汽车自动空调系统设计

第2章 帕萨特自动空调系统结构组成及工作原理

2.1制冷系统的基本部件

汽车自动空调系统是由压缩机、电磁离合器、冷凝器、储液干燥器、膨胀阀、蒸发器、散热风扇、鼓风机、空调控制面板、空调控制器J255（Climatronic）、热敏电阻（温度传感器）、双压开关、发动机冷却液温度开关、管路、铜管或铝管和高压橡胶管等连接而成的一个密闭系统。

1. 压缩机

制冷压缩机是汽车空调制冷系统的心脏，其作用是维持制冷剂在制冷系统中的循环，吸入来自蒸发器的低温、低压制冷剂蒸气，压缩制冷剂蒸气使其压力和温度升高，并将制冷剂蒸气送往冷凝器。帕萨特B5自动空调系统所使用的是变容量翘板式压缩机，其结构如图2-1所示。

图 2-1 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

变容量翘板式压缩机是对原翘板式压缩机的改进。改进后的变容量压缩机斜盘与主轴间增加了一个可在主轴上滑动的轴套,主轴上装有驱动斜盘运动的驱动杆。斜盘与驱动杆通过两个同心短销轴相联接，驱动杆上开有腰形槽，斜盘与驱动杆通过长销轴 构成活动联接。斜盘倾角的改变可以改变活塞的行程，从而实现压缩机随主轴旋转一周的

每转排量。研究表明：压缩机排量是由压缩机转速 n、压缩机吸气排气压力 Ps、Pd 及压缩机腔内压力 Pc 共同决定的。当转速增加时，斜盘所受的离心力增加，倾角将减小，使压缩机每转排量减小；排气、吸气压力增加，使气缸内气体压力增加，斜盘倾角增加，压缩机每转排量增加；腔内压力增加，斜盘倾角减小，压缩机每转排量减小。这样当主轴回转运动时，斜盘在外力驱动下，既可回转运动又可摆动角度来改变活塞行程，实现排量变化。

为了保证斜盘推动翘盘运行平稳，翘盘上装有导向瓦和导向球，通过导向瓦的万向运动，达到排量变化时翘盘进行综合运动的目的。导向球在导向杆上滑动，使翘盘能平稳地作摇摆往复运动，起到导向作用。

变容量翘板式压缩机是通过安装于后盖上的拉制阀实现温度自动控制的。控制阀则通过波纹管来感知吸气压力的变化。这种内部抽真空的波纹管能够补偿不同海拔高度大气压力变化,压缩机控制阀不断调节吸气压力与箱压力的差值，通过改变斜盘角度而改变活塞行程，实现排量变化。

通过安装在压缩机内部的控制阀的动作，可以调节轴箱内压力的大小，从而达到控制排量的目的。

2.冷凝器

汽车空调制冷系统中的冷凝器式一种由管子与散热片组合起来的热交换器，通常安装于汽车散热器前部。其作用是：将压缩机排出的高温、高压的制冷剂蒸气进行冷却，使其凝结成为高压制冷剂液体。汽车空调系统冷凝器均采用风冷式结构。上海帕萨特B5、奥迪 A6、、宝莱、本田、别克、赛欧、等车空调均采用平行流动式冷凝器，如图2-2所示。

图2-2 冷凝器结构图

其冷凝原理是：让外界空气强制通过冷凝器的散热片，将高温的制冷剂蒸气的热量带走，使之成为液态制冷剂。制冷剂蒸气所放出的热量，被周围空气带走，排到大气中。

3.储液干燥器

储液干燥器简称储液器，如图2-3所示。其安装在冷凝器和膨胀阀之间采用它的目的是为了防止过多的液态制冷剂贮存在冷凝器里，使冷凝器的传热面积减少而使散热效率降低，还可滤除制冷剂中的杂质，吸收制冷剂中的水分，防止制冷系统管路脏堵和冰塞，保护设备部件不受侵蚀，从而保证制冷系统的正常工作。

工作原理：它用于以膨胀阀为节流装置的系统中，安装在冷凝器和膨胀阀之间，当含有蒸气的液态制冷剂进入储液器后，使液态和气态的制冷剂分离。液态制冷剂通过膨胀阀进入蒸发箱，多余制冷剂可暂时储存在储液罐中。在制冷负荷变动时，及时补充和调整供给热力膨胀阀的液态制冷剂量，以保证制冷剂流动的连续和稳定性。同时，由于水分与制冷剂结合会生成酸或结冰，因此储液器中的干燥剂可用来吸收制冷剂中的水分，防止机件腐蚀或冰块堵塞膨胀阀。滤网用于过滤制冷剂中的杂质，防止膨胀阀堵塞。

图2-3 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-干燥器7-引出管

储液干燥器出口端旁边装有一只安全熔塞，也称易熔螺塞，是制冷系统的一 种安全保护装置。其中心有轴向通孔，孔内装有焊锡之类的易熔材料，这些易熔材料的熔点一般为 85～95℃。当冷凝器因通风不良或冷气负荷过大而冷却不够时，冷凝器和储液干燥器内的制冷剂温度升高，当压力达到 3MPa 左右、温度超 过易熔材料的熔点时，

安全熔塞中心孔内的易熔材料便会熔化，使制冷剂通过安全熔塞的中心孔逸出散发到大气中去，从而可避免系统的其他部件因压力过高而被胀坏的危险。

对直立式储液干燥器而言，安装时一定要垂直，倾斜度不得超过15度。在安装新的储液干燥器之前，不得过早将其进出管口的包装打开，以免湿空气侵入储液干燥器和系统内部，使之失去除湿的作用。安装前一定要先弄清储液干燥器的进、出口端，在初夜按早起的进出口端一般都打有记号，如进口段用IN、出口端用OUT表示，或直接打上箭头以表示进、出口端。如果进、出口相互接反，会导致制冷剂两不足。

4.H型膨胀阀

H型膨胀阀因其内部通道形同H形而得名，如图2-4所示。它取消了外平衡膨胀阀的外平衡管和感温包，直接与蒸发器进出口相连。它有四个接口通往空调系统，其中两个接口和普通膨胀阀一样，一个接干燥过滤器出口，一个接蒸发器入口。另外两个接口，一个接蒸发器出口，一个接压缩机进口。感温元件处在进入压缩机的制冷剂气流中。H型膨胀阀具有结构紧凑、使用可靠、维修简单等优点，符合汽车空调的要求。

图2-4 H型膨胀阀

1-感温器 2-至压缩机 3-从储液干燥器来 4-调节弹簧 5-弹簧座 6-球阀 7-通向蒸发器 8-蒸发器出口 9-通向压缩机

这种膨胀阀安装在蒸发器的进出管之间，感应温度不受环境影响，也无需通过毛细管而造成时间滞后，调节灵敏度较高。由于无感温包、毛细管和外平衡管，不会因汽车颠簸使充注系统断裂外漏以及感温包包扎松动而影响膨胀阀的正常工作。

5.蒸发器

蒸发器和冷凝器一样，也是一种热交换器，也称冷却器，是制冷循环中获得冷气的直接器件。外形近似冷凝器，但比冷凝器窄、小、厚。它的作用是让低温、低压液态制冷剂在其管道中吸热并蒸发，使蒸发器和周围空气的温度降低，从而在鼓风机的风力通