2011汽车空调基本原理培训稿.ppt

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1、,2018/12/3,1,重庆宏美制冷,汽车空调要求,汽车空调是衡量现代轿车舒适性的重要标志。汽车空调能改善驾驶舒适性、降低驾驶疲劳、提高安全性。 其主要功能：调控温度、湿度、控制空气流速、除尘除霜，保证高标准的制冷性能和乘员的舒适性。,1、温度指标,温度是最重要的一个指标，人感受最舒适的 温度是2028，超过28觉得燥热。超过 40为有害，会对人体健康造成损害。低于 14人会感到冷。当温度下降到0时会造成 冻伤。因此，空调应控制车内温度夏天在25 、冬天在18，以保证驾驶员正常驾驶， 防止发生事故，保证乘员在舒适的状况下旅行,2、湿度指标,人觉得最舒适的相对湿度在30% 70%，所以 汽车空

2、调的湿度参数要求控制在此范围内。,3、空气的清新度,由于车内空间小，乘员密度大，密闭空间内极 易出现缺氧和CO2浓度过高情况。汽车发动机 废气中CO和道路上的粉尘，野外有毒的花粉都 容易进入车厢内，造成车内空气污浊，影响驾 乘人员身体健康。汽车空气必须具有对车内空 气进行过滤的功能，以保证车内空气的清新度。,4、除霜功能,由于有时汽车内外温度相差太大，会在玻璃上出现霜雾， 影响司机的视线，所以汽车空调必须具有除霜功能。,汽车空调温度、湿度、流速和清洁度指标,汽车空调性能的主要指标有温度、湿度、流速和清洁度四方面,2018/12/3,2,重庆宏美制冷,汽车空调的发展过程（一）,单一取暧,单一冷气

3、,冷暧一体化,自动控制的汽车空调,微型计算机控制的汽车空调,单一取暧,单一冷气,冷暧一体化,自动控制的汽车空调,1925年首先在美国出现利用汽车发动机冷却液通过 加热器取暧的方法，到1927年发展到具有加热器， 鼓风机、空滤器等比较完整的供热系统。目前，在 寒冷北部地区，仍使用单一取暧系统。,1939年美国通用公司在轿车上首次使用机械降温的 空调，成为汽车空调的先驱。二次世界大战后，随 着经济复苏，美国西南部天气炎热，急需大量带冷 气的汽车，使用单一降温的空调汽车迅速发展起来。 单一冷气空调目前仍在热带、亚热带地区使用。,1954年通用公司首先在纳卡牌轿车上安装了冷暧一 体化空调，汽车空调才基

4、本上具备调节车内温度、 湿度的功能，随着技术的改进，目前的冷暧一体空 调基本上具有降温、除湿、通风、过滤、除霜等功 能，这种方式目前仍在大量的经济型汽车上使用。,冷暧一体汽车空调需要人工操作，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。自动空调装置只要预先调节好温度，空调 就能自动地在设定的范围内工作。空调根据传 感器检测到车内、车外环境温度信息，自动地 指挥空调器各部件工作，达到控制车内温度和 其它功能的目的。,微型计算机控制的汽车空调,1973年通用公司和日本五十铃公司联合研究微 机控制的汽车空调，并装备到各自的汽车上， 将汽车空调技术推广到一个新的高度。微机控 制的汽车空调

5、，由电脑按照车内外环境所需， 实现微调化，通过电脑控制，实现了空调运行 和汽车运行的相关编统一，极大地提高了制冷 效果，节约了燃料，从而提高了整车的性能和 舒适性。,2018/12/3,3,重庆宏美制冷,汽车空调的发展过程（二）,外,门,H,风,内,内,风,E,除霜,取暧,冷气,暧气和冷气装置独立式,这种组合是空气只通过冷气装置的蒸发器或只通过暧风装置的热交换器，见右图,暧风和冷气装置转换式,这种方式是在鼓风机后的风门处通过转换后分别经暧风热交换器或蒸发器来实现空气调节，见右图,外,门,风,H,E,除霜,取暧,冷气,空气蒸发器加热器,这种方式是空气先通过冷气装置的蒸发器，然后再通过暧风装置的热

6、交换器，见右图。其温度控制方式主要有空气混合式和热水量调节式两种。 空气混合式是改变通过暧风装置的热交换器的空气量与通过旁通道的空气量之间的混合比来实现温度控制的。 热水量调节式是用热水阀改变流入暧风装置热交换器的热水量来实现温度控制的。,外,门,E,风,H,内,内,除霜,取暧,冷气,外,门,内,风,E,H,冷气,取暧,除霜,外循环气,内循环气,鼓 风 机,风 门,蒸 发 器,暧风热风交换机,外,内,风,E,H,2018/12/3,4,重庆宏美制冷,汽车空调的构成,汽车空调主要由：制冷系统、暧风系统、控制系统、通风系统四个基本组成，共同实现对驾驶室内的空气进行调节,制 冷 系 统,暧 风 系

