第二章汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)

第二章汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)2.1汽車空調(diào)的制冷原理2.2制冷壓縮機2.3其它部件重點：制冷系統(tǒng)組成及工作原理壓縮機結(jié)構(gòu)及工作原理變?nèi)萘繅嚎s機的結(jié)構(gòu)和原理膨脹閥分類、結(jié)構(gòu)與工作原理熱力學(xué)基礎(chǔ)知識—、溫度科學(xué)度量物體冷熱程度的標(biāo)準(zhǔn)——溫度。工程上常用的溫標(biāo)有：（1）攝氏溫標(biāo)：符號C表示（2）華氏溫標(biāo)：用符號F表示（3）熱力學(xué)溫標(biāo)：用字母K表示。三種溫標(biāo)的比較如表1—2所示。溫度標(biāo)定名稱代號單位換算方法攝氏溫度tCt（C）=5/9（f-32）華氏溫度fFF（F）=9/5t+32絕對溫度TKT（K）=t+2731．冷凝溫度在空調(diào)系統(tǒng)中，在冷凝器中制冷劑在一定高壓下由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)時的溫度稱為冷凝溫度。2．蒸發(fā)溫度在空調(diào)系統(tǒng)中，在蒸發(fā)器中制冷劑低壓汽化時的溫度稱為蒸發(fā)溫度。

二、壓力與真空度壓力就是固體、液體或氣體垂直作用于物體表面上的力。常用p表示，其單位為帕斯卡，簡稱帕（Pa）。標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，它相當(dāng)于101.3kPa。1MPa=10bar=10kg

=145psi(1磅/英寸)=10米水柱

在實際工作中，表示壓力常用方式有:（1）絕對壓力：它表示實際的壓力值，是把完全真空狀態(tài)作為零值。（2）表壓力：通過壓力表上指示讀出的壓力值，稱為表壓力值。它是將標(biāo)準(zhǔn)大氣壓作為零值，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行壓力計量的結(jié)果。（3）真空度：低于大氣壓力的數(shù)值稱為真空度。三、汽化與冷凝1．汽化：物質(zhì)由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程稱為汽化。汽化過程有兩種形式，即蒸發(fā)和沸騰。在制冷技術(shù)中，對蒸發(fā)通常為液體的沸騰過程。飽和蒸氣是指容器中存有蒸氣與液體，兩者處于平衡狀態(tài)，此狀態(tài)稱為飽和蒸氣狀態(tài)。干飽和蒸氣指在容器中的液體全部蒸發(fā)成蒸氣的狀態(tài)。三、汽化與冷凝在制冷技術(shù)中，主要是利用制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)的低壓下，不斷吸收周圍空氣的熱量進(jìn)行汽化的過程來制冷的。制冷過程通常是在蒸發(fā)器中以沸騰的方式進(jìn)行的。但習(xí)慣上稱它為蒸發(fā)過程，并把沸騰時的溫度稱為蒸發(fā)溫度，沸騰時所保持的壓力稱為蒸發(fā)壓力。2.冷凝是氣體或液體遇冷而凝結(jié)，如水蒸氣遇冷變成水，水遇冷變成冰。溫度越低，冷凝速度越快，效果越好。

幾種液體在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的正常沸點液體名稱沸點/℃液體名稱沸點/℃水酒精R12氨10078-29.8-33.4R22R134aR142bR405a-40.8-26.15-9.25-27.3四、熱量與熱容

1．熱量：有熱出入，溫度就有變化，溫度變化的大小和出入熱的量成比例，這種熱的量叫做熱容。熱量的單位為焦耳（J）。熱的傳遞有傳導(dǎo)、對流和輻射三種形式。五、顯熱與潛熱

物體在加熱或冷卻過程中，溫度升高或降低而不改變其原有相態(tài)所需吸收或放出的熱量，稱為“顯熱”。它能使人們有明顯的冷熱變化感覺，通?？捎脺囟扔嫓y量出來。（如將水從20℃的升高到80℃所吸收到的熱量，就叫顯熱。潛熱：物質(zhì)發(fā)生相變（物態(tài)變化），在溫度不發(fā)生變化時吸收或放出的熱量叫作“潛熱”。

