汽車空調系統(tǒng)解讀

汽車空調系統(tǒng)重慶大學汽車學院張偉汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉一、概述汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉

由于汽車是一個比較密閉的空間，所以長時間空氣的不流暢會讓我們產生疲勞感，影響汽車舒適性，嚴重的還會存在一定的安全隱患，所以現(xiàn)在空調裝置都已經成為乘用車的標配，商用車的選配。

汽車空調是汽車上的一種裝置，它可以對我們的車廂內空氣進行制冷、制熱、換氣和空氣凈化等，二、汽車空調的工作原理汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉利用制冷劑（R-134a）從液態(tài)變成氣態(tài)時吸收大量熱能的原理制冷。汽車空調的壓縮機通過汽車發(fā)動機經皮帶傳輸動力（非獨立式空調），壓縮機吸入低溫低壓的制冷劑氣體，運轉壓縮成為高溫高壓的氣體，經過冷凝器散熱管降溫冷卻變成高壓中溫的液體，再經過貯液干燥器除濕與緩沖，然后以較穩(wěn)定的壓力和流量流向膨脹閥，經節(jié)流和降壓最后流向蒸發(fā)器，制冷劑一遇低壓環(huán)境即蒸發(fā)，吸收大量熱能。車廂內的空氣不斷流經蒸發(fā)器，車廂內溫度也就因此降低。液態(tài)制冷劑流經蒸發(fā)器后再次變成低壓氣體，又重新被吸入壓縮機進行下一次的循環(huán)工作。在整個系統(tǒng)中，膨脹閥是控制制冷劑進入蒸發(fā)器的機關，制冷劑進入蒸發(fā)器太多就不易蒸發(fā)而太少冷氣又會不夠，因此膨脹閥是調節(jié)中樞。而壓縮機是系統(tǒng)的心臟，系統(tǒng)循環(huán)的動力源泉。工作原理汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉工作原理汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉工作原理汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉1、壓縮過程：壓縮機吸入蒸發(fā)器出口處的低溫低壓的制冷劑氣體，把它壓縮成高溫高壓的氣體排出壓縮機。2、散熱過程：高溫高壓的過熱制冷劑氣體進入冷凝器，由于壓力及溫度的降低，制冷劑氣體冷凝成液體，并排出大量的熱量。3、節(jié)流過程：溫度和壓力較高的制冷劑液體通過膨脹裝置后體積變大，壓力和溫度急劇下降，以霧狀（細小液滴）排出膨脹裝置。4、吸熱過程：霧狀制冷劑液體進入蒸發(fā)器，因

此時制冷劑沸點遠低于蒸發(fā)器內溫度，故制冷劑

液體蒸發(fā)成氣體。在蒸發(fā)過程中大量吸收周圍的

熱量，而后低溫低壓的制冷劑蒸氣又進入壓縮機。三、汽車空調系統(tǒng)分類（按動力源分）汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉獨立式空調：有專門的動力源（第二臺發(fā)動機或電動機）驅動壓縮機的運行，一般用于大中巴上，這是由于大中巴的內部空間位置較大而且對空調運行效果要求更高。獨立式空調制造成本較高，并且其維修及維護困難，所以局限于大中巴汽車上使用。非獨立式空調：直接利用汽車發(fā)動機來運轉的空調系統(tǒng)， 非獨立式空調由主發(fā)動機帶動壓縮機運轉，并由電磁離合 器進行控制。接通電源時，離合器結合，壓縮機運轉，從 而調節(jié)冷氣為空調系統(tǒng)提供制冷劑，達到調節(jié)車廂內溫度 的目的。其優(yōu)點是結構簡單、便于安裝布置、噪音小。由于需要消耗主發(fā)動機10%-15%的動力，直接影響汽車的加速性能和

爬坡能力。同時其制冷量受發(fā)動機轉速的影響。由于其較低的成本（相對獨立式空調），可靠的質量，成為市場的主導產品。轎車、面包車、小巴都使用這種空調。四、汽車空調系統(tǒng)的構成及作用汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉制冷系統(tǒng)：對車室內空氣或由外部進入車室內的新鮮空氣進行冷卻或除濕，使車室內空氣變得涼爽舒適。暖風系統(tǒng)：主要用于取暖，對車室內空氣或由外部進入車室內的新鮮空氣進行加熱，達到取暖、除濕的目的。通風系統(tǒng)：將外部新鮮空氣吸進車室內，起通風和換氣作用。同時，通風對防止風窗玻璃起霧也起著良好作用?？諝鈨艋到y(tǒng)：除去車室內空氣中的塵埃、臭味、煙氣及有毒氣體，使車室內空氣變得清潔?？刂葡到y(tǒng)：對制冷和暖風系統(tǒng)的溫度、壓力和對車室內空氣的溫度、風量、流向進行控制。五、汽車空調的組成汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉

