汽车空调系统

汽车空调系统汽车空调系统学习目标熟悉汽车空调系统的基础理论和知识；掌握汽车空调系统的结构和工作原理；了解汽车空调的取暖与配气系统；掌握汽车空调系统的控制元件及控制电路；掌握汽车空调系统的压力检测、系统排空、检漏、抽真空、制冷剂充注；熟悉汽车空调系统的常见故障诊断方法。汽车空调系统主要内容6.1概述6.2汽车空调制冷系统的结构原理6.3汽车空调取暖与配气系统6.4汽车空调系统的控制6.5汽车空调系统的维修6.6汽车空调系统的故障诊断实训项目6.1：压缩机的检修实训项目6.2：轿车空调系统控制电路实训项目6.3：空调系统压力的检测实训项目6.4：空调系统的维护实训项目6.5：空调系统的故障自诊断实训项目6.6：空调系统不制冷的故障诊断实训项目6.7：空调系统制冷不足的故障诊断汽车空调系统概述“汽车空气调节”简称汽车空调采用人为方式对车内空气流量、温度、湿度和清洁度调节。汽车安装空调系统，给司机及乘客创造了舒适的环境，改善了工作条件，减轻了旅途疲劳，从而也提高了工作效率和安全性。本节主要内容：一、制冷原理二、制冷剂与冷冻机油三、汽车空调系统的功能及组成一、制冷原理物质的三种形态：气态、液态和固态会互相转化，称为相变。汽车空调所采用的蒸气压缩式制冷就是利用液态制冷剂汽化，发生相变吸热来产生冷效应。如右图所示，低温低压液态制冷剂进入用来冷却车内空气的蒸发器，在定压下汽化。由于制冷剂汽化时的温度低于环境温度，因此能自动吸收空气中的热量，使空气温度下降，产生冷效应。制冷剂吸热汽化，由液体变成低温低压蒸气，然后被压缩机压缩变成高于环境温度的高温高压气体，进入冷凝器将热量释放给外界空气，从而冷凝成高压的液态制冷剂，最后经过节流阀，变为低温低压的液态制冷剂，再进入蒸发器汽化吸热，这样就完成了一个制冷循环。二、制冷剂与冷冻机油1．制冷剂：种类很多，主要性质如下表所示项目制冷剂代号R12R22R134a化学式CCl2F2CHClF2CH2F-CF3分子量120.986.5102.3标准大气压下沸点（℃）-29.8-40.8-26.2临界温度（℃）111.8096.10101.14临界压力（MPa）4.1254.9754.065临界密度（kg/m3）558525511饱和液体密度（25℃）（kg/m3）131111921206饱和蒸气比容（25℃）（m3/kg）0.02710.02350.0310汽化潜热（kJ/kg）151.5205.4197.5ODP值（臭氧破坏潜能值）1.00.1二、制冷剂与冷冻机油制冷剂的选用原则：1）压缩机的类型；2）蒸发压力和蒸发温度；3）冷凝温度和冷凝压力；4）制冷装置的使用条件。制冷剂的选用：（1）R12：由于含有氯原子，分离出氯离子导致大气臭氧层的破坏，因此，R12已经被禁止使用。（2）R134a：现在汽车空调制冷剂的首选制冷剂。二、制冷剂与冷冻机油2．冷冻机油是一种在高低温工况下均能正常工作的特殊润滑油。性能要求：（1）凝点低，具有良好的低温流动性；（2）粘度受温度的影响要小；（3）与制冷剂的溶解性能要好；（4）要有较高的热稳定性；（5）化学性质要稳定。根据上述原则，适用于R134a的润滑油只有两大类：聚烃基乙二醇（PAG）和聚酯油（ESTER）。二、制冷剂与冷冻机油其性能指标见下表所示。下表为PAG油与ESTER油性质比较性能润滑油PAG油PAG油与R134a互溶性ESTER油ESTER油热稳定性较好较好吸湿性好好润滑性差差与橡胶相容性较好较好电绝缘性差差三、汽车空调系统的功能及组成1．汽车空调系统的功能调节车内温度：汽车空调在冬季利用其采暖装置升高车内温度，夏季利用制冷装置对车内降温。调节车内湿度：利用制冷装置冷却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。