潛熱按物體狀態(tài)變化不同，可分為以下幾種：液化潛熱、凝固潛熱、熔解潛熱、蒸發(fā)潛熱、升華潛熱。水的狀態(tài)圖六、節(jié)流

這種只是狀態(tài)的變化，與外界沒有熱和功的交換，因此流體的熱量不變，這種狀態(tài)變化稱為節(jié)流。

體積增大，壓力下降，溫度不變空調(diào)制冷系統(tǒng)中，制冷劑在膨脹閥中狀態(tài)變化就是節(jié)流過程。2.1汽車空調(diào)的制冷原理2.1.1常見的四種制冷方式：1.液體汽化制冷利用液體汽化潛熱液體氣化制冷原理

液體的壓力不同，其飽和溫度（即沸點）也不同（壓力越低，沸點越低，如氨在0.1MPa壓力下，其沸點為－33.4℃；0.5MPa壓力下，其沸點為4℃）。只要創(chuàng)造一定的低壓條件，利用液體的氣化就可能獲得所需要的低溫。

1kg液體汽化時所吸收的熱量稱為汽化潛熱：同種液體的汽化潛熱是隨其蒸發(fā)壓力而改變的；制冷劑的汽化潛熱隨飽和溫度的提高不斷減小；制冷過程中，低溫下蒸發(fā)的制冷劑液體都是使高壓液體經(jīng)節(jié)流降壓而得到的；液體汽化制冷循環(huán)的四個循環(huán)：制冷劑低壓汽化——蒸汽升壓——高壓氣體液化——高壓液體降壓。液體氣化制冷原理液體汽化制冷的工作過程

四大部件：壓縮機：蒸氣壓縮冷凝器：放熱冷凝節(jié)流閥：節(jié)流降壓蒸發(fā)器：吸熱蒸發(fā)

蒸汽壓縮式汽車空調(diào)具備以上四個過程冰箱制冷原理2.1汽車空調(diào)的制冷原理2.1.1常見的四種制冷方式：2.氣體膨脹制冷兩種方式：1）高壓氣體經(jīng)膨脹機膨脹，需外功輸入，氣體溫降大，制冷量大；2）氣體經(jīng)節(jié)流閥膨脹，無需外功輸入，氣體溫降小，制冷量??；利用膨脹氣體低壓吸熱2.1汽車空調(diào)的制冷原理2.1.1常見的四種制冷方式：3.渦流管制冷1.壓縮空氣噴嘴2.分離孔板3.渦流室4.調(diào)節(jié)閥5.熱氣流6.冷氣流缺點：效率低，制冷系數(shù)小利用氣體密度2.1汽車空調(diào)的制冷原理2.1.1常見的四種制冷方式：4.熱電效應(yīng)制冷利用空穴和電子勢能2.1汽車空調(diào)的制冷原理2.1.1常見的四種制冷方式：目前汽車空調(diào)上采用的制冷方式全部為蒸汽壓縮式。其它制冷方式的缺點：制冷系數(shù)低、熱源不足、制冷效率差。2.1.2汽車空調(diào)至冷風(fēng)系統(tǒng)簡介2.1.2汽車空調(diào)至冷風(fēng)系統(tǒng)簡介2.1.2汽車空調(diào)至冷風(fēng)系統(tǒng)簡介制冷劑循環(huán)四個工作過程1.壓縮過程：吸入蒸發(fā)器出口處的低溫低壓制冷劑氣體，并壓縮成高溫高壓氣體輸出；2.放熱過程：高溫高壓制冷劑氣體，進(jìn)入冷凝器冷卻放熱，形成液體；3.節(jié)流過程：冷凝器輸出液體經(jīng)節(jié)流膨脹閥體積變大、壓力和溫度急劇下降，以霧狀輸出至蒸發(fā)器；4.吸熱過程：制冷劑沸點遠(yuǎn)低于蒸發(fā)器內(nèi)的溫度，制冷劑被蒸發(fā)成氣體吸熱，變成低溫低壓蒸汽，返回壓縮機。2.1.2汽車空調(diào)至冷風(fēng)系統(tǒng)簡介2.1.2汽車空調(diào)至冷風(fēng)系統(tǒng)簡介氣態(tài)70℃,1500kPa液態(tài)50℃低壓霧狀低壓氣態(tài)0～5℃壓力和溫度降低氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)制冷劑循環(huán)四個工作過程制冷效果的影響因素：1.隨冷凝溫度升高而降低；2.隨蒸發(fā)溫度降低而降低；3.隨汽車行駛車速的提高而提高。制冷系統(tǒng)的總制冷量=壓縮機的制冷量制冷系統(tǒng)的凈制冷量=蒸發(fā)器的凈制冷量蒸發(fā)器的總制冷量=凈制冷量+跑冷量2.1.2汽車空調(diào)至冷風(fēng)系統(tǒng)簡介2.1.3汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的分類分類方式：按照制冷劑節(jié)流汽化元件的類型：膨脹閥式（調(diào)節(jié)制冷劑流量，調(diào)節(jié)范圍有限，調(diào)節(jié)有滯后時間，高速時易對壓縮機產(chǎn)生液擊）膨脹孔管式（不能調(diào)節(jié)制冷劑流量，高速時由蒸發(fā)器內(nèi)壓力開關(guān)切斷壓縮機電磁離合器）壓縮機的液擊液擊：空調(diào)器在正常的工作情況下，壓縮機吸回的是制冷劑蒸氣而不是液體；原因：由于制冷劑量充注過多或膨脹閥調(diào)節(jié)流量過大，使制冷劑在蒸發(fā)器中沒有完全蒸發(fā)，致使制冷劑以濕蒸氣或液態(tài)被壓縮機吸回，造成壓縮機的液擊。

