第1章汽车空调基础知识

汽车空调第1章汽车空调基础知识2008年8月能源与动力工程学院交通运输系内蒙古工业大学能源与动力工程学院交通运输系主讲教师刘占峰汽车空调汽车空调第1章汽车空调基础知识2008年8月能源与动力工程学院交通运输系课程简介1.主要内容汽车空调基础知识汽车空调制冷系统的组成及工作原理汽车空调暖风系统的组成及工作原理汽车空调系统电路分析汽车空调的使用与检修汽车空调第1章汽车空调基础知识2008年8月能源与动力工程学院交通运输系课程简介3.课时分配讲课：28学时实验：4学时4.考核方式2.课程类型：选修结课考试（笔试、闭卷）：80％平时成绩（出勤、作业、实验）：20％汽车空调第1章汽车空调基础知识2008年8月能源与动力工程学院交通运输系随着人们生活水平的不断提高和科学技术的迅速发展，汽车空调已不止在轿车、微型客车上使用，大客车、货车、特种车辆以及工程车辆等也正在迅速普及。汽车空调即汽车室内空气调节装置的简称，它对乘室内的空气或外界进入乘室的空气温度、湿度、流速和清洁度等参数进行调节，从而为乘员提供清洁舒适的车内环境；并预防或去除风窗玻璃上的霜、雾、冰雪等，保证乘员的身体健康及行车安全。1.1汽车空调概述汽车空调第1章汽车空调基础知识2008年8月能源与动力工程学院交通运输系1.1.1汽车空调的功能⑴调节车内温度：多数汽车空调具备这种单一功能。轿车、货车、小型汽车和工程机械一般以发动机冷却循环水作为暖风的热源；大、中型客车一般采用独立式加热器作为暖风的热源；在夏季，车内降温由制冷装置完成。⑵调节车内空气流速靠控制电路控制风扇转速来实现。汽车空调第1章汽车空调基础知识2008年8月能源与动力工程学院交通运输系⑷过滤、净化车内空气要求汽车空调具有补充车外新鲜空气、过滤和净化车内空气的功能。⑶调节车内湿度普通汽车空调一般不具备这种功能，只有高级豪华汽车采用的冷暖一体化空调系统才能对车内的湿度进行适当的调节；它通过制冷装置降温去除空气中的水分，再由采暖装置升温，以降低空气的相对湿度。汽车上目前还没有安装加湿装置，只能通过开车窗或通风设施靠车外新风来调节。1.1.1汽车空调的功能汽车空调第1章汽车空调基础知识2008年8月能源与动力工程学院交通运输系1.1.2汽车空调性能的评价指标温度湿度空气流速空气清洁度﹥120﹥0.03﹥10﹤0.07﹥0.5﹤8﹤15﹥95﹥43﹤0有害带60~1200.01~0.033~100.3~0.515~2015~3090~9530~350~14不舒适带﹤60﹤0.01﹤0.30.1~0.2﹥2050~7022~2816~18舒适带夏冬噪声（dB）CO含量（％）CO2含量（％）风速(m/s)换气量(m3/h)相对湿度（％）温度（℃）项目范围汽车空调环境参数汽车空调第1章汽车空调基础知识2008年8月能源与动力工程学院交通运输系1.1.3汽车空调的特点（1）在炎热的夏季，由于汽车车厢容积小，而且车窗占的面积比例相对较大，易受阳光直射，因此车厢内的温度很高。此外，车厢内的温度还受到地面热量反射、人体散热、发动机的辐射热以及换气热的影响，因此汽车空调的热负荷较大。（2）小型车辆一般采用非独立式的汽车空调系统，汽车空调的制冷性能与汽车的运行工况有关；同时，对汽车的其它性能（如汽车的加速性能、爬坡性能、燃油经济性等）均有一定的影响。（3）汽车车身结构紧凑，空调装置布置起来较困难，并且各种汽车空调部件的通用性较差。汽车空调第1章汽车空调基础知识2008年8月能源与动力工程学院交通运输系（4）汽车车厢内乘员所占空间比例较大，加上座椅和其它机械装置的高低不平，直接影响了车厢内的风速分布和温度分布的均匀性，从而影响了人体的舒适性。（5）冷凝温度高。对于轿车、货车、小型旅行车等大多数车辆，冷凝器置于汽车水箱前面，其散热效果受到发动机水箱辐射热，汽车行驶速度、路面尘土污染的影响，尤其在汽车怠速或爬坡时，不仅冷凝压力异常升高，而且影响汽车发动机水箱的散热。