7、统,控 制 系 统,空 气 净 化 系 统,通 风 系 统,采用R-134a环保制冷剂回路，执行对驾驶室内的空气进行制冷、除湿的功能。如右图,采用发动机冷却液为热源，对驾驶室内的空气进行加热，在寒冬季节为前挡风玻璃和前门玻璃进行除霜，阴雨天气为前挡风玻璃除雾。如右图,由进风口、鼓风机、风门、风道空气滤清器、出 风口、出风栅格共同构成。执行对驾驶室内的空 气进行净化和内循环或外循环模式的强制通风功能,除去车内空气中的尘埃、臭味、烟气及有毒报导体，使车内空气变得清洁。如右图。,暧风机,发动机,活 性 碳,污 染 空 气,清 洁 空 气,负极,正极,放电线,电离部,集尘部,微粉尘,以自动空调控制面板

8、和发动机电脑(ECM)为核心，通过将手动空调控制模式及自动空调控制模式的设定值与车内空气环境条件值的对比计算，从而实现对以上四个系统的整体控制，以满足乘员的主观舒适性要求。,水箱,2018/12/3,重庆宏美制冷,汽车空调制冷系统的组成和工作过程,汽车空调各部件用高压胶管连接，形成一个密封系统，制冷剂以不 同的状态在这个密封系统内循环，以气体液体气体的状态变化,汽车空调系统由 五大主要总件组 成，即压缩机、 冷凝器、储液干 燥器、膨胀阀和 蒸发器。,压缩机：是制冷系统的动力源，推动冷煤在系统内不断循环， 依靠发动机通过传动带驱动，一般安装在发动机前下部。 冷凝器：是将冷煤热量排出，一般装在汽车

9、水箱前部，利用 水箱风扇和汽车行驶时产生的自然风来强制冷却和散热。 储液干燥器：串联在冷凝器后面，主要作用为吸湿和过滤， 使系统正常运行。一般安装在冷凝器上或车前部。 膨胀阀：也称节流阀，安装在蒸发器入口前，主要是通过流 速变化。将冷煤节流减压，由冷凝压力降到蒸发压力。 蒸发器：是使液态制冷剂蒸发以吸收车厢热量而制冷。一般 安装在车厢内。蒸发器前有鼓风机，可以不断将制 冷后的空气送出。,冷凝器,膨胀阀,储液干燥器,压缩机,蒸发器,汽车空调制冷循环过程为四个基本过程,1、压缩过程：压缩机将低压侧(温度约0、压力约0.15 MPa)的低温低压气态制冷剂压缩成高温(约110) 高压(约1.5MPa)

10、的气态制冷剂，送往冷凝器冷却降温 2、放热过程：高温高压的气态制冷剂在冷凝器中通过管 壁把热量传递给风机送来的冷空气，从而使气态制冷 剂冷凝成具有一定过冷度的液态制冷剂。 3、节流过程：冷凝后的液态制冷剂经过膨胀阀其压力和 温度急剧下降，变成低温(约-5)低压(约0.15MPa) 湿蒸气，以便进入蒸发器中讯速吸热蒸发。在膨胀过 程同时进行流量控制，以便供给蒸发器所需的制冷 剂，从而达到控制温度的目的。 4、吸热过程：在蒸发器中低温低压制冷剂又吸收车内空 气的热量，再次汽化为低温低压的制冷剂蒸气，被压 压缩机吸入，如此不间断周而复始地循环，使车内温 度降低。,压缩过程,吸热过程,节流过程,放热过

11、程,冷空气,热空气,暧空气,冷空气,吸 热,放 热,制冷剂边吸收热量边蒸发,制冷剂放出热量而变为液态,压缩机,干燥瓶,膨胀阀,蒸发器,冷凝器,2018/12/3,6,重庆宏美制冷,汽车空调制冷原理(一),就目前汽车空调而言，采用的是蒸气压缩式制冷系统，为 了理解蒸气式制冷原理，有必要了解一些热力学术语和基 本定律,压力,压力是指单位面积上所受的垂直作用压力，也称 压强。压力单位有帕斯卡(Pa)，其大小可用压力表来 检测。在汽车空调系统中，利用压力表可以测量制冷 系统高、低压和真空度。,温度,是物质冷热程度的量度。温度高低可以用温度计 测量。在汽车空调中利用温度计可以测理车厢内及出 风口温度。温

12、度有摄氏温度和热力学温度。,湿度,是空气中含有水蒸汽的量。一定体积和温度的空 气含有水蒸汽越多，空气越潮湿，反之越干燥。湿度 一般用百分比表示，百分比越大空气越潮湿，反越干 燥。在汽车空调中用湿度计来测量车内湿度，一般体 感较为舒适的湿度为30%70%之间。,冷凝,是指气态物质经过冷却(空气和水等热交换方式)转为 液体。冷凝过程为放热过程。在汽车空调中，制冷剂 由气态变为液态。,汽化,物质从液态转为气态的现象称为汽化，汽化有蒸发和沸腾两种形式。 蒸发是指在任何温度下液体表面上所发生的汽化过程。如晾衣服，不管温度高或低都会有蒸发过程，衣服上的水分由液体变为气态。蒸发过程为吸热过程。 沸腾是一种在

