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1、2023/3/4,1,北京铁路局石家庄职工培训基地主讲：邢建章职务：工程师E-maiI:,第十章 汽车空调器,2023/3/4,2,第十章 汽车空调器,随着国民经济的高速发展，人民生活水平的日益提高，汽车行业在我国得到了空前的发展，汽车空调器已经成为制冷设备中的一个庞大家族。所谓汽车空调器，是指对客车车厢和工程车驾驶室进行空气调节，以满足乘客和驾驶人员对空气的温度、湿度、流速与洁净度等舒适性要求的空调器。,美国谢尔比AC眼镜蛇,2023/3/4,3,101 汽车空调器的特点与分类,一、汽车空调器简介,汽车空调器的发展，始于20世纪20年代。1927年，第一台安装有空调器的汽车在市场上出现。那时
2、的汽车空调器仅仅是由一台加热器、一套送风系统和一个空气过滤器组成。13年后，真正的空调器才在汽车上使用。1940年，美国的伯卡德公司利用机械制冷设备，首先在轿车上实现了制冷，随后几年里，这种制冷装置又用到了公共汽车上。1960年，第一台现代汽车空调系统由卡德勒克公司推出，很快开始在发达国家普及。20世纪70年代初期，美国90的汽车安装了空调器，汽车空调器也由原来的单一制冷型发展成为冷暖两用型。20世纪80年代初期，大量的工程车辆开始使用空调器。,2023/3/4,4,随着汽车空调器的使用，人们的思想意识也发生了根本的变化，由原来认为的汽车装空调只是一种奢侈品，转变为汽车装空调是一种必需。人们意
3、识到，汽车安装空调后对车内产生的舒适性环境，能给驾驶人员和乘客带来安全与健康方面的许多好处，不仅能提高工作效率和行车安全，而且能产生较高的经济效益和社会效益。现在，汽车空调器的性能越来越优良，具有自动控制装置的计算机型汽车空调器已经在车上使用。汽车空调器不仅配置在轿车、客车和载货汽车上，而且还配置在农场车辆和各种工程车辆上，如拖拉机、收割机、装载机、推土机等。目前，几乎所有的车辆都安装空调，空调器已经成为汽车的必有配置。,2023/3/4,5,我国在汽车空调方面发展较晚，汽车安装空调的比例也较小，但是，目前汽车空调在我国市场上的发展势头却比较强劲。随着国民经济的日益强大，汽车安装空调的比例将会
4、大幅度上升，这是一种必然的发展趋势。,汽车空调,2023/3/4,6,二、汽车空调器的特点,由于汽车结构的特殊性，目前汽车空调器全部采用的是蒸气压缩式制冷循环系统。因此，汽车空调器和前面学习的家用空调器一样，制冷系统主要由压缩机、冷凝器、节流元件、蒸发器和辅助装置组成。汽车空调器是装在汽车狭小的车厢内，汽车又是一个移动的物体，它的制冷系统与其他空调器相比又有很大的不同。总而言之，汽车空调器有如下特点：,劳斯莱斯加长车,2023/3/4,7,1空调器结构要适应汽车的空间 汽车自身的结构比较紧凑，要在汽车有限的空间内安装空调器，制冷系统的布置非常困难。为了利用空间，就必须使汽车空调器的部件体积要小
5、，效率要高，特别是中小型汽车，各个部件只能按汽车的结构采取分散的安装方式。,奥迪加长车,2023/3/4,8,2空调器的制冷负荷要大 汽车的车厢容积虽小，车窗面积所占的比例却很大，为了保证司乘人员的视野，不能进一步采取隔热措施。汽车在行驶过程中，受阳光直射的影响，车厢内温度上升较快，因此汽车空调器要有足够大的制冷能力，车厢内才能达到舒适性的要求。,奔驰加长车,2023/3/4,9,3空调器要有良好的抗振性和密封性 汽车在行驶过程中，产生振动的幅度和强度都非常大，因此，要求汽车空调器有良好的抗振性和密封性。就制冷循环的管路而言，为了防止因振动引起制冷剂泄漏，大量使用耐氟橡胶软管代替铜管或铝管，连
6、接各个分散的部件组成制冷系统。,宝马X5加长车,2023/3/4,10,4压缩机不能使用电动机驱动 汽车上的直流电路用蓄电池作电源，通常使用12 V或24 V两种电压。蓄电池存储的电量是有限的，汽车发电机的容量也是有限的，所以不能用电动机驱动压缩机。制冷压缩机的驱动一般采用两种方法：一是直接利用汽车的发动机作动力，通过传动带驱动压缩机。我国无论是在小型汽车上，还是在大型客车上均采用这种形式；二是在汽车上另外安装一台小功率的辅助发动机，专门用做压缩机的驱动。这种形式过去常用在大型客车上，目前在我国已很少采用。,悍马加长车,2023/3/4,11,5制冷系统要适应汽车的行驶状况 汽车发动机直接驱动
