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1、汽 车 空 调,第二章 汽车空调的基础知识,一、汽车空调的组成：,制冷装置 暖风装置 通风装置 加湿装置 空气净化装置 控制装置组成,（1）制冷系统：对车室内空气或由外部进入车室内的新鲜空气进行冷却或除湿，使车室内空气变得凉爽舒适。（2）暖风系统：主要用于取暖，对车室内空气或由外部进入车室内的新鲜空气进行加热，达到取暖、除湿的目的。,（3）通风系统：将外部新鲜空气吸进车室内，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）空气净化系统：除去车室内空气中的尘埃、臭味、烟气及有毒气体，使车室内空气变得清洁。（5）控制系统：对制冷和暖风系统的温度、压力进行控制，同时对车室内空气的
2、温度、风量、流向进行控制，完善了空调系统的正常工作。,二、汽车空调的分类,1、按功能可分为单一功能和组合式两种（1）单一功能是指制冷、暖风各自独立，自成系统，一般用于大、中型客车上。（2）组合式是指制冷、暖风合用一个鼓风机、一套操纵机构。这种结构又分为制冷、暖风可同时工作两种方式，多用于轿车上。,汽车由那几大部分组成？,2、按驱动方式可分为非独立式汽车空调系统和独立式汽车空调系统两种,（1）非独立式汽车空调系统：空调制冷压缩机由汽车本身的发动机驱动，汽车空调系统的制冷性能受汽车发动机工况的影响较大，工作稳定性较差。尤其是低速时制冷量不足，而在高速时制冷量过剩，并且消耗功率较大，影响发动机动力性
3、。这种类型的汽车空调系统一般用于制冷量相对较小的中、小型汽车上。,（2）独立式汽车空调系统 空调制冷压缩机由专用的空调发动机(也称副发动机)驱动，汽车空调系统的制冷性能不受汽车主发动机工况的影响，工作稳定，制冷量大，但由于加装了一台发动机，不仅成本增加，而且体积和质量增加。这种类型的汽车空调系统多用于大、中型客车上。,三、汽车空调常用的基本概念,温度压力质量体积与密度汽化与冷凝热量与热容显热与潜热节流制冷能力与制冷负荷,1.温度,温度：就是物体冷热程度的度量。常用T或者t表示。常见三种表示方法：1）摄氏温度：以符号t表示，单位为。摄氏温度是在标准大气压下（760mm汞柱，即1.01325*10
4、5Pa），冰的熔点是0，水的沸点是100，把这两定点之间分成100等分，每一等份就是1。,2）华氏温度：单位为F，它是取在标准大气压下，冰的熔点是32 F，水的沸点为212 F，两定点之间分成180等分，每一等份为1 F。3）绝对温标：也称为热力学温标或开氏温标，以符号T表示，单位为。绝对温度零为273.15。绝对温度与摄氏温标分度间隔相同。绝对温度是低温的极限，能够无限接近，但是不可能达到。,三种温标之间的换算关系,摄氏温度（）=5/9*（华氏温度（F）32）华氏温度（F）=9/5*摄氏温度（）+32）绝对温度（K）=摄氏温度（）+273.15用以测量温度的仪表称为温度计，测试汽车空调的温度
5、计有玻璃棒温度计、半导体温度计和热电偶温度计。,2.压力,压力：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）,换算关系,1kgf/cm2=14.221b/in211b/in2=0.07kgf/cm2 1pa=1.02*10-5kgf/cm21kpa=103pa1Mp=106pa,大气的重量对地球表面物体造成的压力称为大气压力，简称大气压。汽车空调系统中，常用弹簧压力计来测量制冷剂的压力，测得的数值是制冷剂