即使装在汽车车身侧面的冷凝器，冷却条件也不很理想。1.1.3汽车空调的特点汽车空调第1章汽车空调基础知识2008年8月能源与动力工程学院交通运输系（6）制冷剂易泄漏。汽车空调安装在行驶的车辆上，承受着剧烈频繁的振动和冲击，因此，各个零部件应有足够的强度和抗振能力，接头应牢固并防漏。不然将会造成汽车空调制冷系统制冷剂的泄漏，破坏整个空调系统的工作条件，严重的会损坏制冷系统的压缩机等部件。使用中要经常检查系统内制冷剂的多少。据统计，由于制冷剂泄漏而引起的空调故障约占全部故障的80％。1.1.3汽车空调的特点汽车空调第1章汽车空调基础知识2008年8月能源与动力工程学院交通运输系（7）汽车空调制冷系统中循环的制冷剂流量变化范围较大，给设计带来困难；对于非独立式的汽车空调系统（由主发动机驱动的轿车空调、货车空调等），由于汽车车速变化范围大，发动机转速的变化可从700r／min（怠速）变到6000r／min（高速），压缩机转速与发动机转速成正比，因而压缩机转速也相应提高，这给制冷系统的流量控制、制冷量调节带来困难，使得汽车空调系统的能量调节和控制较普通的建筑空调系统复杂。1.1.3汽车空调的特点汽车空调第1章汽车空调基础知识2008年8月能源与动力工程学院交通运输系1.1.4汽车空调的发展历程⑴单一暖风系统1925年，首先在美国出现利用汽车冷却水通过加热器取暖的方法；1927年，发展到具有加热器、风机和空气滤清器的比较完整的供热系统；目前，在寒冷的北欧、亚洲北部地区，汽车空调仍然使用单一供热系统。⑵单一制冷系统1939年，美国通用汽车帕克公司(Packard)首先在轿车上安装由机械制冷的空调器，成为汽车空调的先驱；目前，在热带、亚热带地区仍然使用。汽车空调第1章汽车空调基础知识2008年8月能源与动力工程学院交通运输系⑶冷暖一体化空调（传统空调）1954年，通用汽车公司首先在纳什(NASH)牌轿车上安装了冷暖一体化的空调器，汽车空调才基本上具有调节控制车内温度、湿度的功能；随着汽车空调技术的改进，目前的冷热一体空调基本上具有降温、除湿、通风、过滤、除霜等功能；需要人工调控，增加了驾驶员的工作量，控制质量也不太理想；目前，仍然在大量的经济型汽车上使用，是目前使用量最大的一种方式。1.1.4汽车空调的发展历程汽车空调第1章汽车空调基础知识2008年8月能源与动力工程学院交通运输系⑷自动控制的汽车空调系统1964年，通用公司首先将自动控制的汽车空调系统安装在CADILAC牌轿车上，紧接着通用、福特、克菜斯勒三大汽车公司竞相在各自的高级轿车上安装自动空调系统；日本、欧洲直到1972年才在高级的轿车上安装自动空调系统；只要预先设定所需的温度，空调系统就能自动地在设定的温度范围内工作，达到调节车室内空气温度的目的；1.1.4汽车空调的发展历程汽车空调第1章汽车空调基础知识2008年8月能源与动力工程学院交通运输系⑸微机控制的汽车空调系统1973年，美国通用汽车公司和日本五十铃汽车公司一起联合研究由微型计算机控制的汽车空调系统，并于1977年同时安装在各自的汽车上，将特汽车空调技术推到一个新的高度；微机控制的汽车空调系统由微机按照车内外的环境，实现微调化。具备数字化显示、冷暖通风三位一体化、自我诊断系统、执行器自检、数据流传输等功能。通过微机控制，实现了空调运行与汽车运行的相关统一，极大地提高了制冷效果，节约了燃料，从而提高了汽车的整体性和舒适性。1.1.4汽车空调的发展历程汽车空调第1章汽车空调基础知识2008年8月能源与动力工程学院交通运输系1.1.5汽车空调的未来⑴向全自动化方向发展。⑶高效节能、小型轻量化。⑵更加合理的设计和制造。⑷向环保型汽车空调发展。⑸采用空调新技术。汽车空调第1章汽车空调基础知识2008年8月能源与动力工程学院交通运输系1.1.5汽车空调的未来⑴自动化：控制自动化、诊断自动化。⑶高效节能、小型轻量化。⑵舒适性：全季节型空调，保持最佳空气质量。