7、的制冷系统，很难保证制冷系统稳定的工况。汽车在行驶过程中发动机的转速变化范围不仅很大，而且无常，要保证制冷系统相对稳定的工况，就需要专用的装置和特殊的控制方法。,保时捷加长车,2023/3/4,12,6操作控制要简单方便 控制方法虽然特殊，但是操作过程要简单方便。驾驶人员是在驾驶汽车的同时操作制冷系统的，因此控制部件的位置和操作方法要给司机提供方便，功能显示应直观醒目。,林肯加长车,2023/3/4,13,三、汽车空调器的分类,1按空调器的结构分类 可分为非独立分体式、独立分体式和独立整体式三种类型。(1)非独立分体式，是目前使用最广泛的一种汽车空调形式。空调器的压缩机由汽车发动机直接驱动，换
8、热器、节流元件和辅助装置分别安装在汽车的不同位置，这种结构称为非独立分体式。以前，这种类型的空调器，由于受汽车发动机的功率限制，设计的制冷能力较小，常用在轿车、小型客车和工程车的驾驶室中。现在，因为汽车发动机的功率裕量较大，大型客车也配置这种形式的空调器，其结构如图101所示。,2023/3/4,14,图101 非独立式空调器制冷系统,2023/3/4,15,(2)独立分体式，是在过去的大型客车或公共汽车上安装的空调器，由于车厢需要的制冷量较大，压缩机的功率也较大，因此压缩机不采用汽车发动机直接驱动的方式，而是安装一台辅助发动机专供压缩机驱动。辅助发动机和压缩机组合在一起，安装在汽车的中部或后
9、部，换热器、节流元件和辅助装置分别安装在汽车的不同位置，这种结构称为独立分体式。(3)独立整体式，压缩机由一台专门的辅助发动机驱动，与换热器、节流元件和辅助装置共同组装在一起，这种结构称为独立整体式。独立整体式空调器通常安装在汽车的中部或后部，利用送风管路将冷风送到车厢内，完成车厢内的空气调节。,2023/3/4,16,2按压缩机的驱动方式分类 可分为非独立式和独立式两种形式。(1)非独立式，压缩机由汽车发动机直接驱动的空调器称为非独立式空调器。非独立式空调器具有结构简单，安装方便的优点，目前被使用在各种车辆上。(2)独立式，压缩机采用辅助发动机驱动的空调器称为独立式空调器。与汽车发动机直接驱
10、动的空调器相比，结构虽然复杂，但是工况稳定，制冷量较大，一般能达到20 kw，过去常用在大型客车和公共汽车上，现在，新生产的大型客车已不再使用。,2023/3/4,17,3按功能分类 可分为单冷型和冷暖型两大类。(1)单冷型，即单一功能的空调系统。一般来说是指只能在夏季使用制冷方式的汽车空调系统。早期的汽车空调和目前大多数普通车型上使用的空调系统都属于这一类。采用单冷型空调系统的汽车，为了解决汽车在冬季供暖的问题，又专门配备了供暖系统。无论是小轿车还是大客车的供暖系统，一般是利用发动机的冷却水作为热源的。供暖装置与制冷系统相互独立，各自有不同的控制方式。过去的大型客车也有利用排气余热进行供暖的
11、，现在，这种方式已很少采用。,2023/3/4,18,(2)冷暖型，既能制冷又能供暖的汽车空调装置，又称为全空调系统。这类装置采用一体化控制，制冷和供暖可以同时工作，能实现除湿、供暖和制冷等功能的连续调节。这类空调系统的结构复杂，占用空间相对较大，所以常用在一些豪华型的小轿车和大客车上，普通车型中还没有普及。,2023/3/4,19,4按送风方式分类 可分为直送式和风道式两种类型。(1)直送式，空调从蒸发器吹出的空气直接进入汽车车厢或驾驶室。这种送风方式的优点是送风阻力小，缺点是冷风在车厢内流动时，分布的不均匀。普通小轿车、普通货车、工程车和微型车多采用这种送风方式。(2)风道式，空调处理后的
12、空气经过送风管路进入车厢内各个需要的地方。这种送风方式能使空气在车厢内均匀的分布，保证车内各个位置的人员满足舒适性要求。由于设置风道，增加了气流阻力，增加了功耗，也给车厢的布置带来了难度。这种送风方式主要用在中型和大型客车上。需要说明的是，在城市的公交电车或一些特种车辆上使用的空调器，有的压缩机是电动机驱动。新加坡三电公司推出的电动机驱动的车用全封闭式压缩机，较早用在了电力公交车上。,2023/3/4,20,102 汽车空调器的制冷系统,一、汽车空调器制冷系统的组成,汽车空调器的制冷系统和普通空调器的制冷系统基本相同，按使用的节流部件不同，目前，汽车空调器的制冷系统主要有膨胀阀系统和节流孔管系