汽車空調一般主要由壓縮機(compressor)、電控離合器、冷凝器（condenser）、蒸發(fā)器（evaporator）、膨脹閥(expansionvalve)、貯液干燥器（receiverdrier）、管道（hoses）、冷凝風扇、真空電磁閥(vacuumsolenoid)、怠速器和

控制系統(tǒng)等組成。汽車空調分高壓管路和低壓管

路。高壓側包括壓縮機輸出側、高壓管路、冷凝

器、貯液干燥器和液體管路；低壓側包括蒸發(fā)器、積累器、回氣管路、壓縮機輸入側和壓縮機機油

池。汽車空調系統(tǒng)組成汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉六、汽車空調壓縮機汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉

空調制冷系統(tǒng)的心臟，使制冷劑在系統(tǒng)內循環(huán)的動力源，使制冷劑完成從氣態(tài)到液態(tài)的轉變過程，達到制冷劑散熱凝露的目的。也是管路內介質運

轉的壓力源。

壓縮機的旋轉軸是通過磁性離合器及皮帶與發(fā)動機曲軸相連取得動力的，這是因為當裝在蒸發(fā)器出風口的傳感器感知出風的溫度不夠低時，它就會通過電路使壓縮機的磁性離合器閉合，這樣壓縮機隨發(fā)動機運轉，實現(xiàn)制冷。而當出風溫度低于設定的溫度，它則控制磁性離合器切離，這樣壓縮機不工作。如果這一控制失靈，那么壓縮機將不斷工作，使蒸發(fā)器結冰造成管道壓力超標，最終破壞系統(tǒng)甚至造成損壞。1.壓縮機分類汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉

根據工作原理的不同，空調壓縮機可以分為定排量壓縮機和變排量壓縮機。

定排量壓縮機的排氣量是隨著發(fā)動機的轉速的提高而成比例的提高，它不能根據制冷的需求而自動改變功率輸出，而且對發(fā)動機油耗的影響比較大。它的控制一般通過采集蒸發(fā)器出風口的溫度信號，當溫度達到設定的溫度，壓縮機電磁離合器松開，壓縮機停止工作。當溫度升高后，電磁離合器結合，壓縮機開始工作。定排量壓縮機也受空調系統(tǒng)壓力的控制，當管路內壓力過高時，壓縮機停止工作。變排量空調壓縮機汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉

變排量壓縮機可以根據設定的溫度自動調節(jié)功率輸出?？照{控制系統(tǒng)不采集蒸發(fā)器出風口的溫度信號，而是根據空調管路內壓力的變化信號控制壓縮機的壓縮比來自動調節(jié)出風口溫度。在制冷的全過程中，壓縮機始終是工作的，制冷強度的調節(jié)完全依賴裝在壓縮機內部的壓力調節(jié)閥來控制。當空調管路內高壓端的壓力過高時，壓力調節(jié)閥縮短壓縮機內活塞行程以減小壓縮比，這樣就會降低制冷強度。當高壓端壓力下降到一定程度，低壓端壓力上升到一定程度時，壓力調節(jié)閥則增大活塞行程以提高制冷強度。根據工作方式分類

曲軸連桿式壓縮機：是第1代壓縮機，它應用比較廣泛，制造技術成熟，結構簡單，而且對加工材料和加工工藝要求較低，造價比較低。適應性強，能適應廣闊的壓力范圍和制冷量要求，可維修性強。但無法實現(xiàn)較高轉速，機器大而重，不容易實現(xiàn)輕量化。排氣不連續(xù)，氣流容易出現(xiàn)波動，而且工作時有較大的振動。汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉2.軸向活塞壓縮機汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉斜板式壓縮機的主要部件是主軸和斜板。各氣缸以壓縮機主軸為中心圓周布置，活塞運動方向與壓縮機的主軸平行。大多數(shù)斜板式壓縮機的活塞被制成雙頭活塞，一端活塞在前缸中壓縮制冷劑蒸氣時，另一端活塞就在后缸中吸入制冷劑蒸氣。斜板與壓縮機主軸固定在一起，斜板的邊緣裝合在活塞中部的槽中，活塞槽與斜板邊緣通過鋼球軸承支承。當主軸旋轉時，斜板也隨著旋轉，斜板邊緣推動活塞作軸向往復運動。如果斜板轉動一周，前后2個活塞各完成壓縮、排氣、膨脹、吸氣一個循環(huán)，相當于2個氣缸工作。

