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1《汽车空调技术》教案学校名称：海班级：教师：日期：2第一章汽车空调概述一、汽车空调的发展汽车空调技术是随着汽车的普及和高新技术的应用而发展起来的。汽车空调技术的发展经历了由低级到高级，由单一功能到多功能的五个阶段。第一阶段，单一取暖。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。到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。这种供热系统直到1948年才在欧洲出现。而日本到1954年才开始使用加热器取暖。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。第二阶段，单一冷气。1939年，由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。这项技术由于二次世界大战而停止了发展。战后的美国经济迅速发展，特别是因1950年美国石油产地的炎热天气，急需大量的冷气车，而使单一降温的空调汽车得以迅速发展起来。欧洲、日本到1957年才加装这种单一冷气的轿车。单一降温的方法目前仍然在热带、亚热带地区使用。第三阶段，冷暖一体化。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。这种方式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。第四阶段，自动控制。冷暖一体汽车空调需要人工操纵，这显然增加了驾驶人员的工作量，同时控制质量也不大理想。自从冷暖一体化出现后，通用公司就着手研究自动控制的汽车空调，并于1964年首先安装在卡迪拉克(CADILLAC)牌轿车上，紧接着通用、福特、克莱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。日本、欧洲直到1972年才在高级的轿车上安装自动空调。自动空调装置只要预先调好温度，就能自动地在调定的温度范围内工作。机器根据传感器检测车内、车外环境的温度信息，自动地指挥空调器各部件工作，达到控制车内温度和其他功能的目的。第五阶段，微机控制。1973年美国通用汽车公司和日本五十铃汽车公司(后合并到三菱集团)一起联合研究由微型计算机控制的汽车空调系统，1977年同时安装在各自的汽车上，将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。该系统具备数字化显示、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。3二、汽车空调的功能汽车空调即汽车室内空气调节的简称，它用以调节车内的温度、湿度、气流速度、空气洁净度等，从而为乘员创造清新舒适的车内环境。(一)调节车内的温度汽车空调在冬季利用其采暖装置升高车室内的温度。轿车和中小型汽车一般以发动机冷却循环水作为暖气的热源，而大型客车则采用独立式加热器作为暖气的热源。在夏季，车内降温则由制冷装置完成(二)调节车内的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器，才能对车内的湿度进行适量调节。它通过制冷装置冷却、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。但在汽车上目前还没有安装加湿装置，只能通过打开车窗或通风设施，靠车外新风来调节。(三)调节车内的空气流速空气的流速和方向对人体舒适性影响很大。夏季，气流速度稍大，有利于人体散热降温；但过大的风速直接吹到人体上，也会使人感到不舒服。舒适的气流速度一般为0．25m/s左右。冬季，风速大了会影响人体保温，因而冬季采暖时气流速度应尽量小一些，一般为0．15-0。20m/s。