13、统两种类型。1膨胀阀系统 膨胀阀制冷系统又称为传统温控系统，它的组成如图102所示，是目前使用最多的一种制冷系统。此类空调的特点是安装了储液干燥器、热力膨胀阀和吸气节流阀。,汽车空调制冷系统的组成与工作原理1,汽车空调制冷系统的组成与工作原理2,2023/3/4,21,图102 膨胀阀制冷系统方框图,2023/3/4,22,汽车发动机的动力通过传动带传递给电磁离合器。电磁离合器是一个控制装置，它的电磁线圈有电流通过时，离合器处于合的状态，汽车发动机通过离合器驱动压缩机工作，空调器实现制冷运行。电磁线圈无电流通过时，离合器处于离的状态，离合器轮随着汽车发动机空转，压缩机不工作，空调器停止运行。电
14、磁离合器的结构如图103所示，主要由传动轮、驱动盘和电磁线圈三部分组成。,图103 电磁离合器结构示意图,电磁离合器的结构视频,2023/3/4,23,离合器的电磁线圈固定在压缩机的前端盖上，传动轮通过轴承固定在压缩机前端盖伸出的短轴上，线圈内无电流通过时，传动轮随着汽车的发动机空转。驱动盘由固定盘、钢板弹簧和活动摩擦盘组成，通过槽键固定在压缩机曲轴的一端。当电磁线圈通过电流时，活动摩擦盘与传动轮吸合在一起，带动压缩机曲轴旋转，制冷系统开始工作。汽车在行驶过程中，发动机的转速通常在8004 000 rmin之间不断地变化，压缩机的转速也随之变化，制冷循环系统中的制冷剂流量也在不断地变化。为了满
15、足这种工况要求，节流装置在完成降压功能的同时，还要对制冷剂的流量实现自动控制。储液干燥器的作用，就是配合热力膨胀阀完成对制冷剂流量的调节。,2023/3/4,24,当压缩机转速变低时，制冷系统中的部分制冷剂暂存在储液干燥器中，当压缩机转速变高时，又为制冷系统提供制冷剂。储液干燥器是高压储液罐和干燥过滤器的组合体，制冷剂液体经过它的时候，完成了对制冷剂的过滤和除湿。其结构如图104所示。,图104 储液干燥器结构图,储液干燥器的组成与作用视频,2023/3/4,25,2023/3/4,26,储液干燥器的入口与冷凝器的出口相接，入口处安装有易熔塞，高压侧压力过高时，易熔塞被击穿，起到过压保护作用。
16、储液干燥器的出口与膨胀阀相连，在出口处安装有视液镜，通过视液镜可以观察制冷系统中制冷剂液体的多少，以方便日常的维护和维修。有的储液干燥器上没有视液镜，视液镜作为一个独立的部件，安装在冷凝器出口的管路中，通过钎焊与管路相连，这种视液镜的外形如图105所示。视液镜一般都具有放大能力，以方便观察。,图105 视液镜,2023/3/4,27,普通车辆的空调器，使用最多的节流元件是热力膨胀阀，它在节流过程中可以随着压缩机转速的变化。自动的改变阀口的开启度，实现对制冷剂流量的自动调节。外平衡式热力膨胀阀的外形和结构如图106所示。,图106 热力膨胀阀外形和结构图 a)外形图 b)结构示意图,热力膨胀阀的
17、分类与作用视频,2023/3/4,28,2023/3/4,29,热力膨胀阀安装在蒸发器的入口处。膨胀阀的感温包与波纹管(或膜片盒)组成一个密闭系统，里面充注有制冷剂。感温包放置在蒸发器的出口处，感温包与管子外壁紧密接触，并用隔热材料进行包扎。压缩机转速升高时，蒸发器出口处温度上升，感温包内温度上升，内装的制冷剂气化量增大，波纹管因内部压力升高而膨胀，推动阀杆向下移动，阀针随之下移，使膨胀阀开启度增大，制冷剂流量增大；压缩机转速下降时，蒸发器出口处温度下降，感温包内温度下降，波纹管因内部压力下降而收缩，阀针在弹簧力的作用下向上移动，膨胀阀开启度减小，制冷剂流量减小。外平衡毛细管的端头接在蒸发器的
18、出口处，使波纹管下方的压力与蒸发器出口的压力相同，在制冷剂流量的调节过程中，补偿蒸发器出口压力变化引起的损失。,2023/3/4,30,2023/3/4,31,有的汽车空调器使用的是H型膨胀阀，其结构如图107所示，H型膨胀阀因其内部通路的形状像英文字母H而得名。H型膨胀阀在节流过程中，阀口的开启度控制原理和外平衡式热力膨胀阀完全相同这里不再重复。,图107 H型膨胀阀外形与结构图 a)外形图 b)结构图,2023/3/4,32,热力膨胀阀虽然能够根据蒸发器出口的温度变化，自动调节制冷剂流量，保证压缩机转速变化时，制冷系统的工况基本不变。但是，热力膨胀阀的结构决定了它不能有较大的调节范围。因此
19、，热力膨胀阀用在独立式空调器中，能够满足制冷系统的工况要求，可是，当用在非独立式空调器中的时候，由于压缩机的转速变化范围较大，膨胀阀的调节范围就不能完全满足制冷工况的要求。假如压缩机在最高转速工作时，膨胀阀自动调节的最大开启度不能满足要求，这种情况下，蒸发压力就会下降，由于蒸发压力与蒸发温度是对应关系，所以蒸发温度就下降到O以下。如果汽车是在潮湿的天气或潮湿的地区行驶，蒸发器上就可能出现结冰现象，结冰会使蒸发器的气流堵塞，引起制冷量下降甚至不能制冷。,2023/3/4,33,吸气节流阀的作用就是防止蒸发器出现结冰现象。它安装在蒸发器出口与压缩机吸气口之间。吸气节流阀主要由真空膜盒、活塞和与之相