13、液体表面和内部同时进行汽化的现象。如将水在1atm下加热到100时，其内部会产生许多气泡，并且不断上升到水面破裂，放出蒸汽。,过冷和过热,过冷是针对液体而言。当压力不变时，使液体的 温度低于该压力相对应的饱和温度的热力过程称为过 冷。冷凝温度与过冷温度之差称为过冷度。 过热是针对气态而言。使蒸发器中的干饱和蒸气 继续定压吸热的热力过程称为过热。这时的汽气称为 过热蒸气。过热温度与干饱和温度之差称为过热度。,2018/12/3,7,重庆宏美制冷,汽车空调制冷原理(二),节流,制冷能力和制冷负荷,节流,流体,注：汽车空调运行空况与一般制冷机不同，一般制冷机的压缩机是独立式电机直接驱动且转速是固定

14、不变的，而汽车空调压缩机是由汽车发动机驱动，其转速发动机转速的变化而变化。发动机转速是非 稳态变化，随行车工况的变化而变化。所以汽车空调性能变化大，要求更高。,制冷机就是把热量不断地从低温物体转移给高 温物体的装置。制冷能力的大小是以单位时间内所 能转移的热量来表示，单位为J/h。 为了把汽车内部的温度和湿度保持在一定的范围内，必须将来自车外太阳的辐射热和车内人体散 发出的热量排到大气中去。这两种热量的总和就叫做制冷负荷。 由于汽车制冷负荷受到车身形状及大气温度、湿度、车速等客观条件和乘员数量的影响，所以 ，汽车空调系统的制冷负荷较大。,是指液体流经突然收缩的过流段(如流经小孔、缝隙 或经过一

15、段细长的孔道)而受到显著的阻力(即发生较大的 液体损失)的现象。 在汽车空调系统中，制冷剂在膨胀阀中的状态变化 就是节流过程。,Qe,2018/12/3,8,重庆宏美制冷,汽车空调制冷原理(三),热力学基本定律,第一定律：即能量守恒和转化定律，各种形式 的能量可以相互转化，但它们的总能量保持不 变。其关系式表示：Q=U+W,第二定律：即热量传递不可逆定律，热量不可 能自发地不付代价地从低温物体传向高温物体。 注：“焓”表示单位质量物质所含的全部热能。 “露点”表示含有水汽的湿空气，在气压不变的 条件下冷却，使所含水汽达到饱和状态时对应 的温度叫做露点。,蒸气压缩式制冷原理,QC,制冷机,冷却间

16、,W,高温环境介质,Qa,加热间,QC,热泵,低温环境介质,W,制冷是把低温热源中的能量转移到高温热源的过程，根据热源不同，实现这一能量转换的机器又有制冷机和热泵之分。,为实现右面能量的转换，必须利用制冷剂不断 地从被冷却物体中吸取热量以达到制冷的目的。实 现制冷的方式有很多，利用液体在低温下蒸发或固 定在低温下熔化而从被冷却物质吸收热量的都属于 相变制冷。蒸气压缩式制冷机、吸收式制冷机和蒸 汽喷射式制冷机，都是利用制冷剂液体的气化来制 冷的。适合汽车空调的制冷方式和制冷剂是蒸气单 级压缩式制冷、制冷剂为R134a，原R12制冷剂因 破坏大气臭氧层1990年后绝大部份已被淘汰。由于 R134a

17、热值潜能大，也是过渡形制冷剂。,制冷机：Qe+W=Qc 热泵： Qa+W=Qc,无论是制冷机和热泵，工作原理相同，即利用工质状态变化，从低温下吸收一定热量Qc(或Qa)，通过消耗一定的机械功W或高温热源的补偿过程，向另一较高温度的热源放出热量Qc。在这过程中，根据能量守恒原理，高温热源放出的热量应等于从低温热源吸收热量与耗功之和。见下面公式。,2018/12/3,9,重庆宏美制冷,汽车空调制冷原理(四),R134a压-焓图 单级压缩制冷理论循环,湿空气 焓-湿图,过 冷 液 体 区,过 热 蒸 气 区,湿蒸气区,A,K,B,Pk,3,4,1,2s,1,2,3,2,1,蒸发器,冷凝器,R134a

18、的p-h图简介： AK为饱和液体线，其左侧为过冷液体区； BK为干 饱和蒸气线，其右侧为过热蒸气区。 AK和BK之间的区 域为湿蒸气区。图是由一系列的等温线、等压线、等焓 线、等比熵线、等比体积线和干度线构成。 汽车空调(单级压缩制冷)理论循环的热力简介： 从12s341为空调的一个循环，为逆卡诺循 环，根据热力学分析，其为最理想的循环，其制冷系数 最大，但实际上难以实现。 在上图中， 1-2s 为制冷剂气体在压缩机中的等比熵 压缩过程(绝热)；2s-3为制冷剂高温蒸气在冷凝器中等 温等压冷凝过程；3-4为制冷剂液体在膨胀阀中的等比焓 节流过程；4-1为制冷剂饱和湿蒸气在蒸发器中的等温 等压蒸

