汽车空调制冷系统

汽车空调主编张蕾第2章汽车空调制冷系统2.1汽车空调的制冷原理2.1.1制冷方式2.1.2汽车空调制冷系统简介2.1.3汽车空调制冷原理2.1.4汽车空调制冷系统的分类2.1.5汽车空调制冷系统的布置型式2.2制冷压缩机2.2.1汽车空调制冷压缩机概况2.2.2汽车空调定容量压缩机结构及工作原理2.2.3汽车空调变容量压缩机的结构与原理2.2.4电动压缩机2.3其他部件第2章汽车空调制冷系统2.3.1冷凝器2.3.2膨胀阀2.3.3孔管(CCOT)2.3.4蒸发器2.3.5储液干燥器2.3.6积累器2.3.7电磁离合器2.3.8电磁旁通阀2.3.9油分离器2.3.10风机2.1汽车空调的制冷原理2.1.1制冷方式2.1.2汽车空调制冷系统简介2.1.3汽车空调制冷原理2.1.4汽车空调制冷系统的分类2.1.5汽车空调制冷系统的布置型式2.1.1制冷方式1.液体汽化制冷2.气体膨胀制冷3.涡流管制冷4.热电制冷1.液体汽化制冷2.气体膨胀制冷在气体制冷机中，是利用高压气体的绝热膨胀达到低温状况，并利用膨胀后的气体在低压下的吸热过程制冷的。气体绝热膨胀的特性随使用的设备而变，一般有两种方式：一种方式是高压气体经膨胀机(活塞式或透平式)膨胀，此时有外功输出，因而气体温降大，发热时制冷量大，但膨胀机结构比较复杂；另一种方式是气体经节流阀膨胀(通常为节流)，此时无外功输出，气体的温降小，制冷量也小，但节流阀的结构较简单且便于气体流量的调节。这种膨胀方式在气体制冷机中使用较少。3.涡流管制冷图2-1涡流管制冷工作原理图1—喷嘴2—分离孔板3—涡流室4—调节阀5—管子热端6—管子冷端4.热电制冷图2-2热电制冷元件示意图2.1.2汽车空调制冷系统简介(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，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。2.1.2汽车空调制冷系统简介图2-3汽车空调制冷系统的组成示意图2.1.3汽车空调制冷原理1.制冷剂压-焓图及温-熵图2.汽车空调制冷系统热力循环1.制冷剂压-焓图及温-熵图图2-4制冷剂压-焓图1.制冷剂压-焓图及温-熵图图2-5制冷剂温-熵图2.汽车空调制冷系统热力循环图2-6汽车空调制冷系统理论循环压-焓图2.1.4汽车空调制冷系统的分类1.膨胀阀系统2.孔管系统1.膨胀阀系统图2-7汽车空调系统工作原理图a)膨胀阀系统b)孔管系统1—冷凝器2—储液干燥器3—膨胀阀4—蒸发器5—低压维修阀接头6—高压维修阀接头7—孔管8—气液分离器2.孔管系统孔管系统于1974年由美国通用汽车公司发明，也叫做循环离合器系统。2.1.5汽车空调制冷系统的布置型式(1)前送式蒸发器和鼓风机装在车厢前部仪表面板下。(2)后送式蒸发器装在车厢后部，冷气从后部送出并由风扇吹往前排，名称为行李箱型。(3)前后置式在车厢前部、后部均有冷却器(包括膨胀阀、蒸发器、冷风出口)，而暖风器只装在前部，名称为空气调节型。2.2制冷压缩机2.2.1汽车空调制冷压缩机概况2.2.2汽车空调定容量压缩机结构及工作原理2.2.3汽车空调变容量压缩机的结构与原理2.2.4电动压缩机2.2.1汽车空调制冷压缩机概况1.汽车空调对配置制冷压缩机的要求2.汽车空调制冷机的性能指标3.汽车空调制冷压缩机应用概况1.汽车空调对配置制冷压缩机的要求•1)汽车低速行驶时，应具有较强的制冷能力；在高速时，有较低的功率消耗。其目的是同时满足汽车空调低速时的舒适性和汽•2)体积小、重量轻。目的是减轻汽车自重，提高汽车的动力性•3)经久耐用、耐寒、耐高温、易损零件少。因为汽车是在恶劣环境下运行的机器，且压缩机又靠近发动机，因此有上述要求。•4)工作稳定、噪声小。既要求压缩机起动转矩小，不破坏发动•5)2.