20、连的主弹簧组成，如图108所示。改变真空膜盒内真空度的大小，可以改变正常工作时通过的制冷剂流量。当真空度增大时，辅助弹簧被膜片压缩，蒸发压力推动活塞左移，通过的制冷剂流量增大；当真空度减小时，辅助弹簧使膜片膨胀，与主弹簧一起推动活塞右移，制冷剂流量减小。正常工作时，主弹簧力和蒸发压力使活塞处于相对平衡的位置。在工作过程中，如果蒸发压力发生变化，活塞的位置也随之变化，通过的饱和蒸气流量也发生变化。通过自动改变饱和蒸气的流量，保证蒸发压力基本保持不变，蒸发器表面就不会结冰。气管孔与蒸发器出口相连，可以保证活塞前后都是相同的蒸发压力。液管孔与冷凝器出口相连，当压缩机吸气口的压力变化较大时，起到适当的
21、平衡作用。,2023/3/4,34,图108 吸气节流阀结构图,吸气节流阀（中、高档车用，其它车无此阀）,2023/3/4,35,2节流孔管系统 热力膨胀阀不能完全满足汽车空调器工况要求的问题，首先引起美国汽车空调专家的重视。他们认为，膨胀阀既然不能满足非独立式汽车空调工况的要求，就应该用别的器件取而代之，于是，就出现了利用节流孔管代替膨胀阀进行节流的汽车空调系统。使用节流孔管的制冷系统，取消了冷凝器后的储液干燥器，在蒸发器与压缩机的吸气口之间安装了气液分离器，气液分离器中设置有干燥过滤器。节流孔管制冷系统的组成如图109所示。,图109 节流孔管制冷系统方框图,2023/3/4,36,节流孔
22、管又称孔管，是一个长度固定的管形元件，内部有一个固定的节流小孔和一个优质的网状过滤器，通常放置在蒸发器入口前的制冷剂管路中。它的作用和毛细管有点相似，只起节流、降压的作用，不起调节制冷剂流量的作用。使用节流孔管的非独立式汽车空调器，主要依靠压力差和压缩机的开停对制冷剂的流量进行控制。孔管的结构如图1010所示。,图1010 节流孔管示意图,2023/3/4,37,孔管式空调制冷系统的结构组成,膨胀阀式空调制冷系统的结构组成,2023/3/4,38,气液分离器又称为吸气管集液器，它的作用是捕获经过蒸发器以后多余的制冷剂液体，防止它们进入压缩机。气液分离器的结构如图1011所示。,图1011 气液
23、分离器结构示意图,2023/3/4,39,2023/3/4,40,由于节流孔管不能随着压缩机的转速变化对制冷剂流量实行调节，因此，经过蒸发器的制冷剂就不能保证是干饱和蒸气。如果使大量的制冷剂液滴随着蒸气吸入压缩机，压缩机将会产生液击故障，造成对压缩机的严重损害。为了避免压缩机发生液击故障，使从蒸发器流出的制冷剂首先通过气液分离器。制冷剂蒸气进入气液分离器以后，呈涡旋状流动，利用制冷剂液体比气体比重大的特点，蒸气中携带的液滴都会附着在过滤网和罐壁上，最终全部收集在集液器的底部。连接压缩机吸气口的管子做成U形，保证只有制冷剂蒸气才能离开集液器进入压缩机。U形管弯曲的底部安装有一个小型的节流管和过滤
24、网，少量的液体可以通过节流孔进入吸气管。这个节流孔是经过精密校准的，能够确保液体经过节流后，在进入压缩机之前蒸发为气体。节流孔的另一个作用，是让被蒸气携带出来的少量冷冻机油返回压缩机。,2023/3/4,41,二、汽车空调器制冷系统的参数,汽车空调器使用的制冷剂是R12，由于R12对大气臭氧层的破坏作用，被列为首批限制使用物质，发达国家已于1996年以前在汽车空调系统中使用新的制冷剂取代R12。我国是发展中国家，按条约允许使用到2006年。我国政府已于2005年完成新型制冷剂完全替代R12的工作。关于选用新型制冷剂，较多的做法是用R134 a取代R12。美国从1992年开始到1994年为止，车
25、用空调器就完成了95的转换，到1996年初，全部转换为R134a。我国从1996年开始在汽车空调系统用R134a替代R12的工作，并且规定2000年以后生产的新车停止使用R12作为制冷剂。,2023/3/4,42,现在新生产的车辆虽然使用的是R134 a，但是，使用R12作为制冷剂的汽车空调系统仍在旧车辆上运行，其数量还比较庞大，因此，对两种空调系统的参数都需要进行了解。表101列出了使用R12和R134a两种制冷系统的工况参数。,表101 汽车空调器制冷系统工况,2023/3/4,43,表中显示，冷凝压力比其他空调的冷凝压力要高出许多，这是因为汽车空调器运行的条件所致。汽车在野外行驶，要适应
