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汽车空调汽车与交通学院李健在这个世界上，要想忘却夏天的酷热，只有坐在空调汽车里。概述•空调是空气调节的简称，是对空气进行冷却、加热、过滤、加湿或除湿、循环流动或不循环流动的处理过程。•这意味着空气的温度、湿度可在任何时候、在给定的条件下得以控制，保证车内人员的舒适、安全和视野。汽车空调功用•汽车空调对汽车内的空气进行调节•温度、湿度、流速洁净度满足人体舒适提供理想的人工气候环境•含义：进行冷、暖、通风三种的调节。•方式：汽车空调机采用的是蒸气压缩式制冷汽车空调器•一般包括制冷系统、供暖系统以及通风装置和控制系统。汽车空调概述汽车空调发展史•第一阶段单一取暖•第二阶段单一冷气•第三阶段冷暖一体化•第四阶段自动控制•第五阶段微机控制汽车空调系统与环境•汽车空调使人们享受到了适宜的车内环境，但同时也对外界环境带来了负面影响。我们都知道，地球大气层是由一层稀薄的气体组成的，这层气体包裹着地球，主要由氧和氮构成，还有一些稀有气体，这些气体虽然占有体积的百分比极其微•小，但是在大气中却起着极为重要的作用。例如臭氧（O3），它在大气中的浓度很低，大约为0.000004%（体积百分比），但它却是吸收太阳紫外辐射必不可少的气体。汽车空调的发展及发展方向•新的零部件技术可减少空调或采暖负荷增强车身隔热、改进门封结构、玻璃镀层和其它新技术的应用都可减少车室热负荷,从而减少用于空调或采暖的能耗而减少温室气体排放。•改进空调系统的维修和处理环节•全封闭空调系统•在改进的系统中使用碳氢制冷剂•在改进的系统中使用低GWP值的HFC134a（四氟乙烯）制冷剂汽车空调的特点•（一）抗冲击能力强•剧烈频繁震动冲击•（二）动力源多样•独立式和非独立式•（三）制冷制热能力强•时间短能量大适应各种环境•（四）结构紧凑质量小非独立式汽车空调系统独立式汽车空调系统1-进气道2-排气栅3-散热器4-空调发动机5-离合器6-压缩机7-蒸发器8-冷凝器9-冷凝风扇10-循环空气入口汽车空调的组成汽车空调系统主要由制冷剂、压缩机、蒸发器、冷凝器、节流装置和辅助控制元件等组成。膨胀阀式空调系统组成二、制冷系统的组成1压缩机2冷凝器3干燥瓶4膨胀阀5蒸发器二、制冷系统的组成制冷系统的组成膨胀管式空调系统的组成1压缩机2冷凝器3节流管4蒸发器5贮液罐液体形态变化过程与热的关系•物质三种状态变化•液态吸热汽态（蒸发）•蒸发器制冷剂汽态车厢•汽态放热液态（冷凝）•冷凝器制冷剂液态车厢外汽车制冷系统的工作原理制冷系统的工作原理制冷剂膨胀与蒸发过程•制冷剂冷凝过程制冷循环蒸发曲线制冷剂在空调系统中的状态变化有两种：即液化和汽化。通过提高压力而不改变温度，或降低温度而不改变压力的方法，均可使气态的制冷剂转化为液态的制冷剂（箭头①、②所示）。相反，通过降低压力而不改变温度，或升高温度而不改变压力的方法，便可将液态制冷剂转化为气态的制冷剂（箭头③、④所示）。制冷剂•制冷剂是空调系统中的“热载体”，俗称冷媒，它可根据空调系统的要求变化状态，实现制冷循环。车用空调的制冷剂主要是CFC-12（R-12）和HFC-134a（R-134a).制冲剂R—12•制冲剂R—12是碳、氟、氯制冷剂。在标准大气压下，沸点是—29．8摄氏度，并能经受高压和高温而不会变质或分解。这种化合物称为二氯二氟甲烷(CCl2F2)，是将四氯化碳(CCL4)的两个氯原子用氟原子置换出来得到的。如果单从制冷性能、成本方面考虑，到目前为止，R—12仍然是汽车上使用的理想制冷剂。由于氯原子对臭氧层有破坏作用被停止使用。制冲剂R—134a•为了减轻对臭氧层的破坏，研制出一种新型的制冷剂取代R—12，这种新制冷剂即四氟乙烯，记为R—134a，它的许多性质和R—12相同，并巳不会对臭氧构成威胁；它不含破坏臭氧层的物质氯，其化学式是CF3CFH2。