汽车空调制冷机的性能指标3.汽车空调制冷压缩机应用概况•1)曲轴连杆式压缩机是使用时间最早、最长的第一代•2)•3)径向活塞压缩机虽然20世纪70年代便已问世，但在应用过程中，遇到了回转式压缩机的竞争，所以这种压缩机至今没有得到应有的重视。以上这几种压缩机均属•4)旋叶式、滚动活塞式、三角转子式和螺杆式压缩机可以称为第三代产品。它们的共同特点是容积系数较高，都需要大量的粘度较高的冷冻油润滑和密封，所以润滑•5)涡旋式压缩机为第四代。2.2.2汽车空调定容量压缩机结构及工作原理1.曲轴连杆式压缩机2.径向活塞式压缩机3.翘板式压缩机4.斜板式压缩机5.旋叶式压缩机6.滚动活塞式压缩机7.三角转子式压缩机8.螺杆式压缩机9.涡旋式压缩机2.2.2汽车空调定容量压缩机结构及工作原理图2-8压缩机的理想工作过程示意图1.曲轴连杆式压缩机图2-9曲轴连杆式压缩机结构示意图1—轴封2—曲轴3—连杆4—吸气阀片5—排气阀片6—活塞7—气缸体8—曲轴箱1.曲轴连杆式压缩机图2-10曲轴连杆式压缩机的工作过程示意图a)压缩b)排气c)膨胀d)吸气1—活塞2—气缸3—进气阀4—排气阀2.径向活塞式压缩机图2-11径向活塞式压缩机a)连杆径向活塞式压缩机b)滑环径向活塞式压缩机1—气缸2—连杆3—曲轴轴径4—活塞5—基座6—压缩机轴7—滑环3.翘板式压缩机图2-12SD—5翘板式压缩机的结构图1—主轴2—轴封总成3—滑动轴承4—端面滚柱轴承5—前缸盖6—传动板7—锥齿轮8—缸体9—钢球10—翘板滚柱轴承11—翘板12—锥齿轮13—连杆14—活塞15—阀板垫16—吸气腔17—后盖18—阀板19—排气阀片20—排气腔21—压紧弹簧22—后盖缸垫4.斜板式压缩机图2-13斜板式压缩机的结构图1—主轴2—活塞3—旋转斜盘4—吸气阀5—前排气阀6—前盖7—前缸半部8—后缸半部9—油底壳10—后盖11—机油泵齿轮4.斜板式压缩机图2-14斜板式压缩机工作原理图1—双头活塞2、5—钢球3—斜板4—主轴5.旋叶式压缩机图2-15旋叶式压缩机轴向断面图1—排气口2—进气口3—后端盖4—转子5—主轴6—带轮轴承7—轴封8—前板9—带轮10—轴承11—前缸盖12—缸体13—轴承14—后端板15—吸油管5.旋叶式压缩机图2-16旋叶式压缩机结构图a)圆形气缸b)椭圆形气缸图a1—排气阀2—排气孔3—接触点4—转子5—吸气孔6—气缸7—叶片8—油孔图b1—排气簧片2—进油孔3—吸气腔4—主轴5—机壳6—缸体7—叶片8—转子6.滚动活塞式压缩机图2-17滚动活塞式压缩机的工作原理图1—进气口2—曲轴3—气缸4—滚动活塞5—排气阀6—滑片7—弹簧8—压缩腔9—吸气腔7.三角转子式压缩机图2-18三角转子式压缩机的工作原理图a)吸气b)压缩c)排气d)排气终了1—吸气孔2—吸气腔3—三角转子4—顶密封5—排气腔6—排气阀7—压缩、排气腔8.螺杆式压缩机图2-19螺杆式压缩机工作原理图9.涡旋式压缩机图2-20回旋机构示意图1—曲轴2—曲柄销3—偏心套4—传动轴承5—动涡旋盘6—平衡块7—曲柄销中心8—驱动点9.涡旋式压缩机图2-21涡旋式压缩机的工作原理图a)吸气结束b)压缩行程c)排出开始之前1—固定圈2—动圈3—固定圈涡旋中心4、5、6、8—制冷剂蒸气7—最小压缩容积9—排气口10—动圈涡旋中心11—开始压缩容积(最大的月牙形容积)12—回旋半径2.2.3汽车空调变容量压缩机的结构与原理1.变容量斜板式压缩机2.自动调节能量的旋叶式压缩机3.变容量翘板式压缩机1.变容量斜板式压缩机图2-22变容量斜板式压缩机结构示意图a)压缩机全负荷工作b)压缩机部分负荷工作1—余隙容积变化阀2—排气腔3—活塞4—阀口5—三通电磁阀6—回气管7—工作管2.自动调节能量的旋叶式压缩机图2-23自动调节能量的旋叶式压缩机横断面示意图1—进气管2—O形圈3—排气阀4—叶片5—缸体6—转子7—主轴8—变容量槽9—吸气孔3.