26、各个地区的气候环境，按最恶劣的工况选取，环境温度能达到40以上。汽车均采用风冷式冷凝器，安装位置所处的空间较小，冷凝器的面积不能做的太大。汽车在行驶过程中容易积聚灰尘，使传热系数减小。在小型汽车中，冷凝器的安装位置距离汽车发动机较近，受发动机余热的影响等因素，决定了冷凝温度不能选的偏低。冷凝温度值选取的高一点，增加了与环境介质的传热温差，可以补偿上述不足，所以选为60。,2023/3/4,44,汽车空调器的蒸发器同样受安装空间的限制不能做的太大。由于车厢内的空间有限，送风速度也不能偏高。而单位空间需要的冷量，汽车车厢要远大于一般的房间。因此，要保证汽车空调器有较大的制冷能力，最好的办法就是增大
27、传热温差。增大传热温差，就要降低蒸发温度，而蒸发温度只能降低到0。当低于O时，蒸发器上就会出现结冰现象，这时又会带来新的麻烦，所以，汽车空调器的蒸发温度选择为0。,2023/3/4,45,2023/3/4,46,2023/3/4,47,三、汽车空调器的结构与送风方式,我国的进口汽车和国产汽车种类繁多，导致汽车空调器的结构多种多样。但是，对于我国目前使用量最多的非独立分体式汽车空调器而言，只是在不同的汽车上形式不同或局部不同而已，它们的结构可归纳为轿车空调和大型客车空调两大类。1轿车类空调器的结构与送风方式 小轿车、小型货车和工程车上使用的小型空调器的结构基本相同。下面以普通轿车为例，介绍空调器
28、的结构和送风方式。轿车类空调器的结构如图1012所示。,2023/3/4,48,图1012 轿车类空调器结构图,汽车空调的组成与工作原理1（流畅）.f4v,2023/3/4,49,制冷压缩机安装在发动机一侧，电磁离合器与压缩机的轴固定在一起，离合器轮和发动机的传动轮在同一平面上，它们之间安装着传动带。压缩机的外壳上安装有高压保护和低压保护开关。平行流式冷凝器与汽车的冷却水箱紧靠在一起，利用原来水箱的风扇进行强迫对流式散热。为了避免汽车的振动使管路漏气，压缩机的排气口与冷凝器的人口采用高压软管连接。在压缩机的旁边，安装着储液干燥器，储液干燥器的顶部是视液镜。有的储液干燥器上没有视液镜，则视液镜则
29、是一个独立部件，安装在储液干燥器的出口管路上。冷凝器的出口与储液干燥器的入口也是用高压软管相连，储液干燥器的出口，用高压软管或铜管与蒸发器总成上的热力膨胀阀相连。蒸发器总成由塑料外壳、叠式蒸发器、热力膨胀阀和风扇电动机组成。外壳上有回风口、新风口和送风口。蒸发器总成通常安装在驾驶室的右前方。,汽车空调的组成与工作原理2（流畅）.f4v,2023/3/4,50,在蒸发器总成产生的冷风，由送风管路输送到车厢内的各个出风口。在驾驶室的左、右或左、中、右，通常设置二至三个出风口，风口安装有活动的塑料栅格，可以方便地调节风向。制冷系统产生的冷风在风扇的驱动下，从出风口送入车厢。有的轿车，在车厢的后方也设
30、置有出风口，这样使车厢内的温度得到更加均匀地调节，提高了舒适程度。,2023/3/4,51,目前，多数轿车是采用冷暖型空调器，供冷与供暖是两套独立的系统，常利用发动机的冷却水或废气作为热源。图1013所示，是利用发动机冷却水作热源的普通轿车供暖系统。在汽车发动机上，冷却水有两个出水口。一个与汽车水箱和水泵形成循环回路，是汽车的主要冷却系统。另一个出水口通过一个阀门与暖风箱内的水箱连接，与水泵形成又一个循环回路。管路上装的供暖阀，又称暖气阀，通过钢丝和驾驶室的控制面板相连，在控制面板上操作就可以控制暖气阀的通断。当面板上的操作柄拨向供暖位置时，暖气阀处于开通状态，发动机里的高温冷却水就通过暖风箱
31、内的小水箱形成循环。暖气阀开通的同时，暖风箱内的风扇运转，驱动车厢内的空气经过小水箱循环流动。空气通过小水箱时吸收了冷却水的热量，从而使车厢里温度上升。操作柄拨向供冷位置时，暖气阀关闭，暖风箱内没有水循环，风扇电动机失电，停止供暖。,2023/3/4,52,图1013 普通轿车的供暖系统,2023/3/4,53,暖风管路在驾驶室的挡风玻璃下面设置有三个出风口，暖风向上吹出，以防止挡风玻璃上结霜，影响驾驶员的视线。驾驶室的座椅下方，一般也设置有出风口，暖风向驾驶员的脚部吹出，以保证驾驶员操作灵活。这样的供暖方式，首先是保证驾驶员的舒适性，保证行车安全。暖风在车厢内进一步扩散和对流，使车厢里的温度