⑷环保：新型的环保制冷剂。⑸采用空调新技术。未来新型空调系统的开发必须与汽车开发同步，以适应新的变化：如发动机效率提高（余热量减少）、电气化、混合驱动动力及其它新型零部件使用后导致空调系统特性的变化。汽车空调第1章汽车空调基础知识2008年8月能源与动力工程学院交通运输系氢化物汽车空调系统利用金属氢化物作制冷剂，通过在不同温度下金属氢化物释放或吸收氢气的特点而实现制冷。汽车空调新技术汽车空调第1章汽车空调基础知识2008年8月能源与动力工程学院交通运输系固体吸附制冷空调系统汽车空调新技术利用某些固体物质在一定温度、压力下能吸附某种气体或水蒸气，在另一种温度、压力下又能把它释放出来的特性，通过吸附与解吸过程导致压力变化，从而起到了压缩机的作用。汽车空调第1章汽车空调基础知识2008年8月能源与动力工程学院交通运输系吸收式汽车空调系统汽车空调新技术吸收式制冷也是以热能为动力，利用由两种沸点不同的物质组成溶液的汽液平衡特性来完成制冷循环的。汽车空调第1章汽车空调基础知识2008年8月能源与动力工程学院交通运输系热声制冷技术热声制冷是21世纪以来发展的一种新的制冷技术，与传统的蒸汽压缩式制冷系统相比，热声热机具有无可比拟的优势：无需使用污染环境的制冷剂，而是使用惰性气体或其混合物作为工质；基本机构非常简单可靠，无需贵重材料，成本上具有很大的优势；无需振荡的活塞和油密封或润滑，无运动部件的特点使得其寿命大大延长。所有的热声产品的工作原理都基于所谓的热声效应：声波在空气中传播时会产生压力及位移的波动。其实，声波的传播也会引起温度的波动。当声波所引起的压力、位移及温度的波动与一固体边界相作用时，就会发生明显的声波能量与热能的转换。汽车空调新技术汽车空调第1章汽车空调基础知识2008年8月能源与动力工程学院交通运输系磁制冷技术磁制冷技术是利用磁热效应，通过磁场的改变来改变温度。把它移出磁场，温度会相应的降低；放到磁场，温度会相应的增加。汽车空调新技术汽车空调第1章汽车空调基础知识2008年8月能源与动力工程学院交通运输系1.2制冷剂与冷冻油1.2.1制冷剂在汽车空调制冷系统中，目前均采用蒸气压缩式制冷方式，利用制冷剂的状态变化来转移热量。⑴制冷剂的命名方法蒸气压缩制冷机使用的制冷剂绝大部分都是氟利昂，国际上用R表示。氟利昂是饱和碳氢化合物的卤族元素的衍生物，品质繁多，其性质与所含的F、Cl、Br、H、C元素的原子多数有密切关系。汽车空调第1章汽车空调基础知识2008年8月能源与动力工程学院交通运输系R后面的数字表示氟利昂的分子通式：CmHnFpClsBr。①R后面是两位数的属甲烷衍生物的氟利昂。（甲烷的分子式为：CH4）⑴制冷剂的命名方法1.2制冷剂与冷冻油碳原子数m=1；R后面的首位数表示：氢原子数n=首位数-1；R后面的第二位数表示：氟原子数p；氯原子数s=4-n–p。汽车空调第1章汽车空调基础知识2008年8月能源与动力工程学院交通运输系1.2制冷剂与冷冻油⑴制冷剂的命名方法例如：R12表示甲烷衍生物的氟利昂制冷剂；碳原子数m=1；氢原子数n=首位数-1=1-1=0；氟原子数p=第二位数=2；氯原子数s=4-n–p=4-0-2=2。R12的分子式：CF2Cl2化学名称：二氟二氯甲烷汽车空调第1章汽车空调基础知识2008年8月能源与动力工程学院交通运输系1.2制冷剂与冷冻油例如：R22表示甲烷衍生物的氟利昂制冷剂；碳原子数m=1；氢原子数n=首位数-1=2-1=1；氟原子数p=第二位数=2；氯原子数s=4-n–p=4-1-2=1。R22的分子式：CHF2Cl化学名称：二氟一氯甲烷如果用溴原子来代替氟利昂中的某些氯原子，则分子式中多一个B，其原子数用r表示。例如R12B2，则为CF2Br2。汽车空调第1章汽车空调基础知识2008年8月能源与动力工程学院交通运输系②R后面为三位数的，属乙烷、丙烷、丁烷……衍生物的氟利昂。其中：R后面首位数为1，表