19、发过程。,湿空气h-d图简介： 焓湿图由等干球温度线，等相对湿度线，等含湿 量线，等焓线，水蒸汽分压力，等湿球温度线及等热 湿比线组成。 在空调技术中，空气的温度t、相对湿度、含 湿量d和比焓h等参数中，已知其中任意两个，即可确 定其状态点，并计算出其余参数。 汽车空调冷凝器和蒸发器h-d图 冷凝器：空气流入的状态1到流出的状态2 ，经 历了12的变化，其含湿量不变，而温度、湿度、比 焓都发生了变化，为等含湿量过程。 蒸发器：先经历了等含湿量过程12 。低于露点 温度后，空气达到饱和状态，水蒸汽不断析出，经历 了等相对湿度过程， 即23的过程。,p,h,制冷剂的种类： 按分子结构分：为无机物和

20、有机物； 根据组成：可分为单一和混合两大类； 根据物理性质：可分为高温低压、中温中压、 低温高压制冷剂 制冷剂编号： 无机化合物：有水、氨、CO2、SO2，编号为 R700+分子量取整，如氨分子量为17，则编号为R717 卤代烃：是饱和碳氢化合物的氟、氯、溴的衍生物总称。 碳氢化合物：有饱和和非饱和化合物，如甲烷、乙烷等 混合制冷剂：卤代烃的混合制冷剂有共沸和非共沸制冷 剂，如R505、R404A等,2018/12/3,10,重庆宏美制冷,制冷剂和冷冻润滑油,制冷剂,汽车空调制冷系统中循环流动的工质叫制冷剂，由于 受到压缩机功的作用，它在系统的各个部件间循环流动， 从而进行能量的转换和传递，完

21、成制冷机向高温热源放热 和从低温热源吸热的过程，实现制冷目的。,对制冷剂的要求 符合环保要求，应对臭氧层无破坏，不产生温室效应； 对金属和其它材料应无腐蚀和浸蚀作用； 制冷剂的单位体积制冷量要大，可以减少压缩机尺寸； 在高温下不分解，与润滑油不起化学反应； 制冷剂热导率要大，可减少换热器的体积和重量； 使用安全，不爆炸、不燃烧、不对人体产生危害； 易于取得，价格便宜。,根据汽车空调的结构和使用要求，目前较适合的制冷剂为R134a，其热力学性能、物理化学性能都较适合汽车空调。但其全球变暧潜能值是CO2的1200倍会导致温室效应，只能作为过渡性制冷剂使用。,制冷剂的发展历程： 1834年美国人珀金

22、斯发明了世界上第一台制冷机，所用制冷剂为乙醚。1866年CO2被用作制冷剂。1872年波义耳发明以氨为制冷剂的压缩机。1876年使用SO2作制冷剂。氯甲烷在1878年开始使用。到20世纪30年代，一系列卤代烃被杜邦公司发明(氟利昂)。随后R11、R114、R22等陆续出现。接着共沸和非共沸制剂开始使用，此时卤代烃达到几乎完善的地步。 20世纪80年代后，CFC因环保问题的出现，开始以HFC和天然工质这些环保性制冷剂来替代。,新型环保制冷剂的应用：鉴于R134a的不足，曾经在19世纪80年代到20世纪30年代普遍应用的CO2制冷剂在CFCs替代工质的研究中重新引起重视，主要是其有良好的环保特性、

23、传热特性、较低流动阻力和相当大的单位容积制冷量，虽对传统蒸汽压缩制冷循环来说，其工作压力太高，对系统强度要求非常高，但现在制造技术已能克服，目前欧洲已开始大量推广和采用。其它环保性的制冷剂也逐步在陆续研发和推广中。,2018/12/3,11,重庆宏美制冷,制冷剂和冷冻润滑油,冷冻润滑油,空调压缩机使用的润滑油被称为冷冻润滑油或冷冻油，它是一种在高、低温工况下均能正常工作的特殊润滑油，它保证压缩机正常运转、工作可靠和延长使用寿命。,冷冻油的作用： 润滑作用：可润滑压缩机轴承、活塞、活塞环、连杆、曲轴等零部件表面，减少运动阻 力和磨损，降低功耗，延长使用寿命，提高制冷系数。 冷却作用：运动的磨擦表

24、面会产生高温，需要用冷冻油来冷却。冷冻油能及时带走运动表面磨擦产生的热量，防止压缩机温度过高以至烧坏压缩机。 密封作用：冷冻油渗入各磨擦密封面形成密封，可防止制冷剂泄漏。 降低压缩机噪声：冷冻油不断冲洗磨擦表面，带走磨屑，可减少磨擦件磨损，降低压缩机的工作噪声。,冷冻油的选用： 选择合适的粘度； 与制冷剂相匹配； 凝点、浊点及闪点要选择得当； 有良好的化学稳定性和抗氧化安定性； 对制冷系统无腐蚀性，水份和杂质少； 冷冻油种类要适合制冷剂的种类和制冷工况； R134a空调系统只能用PAG、POE或者全能AA系列，不能使用矿物油(不相溶),冷冻油使用注意事项： 冷冻油应保存在干燥、密闭的容器里，放

