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1、第七章第七章 空调系统空调系统第一节第一节 概述概述 空调系统的功用空调系统的功用汽车空调系统的作用是根据驾车人员的需要，调节汽车车厢内空气的温度、相对湿度、清洁度、气流速度及方向等，使汽车车厢内的空气处于比较理想的状态，保障驾乘环境舒适。第一节第一节 概述概述 空调系统的分类空调系统的分类汽车空调系统按功能不同分为三类:第一类仅有通风装置，对车内进行外还有采暖装置，用于提高车内空气的温度；第三类是不仅有通风装置、采暖装置，还有制冷系统，用于降低车内空气的温度与湿度。现代汽车空调系统多为第三类。按控制方法不同汽车空调系统分为两类:手动空调和自动空调。手动空调是指车内调节温度、气流方向和流速等完
2、全依靠手动设定调节；自动空调是指车内调节温度、气流方向和流速等既可以手动设定调节，也可以根据车辆运行情况和车内外环境自动调节。强制性换气，保证车内空气清洁和对流；第二类是除了通风装置第二节第二节 空调系统的组成与工作原理空调系统的组成与工作原理通风装置的作用通风装置的作用是实现车内外空气的对流，保持车内空气新鲜。通风方法有自然通风和强制通风两种。汽车行驶时将一定动压的风引入车厢内的方法叫自然通风，自然通风不需要什么设备，只需在汽车的有关部位开设通风口和通风窗，用阀门的启闭来控制进风。强制通风是在汽车的某一部位装鼓通风机，用机械方法将环境空气引入车内，经处理后送至车内循环，调节鼓风机转速大小，实
3、现风量控制。通风装置原理如图7-1所示。通风装置通风装置第二节第二节 空调系统的组成与工作原理空调系统的组成与工作原理通风装置通风装置图图7-1 通风装置原理通风装置原理第二节第二节 空调系统的组成与工作原理空调系统的组成与工作原理采暖装置用来提高车内空气温度。根据供热热源的不同，采暖装置可分为非独立式非独立式和独立式独立式两种。非独立式采暖装置（又称发动机采热式），以发动机工作时的冷却液或废气为热源，通过一个热交换器和电动机组成的暖风机，加热流经暖风机的空气，使车厢内的温度上升。利用发动机废气作为热源加热快，但是废气温度高、有毒，安全风险大，很少采用。以发动机冷却液为热源的非独立采暖装置组成
4、如图7-2所示，采暖风道如图7-3所示。采暖装置采暖装置第二节第二节 空调系统的组成与工作原理空调系统的组成与工作原理采暖装置采暖装置图图7-2非独立采暖装置组成原理非独立采暖装置组成原理1-进风口；2-发动机冷却液；3-出风口；4-采暖换热器；5-鼓风机第二节第二节 空调系统的组成与工作原理空调系统的组成与工作原理采暖装置采暖装置图图7-3采暖风道示意图采暖风道示意图1-鼓风机；2-车内外循环控制板；3-蒸发器；4-出风口选择控制板；5-采暖换热器；6-混流控制板第二节第二节 空调系统的组成与工作原理空调系统的组成与工作原理为了克服非独立式采暖装置供热能力的不足，改善发动机冷却液温度低时的采
5、暖效果，可以对发动机冷却液进行加热。发动机冷却液加热方式有燃油燃烧加热、电热塞加热和PTC加热等。燃油燃烧加热和电热塞加热的采暖装置组成分别如图7-4和图7-5所示。采暖装置采暖装置第二节第二节 空调系统的组成与工作原理空调系统的组成与工作原理采暖装置采暖装置图图7-4燃油燃烧加热采暖装置示意图燃油燃烧加热采暖装置示意图第二节第二节 空调系统的组成与工作原理空调系统的组成与工作原理采暖装置采暖装置图图7-5电热塞加热采暖装置示意图电热塞加热采暖装置示意图1-发动机；2-交流发电机；3-电热塞；4-发动机冷却液；5-采暖换热器第二节第二节 空调系统的组成与工作原理空调系统的组成与工作原理制冷系统