6、的压力与大气压力之差值。当制冷剂压力高于大气压力时，其值称为表压力，当制冷剂压力低于大气压力时，其值称为真空。汽车空调压力测试过程中，近似将大气压当作0.1MPa。,3.质量体积与密度,单位质量物质所占有的容积称为质量体积，用符号V 表示。质量体积常用单位去m3/kg,即每千克气体所占有的立方米数。单位容积物质所具有的物质质量称密度，用符号 表示。气体密度单位常取kg/m3。显然，质量体积于密度互为倒数，即=1/V,而V=1/。,4.汽化与冷凝,汽化：物质由液态转化为气态的过程称为汽化。汽化有两种方式：蒸发、沸腾蒸发是指在任何温度下液体表面上所发生的汽化现象。蒸发过程一般为吸热过程。沸腾是一种
7、在液体表面和内部同时进行汽化现象。任何一种液体只有在一定的温度沸腾，沸腾时的温度称为沸点。在一定压力下，蒸发在任何温度下在液体表面进行，而沸腾只能在一定温度下在液体表面和内部都发生。制冷技术中，对蒸发一词通常理解为液体的沸腾过程。,蒸发过程的快慢与下列因素有关:,A 液体温度越高,蒸发愈快.这是因为液体的温度越高,分子运动的动能越大,越容易脱离周围分子的约束力而逸出液面进入空气中.B 液体蒸发面积愈大,蒸发愈快.C 液体表面空气流速越快,蒸发越快.这是因为蒸发到空气中液体分子能更快地离开液体和空气的介面.一方面液体分子跑回液体的可能性减少,另一方面,空气流速越快,造成介面液体的浓度差越大,越有
8、利于蒸发.D 液面表面空间的蒸气压越小,蒸发越快.液体沸腾的温度叫沸点.沸腾比蒸发的汽化强烈得多,所吸收的热量也大得多.,冷凝,蒸气受冷而放出热量,由气体变为液体的过程叫冷凝.冷凝是汽化的逆过程.在同一状态下,1kg的液体的汽化热和液化是相同的.制冷剂就是在冷凝器里放热冷凝成液体的.,5.热量与热容,物体吸收或放出热的多少叫做热量。热量的单位为焦耳（J）。温度不同的物体相接触时，热量从温度较高的物体传给温度较低的物体，或者从同一物体内温度较高部分传给温度较低部分，知道温度趋于一致为止。热的传递有传导、对流和辐射三种形式,传导：在物体（固体）两点之间有温差时，温度将通过物体内部从高温点向低温点移
9、动，这种现象就是热的传导。一般来说，金属是热的良导体，一些非金属、如木头、石棉等导热能力极差，称为绝热材料。对流：气体和液体以它本身的流动使热量转移，这种热的传递方式称为热的对流。冷凝器就是利用空气的对流进行散热。辐射：发热源直接向其周围的空间散发热量，通过辐射波将热量传递给其他物体的过程。辐射以光速传播，可以不依靠介质。,汽车哪些部位需要使用绝热材料？,热容：单位质量（1kg）物质温度升高1 所需要的热量叫热容。热熔大的物体有不易热和不易冷的特点。单位为J/（kg）,6.显热与潜热,显热是单位质量的物质在吸热或放热过程中，只发生温度升降的变化而不发生形态变化的这部分热量叫显热。显热可以用温度