•R—134a制冷剂与R—12制冷剂是不相容的，将制冷系统中的R—12换成R—134a，必须遵循一些特殊原则和注意一些特殊事项，如所采用管路和密封材料都是不同的。此外对应于两种制冷剂的制冷机油也不能交换或混合使用。注意说法“氟利昂”、“无氟”•“氟利昂”，英文Refrigerant,制冷剂•国际上用“R”表示,如R12、R134a•狭义地说，“氟利昂”就专指含氯的制冷剂，或者说成了R12的代称，•R134a媒体常称无氟工质，有的家用空调称为绿色无氟空调，实际上，指得是不含氯的制冷剂的空调，如R134a两种制冷剂高低压端的设置•R-12与R-134a制冷系统的工作温度都是选择0C和60C。两种制冷系统的高压压力不同：低压端高压端温度C压力kgf/cm²温度C压力kgf/cm²R-134a0±31.8～2.160±513～15R-120±31.8～2.160±512～14R12和R134a制冷剂的物理性质和化学性质冷媒CFC12HFC134a分子式CF2Cl2CH2FCF3沸点-29.8-26.16气相密度（kg/m³，-25℃）7.575.50液相密度（kg/m³，-25℃）14721371臭氧层破坏系数（ODP)1.00温室效应系数（GWP)3.10.27寿命（年）1203.1冷凝压力（Pa,-40℃)9.6066×10510.614×105蒸发压力（Pa,-40℃)1.0041×1050.8436×105工作压比9.56712.048蒸发潜热KJ/kg165.3219.3制冷量（KJ/m³，-25℃）12371185对杂质的敏感度敏感高度敏感冷媒CFC12HFC134a理论排气温度（℃）120~125125~130冷冻润滑油矿物油酯类油（聚烃基乙二醇合成油（PAG)聚酯油（POE）溶水性极微极易溶于水真空度要求一般高压缩机机油•压缩机机油也称作冷冻润滑油或冷冻机油，它是一种在高、低温工况下均能正常工作的特殊润滑油。其作用主要有以下几点：一是润滑压缩机；二是运动部件及整个系统的密封件及垫圈，保证膨胀阀的适当开启；三是冷却作用，能及时带走运动表面摩擦产生的热量，防止压缩机温度过高或烧坏。压缩机机油是强吸湿品，它会吸收湿气，而湿气对空调系统有很大的破坏作用，所以用后应马上拧紧盖子。制冷剂类型R-134aR-12压缩机机油型号ND-OIL8ND-OIL6压缩机机油类型聚烃乙二醇（合成油）矿物质油汽车空调系统与压缩机油的要求特性•潤滑性、耐摩耗性•熱的安定性•化学的安定性•酸化安定性•ｼｰﾙ材との適合性•冷媒との相溶性•消泡性•ﾄﾞﾗｲﾔ等との適合性•压缩机储液罐蒸发器膨胀阀•润滑性、耐磨损性•热稳定性•化学稳定性•氧化稳定性•与密封材料的适合性•与冷媒的相溶性•消泡性与干燥剂等的适合性与冷媒的相溶性低温流动性与冷媒的相溶性冷凝器油在系統内循環与橡胶管、密封圈的适合性压缩机油在系统中循环等于血液第3章制冷系统的基本部件空调制冷系统的基本部件有压缩机、冷凝器、节流膨胀装置（膨胀阀或节流管）、蒸发器以及储液干燥器（或储液罐）。压缩机•压缩机有两个重要的功能：•一是使系统内产生低压条件，二是使制冷剂循环，把制冷蒸气从低压压缩至高压，两种功能同时完成。•低压条件：使压缩机入口处的制冷剂处在低压状态，可使蒸发器内的制冷剂流出蒸发器，可使节流装置适量的制冷剂流入蒸发器，空调系统中膨胀阀出口到压缩机入口之间是低压状态。•压缩制冷剂：压力的上升会使制冷剂所含热量增加，这对制冷剂来讲在冷凝器内放热是必要的。高压状态存在于压缩机出口到膨胀阀入口之间。压缩机在A/C中的特殊作用——压缩机是汽车空调的“心脏”压缩机分类•目前使用的压缩机有多种型号，根据制造厂和设计结构的不同，可能有有一缸、二缸、四缸、五缸、六缸或十缸；设计结构有往复式、旋转式和涡管式三种，其中应用最多的是往复活塞式。几种压缩机动画演示。曲轴连杆式压缩机•1.进气管2.进气腔•3.进气阀4.排气腔•5.排气阀6.排气管•7.活塞8.气缸体•9.曲轴箱10.曲轴•11.