电路搭铁或短路处修好后，用牙签或其他细小铁棍向小孔中间轻轻一按，断路器接通。断路器中间是一小的断路片，会自动弹开，但不会自动闭合。(7)高压卸压阀。安装在压缩机排气、散热器风扇接口处。当制冷系统压力过高(如超过3.5MPa)时，高压卸压阀打开，使制冷剂逸出而卸压，当压力降至3.5MPa以下时高压卸压阀自动关闭，以确保制冷系统正常工作。3)加热器控制阀加热器控制阀可安装在发动机上、叶子板壁上、加热器心附近或加热器罩内。1—护套；2—线缆；3—固定支架4)鼓风机速度控制4)鼓风机速度控制鼓风机速度控制有二速、三速、四速和五速，最常见的是四速，2.电控自动控制空调系统1)电子式温控器电子式温控器的感温元件是热敏电阻，装在蒸发器的外侧正面(或其他可感温的位置〕用以检测蒸发器的出风温度，热敏电阻有导线与三极管电子电路相连，由于温度变化使热敏电阻的阻值发生变化，从而控制电路的接通或断开。2)3位压力开关除高、低压开关外，有些汽车空调系统中还有3位压力开关。3)过热开关和热力熔断器过热开关安装在压缩机缸体后侧、高压管出口处。1—电气触点；2—接线柱；3—壳体；4—膜片组件；5—基座孔；6—膜片安装基座4)电控自动控制空调系统常用传感器(1)车内温度传感器。车内温度传感器的作用是检测车内温度，一般安装在仪表板下端，它是具有负温度系数的热敏电阻。(2)车外温度传感器。车外温度传感器与车内温度传感器相似，其作用检测车外周围的空气温度同样采用热敏电阻检测空气温度，并把温度信号输入到空调ECU。(3)空调蒸发器出口温度传感器。空调蒸发器出口温度传感器安装在空调的蒸发器片上，用来检测蒸发器表面温度。空调蒸发器出口温度传感器同样采用热敏电阻。(4)发动机冷却水温度传感器。发动机冷却液温度传感器直接安装在暖风加热器的水管上，用于检测发动机暖风装置的加热器的冷却水温度，并将温度信号输送给空调ECU。(5)光照传感器。光照传感器可把日光照射量变化转换为电流变化，并将信号输入空调ECU，空调ECU根据此信号调整车用空调器吹出的风量与温度。(6)烟雾浓度传感器。香烟的烟雾及车外传来的灰尘会污染车内空气，为保持车内空气清新，在某些电控自动控制空调上安装了空气交换器(7)湿度传感器。湿度传感器主要有热敏电阻式和结露式两种。热敏电阻式湿度传感器可用于汽车风窗玻璃的防霜和电控自动控制空调车内相对湿度检测。5)电子膨胀阀将蒸发器出口的温度和压力信号送入控制器，以实现多功能的流量控制和调节。电子膨胀阀分电磁式和电动式，电动式又分为直动型和减速型。6)空调鼓风机控制器安装在蒸发器的壳体上，由空调ECU输出电流对空调鼓风机转速进行无级调整，功率三极管内安装有一个温度保护熔丝，可在114℃时熔断，防止空调鼓风机控制器过热损坏。7)伺服电动机(1)进风控制伺服电动机。(2)空气混合伺服电动机。(3)送风方式控制伺服电动机。(4)最冷控制伺服电动机。11.3.3汽车空调系统的操作控制1.手动控制空调系统1)鼓风机挡位开关2)内循环开关3)外循环开关4)出风口位置5)空调开关6)冷热风调整开关2.电控自动控制空调系统1)计算所需送风温度2)车内温度控制3)鼓风机转速控制4)进风方式控制5)送风方式控制6)压缩机工作控制7)故障自诊断功能11.4汽车空调系统的使用与检修11.4.1汽车空调系统的使用为了节约能源，保证汽车空调系统具有良好的技术状况和工作可靠性，发挥汽车空调的最大效率，延长其使用寿命，在使用空调时应注意以下几点：(1)使用空调前应首先了解空调操作面板上各推杆和按钮的作用。(2)使用空调时应先启动发动机，待发动机稳定运转几分钟后，打开鼓风机至某一挡位，然后再按下空调开关以启动压缩机，调整送风温度和选择送风口，空调即可正常工作。需要注意的是当温度调节推杆处于最大冷却位置时，应尽量使用鼓风机的高速挡，以免蒸发器因过冷而结冰。(3)在使用采暖、制冷状态时，必须关闭通风口、车窗和车门，以尽快达到满意的温度，节省能量。(4)在只需换气而不需冷气时，如春、秋两季，只需打开鼓风机开关而不要启动压缩机。(5)在爬坡或超车时应暂时断开压缩机的运行(即关闭空调开关)，以免发动机动力不足或发动机超负荷运行而过热。(6)在夜间行驶时，由于整车耗电量较大，不应长时间使用空调，以免引起蓄电池亏电。(7)汽车停驶时不要长时间使用空调制冷装置，以免耗尽蓄电池的电能和防止废气被吸入车内，造成再次启动发动机时产生困难和乘员中毒；以免冷凝器和发动机因散热不良而过热，影响空调的制冷性能和发动机的寿命。(8)在发动机怠速时如使用空调，应适当提高发动机怠速转速至800～1000r/min以上(有怠速提升装置的空调将自动提高发动机转速)，以防发动机因驱动空调压缩机而熄火。(9)汽车低速行驶时(如低于25km/h)，应采用低速挡以使发动机有一定的转速，可防止发电量不足和冷气不足。(10)调整冷风口的风向，以使冷风均匀地吹入车内。冷风不能过于偏向一个方向，否则会使乘员感到不舒服。(11)如抽烟或其他气味污染了车内空气，可短时间打开通风口或车窗，以便吸入车外的新鲜空气。(12)严格按汽车空调生产厂家的规定进行保养。(13)夏季停车应尽量避免在阳光下曝晒，以免加重空调装置的负担。如果停车点是在太阳的照射下，若此时要用车，因车内温度很高，应先打开所有车窗行驶几千米，待车内热空气排出后，再关上车窗，开启空调。(14)空调使用季节过后，为保持空调良好的工作状态，应每周开动一次，每次开动数分钟。(15)有