10、计进行测量。单位质量的物质在吸热或放热或放热过程中，只是发生了形态变化，而温度不发生变化的这部分热量叫做潜热。即发生形态变化的热量叫做潜热。潜热不能够用温度计测出。液化潜热、凝固潜热、熔解潜热、蒸发潜热、升华潜热,对水加热水会发生什么变化?,7.节流,在流体通路中，通道突然减小，液体压力便下降，如果此时是气体，则总体积还要增大，这种变化只是状态的变化，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。空调系统中，制冷剂被膨胀阀节流后，如果压力下降得比饱和压力还低，部分液体就将变成饱和蒸汽，体积急剧增大。这时蒸发热是由液体本身供给的，所以液体温度下降较大。,焦 汤系数：,8.制冷
11、能力与制冷负荷,制冷机：把热量不断从低温物体转移给高温物体的装置。制冷能力的大小是以单位时间内所能转移的热量来表示的，单位为J/h。制冷负荷:汽车车外太阳的辐射热和车内人体散发的热量总和叫做制冷负荷。汽车空调制冷负荷受到外界的大气温度、湿度、车速等客观因素和乘员数量的影响。,汽车空调制冷负荷受哪些因素影响？,三、制冷剂,在制冷系统中用于转换能量并循环流动的物质称为制冷剂。汽车空调是利用蒸气压缩制冷装置来制冷的，是由制冷剂循环流动实现制冷的借助制冷剂的状态变化，达到制冷目的制冷剂在制冷系统中的作用如同人体的血液一样汽车空调常用的制冷剂有R12（目前已淘汰）、R134a。,1.制冷剂的性能特点,必
12、须是易于汽化或者蒸发的物质要求要有较高的潜热不易燃烧和爆炸对人体无害，但是又要有特殊气味有较高稳定性，能反复使用，对金属、橡胶和润滑油无明显的腐蚀作用。蒸发压力应该比大气压高，以免空气进入制冷系统。,可以用作制冷剂的自然制冷剂有5种：水、CO2、NH3、碳氢化合物和空气。早在19世纪，碳氢化合物已经作为一种制冷剂应用于冰箱等家用制冷器具中，受当时理论和技术所限，人们对其应用和安全性缺乏应有认识，在一台冰箱中充注多达1kg以上的碳氢化合物，使整个系统效率低，容易泄漏，造成火灾等安全事故，从而给人们留下了碳氢化合物制冷效率低、安全性差的印象。1974年，人们发现含氯元素会对臭氧层产生破坏作用，其后
13、，随着“蒙特利尔条约”对CFC和HCFC物质的禁用，碳氢化合物物质替代制冷剂研究才在全球重新展开。目前汽车空调系统强制使用R134a而家用空调不强制（因其密封性好）.,制冷剂的类型表示,蒸气压缩制冷装置用的制冷剂，绝大多数都是氟里昂，国际上用(Refrigerant)表示是杜邦公司专用代号,制冷剂的分子结构,制冷剂的类型表示,氟里昂是饱和碳氢化合物的卤族元素的衍生物，即用卤族元素的氟，氯，溴取代饱和碳氢化合物中的氢原子所得的化合物因其品种繁多，其性质与所含卤族元素的原子多少有密切关系后面的数字表示氟里昂的分子通示 CmHnFpCLsBr后面是两位数的，是甲烷(CH4)衍生的氟里昂如12.其后的
14、首位数表示氢原子数n等于首位数减去，第二位数表示氟原子数p,氯原子数s=4-p-n.如：R12 CF2CL2 Cm=1 Hn=1-1=0 Fp=2 CLs=4-n-p=2,后面是三位数的，表示乙,丙,丁烷的氟衍生物其后的首位数表示1(乙),2(丙),3(丁烷)氢原子数n等于后面第二位数减去 第三位数表示氟原子数p 氯原子数,对乙烷s=6-p-n,丙烷s=8-p-n,丁烷s=10-p-n.如:R142表示乙烷的氟衍生物,乙烷的分子式C2H6，则R142的分子式 C2H3F2CL 二氟一氯乙烷Cm=2 Hn=4-1=3 Fp=2 CLs=6-n-p=2R123C2HF3CL2,R216C3F6CL