连杆动画进排气的工作原理斜盘活塞式压缩机回转斜盘式压缩机工作原理进气压缩排气摇摆斜盘式压缩机摇摆斜盘式压缩机工作示意图•a压缩排气•a吸气旋转叶片式压缩机动画旋转叶片式压缩机工作原理•缸内偏心或同心安有一个带有几个刮片的转子，转子转动时，因离心力和油压作用，刮片从槽中伸出，碰到缸壁，把气缸分成几个隔腔，将制冷剂从吸口吸入，压缩后从排气阀排出。滚动活塞式压缩机动画三角转子式压缩机三角转子式压缩机工作过程涡旋式压缩机转动涡形管制冷剂蒸汽固定涡形管涡旋压缩机的工作过程a）b）c）d）螺杆式压缩机变容量压缩机•压力调节式变排量压缩机这种压缩机活塞的工作行程可以根据高低压压力比率而改变。活塞行程的改变直接影响压缩机的压缩比率。从而调节制冷剂的输出率，改变制冷效率。在正常工作情况下，压缩机是持续运转的，压缩机不发生离合动作。•压缩机的调节范围：•通过腔内压力的改变，旋转斜盘的斜度随之改变，其对功率的调节范围是从100%（斜度最大）～5%（斜度最小）。电磁阀调节式变排量压缩机电磁阀调节式变排量压缩机的控制方式有两种，一种是根据冷却液的温度进行控制，一种是根据蒸发器温度进行控制。100%功率输出•在100%功率输出的运作下，电磁阀的电源不接通，电磁阀在弹簧力的作用下，关闭b孔，打开a孔。高压气体经过a孔，推柱塞关闭排出阀，后部的五个缸参与工作，其产生的压力推开单向阀，与前部五个缸产生的压力一起流向冷凝器，实现100%功率输出。50%功率输出•在50%功率输出的运作下，电磁阀的电源接通，电磁阀克服弹簧力的作用，关闭a孔，打开b孔。高压气体无法经过a孔，推柱塞后部的压力降低，在弹簧力的作用下柱塞右移，排出阀打开，后部的五个缸不产生高压。只有前部五个缸继续产生高压气体。单向阀在压力差的作用下移，防止前部的高压回流。实现50%功率输出。电磁离合器•汽车空调压缩机是发动机通过皮带驱动的，电磁离合器用于控制空调压缩机的工作与停止，它的主要部件是定子、转子和压盘。由于转子上的皮带轮通过传动皮带与发动机曲轴相连，所以只要发动机运转，皮带轮就随之转动。离合器未通电时，压缩机不工作，当空调系统开始工作，定子中有电流通过产生磁力，吸引压盘，使之压在转子的摩擦片上借助摩擦力使离合器作为一个整体工作，从而带动压缩机运转。安装时一定要注意间隙压缩机不工作时压板与皮带轮不接触压缩机吸合工作时情形电磁离合器的分类冷凝器•冷凝器的作用是对压缩机排出的高温高压制冷剂蒸汽散热降温，使其凝结为液态高压制冷剂。气体状态的载热制冷剂在冷凝器中得到液化或冷凝。汽车空调冷凝器有管片式、管带式以及平行流式三种结构型式储液干燥器或储液罐•储液干燥器暂时储存一部分制冷剂将其保留到蒸发器需要排出时为止。过滤水分；过滤杂质。动画储液罐•在孔管系统中，•利用一个储液•罐装置来完成•储液干燥器的•功能。节流膨胀装置•为了达到最大的冷却效果，必须控制进入蒸发器的流量，这样才能确保蒸发器内的液态制冷剂得到完全的蒸发。节流膨胀装置能够达到这个目的。汽车空调采用的节流膨胀装置主要是热力膨胀阀，另外还有H型阀、节流管等。膨胀阀储液干燥器排出的制冷剂作为高压液体流入膨胀阀。当这种高压液体流经膨胀阀的节流孔时，制冷剂被强制流过此小孔并在另一侧喷出。这样就产生了一个压力差——因此，压力和温度得到降低而且雾化的制冷剂可流过蒸发器并且容易汽化。节流作用调节作用控制作用分类•恒压式，又称为内平衡式：从针阀的蒸发器侧到膜片下侧有一孔型通路。•温控式，又称为外平衡式：有一毛细管连接至蒸发器出口处探测蒸发器压力。动画内平衡式热膨胀阀热力膨胀阀的调整•热力膨胀阀是通过调节杆来调整过热弹簧的压力，即调整膨胀阀的静装配过热度。•调整时，应在压缩机吸气截止阀上装一只低压表，以观察吸气压力变化。•吸气压力过大时，增加过热弹簧的压力；•吸气压力过小时，减弱过热弹簧的压力。•由于热力膨胀阀的滞后效果，调整后需观察十来分钟。H型阀节流管•膨胀阀的另一种形式是节流管，也称细管，用于孔管系统上，它没有感温包、平衡管，而有一个小孔节流元件和一个网状过滤器，一般用在隔热性能好，且车内负荷变化不大的轿车上。与