液擊的危害液擊會導(dǎo)致閥片、閥板、活塞被擊壞破損，嚴(yán)重時連桿也可能變形。發(fā)生液擊時，壓縮機會發(fā)出異常的聲音，同時，也會發(fā)生振動。如果制冷系統(tǒng)中制冷劑過多或冷凍油充入量過多，都會發(fā)生液擊?？照{(diào)器的蒸發(fā)器通風(fēng)不良，冷量帶不走會使蒸發(fā)器結(jié)霜或結(jié)冰，從而導(dǎo)致低壓壓力過低，也會造成壓縮機外殼結(jié)霜而導(dǎo)致液擊。

膨脹閥式節(jié)流管式2.1.4制冷系統(tǒng)的布置形式1）前送式2）后送式3）前后置式2.2汽車空調(diào)制冷壓縮機2.2.1概況容積式壓縮機，有以下要求1）滿足低速舒適性和高速動力性2）體積小，重量輕3）經(jīng)久耐用，耐寒，耐高溫、易損件少4）工作穩(wěn)定，噪聲小5）易制造，價格低2.2.1概況主要性能指標(biāo)排氣量容積效率制冷量輸入功率凈重排氣量容積效率制冷量：2.2.1概況壓縮機的作用：1、抽吸___造低壓2、壓縮___制高壓空調(diào)壓縮機是空調(diào)系統(tǒng)的心臟,制冷劑的流動動力全部來至壓縮機。將蒸發(fā)器來的制冷劑蒸氣壓縮后泵入冷凝器使蒸氣壓力升高（1.3-1.5MPa），溫度70℃后泵入冷凝器。2.2.1概況汽車空調(diào)往復(fù)活塞式旋轉(zhuǎn)式曲軸連桿式徑向活塞式軸向活塞式翹板式斜板式轉(zhuǎn)子式螺桿式往復(fù)活塞式旋葉式圓形氣缸橢圓形氣缸滾動活塞式三角轉(zhuǎn)子式渦旋式2.2.2容積式壓縮機容積式壓縮機原理：利用容積的變化當(dāng)容積變大時，吸氣當(dāng)容積減小時，壓縮曲軸連桿式壓縮機缺點：尺寸較大、結(jié)構(gòu)不緊湊、轉(zhuǎn)速低、慣性力大、容積效率低。多用在中、大型客車上曲軸連桿式壓縮機定徑節(jié)流管調(diào)節(jié)閥斜盤滑軌輸入軸彈簧驅(qū)動轂腔內(nèi)壓力底部活塞定徑節(jié)流管高壓頂部低壓翹板式壓縮機翹板式壓縮機實物翹板式壓縮機組件連桿、活塞、翹板、主軸、殼體。翹板式壓縮機工作過程缺點：運轉(zhuǎn)慣性力大，速度提不上去，有余隙容積，吸排氣有阻力，容積效率低。安裝時一定要注意間隙壓縮機不工作時壓板與皮帶輪不接觸壓縮機吸合工作時情形斜盤式空調(diào)壓縮機選用車型：奧迪100、捷達(dá)、神龍富康旋葉式壓縮機滾動活塞式渦旋式空調(diào)壓縮機旋葉式汽車空調(diào)壓縮機三角轉(zhuǎn)子式壓縮機三角轉(zhuǎn)子式壓縮機三角轉(zhuǎn)子式工作過程三角形轉(zhuǎn)子偏心轉(zhuǎn)動時，三角尖端上的密封片把氣缸分成三部分，不斷將氣吸入、壓縮、排出。2.2.3變排量壓縮機定排量壓縮機：排氣量是隨著發(fā)動機的轉(zhuǎn)速的提高而提高的，它不能根據(jù)制冷需求而自動改變功率輸出。它的控制一般通過采集蒸發(fā)器出風(fēng)口的溫度信號來實現(xiàn)，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定的溫度，壓縮機停止工作;當(dāng)溫度升高后，壓縮機開始工作。定排量壓縮機也受空調(diào)系統(tǒng)壓力的控制，當(dāng)管路內(nèi)壓力過高時，壓縮機停止工作。