根据人体生理特点，头部对冷比较敏感，脚部对热比较敏感，因此，在布置空调出风口时，应采取上冷下暖的格式，即让冷风吹到乘员头部，暖风吹到乘员脚部。(四)过滤、净化车内的空气由于车内空间小，乘员密度大，车内极易出现缺氧和二氧化碳浓度过高的情况；汽车发动机废气中的一氧化碳和道路上的粉尘、野外有毒的花粉都容易进入车内，造成车内空气污浊，影响乘员的身体健康，因此必须要求汽车空调具有补充车夕晰鲜空气、过滤和净化车内空气的功能。一般汽车空调装置上都设有进风门、排风门、空气过滤装置和空气净化装置。三、汽车空调的特点(一)抗冲击能力强汽车空调安装在运动中的车辆上，承受剧烈、频繁的振动和冲击，因此汽车空调的各个零部件应有足够的强度和抗震能力，接头牢固并防漏。汽车空调制冷系统极容易发生制冷剂的泄漏，破坏整个空调系统的工作条件，甚至破坏制冷系统的部件，如压缩机。所以，各部件的连接要牢固，要经常检查系统内制冷剂的量。统计表明，汽车空调因制冷剂泄漏而引起空调故障的约占全部故障的80％，而且泄漏频率很高。4(二)动力源多样空调系统所需的动力来自发动机。轿车、轻型汽车、中小型客车及工程机械，其空调所需的动力和驱动汽车的动力都来自同一发动机，这种空调系统叫非独立空调系统；对于大型客车和豪华型大中客车，由于所需制冷量和暖气量大，—般采用专用发动机驱动制冷压缩机和设立独立的采暖设备，故称之为独立式空调系统。非独立空调系统，会影响汽车的动力性能，但比独立式在设备成本和运行成本上都经济。汽车安装了非独立式空调后，耗油量平均增加10％—20％。(和汽车的速度有关)，发动机的输出功率减少10％～12％。非独立式汽车空调的采暖系统一般利用发动机的冷却水。独立式空调系统则采用独立采暖燃烧器。(三)制冷制热能力强(四)结构紧凑、质量小由于汽车本身的特点，要求汽车空调结构紧凑，能在有限的空间进行安装，而且安装了空调后，不至于使汽车增重太多，影响其他性能。四、汽车空调的性能指标1、汽车空调的热、湿负荷汽车空调热、湿负荷是确定空调系统送风量和空调设备容量的基本依据。为了消除车内多余热量以维持温度恒定所需要向车内供应的冷量，称为冷负荷。反之，为补充车内耗热量所需向车室内送入的热量，称为热负荷。为维持车内相对湿度恒定所需消除的多余湿量，称为湿负荷。2、汽车空调的舒适性参数(一)车内平均温度和车内外温差(二)车内空气相对湿度车内空气相对湿度一般保持在30％一70％为宜，超出此范围，人就会感到干燥或闷热。(三)车内气流速度车室内气流速度以夏季不超过0．5m／s,冬季不超过0．3—0．35m／s为宜。(四)车内新鲜空气换气量(五)车内噪声(六)车内降温、升温速率(七)车内温度场分布(八)风口布置位置及出风口风速差值五、空气调节的主要参数(一)空气温度5空气的温度表示空气的冷热程度，常用摄氏温标(℃)和绝对温标(K)来度量。(二)空气压力空气的压力就是大气压力六、汽车空调系统的组成完善的汽车空调系统一般由制冷系统、采暖系统、送风系统、电气控制系统四大部分组成。严格说来，还应包括空气净化系统。高级轿车装备有碳罐、空气滤清器和静电除尘式净化器等一套较完整的空气净化系统，但在普通型轿车中，空气净化的任务则由蒸发器直接完成。(一)制冷系统制冷系统由压缩机、冷凝器、集储器／干燥器、膨胀阀、蒸发器、冷凝器散热风扇、制冷管道、制冷剂等组成(二)采暖系统采暖系统是由加热、水阀、水管、发动机冷却液等组成(三)送风系统送风系统是由进气模式风门、鼓风机、混合气模式风门、气流模式风门、导风管等组成车室内或室外未经调节的空气，经鼓风机作用送至蒸发器或暖风心处，此时已被调节成冷空气或暖空气的空气流，根据风门模式伺服马达开启角度而流向相应的出风口(四)控制电路控制电路包括点火开关、A／C开关、电磁离合器、鼓风机开关及调速电阻器、各种温度传感器、制冷剂高低压力开关、温度控制器、送风模式控制装置、各种继电器。近几年来不少高级轿车上普遍采用了电脑自动控制，大幅度降低了人工调节的麻烦，提高了空调经济性和空调效果。目前轿车的空调压缩机都以汽车发动机作为动力源，压缩机的开停以电磁离合器动作决定，而电磁离合器的工作时机是以各种温度、压力、转速等信号为主要参考数据来决定的。