15、2,制冷剂的性质,氟里昂的性能与所含的氟.氯.氢.碳原子数的多少有密切关系,一般来说,氟里昂中,含碳原子数越少,含氟.氯原子数越多,则化学稳定性越高含氟原子越多,毒性越小,对金属腐蚀性越小氯原子则影响制冷剂的热力学性质,氯原子数越多,蒸发温度越高;同时,破坏臭氧层的主要元素是氯和溴,所以,制冷剂中含氯越多,破坏臭氧的能力越大.,1)大多数氟里昂无毒,无燃烧和爆炸危险;对金属(除含2%以上的镁合金外)没有腐蚀作用;绝热指数比较小.所以压缩机的排气温度较低;化学稳定性高,凝固点低,是比较理想的之类物质.2)氟里昂对润滑油的溶解比较大,因此,为了保证润滑压缩机,宜采用粘度比较大的润滑油.,3)氟里昂
16、的比重比较大,因而流动的阻力大,耗能较多.要减少阻力,必须使用较大的流通截面.氟里昂对有机物有较大的溶解作用,使用的管道和密封橡胶圈,都必须使用耐氟橡胶而不能使用耐油橡胶.4)氟里昂无色无臭,泄露时不易人为发现.为了安全,在充注的排空氟里昂时,应打开窗户,让室内空气充分流动,并将排气管放到室外.,5)水和氟里昂互不相溶,制冷系统内的水在低温时结冰堵塞管道或阀门.所以制冷系统最怕水,要求制冷系统必须保持干燥,整个系统的含水量不超过0.0025%(25ppm).其值大约为1kgR12中含有一滴水珠.虽然氟里昂种内很多,上述的性质基本相同.各种氟里昂的主要不同点是热力学性质不同,例如蒸发温度,饱和压
17、力,蒸发潜能,单位容积制冷量等.所以,对待特定的制冷系统,不同类型的氟里昂是不能随便相互替代的.,R12性能特点,1.R12最大的特点是一的大气压下沸点温度低(-29.8).凝固温度低(-158).2.R12基本不溶于水3.R12一般呈中性（无水时），对金属没有腐蚀作用。但对镁含量超过2%以上的铝合金除外。4.不能和明火接触.R12和明火接触,当温度大于400时,即和空气中氧和水蒸气发生化学反应,生成有剧毒的“光气”.5.R12对天然橡胶和塑料有膨润作用，密封材料必须使用丁氰橡胶或氯醇橡胶。6.可以与矿物冷冻机油互溶。,R134a性能特点,1、分子式：CH2F-CF32、物理特性：沸点-26.
18、度 冰点-101.6度3、无色无味，无毒。无易燃易爆，但在高温下或遇明火和红热表面时将分解放出有毒的刺激性气体。4、对氟橡胶有腐蚀，与矿物油不相容。5、腐蚀有色金属如：铜和铅6、具有一定的吸湿性。7.汽化潜热高，具有良好的制冷能力，但是质量流量小，所以R134a的制冷系数与R12较小。对比：与R12不同，它不会破坏臭氧层,思考题：如何将一辆空调制冷剂是R12的汽车改装成制冷剂为R134a的汽车？,将R12全部排除，排除干净冷冻机油（两种制冷剂不能够混合使用，两种制冷剂的冷冻机油成分不同）更换制冷系统管路所有的密封圈（R12对天然橡胶有膨润作用，134a与氟橡胶不相容）排出和吸入软管需要改动（否
19、则可能发生制冷剂泄露）,4.更换储液干燥器（R12干燥剂使用的是硅胶）5.充注R134a制冷剂及其正确牌号冷冻机油（需使用专用设备，与R12设备不可混用）6.更改膨胀阀（节流装置）开度大小，或者更换膨胀阀。,制冷剂回收加注机,冷冻机油,制冷设置使用的润滑油一般称冷冻油.润滑油是保证压缩机正常运转的必要条件,保证压缩机正常工作和延长使用寿命.冷冻油的作用1)润滑作用 压缩机是高速运动的机器,轴承、活塞、活塞环、连杆曲轴等零件表面需用润滑,减少阻力和磨损,延长使用寿命,降底功耗,提高制冷系数.,2)密封作用 汽车使用的压缩机,都是半封闭式,在压缩机输入轴需油封来密封,防止R12泄漏,有润滑油,油封