25、在阴暗处； 使用后的容器应及时密闭，以免空气中水分进入； 不同牌号的冷冻油不能混装、混用，R134a千万不能加入矿物油。同时脂类的PAG和POE也不能混用。 变质的油不能继续使用，如颜色变深，将油滴在白色吸水纸上，发现油滴中央呈黑色，说明油已经变坏。 应按制冷系统和压缩机的规定加入适量的冷冻油，过多的油将影响传热效率，降低系统制冷量，过少会影响压缩机润滑，使压缩机过热。,2018/12/3,12,重庆宏美制冷,汽车空调系统组成示意图及不同结构,制冷系统 由压缩机总成 、冷凝器总成、压 力开关、储液干燥 器总成(或集液器)、 膨胀阀(或孔管) 、蒸发器总成 、管路总成 七个部件 组成。,带H形膨

26、胀阀 空调系统,双蒸并联 双冷串联 的空调系统,带固定孔管 和集液器 空调系统,带F形膨胀阀 空调系统,2018/12/3,13,重庆宏美制冷,汽车空调系统构造压缩机,压缩机是汽车空调制冷系统的心脏，是推动制冷剂在制冷系统 中不断循环的动力源。 压缩机由发动机通过传动带驱动，压缩机的功能就是将低温低 压的蒸气压缩成高温高压蒸气，将低温 热源通过压缩机作功变成高温热源，自发地向外界传递热量。 压缩机是制冷系统中低压和高压、低温和高温的转换装置，其 正常工作是实现热交换的必要条件。,压 缩 机,汽 车 压 缩 机 的 类 型,容 积 式 压 缩 机,大、中型汽车空调压缩机一般都是传统的曲轴连杆机构

27、。轿车及中、小型汽车空调的压缩机以斜盘式、旋转式为主要形式,往 复 式,回 转 式,活塞式,斜盘式,涡旋式,旋转式,螺杆式,摆动斜盘式,旋转斜盘式,压缩 机的 发展 趋势,电 磁 离 合 器,轻量化 大部份零部件用铝合金或镁合金来替代铸铁件 ，小排量压缩机已基本实现全铝外壳 高效化、变排量化 高速化 随着汽车速提高，压缩机连续运行转速也提高 电子化 如电控控制阀的可变排量压缩机,目前大部份中小型汽车空调采用非独立驱动方式，其结构和工作原理如下： 结构：由带轮、带轮轴承、弹簧钢片、挡圈、电磁线圈、吸盘、主轴等组成。吸盘与主轴通过键相连，带轮通过传动带与发动机主动轮相连。 工作过程：当线圈通电时，

28、 产生的电磁力将吸盘吸向带轮，并与带轮吸合面接触产生摩檫力，来带动主轴旋转，从而驱动压缩机吸排气运动。当断电后，弹性元件将吸盘从带轮吸合面上弹开，带轮只在轴承上空转。,2018/12/3,14,重庆宏美制冷,汽车空调系统构造压缩机,涡 旋 式 压 缩 机,旋 片 式 压 缩 机,是一种新型的容积式压缩机，早在1900年就由法国人提出，由于受当时加工手段限制(加工精度满足不了要求)，直到1976年美国人才实现商业化。,工作原理：是一种靠定涡旋盘与动涡旋盘的相对运动，使密闭空间中的容积发生变化，从机时排出高压气体的机构。,涡旋压缩机的特点： 效率高 运转平稳，噪声较低 体积小，质量轻 零件少，结构

29、简单 可适应的工况范围较宽,但其缺点是：加工工艺复杂、加工难度较大,左面示意图为：其工作过程,斜 盘 式 压 缩 机,又称旋叶压缩机，其结构紧凑、外形尺寸较小，比较适合小型汽车用。,工作原理：在圆形或椭圆形气缸内偏心(对圆形)或同心(对椭圆)地安装一个带有几个滑片的转子。转子旋转时，由于离心力和油压的作用，使滑片从滑片槽中伸出，与气缸壁接触，将气缸分成几个隔腔。随着轴的旋转，隔腔的容积从大到小变化，以进行制冷剂的吸入和压缩。制冷剂从吸入口吸入，被压缩的气体通过排气阀排出。,上示意图为：其工作过程,2018/12/3,15,重庆宏美制冷,汽车空调系统构造换热器,冷凝器和蒸发器是汽车空调的两个重要

30、部件，它们的作用是实现两种不同温度液体之间的热量交换 又称为换热器。它们换热效果直接影响系统的制冷性能。汽车空调对冷凝器和蒸发器的要求是换热 效率高、结构紧凑、安装空间小、重量轻，制冷剂侧和空气侧的阻力损失小，适用于系统匹配，便 于在汽车上安装和维修、安全可靠等。,冷 凝 器,冷凝器作用：是将压缩机排出的高温高压过热制冷剂蒸气，通过金属管壁和(或)翅片放出热量给冷凝器外的空气，从而使过热气态制冷剂冷凝成高温高压的液体换热设备。 冷凝器的安装：轿车的冷凝器一般安装在发动机冷却系散热器之前，利用本自的风扇或水箱风扇吹来的新鲜空气和行驶中迎面吹来的空气进行冷却，对于一些大中型客车和一些面包车，则把冷