斜板式壓縮機比較容易實現(xiàn)小型化和

輕量化，而且可以

實現(xiàn)高轉速工作。

它的結構緊湊，效

率高，性能可靠，

在實現(xiàn)了可變排量

控制之后，目前廣

泛汽應車電用器與于電子汽設備車空調。重慶大學汽車學院張偉3.變排量壓縮機汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉空調壓縮機可變排量實現(xiàn)方式：旁通式：高壓側通過旁通閥向低壓側泄壓方式，這種變排量方式犧牲壓縮機功率，所以在汽車上不能采用；改變壓縮機轉速實現(xiàn)排量可變，現(xiàn)在的家用空調采用變頻技術實際上即是變化壓縮機的轉速實現(xiàn)排量的變化。但是對于汽車來說，壓縮機由發(fā)動機驅動，不可能實現(xiàn)發(fā)動機轉速隨空調壓縮機工作需要而改變。真正的壓縮機本身變排量，不關乎發(fā)動機的轉速，而是依據空調的負荷自動改變排量，調節(jié)制冷能力。應用于汽車的可變排量壓縮機?？勺兣帕繅嚎s機汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉

可變排量壓縮機通過調節(jié)斜盤或搖板的角度，從而調節(jié)活塞的最大行程，改變壓縮機的排氣量。

相對于傳統(tǒng)的定排量壓縮機系統(tǒng)，需要有在壓縮機前端安裝電磁離合器控制壓縮機間歇工作，以

調節(jié)制冷量。可變排量壓縮機取消了電磁離合器，通過活塞行程的無級連續(xù)調節(jié)，調節(jié)制冷量。車

內環(huán)境熱舒適性好，能耗低！

變排量的控制方式有兩種：一種是機械式可變排量，即在壓縮機內部有調節(jié)閥，依據空調的管路壓力自適應的改變壓縮機的排量；另一種是電控可變排量，在原機械調節(jié)閥的基礎上增加了一個電磁調節(jié)閥，空調控制單元從蒸發(fā)器出風溫度傳感器獲得信號，對壓縮機的功率進行無級調節(jié)。可變排量壓縮機結構圖■■汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉可變排量壓縮機工作原理汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉4.旋轉葉片式壓縮機汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉氣缸形狀有圓形和橢圓形2種。在圓形氣缸中，轉子的主軸與氣缸的圓心有一個偏心距，使轉子緊貼在氣缸內表面的吸、排氣孔之間。在橢圓形氣缸中，轉子的主軸和橢圓中心重合。

轉子上的葉片將氣缸分成幾個空間，當主軸帶動轉子旋轉一周時，這些空間的容積不斷發(fā)生變化，制冷劑蒸氣在這些空間內也發(fā)生體積和溫度上的變化。旋轉葉式壓縮機沒有吸氣閥，因為葉片能完成吸入和壓縮制冷劑的任務。

作為第3代壓縮機，由于旋轉葉片式壓縮機的體積和重量可以做到很小，易于在狹小的發(fā)動機艙內進行布置，加之噪聲和振動小以及容積效率高等優(yōu)點，在汽車空調系統(tǒng)中也得到了一定的應用。但對加工精度要求很高，制造成本較高。單作用汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉雙作用汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉5.旋渦式壓縮機汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉

渦旋式壓縮機可以稱為第4代壓縮機。渦旋壓縮機結構主要分為動靜式和雙公轉式兩種。目前動靜式應用最為普遍，它的工作部件主要由動渦輪與靜渦輪組成，動、靜渦輪的結構十分相似，都是由端板和由端板上伸出的漸開線型渦旋齒組成，兩者偏心配置且相差180度，靜渦輪靜止不動，而動渦輪在專門的防轉機構的約束下，由曲柄軸帶動作偏心回轉平動，即無自轉，只有公轉。旋渦式壓縮機工作原理汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉工作原理汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉

互錯開180度的渦旋葉片圈組合一對嚙合，動圈2以回旋半徑的圓作不旋轉的回運動。如(A)所示，在吸氣完了時，一對渦旋圈共形成兩對月牙形容積。最大的月牙容積11即將開始壓縮。動圈渦旋

中心繞定圈渦旋中心連續(xù)公轉，原最大的月牙容積實現(xiàn)a—b—c的壓縮，達到預定壓力，由排氣口

9排出。在月牙11壓縮的同時，在動圈和定圈的

外周義形成吸氣容積4、8，連續(xù)回轉運動過程中，也實現(xiàn)了相同的壓縮，如此周而復始完成吸氣、壓縮、排氣過程。特點湊、工制應壓縮機體積小、重量輕，驅動動渦輪運動的偏心軸可以高速旋轉。因為沒有了吸排氣閥，運轉可靠，而且容易實現(xiàn)變轉速運動和變排量技術。多個壓