32、上升。有的轿车在车厢的后面和侧面，也设置有出风口，使车内的温度得到均匀调节。为了保证车厢里的空气质量，暖风箱在处理空气的过程中，通过回风口补充适当的新风。并在回风口安装有过滤器，以保证空气的洁净度。,2023/3/4,54,2023/3/4,55,2大客车类空调器的结构和送风方式 我国近几年生产的大客车常采用后置引擎的结构形式，压缩机与电磁离合器组合成一体，安装在汽车发动机的右侧，发动机的动力通过传动带驱动压缩机工作。冷凝器总成和蒸发器总成相邻安装在一起，放置在汽车中间的顶部。压缩机的排气口用高压软管或铜管与冷凝器入口连接。压缩机的吸气口安装有吸气节流阀，吸气节流阀的入口通过低压软管或铜管与蒸
33、发器的出口连接。大型客车的冷凝器使用两组翅片管式换热器，二至三台风扇电动机强迫空气从汽车顶部流出。储液器、干燥过滤器、风扇电动机和换热器总装在一起。,独立式汽车空调.flv,2023/3/4,56,2023/3/4,57,蒸发器总成上面装有视液镜、过滤器、热力膨胀阀、风扇电动机和两组翅片式换热器。蒸发器的回风口设置在总成的中间，并且安装有过滤器。车厢内的热空气通过过滤器净化后进入蒸发器总成，在风扇电动机的驱动下，经过翅片式蒸发器时变成冷空气，顺着车厢顶部两侧的送风管路又回到车厢，空气如此循环不已，使车厢内的温度得到调节。车厢两侧的送风管路每隔4050 cm设置一对冷风出口，出口处装有塑料栅格供
34、调节风向。一个大型客车顶部，两侧的冷风出口约50个。,2023/3/4,58,大型客车的供暖方式和轿车一样，也是利用发动机的冷却水循环提供热源，但是，供暖系统的结构却大不相同。客车暖风系统的结构如图1014所示。,图1014 大型客车供暖系统,2023/3/4,59,在供暖状态时，汽车发动机的冷却水首先进入燃油加热器，燃油加热器俗称小锅炉。因为天气较冷，在起动汽车前，先让燃油加热器工作。加热器的外边安装有一台电动机，里面安装一套喷油燃烧装置和一个水式换热器，电动机工作时，内部的喷油燃烧，开始对换热器内的冷却水加热。冷却水温度上升后自动循环流动，通过散热器和除霜器时，与车内的空气进行热量交换。在
35、贯流风扇的驱动下，车厢里的空气经过散热器和除霜器不停地循环流动，通过换热器时，不断地从循环水中获得热量，使车厢内温度上升。汽车启动后，冷却水的热量由发动机提供，燃油加热器停止工作。,2023/3/4,60,燃油加热器,2023/3/4,61,散热器和除霜器的内部结构基本相同，只是暖风出口设计的形式不同。它们实质上是一套小型风机盘管装置，主要由一台24V/100W 的直流贯流风扇和一套翅片盘管式换热器组成。每台散热器或除霜器的排风量可达到500 m3h。散热器安装在客车的座位下方，暖气沿着车箱的底面扩散。车厢的后中部，左右各设置一台散热器，前中部设置12台。除霜器是专门为客车的操作台设置的，四个
36、暖风口，安置在前挡风玻璃的底部，暖风向上吹出。这样，既可以防止挡风玻璃上结霜，又为汽车的操作部位提供了暖气，有利于驾驶员的舒适性，保证了行车安全。,2023/3/4,62,2023/3/4,63,103 汽车空调器的主要部件,一、汽车空调压缩机,1对汽车空调压缩机的性能要求 汽车空调的压缩机和其他制冷压缩机一样，在几十年的发展过程中，无论是理论研究水平，还是生产制造技术都得到了迅速的发展，使汽车空调的压缩机技术在结构和性能等方面有了较大的提高。压缩机的发展经历了四个阶段，第一个阶段以曲柄连杆活塞式的压缩机为代表，主要用在小型轿车上。第二个阶段以斜盘式压缩机为代表，由于它的结构和加工工艺具有一系
37、列优点，所以被广泛使用。第三个阶段是旋转式压缩机。主要产品有刮片式、三角转子式、螺杆式和滚动转子式压缩机，它们的工作容积都是作回旋或回转运动，因此称为旋转式压缩机。第四个阶段是涡旋式压缩机。它的容积效率非常高，是目前综合性能最好的压缩机。,2023/3/4,64,由于汽车本身结构和运行条件的特殊性，对汽车空调压缩机的性能和工作条件提出了很高的要求，主要有以下几个方面：(1)要有良好的低速性能。汽车在低速行驶时，车厢内的热负荷比在高速行驶时还要大，所以要求压缩机在低速运转时有较大的制冷能力和较高的效率。(2)体积要小，质量要轻。这也是对所有汽车零件的要求。新生产的汽车结构越来越紧凑，发动机机舱安