20、才能起密封作用.同时,活塞环的润滑油,不仅起减摩作用,而且起密封压缩蒸气的作用.,3)冷却作用 运动的摩擦表面,产生高温,需要用冷冻油来冷却.冷冻油冷却不足,会引起压缩机温度过热,排气压力过高,减低制冷系数,甚至烧坏压缩机.,4)减低压缩机噪声 制冷剂是溶解润滑油的,小型制冷设备的润滑油和制冷剂一起进行循环.不同的制冷设备有不同的排气温度和压力.对冷冻油的性能要求也不尽相同.正确选用润滑油是非常重要的.对于汽车空调使用的冷冻油.一般用国产冷冻油18号或明或25号,进口冷冻油一般使用日本牌号SUNLSO35GS.,使用冷冻油注意事项,1)不同牌号冷冻油不能混合使用,否则会引起变质.2)冷冻油极易
21、吸水,所以使用后的冷冻油瓶应该马上拧紧.,3)不能使用变质的冷冻油.冷冻油变质的原因是多方面的,归结起来有如下几方面:混入水分,并在氧气作用下,会生成一种油酸性质的酸性物质,腐蚀金属零部件,这种油酸性物质是絮状物质.高温氧化.当压缩温度过高时,油被氧化分解而炭化变黑.不同牌号的油混合使用时,由于不同牌号的冷冻油所加的抗氧化剂不同而产生化学反应而引起变质,破坏了各自的冷冻油.变质油的简单检查方法是将冷冻油滴一点到吸水性好的白纸上,过一段时间后,若油滴中央部分有黑色斑点,则说明这种油已经变质,必须经过重新提炼后方能使用.没有变质的油(没有黑色斑点),重新使用时,必须通过过滤及用分子筛吸水后方可.,
22、机油的检查方法？,4)冷冻油是不制冷的,还会妨碍热交换器的换热效果,所以,只允许加到规定的用量,绝不允许过量使用,以免减低制冷量.,对冷冻机油的要求,在120到-30 要求性能稳定，并能保持一定的黏度，能形成油膜。与制冷剂、有机材料和金属在高温和低温下不起反应，其热力性能和化学性能稳定。在随制冷剂循环低温部位不应有结晶状石蜡析出或凝固，应保持制冷剂的正常流动。水量极少或者不含水。具有较高的热稳定性。,五、汽车空调制冷系统的工作原理,1.汽车空调制冷系统的组成,制冷系统组成：压缩机、冷凝器、贮液干燥器（积累器）、节流减压元件（膨胀阀或孔管）、蒸发器等，以及一些管路、视液窗、制冷剂（R134a）等
23、组成。,空调制冷系统的组成,空调制冷剂的压力特点,1.高压侧：压缩机出口，高压管路，冷凝器，贮液干燥器，膨胀阀（孔管）出口为1.11.6Mpa；2.低压侧：减压元件出口，蒸发器、积累器，回气管，压缩机进口，压力为0.130.2Mpa；3.分界点：压缩机、减压元件；4.掌握管路压力是诊断故障的关键。,注意点,使用气液分离器（积累器）的系统必须把它装在蒸发器和压缩机之间；使用储液干燥器的系统必须把它放在冷凝器和膨胀阀之间,汽车空调制冷系统的工作原理,汽车空调制冷系统的工作原理,汽车空调制冷系统由压缩机、冷凝器、贮液干燥器、膨胀阀、蒸发器和鼓风机等组成。如图 1所示，各部件之间采用铝管和高压橡胶管连
24、接成一个密闭系统。制冷系统工作时，制冷记忆不同的状态在这个密闭系统内循环流动，每个循环又四个基本过程：,1、压缩过程：压缩机吸入蒸发器出口处的低温低压的制冷剂气体，把它压缩成高温高压的气体排出压缩机。2、放热过程：高温高压的过热制冷剂气体进入冷凝器，由于压力及温度的降低，制冷剂气体冷凝成液体，并放出大量的热。3、节流过程：温度和压力较高的制冷剂液体通过膨胀装置后体积变大，压力和温度急剧下降，以雾状（细小液滴）排出膨胀装置。4、吸热过程：雾状制冷剂液体进入蒸发器，因此时制冷剂沸点远低于蒸发器内温度，故制冷剂液体蒸发成气体。在蒸发过程中大量吸收周围的热量，而后低温低压的制冷剂蒸气又进入压缩机。上述