变容量翘板式压缩机图2-24变容量翘板式压缩机结构示意图1—主轴2—轴封器3—斜盘4—翘盘5—活塞盖7—控制阀8—缸体9—前盖10—离合器3.变容量翘板式压缩机图2-25变容量翘板式压缩机变排量机构示意图1—主轴2—斜盘3—轴套4—驱动杆5—长销轴6—短销轴3.变容量翘板式压缩机图2-26电动控制阀结构示意图2.2.4电动压缩机对于电动汽车、燃料电池车等新动力汽车，空调采用电动压缩机是最好的出路。对于混合动力车，一般也希望采用电动压缩机，以保证在任何动力驱动时都有空调。也有的汽车厂开发的混合动力车还是采用常规的压缩机，只在发动机驱动时开空调。转换成电驱动模式时则一般停止空调，除非一定需要空调时，副发动机(如丰田)供电动模式时开空调的需要。20世纪80年代后期北美开始采用电动汽车，为适应这种汽车的需求，美国哈立森，日本三电、电装等公司都相继开发了电动压缩机。现在三电正在开发将电流变换器与压缩机做成一体的涡旋式2.3其他部件2.3.1冷凝器2.3.2膨胀阀2.3.3孔管(CCOT)2.3.4蒸发器2.3.5储液干燥器2.3.6积累器2.3.7电磁离合器2.3.8电磁旁通阀2.3.9油分离器2.3.10风机2.3.1冷凝器1.管片式2.管带式3.鳍片式1.管片式管片式由铜质或铝质圆管套上散热片组成，如图227所示。片与管组装后，经胀管处理，使散热片与散热管紧密接触，使之成为冷凝器总成。这种冷凝器结构比较简单、加工方便，但散热效果较差。一般用在大、中型客车的制冷装置上。1.管片式图2-27管片式冷凝器示意图2.管带式图2-28管带式冷凝器示意图1—盘管2—散热片A—气态制冷剂B—液态制冷剂3.鳍片式图2-29鳍片式冷凝器示意图a)散热片形状b)冷凝器外形2.3.2膨胀阀1.热力膨胀阀工作原理2.各类膨胀阀结构和工作原理2.3.2膨胀阀图2-30膨胀阀示意图1—蒸发器2—膨胀阀1.热力膨胀阀工作原理图2-31内平衡式热力膨胀阀及外平衡式热力膨胀阀结构示意图1—滤网2—孔口3—阀座4—弹簧5—出口6—内平衡管1.热力膨胀阀工作原理图2-32内平衡式热力膨胀阀工作原理图1—针阀2—过热弹簧3—调节螺钉4—膜片5—推杆6—毛细管7—蒸发器8—湿蒸气部分9—过热蒸气部分10—感温包2.各类膨胀阀结构和工作原理图2-33膨胀阀的工作原理图1—毛细管2—薄膜3—进口4—球阀5—调整弹簧6—出口7—感温包8—阀杆2.各类膨胀阀结构和工作原理图2-34H形热力膨胀阀结构示意图1—感温器2—至压缩机3—自储液干燥器来4—弹簧5—调整螺栓6—球阀7—至蒸发器进口8—自蒸发器来2.各类膨胀阀结构和工作原理图2-35电磁式膨胀阀a)结构图b)流量特性1—柱塞弹簧2—柱塞3—线圈4—阀座5—入口6—阀杆7—阀针8—弹簧9—出口2.各类膨胀阀结构和工作原理图2-36直动型电动式膨胀阀a)结构图b)流量特性1—转子2—线圈3—阀杆4—针阀5—入口6—出口2.各类膨胀阀结构和工作原理图2-37减速型电动式膨胀阀a)结构图b)流量特性1—转子2—线圈3—阀杆4—针阀5—减速齿轮6—入口7—出口2.3.3孔管(CCOT)图2-38孔管结构示意图1—出口滤网2—节流孔3—密封圈4—管外壳5—进口滤网2.3.4蒸发器1.管片式蒸发器2.管带式蒸发器3.层叠式蒸发器1.管片式蒸发器图2-39管片式蒸发器示意图2.管带式蒸发器图2-40管带式蒸发器示意图a)侧视图b)俯视剖面图1—制冷剂进口2—制冷剂出口3—空气流向4—管带5—散热片3.层叠式蒸发器图2-41层叠式蒸发器示意图2.3.5储液干燥器图2-42储液干燥器结构示意图1—干燥器体2—干燥器盖3—视液玻璃镜4—易熔螺塞5—过滤器6—干燥剂7—引出管2.3.6积累器图2-43积累器结构示意图1—来自蒸发器2—气体3—液体4—滤网5—干燥剂6—泄油孔7—至压缩机2.3.7电磁离合器图2-