31、凝器安装在车厢两侧或后侧和车厢顶部。,T,h,p,h,1,2,3,4,Tc,T2,T3,在冷凝器中，制冷剂放热大体上可分为三个阶段，即过热、两相和过冷。过冷和过热是发生的显热交换；而在二相阶段，制冷剂发生集态变化，即凝结(或冷凝)，属于潜热交换。在冷凝器中，制冷剂的大部份热量是在冷凝阶段放出的。,冷凝器的冷却：汽车空调冷凝器均采用强制风冷式散热，即利用冷却风扇把冷凝器表面的热量带走。风扇的好坏的直接影响散热效果。 表面处理和防护：由于冷凝器为全铝式结构，其扁管上有一层锌，相关材料中也含有一定量的锌，使其肯有一定防护作用，且现钎焊工艺用的助焊剂溶化结晶后也具有一定的防腐性，不需要作特殊表面处理。

32、,2018/12/3,16,重庆宏美制冷,冷凝器的主要结构,管片式(涨管式),管带式,也叫翅片管式，是最早的冷凝器结构形式。由铜质或铝质圆管套上散热片组成。 其体积较大，换热效率较差，但结构简单，加工成本低。 翅片在专门的高速冲片机上加工，为保证铝箔的孔边与圆管接触良好，减少接触热阻，必须将套好的管片在专门的胀管机上进行胀管。 虽是最早的冷凝器，效率不高，但其加工简单，目前仍在大、中型汽车上大量采用。,由盘蛇形的多孔扁管和波浪形散热带焊接而成，其中，多孔扁管的内肋是用来提高承压能力和传热效果的。 与管片式相比，其传热面积大，热阻小，散热效率高。,鳍片式,鳍片式冷凝器是在多通道的散热管表面，直接

33、铣削出鳍片状散热片，再弯曲成蛇形管。由于管片一体，接触热阻小、抗震性好。与管带式相比，性能提高5%，省材25%，且管片间无需焊接，可在常温下加工，能耗少，曾一度被认为是最先进的车用冷凝器。但需要专用铣削设备和专用弯管夹具，一时难以大量推广。,翅片,流出口,圆管,流入口,2018/12/3,17,重庆宏美制冷,冷凝器主要结构型式性能比较,传热系数 体积 重量 空气侧阻力 制冷剂侧阻力 内容积,管片式,管带式,平行流,0.9 1.2 1.1 略高 0.80.9 1.21.3,1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0,1.21.4 0.60.9 0.50.7 略低 1/31/5 0.650.8

34、,平 行 流 式,以下是三种结构的型式的性能比较,流道分布 示意图,流出口,集流管,扁管,平行流冷凝器是管带式的改进型，简称平行流式冷凝器，主要由扁管和开窗波浪形散热带组成。它是为适应R134a制冷剂而研制的冷凝器，其热量效果好，工作可靠，是目前最有发展前途的车用冷凝器。 平行流冷凝器改变了传统的制冷机单通方式而采用平行流动设计，即在冷凝器入口端有一分配管，使制冷剂均匀进入平行流冷凝器的每支传热扁管中，并在出口端由另一支收集管收集。它比管带式换热能力强，可使冷凝器温度和压力降低，同是系统的排气压力和输入功率也随之下降。 目前使用的是多元平行流式，它有集流管是分段，中间用隔片隔开，起到分流和汇流

35、作用。每段管数不相等，进入是制冷剂为气态，比体积大，相应的管子数多。随着制冷剂逐渐冷凝成液体，比体积减小，所占容积小，管子数相应减少。这种变管子数目的结构设计使冷凝器的有效容积得到最合理利用。使冷凝器的流动和换热更趋合理。,翅片,流入口,隔片,2018/12/3,18,重庆宏美制冷,汽车空调系统构造蒸发器,蒸发器的作用：使经过节流降压后的液态制冷剂在蒸发器内沸腾汽化，吸收蒸发器表面周围的热量使之降温，电动机驱动的鼓风机再将冷风吹到车室内，使进入蒸发器的制冷剂与其外部空气完成热交换，蒸发器外部的空气放热冷却，达到降温的目的。汽车车厢内空间小，为此要求蒸发器具有制冷效率高、尺寸小、质量轻等。因此汽

36、车空调蒸发器制造难度比一般空调器大。,蒸发器的防水桥和结霜问题：蒸发器表面温度较低，当低环境温度露点时，空气中的湿蒸汽在通过蒸发器时就会在其表面凝结成水，这就是凝露。当凝结水球的高度超过翅片间距的一半时，在两翅片间形成水桥。如果蒸发器表面温度低于水的冰点0时，则会出现结霜。因而蒸发器表面的热交换是干湿工况交替的。一旦出现这种“水桥”或“结霜”现象，空气通道就会被部份堵塞，不仅换热面积减少，而且增加了空气流动阻力，进而影响系统的性能。,蒸发器表面亲水和防蚀处理：因蒸发器表面工作在干湿工况交替，一方面容易产生“水桥”，另一方面使空气中的氧化物、氯化物、盐类及各种污染物质不断地溶解和沉积在翅片表面，