縮腔同時工作，相鄰壓縮腔之間的氣體壓差小，

氣體泄漏量少，容積效率高。渦旋式壓縮機以其結構緊高效節(jié)能、微振低噪以及作可靠性等優(yōu)點，在小型冷領域獲得越來越廣泛的用。汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉雙螺桿壓縮機能，、

螺桿壓縮機是靠氣缸中一對螺旋形陰陽轉子相互嚙合旋轉，陰陽轉子的齒槽在相對齒的填塞下，使容積不斷變化，實現(xiàn)了對制冷劑氣體的壓縮。具有優(yōu)良的可靠性機組重量輕、振動小噪聲低、操作方便、易損件少、運行效率高是其最大的優(yōu)點。汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉雙螺桿壓縮機工作原理汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉A、吸氣過程進氣只靠一調節(jié)閥的開啟、關閉調節(jié)，當轉子轉動進，主副轉子的齒溝空間在轉至進氣端壁開口時，其空間最大，此時轉子的齒溝空間與進氣口之自由空氣相通，外界空氣即被吸入，沿軸向流入主副轉子的齒溝內。當空氣充滿整個齒溝時。轉子之進氣側端面轉離了機殼之進氣口，在齒溝間的空氣即被封閉，以上為[進氣過程]。B、封閉及輸送過程主副兩轉子在吸氣結束時，其主副轉子齒峰會與機殼閉封，此時空氣在齒溝內閉封不再外流，即

[封閉過程]。兩轉子繼續(xù)轉動，其齒峰與齒溝在吸氣端吻合，吻合面逐漸向排氣端移動，此即[輸送過程]。雙螺桿壓縮機工作原理汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉C、壓縮及噴油過程在輸送過程中，嚙合面逐漸向排氣端移動，亦即嚙合面與排氣口間的齒溝間漸漸減小，齒溝內之氣體逐漸被壓縮，壓力提高，此即[壓縮過程]。而壓縮同時潤滑油亦因壓力差的作用而噴入壓縮室內與室氣混合。D、排氣過程當轉子的嚙合端面轉到與機殼排氣相通時，（此時壓縮氣體之壓力最高）被壓縮之氣體開始排出，直至齒峰與齒溝的嚙合面移至排氣端面，此時兩

轉子嚙合面與機殼排氣口這齒溝空間為零，即完

成[排氣過程]；在此同時轉子嚙合面與機殼進氣口之間的齒溝長度又達到最長，其吸氣過程又在

進行。七、暖風系統(tǒng)汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉

汽車暖風系統(tǒng)可以將車內的空氣加熱，提高車內的溫度。汽車暖風系統(tǒng)有許多類型，按熱源的不同可以分為熱水取暖系統(tǒng)、燃氣取暖系統(tǒng)、廢氣取暖系統(tǒng)等。目前小車主要采用熱水取暖系統(tǒng)。1、熱水取暖系統(tǒng)工作原理熱水取暖系統(tǒng)的熱源通常采用發(fā)動機冷卻水，使冷卻水流過一個加熱器芯，再使用鼓風機將冷空氣吹過加熱器芯加熱空氣，使車廂內的溫度升高。熱水取暖系統(tǒng)的組成主要由加熱器芯、水閥、鼓風機、控制面板等組成。熱水取暖系統(tǒng)的調節(jié)溫度方式1.熱水取暖系統(tǒng)就暖風系統(tǒng)而言，其溫度調節(jié)溫度方式有2種：空氣混合型暖風系統(tǒng)；水流調節(jié)型暖風系統(tǒng)。汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉2.燃氣取暖系統(tǒng)汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉

在大、中型客車上，盡靠發(fā)動機冷卻水的余熱取暖是遠遠滿足不了要求的，為此在大客車中常采用燃氣取暖系統(tǒng)。

燃油和空氣在燃燒室中混合燃燒，加熱冷卻水，加熱后的水進入加熱器芯向外散熱，降溫后返回發(fā)動機再進行循環(huán)。2.燃氣取暖系統(tǒng)汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉3.燃油加熱器汽車電器與電子設備重慶大學汽車學院張偉1）空氣燃油加熱器空氣燃油加熱器是通過燃燒客車燃油來加熱傳熱介質空氣的，可在任何情況下提供充足的熱量，加熱迅速，熱效率高，不僅可取暖、化霜，還可用于低溫起動時對小型發(fā)動機的機體預熱。2

）液體燃油