调节车内的空气流速：夏季空气流速稍大有利于人体散热降温，冬季气流速度过大影响人体保温，因此夏季舒适风速一般为0.25m/s，冬季的舒适风速一般为0.20m/s。过滤净化车内空气：由于车内空间小，乘员密度大，车内极易出现缺氧，而车外道路上的粉尘等又容易进入车内造成空气污浊，影响乘员的身体健康，因此要求空调必须具有补充车外新鲜空气、过滤和净化车内空气的功能。三、汽车空调系统的功能及组成2．汽车空调系统的组成：通风装置：把车外新鲜空气吸进车内进行换气。暖气装置：把车内空气或吸进来的新鲜空气加热。冷气装置：把车内空气或吸进来的新鲜空气冷却或除湿。空气净化装置：净化空气，除去车内存在的灰尘和气味。控制装置：对制冷和暖风装置进行控制，使空调正常工作。汽车空调制冷系统的结构原理本节主要内容：一、汽车空调制冷系统的分类二、汽车空调制冷系统的工作原理三、汽车空调制冷系统的结构部件一、汽车空调制冷系统的分类目前主要采用单级压缩蒸气制冷循环系统，主要有四种类型，共同点是都能防止蒸发器结霜：恒温膨胀阀-吸气节流阀系统。储液器-阀组合系统：通过节流方法减少排气量控制。离合器恒温膨胀阀系统：通过压力开关或热敏开关控制。离合器节流管系统。一、汽车空调制冷系统的分类1．恒温膨胀阀-吸气节流阀系统吸气节流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。一、汽车空调制冷系统的分类工作原理: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。一、汽车空调制冷系统的分类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。一、汽车空调制冷系统的分类3．离合器恒温膨胀阀系统由热力膨胀阀和离合器控制蒸发压力，如图所示。工作原理：由热力膨胀阀来控制蒸发器供液量，从而保证蒸发压力在一定范围内变化。汽车车速增加时，压缩机转速随之增加，蒸发压力则随之降低，蒸发器表面结霜。这时，压力开关或热敏开关使离合器脱开压缩机，使压缩机停机，待霜层融化后，压力开关或热敏开关又自动接通，压缩机开始运行。一、汽车空调制冷系统的分类4．离合器节流管系统离合器节流管系统与离合器恒温膨胀阀系统不同之处在于，它用节流管代替了膨胀阀。节流管结构简单，不易损坏。但只能起节流降压作用，不能控制蒸发器的供液量，不能保证蒸发压力的稳定。工作原理：汽车车速增加时，压缩机转速随之增加，蒸发压力降低，蒸发器表面结霜。这时，压力开关或热敏开关切断离合器电源，使压缩机停机，待霜层融化后，压力开关或热敏开关又自动接通，压缩机开始运行。二、汽车空调制冷系统的工作原理蒸气压缩制冷系统主要由压缩机、冷凝器、液体膨胀装置和蒸发器等总成构成。制冷系统工作时，制冷剂以不同的状态在这个密闭系统内循环流动，汽车空调系统的制冷循环流程如图（视频动画）二、汽车空调制冷系统的工作原理制冷循环是由压缩、放热、节流和吸热四个过程组成。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，然后送入冷凝器。此过程的主要作用是压缩增压，以便气体易于液化。压缩过程中，制冷剂状态不发生变化，而温度、压力不断升高，形成过热气体。2．放热过程高温高压的过热制冷剂气体进入冷凝器（散热器）与大气进行热交换。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。此过程作用是排热、冷凝。冷凝过程的特点是制冷剂的状态发生变化，即在压力、温度不变的情况下，由气态逐渐向液态转变。冷凝后的制冷剂液体是高压高温液体。制冷剂液体过冷，过冷度越大，在蒸发过程中其蒸发吸热的能力也就越大，制冷效果越好，即产冷量相应增加。二、汽车空调制冷系统的工作原理3．节流过程高压高温制冷剂液体经膨胀阀节流降温降压，以雾状（细小液滴）排出膨胀装置。