37、使铝材受到腐蚀，生成白色粉状物(各种化合物和霉菌为主要成份)。为解决水桥和白粉问题，需改变凝露水球在翅片上的接触角和耐腐蚀能力。目前采取的方法为亲水处理，即让翅片表面生成具有亲水性的耐蚀性薄膜，能使凝结水球的高度减小，水一滴到表面即讯速扩散流走，形成极薄的水膜，从而能避免形成水桥，减小风阻，使风机能耗也得到降低。目前采用的工艺主要树脂亲水剂。,蒸发器的安装：中、小型汽车空调蒸发器一般安装在汽车驶室内仪表盘下右边的HVAC中。如右图。,注：高档轿车对蒸发器有很高要求，一般要求进行除异味、杀菌处理，不能有较明显流动噪音,2018/12/3,19,重庆宏美制冷,汽车空调系统构造蒸发器,蒸发器管片式结

38、构与冷凝器管片式结构相同，且与冷凝器同步发展，是最老的蒸发器结构形式。虽然换热效率较差，但结构简单，加工成本低，换热效率也可提高，因而目前仍然在中、大型汽车空调系统中采用,由盘蛇形的多孔扁管和波浪形散热带焊接而成，其中，多孔扁管的内肋是用来提高承压能力和传热效果的。 与管片式相比，其传热面积大，热阻小，散热效率高。,层叠式蒸发器是由两片冲成复杂形状的铝板(铝板上冲制有点状或条纹状突包)，叠在一起形成夹板组成制冷剂通道，每两个夹板之间放置有开窗波浪带，然后一层层叠加而成。 有单贮液式和双贮液式两种，贮液室起分流和集合制冷剂作用。分成了二或三个流道。 其结构紧凑，换热效率高，目前在绝大部份汽车上采

39、用。但主板模具复杂，投资较大。,管片式蒸发器,管带式蒸发器,层叠式蒸发器,2018/12/3,20,重庆宏美制冷,蒸发器主要结构型式性能比较,传热系数 体积 重量 空气侧阻力 制冷剂侧阻力 内容积,管带式,层叠式,平行流,1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0,1.11.35 0.8 0.7 略低 1.0 0.7,1.21.50 0.40.5 0.40.6 较低 相当 0.60.7,以下是四种结构的型式的性能比较,平行流蒸发器是最近几年才发展起来的，类似于平行流冷凝器结构。采用双排多孔扁管和单排翅片。 平行流蒸发器目前多采用38mm厚度，用类似于冷凝器多孔扁管(带内翅或不带内翅)作流道

40、，两端汇流管有不同的结构和形状，如双D形管、8字形挤压管或两半冲压件。两端汇流管内的隔板把蒸发器发成多个流道，且分布有分流孔或加有分流板。翅片采用开窗的平顶矩形翅片，波距比层叠式蒸发器小。 与层叠式蒸发器相比，其显著的优点在于：1、产品结构和尺寸较柔性，可以根据所需的制冷量和空调箱结构进行更改。而层叠式蒸发器一但板形确定，更改非常困难；2、模具投资少，不需要复杂的昂贵的级进模具；3、与相同体积的层叠式蒸发器相比，其传热效率更高，结构更紧凑、温度分布和温差更小。其缺点是加工较复杂，合格率不如层叠式蒸发器高。但随着工艺的成熟，目前占有率超来越高，在中、高端车型上大有取代层叠式蒸发器的趋势。,0.9

41、 1.2 1.1 略高 0.80.9 1.21.3,管片式,平 行 流 式 蒸 发 器,2018/12/3,21,重庆宏美制冷,汽车空调系统构造膨胀阀,膨 胀 阀 的 用,膨胀阀安装在蒸发器的进口管道中，为制冷剂循环高压与低压的分界点。其作用是将从储液干燥瓶流出来的高压液态制冷剂从小孔喷出，使其急剧膨胀，变成低压雾状，使之易于吸热汽化；它可以起节流作用，控制制冷剂流入蒸发器的流量，使蒸发器能在各种不同负荷的情况下正常工作，这种控制是通过感温元件自动控制膨胀阀的开启度来实现的。 在实际情况中，进入蒸发器中的制冷剂量不能过多或过少，进入蒸发器的制冷剂沸腾汽化后，只要足以吸收车内热量，使车内的温度降

42、低到调定温度即可。若进入蒸发器的制冷剂过多，则使液态制冷剂不能完全汽化，进入压缩机气缸内会产生液击现象，从而损坏压缩机，而且还导致蒸发器过度冷却，造成蒸发器表面结霜，阻止空气通过蒸发器，反而会使整个制冷系统的制冷能力下降；若进入蒸发器的制冷剂量过少，则液态制冷剂在蒸发器内部流动途中就已蒸发成气体，而这之后的蒸发器中就没有液态制冷剂可供蒸发，而使车内得不到足够冷气。,膨 胀 阀 的 类 型,膨胀阀具有计量、调节和控制三大功能。膨胀阀的计量孔可以释放制冷剂压力，使之由高压变为低压，是制冷系统内低压侧的始点。,F型膨胀阀,H型膨胀阀,膨胀节流管,汽车常用热力膨胀阀有膨胀节流管、F型膨胀阀、H型膨胀阀