變排量壓縮機：可以根據(jù)設(shè)定的溫度自動調(diào)節(jié)功率輸出。壓縮機的排氣量由壓縮機轉(zhuǎn)速、壓縮機吸氣壓力、壓縮機排氣壓力以及壓縮機腔內(nèi)壓力共同決定。On-off控制的不可逆損失背景－定排量壓縮機缺點車內(nèi)溫度波動引起的熱舒適性問題壓縮機周期性離合對發(fā)動機的干擾背景－變?nèi)萘繅嚎s機定轉(zhuǎn)速定速壓縮機電動空調(diào)變頻壓縮機變轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)速可控）汽車空調(diào)定排量壓縮機（轉(zhuǎn)速不可控）變排量壓縮機行程調(diào)節(jié)變轉(zhuǎn)速變行程

我國現(xiàn)在采用變排量壓縮機的轎車空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到40%左右。主要車型有：一汽奧迪A6、寶萊、捷達(dá)、紅旗；上海Passat、Polo、別克、奇瑞；中華轎車；通用金杯；等等。背景－變排量壓縮機廣泛應(yīng)用問題：如何在壓縮機上實現(xiàn)變排量？分析：變排量方式變斜盤傾斜角→變活塞行程改變余隙改變進(jìn)、排氣、壓縮機腔體內(nèi)的通道面積變排量壓縮機空調(diào)控制系統(tǒng)不采集蒸發(fā)器出風(fēng)口的溫度信號，而是根據(jù)空調(diào)管路內(nèi)壓力變化來控制壓縮機的壓縮比從而自動調(diào)節(jié)出風(fēng)口溫度。在制冷的全過程中，壓縮機始終是工作的，制冷強度的調(diào)節(jié)完全依賴裝在壓縮機內(nèi)部的壓力調(diào)節(jié)閥來控制。電控翹板式變排量壓縮機應(yīng)用于大眾車型電控翹板式變排量原理控制翹板的傾角，進(jìn)而改變活塞行程；通過波紋管感知吸氣壓力變化；當(dāng)空調(diào)管路內(nèi)吸氣壓力過高時，縮短壓縮機內(nèi)活塞行程，這樣就會降低制冷強度。反之則增大活塞行程以提高制冷強度。調(diào)節(jié)閥閥控制排氣腔與搖板箱之間的通道；滿負(fù)荷時，電磁關(guān)閉，搖板箱和高壓腔之間的通道被隔斷，搖板箱的壓力下降，作用在活塞上的反作用力就使搖板傾斜一定角度，斜盤的傾斜角度加大直至排量達(dá)到100%；關(guān)掉空調(diào)或所需的制冷量較低時，閥門開啟，搖板箱和高壓腔之間的通道被打開，斜盤的傾斜角度減小直至排量低于2%。電控翹板式變排量過程斜盤式兩級變排量壓縮機斜盤式兩級變排量壓縮機

變排量汽車空調(diào)系統(tǒng)變排量空調(diào)在奧迪、波羅、大宇、標(biāo)志、別克、中華、奧拓等轎車上得到了廣泛的應(yīng)用。與傳統(tǒng)的定量空調(diào)相比，變排量空調(diào)有如下的優(yōu)點：①排氣壓力和工作轉(zhuǎn)矩的波動減小，避免了對發(fā)動機的沖擊；②保持了溫度的穩(wěn)定性；③保持了蒸發(fā)器低壓的穩(wěn)定性，而且蒸發(fā)器不會結(jié)霜；④提高了壓縮機的使用壽命；⑤壓縮機一直運轉(zhuǎn)，無接合沖擊，提高了舒適性減少了功率消耗。⑥由于排量可以降低到近0%，省去離合器可使質(zhì)量減輕20%（約500～800g）

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