38、装空间越来越小，因此要求压缩机尽量小型化。(3)要能在恶劣的运行条件下工作，可靠性要好。由于汽车发动机周围温度较高，在怠速时可高达80以上，并且汽车空调的冷凝压力较高，因此要求压缩机耐高温、耐高压。另外汽车在高速时或在颠簸的道路上行驶时，产生的振动强度非常大，所以部件必须有良好的抗振性和密封性。,2023/3/4,65,(4)对汽车的不利影响要小。要求压缩机运行平稳、噪声低、振动小，压缩机在启动和停止的过程中，不应对发动机转速产生太大的影响。2曲柄连杆活塞式压缩机 曲柄连杆活塞式压缩机主要由机体、活塞、曲轴连杆机构和进、排气阀组成。其外形与结构如图1015所示。,图1015 DK型曲柄连杆式压
39、缩机外形与结构图 a)外形图 b)结构图,2023/3/4,66,机体是压缩机的主要部件，用铸铁将汽缸和曲轴箱铸成一体。汽缸上方是阀板，阀板上安装着汽缸的进气阀门和排气阀门。阀板上方是汽缸盖，汽缸盖将进气阀和排气阀的位置分割成两个独立地空间，形成压缩机的吸气口和排气口。曲轴箱外部铸有散热翅片，内部灌注有润滑油。润滑油在对各个运动部件进行润滑的同时将产生的热量带走。,2023/3/4,67,活塞主要由简体、活塞销和活塞环等零件组成，其结构如图lO16所示。筒体用铝合金铸成，顶部有两个圆形凹槽，以防止活塞运动到上止点时与吸气阀相撞，并可减小余隙容积。活塞销是空心圆柱体，穿于简体的孔中，将活塞与连杆
40、结合在一起。活塞环分为气环和油环两种，它们都是有弹性的开口环，分别嵌在简体上部的气环槽和油环槽中。气环的作用主要是保证活塞与汽缸壁之间的密封，减少气体的泄漏量。,图1016 活塞结构图,2023/3/4,68,小型活塞式压缩机的曲轴在旋转时，带动曲轴箱中的冷冻机油飞溅，实现对运动部件的润滑。大型活塞式压缩机，设置有专用的润滑油泵。因为气环与气环槽之间有一定的间隙，当活塞在汽缸中往复运动时，气环在槽中来回移动，可以将活塞下部的润滑油泵到汽缸上部，保证上部润滑。设置油环，是为了将黏附到汽缸壁上的润滑油刮下，并通过油环槽底部的泄油孔流回曲轴箱，防止过多的润滑油混入制冷剂中而影响冷凝器和蒸发器的传热效
41、果。,2023/3/4,69,曲柄连杆机构将动力机轴的旋转运动变换为活塞在汽缸中的往复运动。曲轴连杆的结构如图1017所示。曲轴较常用的是曲拐式，与之相匹配的连杆是分式连杆。曲轴依靠两个轴承支撑在曲轴箱内，轴的一端伸出机体外，供安装电磁离合器。分体连杆的大头可以剖分，利用两条螺钉固定在曲轴的曲拐处，分体连杆的小头通过活塞销与活塞连接，当曲轴旋转时，带动活塞完成往复运动。,图1017 曲轴连杆结构图a)曲拐式曲轴 b)连杆,2023/3/4,70,吸气阀门组和排气阀门组安装在阀板上，当活塞在汽缸内往返运动时，保证汽缸内的制冷剂蒸气准确、及时地吸入和排出。阀板组的结构如图1018所示。吸排气阀门组
42、由若干个吸排气孔、阀片、弹簧片和紧固件等组成。汽缸盖内肋将阀板上的吸排气门隔开，形成两个彼此独立的吸气腔和排气腔。,图1018 阀板结构图,2023/3/4,71,2023/3/4,72,曲柄连杆活塞式压缩机，活塞在汽缸中往返一次完成一个工作循环，一个工作循环可以分为四个阶段，参见图1019。活塞从下止点上移，吸气阀门关闭，汽缸内压力逐渐上升，这一阶段对制冷剂蒸气进行压缩，称为压缩过程。当汽缸内压力大于排气阀的弹簧压力时，排气阀门开启，汽缸内的高压制冷剂蒸气开始通过排气阀排出，一直持续到活塞到达上止点时结束，这一阶段称为排气过程。活塞从上止点下移，由于汽缸中残存有高压气体，所以吸气阀门并不能立
43、即开启进行吸气。随着活塞下移，汽缸内压力下降，当汽缸内的压力小于吸气阀弹簧压力时，吸气阀门才能打开，汽缸内压力下降的阶段称为膨胀过程。吸气阀门开启后，汽缸内开始吸入制冷剂蒸气，一直持续到活塞到达下止点时吸气结束，这一阶段称为吸气过程。,2023/3/4,73,图1019 曲轴连杆活塞式压缩机工作过程示意图,2023/3/4,74,表102、表103列出了部分曲轴连杆活塞式压缩机的参数，供参考。,表102 曲轴连杆式压缩机参数(一),2023/3/4,75,表103 曲柄连杆活塞式压缩机参数(二),2023/3/4,76,3斜盘式压缩机 斜盘式压缩机用斜盘的回转运动代替了曲轴连杆机构，将压缩机主
44、轴的旋转运动变换为活塞在平行于主轴方向的往复运动。如果活塞只是一端有压缩空间，称为单向活塞式；如果活塞两端都有压缩空间，称为双向活塞式。双向活塞式的外形与结构如图1020所示。,图1020 十缸双向活塞斜盘式压缩机外形与结构图 a)外形图 b)结构图,2023/3/4,77,2023/3/4,78,斜盘式压缩机由于用斜盘代替了曲柄连杆机构，使压缩机的零部件减少，因此结构紧凑，压缩机的体积和重量减小，工作的可靠性得到了提高。此类压缩机容易设计较多数量的汽缸，活塞在汽缸内作往复运动时，由于两边都是活塞，一端处于吸气过程时，另一端就处于压缩过程，活塞一次往返，两次做功。斜盘驱动活塞运动的方式与曲轴连