43、。高端车已在采用电子控制膨胀阀。,膨 胀 阀,2018/12/3,22,重庆宏美制冷,汽车空调系统构造膨胀节流管,膨胀节流管是一种固定孔口的节流装置，两端都装有过滤网，以防堵塞。节流装在系统高压侧，但是取消了储液干燥瓶，因此节流管直接连通冷凝器出口和蒸发器进口。节流管不能改变制冷剂流量，液态制冷剂有可能流出蒸发器出口。因此，装有节流管的系统，必须在蒸发器出口和压缩机进口之间，安装一个集液器，实行气液分离，以防止制冷剂冲击压缩机。 节流管在系统中对进入蒸发器的制冷剂进行节流，制冷剂的液量与孔管的尺寸、制冷剂类型和温度、孔管进出口压差有关。节流尺寸有1.191.83mm等各种规格，实际尺寸以应用场

44、合而定。,注：储液干燥器和集液器一般不同时配备于一个系统中，只有少数高档车同时配备这两个装置 由于膨胀阀节流管没有运动部件、结构简单、成本低、可靠性高、节省能耗等优点。被很多 中、低档轿车采用，并施行循环离合器控制。其缺点是制冷剂流量不能根据工况变化进行调节、 不能维修，坏了只能更换。,膨胀节流管,集液器,固定孔,壳体,密封圈,过滤网,2018/12/3,23,重庆宏美制冷,汽车空调系统构造感温式膨胀阀,感 温 式 膨 胀 阀,汽车空调系统用感温式膨胀阀有两种形式，即内平衡式和外平衡式两种膨胀阀。所谓内平衡式，就是在膨胀阀内由蒸发器入口管处引入制冷剂的压力传到膜片；外平衡需要另接一个管路引入蒸

45、发器制冷剂压力传到膜片。内平衡式膨胀阀结构紧凑，安装方便，但加工复杂，出现堵塞故障的机会多；外平衡式膨胀阀不如内平衡式方便，但故障查对较少。其工作原理基本一样。 感温式膨胀阀是用毛细管和感温包来检测蒸发器出口的过热度，并以此为信号，自动调整膨胀阀开度来改变液体制冷剂的压力和流量。,流 量 调 节,H 型 膨 胀 阀,H型膨胀阀：它由敏感元件、膜片、顶杆、球阀座、弹簧等组成。在阀的两侧各有两个管接口，中间是阀和顶杆，阀体通道呈H形。顶杆加工成带有中空的腔室，使之与膜片相通，顶杆与膜片密封铆死，空腔就成为内藏式感温包，直接感受蒸发器的出口温度。,流量调节：膜片下方的压力Pe是蒸发器出口处制冷剂的压

46、力， Ps是弹簧的压力，Pf是膜上方的压力。 当上述三个力处于平衡状态时，即Pf =Pe+Ps，膜片保持不动，针阀处于一定开度状态，制冷剂流量保持一定。如果制冷剂系统负荷大(车厢内温度升高)，制冷剂提前全部蒸发，蒸发器出口处气体制冷剂的温度升高，使感温包气体压力Pf也升高，出现Pf Pe+Ps。这时膜片通过推杆把阀针朝下推，使针阀的开度增大，进入蒸发器的制冷剂流量增多，制冷量随之增大。当负荷减小时，出现Pf Pe+Ps，阀针会发生相反的动作，从而使制冷剂流量与负荷相匹配。,Pf,Ps,Pe,2018/12/3,24,重庆宏美制冷,汽车空调系统构造集液器和储液干燥器,在制冷系统中，经常会出现由于

47、各种原因而产生杂质、脏物或含有水分的空气进入管路，赞成储液干燥器或集液器堵塞 ，致使空调系统制冷效果下降。因此当储液干燥器或集液器进出口两边有明显温差时，就应更换储液干燥器或集液器。,集液器的结构和原理,集液器(又称吸气集液器)装在蒸发器出口和压缩机进口之间，如图所示。 离开蒸发器的制冷剂首先进入集液器，在这里液滴(比蒸气重)会落到容器的底部，一个U形吸出管保证只有制冷剂蒸气方能离开集液器而进入压缩机入口。U形吸出管上有一个小孔，若仍然有少量的液态制冷剂进入吸气管，这个小孔经校准后能确保液态制冷剂经节流后在进入压缩机前就会蒸发为气体，所以不会引起“液击”现象的发生。 集液器内还有一个滤网，此滤网不能检修，一旦堵塞，必须更换整个集液器。,集液器与一般储液干燥器的区别,集液器安装在制冷系统的低压区，而储液干燥器安装在系统的高压区。 集液器和储液干燥器储存的都是液态制冷剂，但集液器储存的这些液态制 冷剂会在低压区慢慢蒸发，离开集液器的只是气态制冷剂，因而起到气液 分离作用。而储液干燥器留下的是多余的液态制冷剂，用于调节系统运行。 集液器中主要是气体，所以容积大，因而集液器尺寸一般比较大，而储液 干燥