为避免蒸发器表面温度过低，造成表面结霜，影响制冷效果，所以设有温度控制器(恒温器)，用蒸发器表面温度作为控制信号，控制电磁离合器的动作。若压缩机温度过高，会造成高压部分因压力异常升高而损坏，所以设有过热开关或高压压力开关。如果系统制冷剂缺乏，则可能冷冻油也缺乏，压缩机若在这种干摩擦情况下运转，容易损坏，因此系统必须设有低压压力开关，当系统压力过低时会自动切断压缩机的工作电源。对于设有电脑控制的空调系统，其压缩机的开停(或水阀的开启度)可满足空调系统处于最经济状态和所要求的各种冷暖状态。为了解决汽车怠速、加速等运行工况时的动力匹配及水箱冷却问题，以往常常采用中止压缩机运行的办法，近来比较多地采用提高怠速转速的办法。6制冷剂冷冻油与制冷系统一、制冷剂在制冷系统中用于转换热量并循环流动的物质称为制冷剂。目前汽车空调系统中使用的制冷剂有R12和R134a两种。1）对制冷剂的要求①在适当蒸发温度时，蒸发压力不低于大气；②在适当冷凝压力时，温度不能过高；③无色、无味、无毒、无刺激性，对人体健康无损害；④不易燃烧，不易爆炸；⑤无腐蚀性；⑥价格合理，容易得；⑦性能系数较高；⑧与冷冻油接触时，化学、物理安定性良好；⑨有较低的凝固点，能在低温下工作；⑩泄漏时容易侦测。2）制冷剂R12的特性①无色、无味、无毒、不易燃烧、不易爆炸，化学性质稳定；②不溶于水，对金属无腐蚀作用；③能溶解多种有机物，一般橡胶密封圈不能使用；④具有较好的热力性能，冷凝压力比较低；⑤互溶性较好，它能与矿物油以任意比例互相溶解；⑥对大气臭氧层有破坏作用，使全球变暖产生温室效应。3）制冷剂R134a的特点①无色、无味、无毒、不易燃烧、不易爆炸，化学性质稳定；②不破坏臭氧层，在大气层停留寿命短，温室效应影响也很小；③粘度较低，流动阻力较小；④分子直径比R12略小，易外泄，能被分子筛吸收；⑤与矿物油不相溶，与氟橡胶不相溶；⑥吸水性和水溶性比R12高；⑦汽化替热高，定压比热大，具有较好的制冷能力。实验表明，改动后的R134a系统，在以下方面更加优于R12系统：①R134a的传热性能及循环特性；②R134a与润滑油相溶性；③R134a与金属及橡胶相溶性；④R134a与干燥剂相溶性；⑤R134a对现代汽车空调系统影响。4）制冷剂使用时的注意事项：①操作制冷剂时，不要与皮肤接触，应戴护目镜，以免冻伤皮肤和7眼球；②避免振动和放置高温处，以免发生爆炸；③原离火苗，避免R12分解产生有毒光气；④R134a与R12不能混用，因为不相溶，回导致压缩机损坏；⑤使用R134a制冷剂的系统，应避免使用铜材料，这样会产生镀铜现象；⑥制冷剂应放置在低于40℃以下的地方保存。2、冷冻油在制冷系统中，用于保证压缩机正常工作，不易磨损，随系统循环流动并和制冷剂相溶的油称为冷冻油（Refviationoil）。目前汽车空调系统中使用的冷冻油有R12用矿物油、R134a用合成油（RAG、POE）两种。1）对冷冻机油性能的要求①要有适当的粘度，受温度的影响要小，而且这种粘度形成的油膜强度要高，能承受较大的轴向负荷，在不同温度下具有良好的润滑性能；②要有良好的低温流动性和互溶性，在制冷系统中，润滑油随制冷剂一起在系统中流动，在任何温度下都不能沉积，而且互溶，避免通过节流孔管时造成溅爆产生燥声；③化学性质要稳定，与制冷剂和其他材料不起化学反映；④毒性腐蚀要小，闪点要高，这是对安全性一种要求，最好是无毒，不燃烧，对金属橡胶无腐蚀。⑤吸水性要小，如油中水份含量过高，通过节流阀时会因低温而结冰，造成系统因结冰而堵塞的现象。2）冷冻油的作用①润滑作用：减少压缩机运动部件的摩擦和磨损，延长机组的使用寿命。②冷却作用：它能及时带走运动表面摩擦产生的热量，防止压缩机温度升过高或压缩机被烧坏。③密封作用：密封件表面涂上冷冻油后能提高接点的密封性，防止制冷剂泄漏。④降低压缩机的噪声：能在压缩机摩擦表面形成一种油膜，保护运动部件，防止因金属摩擦而发出声响。3）冷冻机油使用注意事项①冷冻机油应保存在干燥、密封的容器里，放在阴暗处以免空气中的水分和其他杂质进入油中。②不同牌