45、杆机构相比较，可以大幅度的提高压缩机主轴的转速，增加了排气量，此类压缩机是目前汽车窄调系统采用最多的制冷压缩机。,2023/3/4,79,活塞与斜盘的结构及布置如图102l所示。斜盘与活塞之间通过滚珠连接，当斜盘作回转运动时，利用滚珠的滚动减少摩擦。活塞在斜盘四周等距离布置，根据压缩机的功率大小不同，活塞的数量也不同，通常可以设置37个活塞。十缸双向斜盘式压缩机，在斜盘周围均匀布置了五个活塞。,图1021 活塞与斜盘的结构与布置,2023/3/4,80,表104，表105列出了部分双向斜盘式和单向斜盘式压缩机的参数，供参考。,表104 双向斜盘式压缩机参数,2023/3/4,81,表105 斜
46、盘式压缩机参数,2023/3/4,82,4刮片式压缩机 刮片式压缩机是旋转式压缩机的一种，根据生产厂家设计的不同，转子上的刮片有25个不等，汽缸的形状有椭圆形和正圆形两种，它们的基本结构和工作原理都是相同的。图1022是一种四刮片压缩机的外形和结构图，它主要由汽缸、转子、刮片和进、排气孔组成。,图1022 刮片式压缩机外形与结构图 a)外形图 b)结构图,2023/3/4,83,在转子上有四个刮片槽，槽中四个刮片与汽缸壁接触，将汽缸空间分割成四个工作腔。压缩机主轴驱动转子沿着汽缸壁旋转时，四个刮片伸出的长度随着转子的位置发生变化，四个工作腔的容积也随着发生变化。经过吸气孔的工作腔吸入低温低压制
47、冷剂蒸气，经过排气孔的工作腔排出高温高压制冷剂蒸气，吸气和排气可以同时进行。压缩机的排气口安装有排气阀，防止高压侧的气体回流。吸气口不设置吸气阀，可以减小吸气损失。压缩机转子作回转运动，允许高速旋转，制冷能力得到了提高。刮片式压缩机容积效率高，运转平稳，扭矩变化小，可靠性高是它的最大特点。,2023/3/4,84,表106 列出了部分刮片式压缩机的参数，供参考。,表106 刮片式压缩机的参数,2023/3/4,85,5涡旋式压缩机 涡旋压缩机的核心是涡旋付，涡旋付由一个固定涡旋体(定片)与一个可动涡旋体(动片)组成。两个涡旋体相互成180的角度装配在一起，就形成了几个密闭的工作腔，当压缩机的主
48、轴驱动可动涡旋体运动时，工作腔的容积不断发生变化，涡旋付的中心就排出高压气体。涡旋式压缩机具有效率高、运行平稳、运动部件简单、可高速旋转等显著特点。尤其是结构紧凑，体积小，便于在发动机上安装是它的最大优点。和传统的往复式压缩机相比，涡旋式压缩机的体积减小了40，质量减轻了15，效率提高了10，噪声降低了5 dB。涡旋式压缩机的外形和结构如图1023所示。,2023/3/4,86,图1023 涡旋式压缩机外形与结构图 a)外形图 b)结构图,2023/3/4,87,表107，表108列出了部分涡旋式压缩机的参数，供参考。,表107 定排量涡旋式压缩机参数,表108 变排量涡旋式压缩机参数,202
49、3/3/4,88,二、换热器,汽车空调器的换热器与其他空调器相比，要求体积要小，换热效率要高，这样才能满足汽车结构的要求。目前，汽车空调常用的换热器有以下几种类型。1平行流式冷凝器 平行流式冷凝器主要由扁形带管、散热翅片和集流管组成。带管两端嵌在集流管内，带管与带管之间安装有折叠形的散热翅片，它们经过高温焊接炉焊接成一个整体。集流管内部按要求被分割成各自独立的几段，每段内安装的所有带管，制冷剂平行流向一端。如图1024所示，制冷剂从管接头进人圆柱形集流管，被第一段内的各个带管分流，平行流到对面的集流管中，然后经过第二段内的带管返回，最后，在第三段流向出口。这种形式的冷凝器具有传热系数高，质量轻
50、，结构紧凑等优点。,2023/3/4,89,图1024 平行流式冷凝器外形与结构图,2023/3/4,90,2管带式冷凝器 管带式冷凝器是一条连续的铝带管，经机械弯曲成等间距的蛇形管，在相邻管之间装入散热翅片，如图1025所示。在生产时，蛇形带管与散热翅片安装完毕以后，用夹具将蛇管夹紧，使带管与散热翅片之间有适度的压力，然后进入高温焊接炉内进行整体钎焊加工而成。经这种方法加工出来的冷凝器，其管子与翅片之间连接成整体，避免了接触热阻，提高了传热系数，还具有防腐蚀作用。这种整体结构的冷凝器，增加了机械强度，不会因汽车行驶时的颠簸、振动和胀缩等影响，造成换热效率和使用寿命的降低。,2023/3/4,