6、用来降低车厢内空气的温度，它是利用制冷剂由液态转化为气态需要吸收热量和由气态转化为液态对外放出热量的原理工作的。车用空调制冷系统由制冷剂循环系统和电控系统组成。制冷剂循环系统多采用以R134a（早期采用氟里昂R12）为制冷剂的蒸气压缩式封闭循环系统，分节流孔管（缩写为FOT）式和膨胀阀（缩写为TXV）式两种。FOT式制冷剂循环系统主要由压缩机、冷凝器、集液器、节流孔管、蒸发器和管路等组成，如图7-6所示。制冷系统制冷系统第二节第二节 空调系统的组成与工作原理空调系统的组成与工作原理制冷系统制冷系统图图7-6FOT式制冷剂循环系统示意图式制冷剂循环系统示意图1-蒸发器；2-吸气管路；3-排气管路
7、；4-冷凝器；5-液体管路；6-节流孔管；7-压缩机；8-集液器第二节第二节 空调系统的组成与工作原理空调系统的组成与工作原理TXV式制冷剂循环系统主要由压缩机、冷凝器、储液干燥罐、膨胀阀、蒸发器等组成，如图7-7所示。制冷原理与FOT式制冷剂循环系统基本相同，用膨胀阀取代了节流孔管，可以保证蒸发器出来的制冷剂全部为气态，取消了蒸发器和压缩机之间的集液器；而在冷凝器和膨胀阀之间增设了储液干燥罐，一方面对冷凝器来的制冷剂进行过滤、去除水分，再一方面储存适量的制冷剂以便在各种制冷负荷情况下，为膨胀阀提供液态制冷剂。由于膨胀阀能够根据制冷负荷的大小自动调节制冷剂流量，因此TXV式制冷剂循环系统应用更
8、多。制冷系统制冷系统第二节第二节 空调系统的组成与工作原理空调系统的组成与工作原理制冷系统制冷系统图图7-7TXV式制冷剂循环系统示意图式制冷剂循环系统示意图1-蒸发器；2-吸气管路；3-排气管路；4-冷凝器；5-储液干燥器；6-膨胀阀；7-液体管路；8-压缩机第二节第二节 空调系统的组成与工作原理空调系统的组成与工作原理压缩机的作用压缩机的作用是提高气态制冷剂的压力和温度，维持制冷剂在系统中循环，便于气态制冷剂在冷凝器中凝结成液态、对外放出热量；膨胀阀或节流孔管的作用是通过节流作用降低液态制冷剂的压力，便于液态制冷剂在蒸发器中蒸发成气态、吸收热量；蒸发器则通过液态制冷剂的蒸发吸收车厢内气体的
9、热量；冷凝器通过气态制冷剂凝结将制冷系统的热量放出到车厢外的空气中。制冷剂循环过程和状态变化情况如图7-8所示。制冷系统制冷系统第二节第二节 空调系统的组成与工作原理空调系统的组成与工作原理制冷系统制冷系统图图7-8制冷剂循环和状态变化图制冷剂循环和状态变化图1-压缩机；2-冷凝器；3-高压阀；4-储液干燥罐；5-低压开关；6-鼓风机；7-膨胀阀；8-蒸发器第二节第二节 空调系统的组成与工作原理空调系统的组成与工作原理乘用车用TXV式制冷剂循环系统布置如图7-9所示。由于通风装置、采暖装置结构比较简单，而制冷系统比较复杂，是空调系统的主要部分，因此习惯上将制冷系统称为空调系统。制冷系统制冷系统
10、图图7-9制冷剂循环系统布置制冷剂循环系统布置1-压缩机；2-冷凝器；3-低压开关；4-储液干燥罐；5-高压阀；6-蒸发器；7-热控开关；8-膨胀阀第三节第三节 制冷循环系统主要总成制冷循环系统主要总成汽车空调采用的压缩机有多种类型，按结构不同分为:斜盘式压缩机、摇板式压缩机、叶片式压缩机、曲柄连杆式压缩机和涡旋式压缩机等；按排量是否可调分为定排量压缩机和变排量压缩机，变排量压缩机可根据空调系统的制冷负荷自动改变排量，使空调系统运行更加经济。1.斜盘式压缩机斜盘式压缩机斜盘式压缩机结构如图7-10所示，在汽缸体圆周布置有多个汽缸，每个汽缸都有进气阀和排气阀、中部安装有双向的活塞，可以旋转的斜盘
11、驱动活塞；电磁离合器控制皮带轮和压缩机轴之间的接合和分离。压缩机压缩机第三节第三节 制冷循环系统主要总成制冷循环系统主要总成压缩机压缩机图图7-10斜盘式压缩机斜盘式压缩机1-电磁离合器；2-轴；3-安全阀；4-活塞；5-斜盘；6-汽缸体；7-排气阀；8-进气阀第三节第三节 制冷循环系统主要总成制冷循环系统主要总成摇板式压缩机结构如图7-11所示，结构、原理与斜盘式压缩机类似，只是将双向活塞变为单向活塞，倾斜角度固定的斜盘变为倾斜角度可变的摇板，从而可以改变活塞的行程，实现压缩机的排量改变。压缩机压缩机2.摇板式压缩机摇板式压缩机图图7-11摇板式压缩机摇板式压缩机1-轴；2-牵引盘；3-导向