该过程的作用是使制冷剂降温降压，由高温高压液体，迅速地变成低温低压液体，以利于吸热、控制制冷能力以及维持制冷系统正常运行。4．吸热过程经膨胀阀降温降压后的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，故制冷剂液体在蒸发器内蒸发、沸腾成气体。在蒸发过程中大量吸收周围的热量，降低车内温度。而后低温低压的制冷剂气体流出蒸发器等待压缩机再次吸入。吸热过程的特点是制冷剂状态由液态变化到气态，此时压力不变，即在定压过程中进行这一状态的变化。上述过程周而复始地进行，便可使汽车内温度达到并维持在给定的状态。三、汽车空调制冷系统的结构部件汽车空调制冷系统由压缩机、冷凝器、储液干燥器、膨胀阀、蒸发器、风机及制冷管道等组成。1.制冷压缩机制冷压缩机是汽车空调制冷系统的心脏，其作用:是维持制冷剂在制冷系统中的循环，吸入来自蒸发器的低温、低压制冷剂蒸气，压缩制冷剂蒸气使其压力和温度升高，并将制冷剂蒸气送往冷凝器。其原理与普通空气压缩机相似，只是密封程度要求更高。目前应用于汽车制冷系统的压缩机，主要采用容积型制冷压缩机。三、汽车空调制冷系统的结构部件容积型制冷压缩机按其运动型式和主要零部件形状，分类如表所示往复活塞式曲轴连杆式直列式、V型、W型、S型变容曲轴连杆式径向活塞式轴向活塞式翘板式、斜板式旋转式旋叶式气缸圆形、气缸椭圆形变容旋叶式转子式滚动活塞式、三角转子式螺杆式单转子螺杆、双转子螺杆变容螺杆式涡旋式变容涡旋式三、汽车空调制冷系统的结构部件（1）斜板式压缩机斜板式压缩机是一种轴向活塞式压缩机。其工作原理如右图所示：主要零件是主轴和斜板。各气缸以压缩机主轴为中心布置，活塞运动方向与压缩机的主轴平行。（视频动画）三、汽车空调制冷系统的结构部件三缸斜板式，为三活塞等间隔120°分布，五缸斜板式为五活塞等间隔72°分布。为了使机器受力合理，结构紧凑，通常将活塞制成双头活塞，如是轴向6缸，3缸在压缩机前部，另外3缸在压缩机后部；如是轴向10缸，5缸在压缩机前部，另外5缸在压缩机后部。双头活塞的两活塞各自在相对的气缸(一前一后)中，活塞一头在前缸中压缩制冷剂蒸气时，活塞的另一头就在后缸中吸入制冷剂蒸气，反向时互相对调。各缸均备有高低压气阀，另有一根高压管，用于连接前后高压腔。斜板与压缩机主轴固定在一起，斜板的边缘装合在活塞中部的槽中，活塞槽与斜板边缘通过钢球轴承支承在一起。当主轴旋转时，斜板也随着旋转，斜板边缘推动活塞作轴向往复运动。如果斜板转动一周，前后两个活塞各完成压缩、排气、膨胀、吸气一个循环，相当于两个气缸作用。如果是轴向6缸压缩机，缸体截面上均匀分布3个气缸和3个双头活塞，当主轴旋转一周，相当于6个气缸的作用。三、汽车空调制冷系统的结构部件（2）旋叶式压缩机旋叶式压缩机的气缸形状有两种形状，一种是圆形，一种是椭圆形。三、汽车空调制冷系统的结构部件圆形缸叶片有2-4片，椭圆形缸叶片有4-5片。旋叶式压缩机其单位压缩机质量具有最大的冷却能力。它没有活塞，仅有一个阀，称为排气阀。排气阀实际上起一个止回阀的作用，防止在循环停止或压缩机不运行时，制冷剂蒸气通过排气口进入压缩机。在圆形气缸的旋叶式压缩机中，叶轮是偏心安装的，叶轮外圆紧贴气缸内表面的吸、排气孔之间。在圆形气缸中，转子的主轴和椭圆中心重合，转子上的叶片和它们之间的接触线将气缸分成几个空间，当主轴带动转子旋转一周时，这些空间的容积发生“扩大-缩小-几乎为零”的循环变化，制冷剂蒸气在这些空间内也发生吸气-压缩-排气的循环。压缩后的气体通过簧片阀排出。旋叶式压缩机没有吸气阀，因为滑片能完成吸入和压缩制冷剂的任务。对于圆形气缸而言，2叶片将空间分成2个空间，主轴旋转一周，即有2次排气过程；4叶片则有4次。叶片越多，压缩机的排气脉冲越小。对于椭圆形气缸，4叶片将气缸分成4个空间，主轴旋转一周，有4次排气过程。三、汽车空调制冷