25、过程周而复始的进行下去，便可达到降低蒸发器周围空气温度的目的。,汽车空调系统的分类,分类：1.按减压元件不同可分为：膨胀节流管和恒温膨胀阀2.按控制压缩机是否间断工作，还是压缩机连续工作可分为：循环离合器系统和蒸发器压力控制系统,循环离合器系统和蒸发器压力控制系统,它们的差别是所用的节流膨胀装置的结构不同，贮液干燥器的安装位置不同。汽车空调膨胀阀系统的特征是：只要驾驶员一开动空调，电磁离合器就总是啮合，从不断开，压缩机始终处于运行状态，吸气节流阀或绝对压力阀把蒸发器温度控制在0左右。而孔管系统的特征是：电磁离合器时而结合，时而断开，压缩机根据车室内、外温度时而运行，时而停止运行，因此也叫做循环
26、离合器系统。,1.循环离合器孔管系统（1）压力开关控制 蒸发器内的饱和蒸汽温度和饱和蒸汽压力有对应关系；压力、温度达到时压缩机停转（孔管只节流而不控制量）,循环离合器系统,奥迪100,（2）恒温开关,2.循环离合器膨胀阀系统 节流减压元件为膨胀阀，装在蒸发器入口管路上，是一个感温、感压自动阀，保证蒸发器全部气化，但它不能控制蒸发器最低温度，不能保证蒸发器不结冰；因此需加装恒温开关 两者都可使压缩机停止工作。,北京切诺基,膨胀阀和孔管的主要区别膨胀阀控制量，能完全汽化，但不能控制温度，前接干燥器是防止气态制冷剂进入蒸发器，而不制冷；孔管不能控制量，不能保证完全汽化，也不能控制温度，因此后部接积累
27、器，防止液态剂进入压缩机。,蒸发器压力控制系统,蒸发器压力控制系统也称为传统温控系统。只要选定空调功能，该系统就连续运行。,吸气节流阀或先导阀在蒸发器出口和压缩机进口之间，以便将蒸发压力控制在设定值范围内。,1恒温膨胀阀-吸气节流阀系统,工作原理:系统工作时，蒸发器出口处压力作用到吸气节流阀的活塞上，再通过活塞上的小孔作用到膜片下方。当该压力大到克服弹簧压力时，将阀的活塞打开，蒸发压力下降，弹簧压力又使活塞向关闭位置移动。活塞不停地开和关，直到蒸发压力和弹簧压力平衡为止。这里的弹簧预紧力可通过调节螺钉来调整。,思考题：如何区别蒸发器压力控制系统和循环离合器系统？,答案：看低压端装有哪些部件，如
28、装有STV或POA阀，就是蒸发器压力控制系统；如果装有气液分离器，又用恒温开关或压力开关控制蒸发器温度，就是循环离合器系统。,2储液器-阀组合系统,如图，是由吸气节流阀、热力膨胀阀、储液器/干燥器组成的一个整体部件，储液器-阀组合件与蒸发器进出口相连。工作原理：系统工作时，液体制冷剂从冷凝器通过储液器-阀组合件流向蒸发器。流入储液器-阀组合件的液体制冷剂降落到储液器底部，通过干燥剂除去水分后进入膨胀阀节流降压，再流向蒸发器。从蒸发器返回的制冷剂蒸气流向吸气节流阀后，进入压缩机，吸气节流阀能控制蒸发压力稳定在规定值范围内。,这样既节省管路，又节省空间，而且性能可靠。,轿车空调系统的布置形式,由于空间限制，轿车空调的布置常常采用非独立式压力机。,压缩机进排气口为什么一般使用软管？,轿车空调系统的送风方式按蒸发器布置和送风方向可分为：仪表板式后备箱式前后分置式三种。,作业,汽车空调的基本组成是什么？制冷剂R134a的特点有哪些？使用制冷剂需要注意哪些情况？空调制冷系统的组成及其工作原理是什么？,本章完，谢谢大家,