12、销钉；4-摇板腔；5-摇板；6-活塞；7-低压腔；8-高压腔；9-控制阀；10-波纹管；11-低压腔；12-活塞行程第三节第三节 制冷循环系统主要总成制冷循环系统主要总成叶片式压缩机结构如图7-12所示，在作为转子的叶轮上安装若干叶片，叶轮叶片和机体、端盖形成几个密闭的空间，端盖上设有进气孔、排气孔。为了防止制冷剂从高压管路回流到压缩机，还设有排气阀。叶轮旋转时，叶片和机体、端盖形成各个密闭空间的容积不断变化，容积增大时空间会和进气孔连通，吸入制冷剂；容积减小时空间会和排气孔连通，压力升高后打开排气阀排出制冷剂。压缩机压缩机3.叶片式压缩机叶片式压缩机第三节第三节 制冷循环系统主要总成制冷循环
13、系统主要总成曲柄连杆式压缩机结构如图7-13所示，包括轴、连杆、活塞、进气阀、排气阀、阀体等。轴旋转时，通过曲柄连杆带动活塞往复运动，吸入和排出制冷剂。活塞下行时进气阀打开，制冷剂进入汽缸；活塞上行时，压缩制冷剂，排气阀打开后制冷剂排出。压缩机压缩机4.曲柄连杆式压缩机曲柄连杆式压缩机第三节第三节 制冷循环系统主要总成制冷循环系统主要总成压缩机压缩机图图7-12叶片式压缩机叶片式压缩机1-轴；2-端盖；3-叶片；4-叶轮图图7-13曲柄连杆式压缩机曲柄连杆式压缩机1-连杆；2-进气阀；3-阀体；4-排气阀；5-限位片；6-进气检修阀；7-排气检修阀；8-活塞；9-密封盘；10-油阀；11-轴第
14、三节第三节 制冷循环系统主要总成制冷循环系统主要总成涡旋式压缩机结构如图7-14所示，关键部件是涡旋动子和涡旋定子，涡旋定子安装在机体上，涡旋动子一端通过轴承偏心安装在轴上，排气口位于涡旋定子的中心部位，进气口位于涡旋定子的边缘，涡旋动子、涡旋定子借助机体和端盖形成月牙形密闭空间。压缩机压缩机5.涡旋式压缩机涡旋式压缩机图图7-14涡旋式压缩机涡旋式压缩机1-密封圈；2-轴；3-涡旋定子；4-涡旋动子；5-排气口；6-排气阀；7-吸气口第三节第三节 制冷循环系统主要总成制冷循环系统主要总成冷凝器和蒸发器是制冷系统的两个热交换器，都由管路和传热片组成，但安装位置和具体结构不同。冷凝器通常安装在发
15、动机冷却液散热器前面，制冷剂入口在上、出口在下，便于液态制冷剂流出，并通过风扇增强散热。有的车型还将冷凝器做成基本冷凝器和强化冷凝器两级形式，并和储液干燥器结合，如图7-15所示，以进一步增强冷凝器冷却能力、尽量减少气态制冷剂输出。乘用车的蒸发器通常安装在仪表板内侧，结构比冷凝器紧凑，以减少空间，如图7-16所示，制冷剂入口在下、出口在上，便于气态制冷剂流出，并通过鼓风机增强散热。冷凝器和蒸发器冷凝器和蒸发器第三节第三节 制冷循环系统主要总成制冷循环系统主要总成冷凝器和蒸发器冷凝器和蒸发器图图7-15两级冷凝器两级冷凝器1-强化冷凝器；2-基本冷凝器；3-储液干燥器；4-干燥剂；5-过滤器；6
16、-端盖图图7-16蒸发器蒸发器1-蒸发器箱体强化冷凝器；2-传热片；3-管路；4-除湿排水口第三节第三节 制冷循环系统主要总成制冷循环系统主要总成膨胀阀有3种结构形式:外平衡式膨胀阀、内平衡式膨外平衡式膨胀阀、内平衡式膨胀阀胀阀和形膨胀阀形膨胀阀。外平衡式膨胀阀结构如图7-17所示，阀的顶部有一个膜片室，膜片室端部一侧通过毛细管接感温包、内部充满气态制冷剂，感温包安装在蒸发器出口处，感受蒸发器出口处温度；膜片室下方通过平衡管与蒸发器出口相通，感受蒸发器出口压力；阀的中部有一个针阀，控制制冷剂的流量，针阀开度大小由膜片位置决定。膨胀阀和节流孔管膨胀阀和节流孔管1.膨胀阀膨胀阀第三节第三节 制冷循环系统主要总成制冷循环系统主要总成膨胀阀和节流孔管膨胀阀和节流孔管图图7-17外平衡式膨胀阀外平衡式膨胀阀1-平衡管；2-毛细管；3-感温包；4-膜片；5-蒸发器；6-针阀第三节第三节 制冷循环系统主要总成制冷循环系统主要总成内平衡式膨胀阀结构如图7-18所示，其结构与外平衡式膨胀阀基本相同，只是省掉了平衡管，膜片室下方直接与蒸发器入口相通，感受蒸发器内部压力。工作原理和工作过程与外平衡式膨胀阀相
