《汽车空调》电子教案 - 图文

课题三 汽车空调制冷系统

1．汽车空调的制冷方式

目前汽车空调的制冷方式为蒸气压缩式，其见图1-1。（其它空调的制冷方式见表1）。 应 用 驱动方式 制冷方式 制冷系数 吸收式 热驱动式 蒸气喷射式 朗肯循环式 空气压缩式 蒸气压缩式 蓄冷 潜热蓄冷 化学蓄冷 半导体制冷 太阳能，工厂余热（重型 汽车） 工厂低温热源 太阳能 飞机（汽车正在研究利用） 普遍 氢能 0.5-0.7 0.2-0.4 0.6-1 1-2 2-4 0.5-0.7 电动机或 发动机 电子元件冷却、潜艇、汽0.1-0.3 车冰箱 表1 空调的制冷方式

2．汽车空调的制冷系统组成：

由压缩机、冷凝器、储液干燥器、膨胀阀、散热风扇、制冷管路、制冷剂、控制电路及安全保护装置等组成，

图1 制冷系统的结构

3．制冷基本原理

空调压缩机通过电磁离合器由发动机带动，将制冷剂（氟里昂12或R134A）气体从蒸发器吸入压缩机进行压缩。高温高压的制冷剂气体经管道进入冷凝器进行冷却，并将热量散至大气中，同时被冷凝成中温中压的液态制冷剂，进入贮液干燥过滤器， 滤去其中的杂质及水分。再经膨胀阀输送到蒸发器。液态制冷剂在蒸法器内蒸发膨胀。同时吸收车内空气的热量，又从液态变为气态再次被压缩机吸收，如此反复循环，即可将车内空气中的热量散到大气，使车内温度下降，达到制冷的目的。具体可分为如下四个部分：

① 压缩过程：压缩机将蒸发器出口处的低温低压（约0℃、0.15MPA）的气态制冷剂增压为高温高压（70～80℃、1.5MPA左右）的气态过热制冷剂，流入冷凝器。

② 冷凝过程：过热气态制冷剂进入冷凝器散热冷凝为液态态制冷剂。冷凝过程的后期，制冷剂成为中温（约40℃）高压的液体。

③ 膨胀过程：中温高压液态制冷剂通过膨胀阀后，体积变大，其压力和温度急剧下降，变成低温（约-5℃）低压（约0.15Mpa）的液体，进入蒸发器中吸热蒸发。在制冷剂蒸发膨胀过程中进行节流控制，供给与制冷负荷相适应的制冷剂流量，从而达到所需的制冷温度。

④ 蒸发过程：从膨胀阀流出的制冷剂，通过蒸发器不断吸热气化变成低压（约0.15Mpa）、低温（约0℃）的气态制冷剂。

4．制冷剂

在制冷系统中用于转换人热量并循环流动的物质称为制冷剂，目前汽车空调常用的有R12、R134A。其具有如下特性：

① 物理性质（冰点、沸点、临界温度、黏度、吸水性）

② 化学性质（无毒、无刺激、不易燃烧、不易爆炸、腐蚀性小、不分解、与润滑油

互溶）

③ 热力学性质（蒸发温度低、冷凝压力低、等熵指数小、液体比热容要小、质量体积小）

④ 经济性

R12与R134A的性能特点对比 性 能 R12 R134A 分子式 CF2CL2(二氯二氟甲烷) CH2F-CF3（四氟乙烷） 物理性质 沸点-29.5度 冰点：-158度 沸点-26.5度 冰点：-101.6度 无色无味，无毒。无易燃易爆，化学性无色无味，无毒。无易燃易爆，化学能稳定，与空气混合式不爆炸，但在高性能稳定，与空气混合式不爆炸，但温下或遇明火和红热表面时将分解放在高温下或遇明火和红热表面时将分出有毒的刺激性气体 解放出有毒的刺激性气体 化学性质 对某些橡胶有腐蚀 腐蚀有色金属如：铜和铅 与水几乎不相容无吸湿性 具有一定的吸湿性 会破坏臭氧层 它不会破坏臭氧层 表2 R12与R134A的性能特点对比 由于R12对臭氧层有破坏，故现在被R134A取代，鉴于其物理和化学性能的不同，故两个系统的制冷剂不能错加，因而对R12系统必须作必要的改动才能为R134A系统应用。

R12与R134A的应用系统对比 项 目 原 因 措 施 制冷剂 R12→R134A 冷冻机油 不容于R12的机油，会导致润滑矿物油→合成油 作用减少和发生液击 改用新型材料（NBR→RBR） 密封材料 R134A要溶解R12系统的密封材料 管道 压缩机 （O型圈由蓝色或棕色→绿色或黑色），同时变得外形更大一些。 R134A的极性与水相近易被硅胶干燥剂 改用新型材料（硅胶→沸石） 一起吸收，造成吸水能力下降 维修阀 螺纹接口→快速接口 安全装置 保护环境R 熔化螺栓→安全阀（压缩机） R134A系统的压力比 R12的高，改进电磁离合器的性能 压缩机 这样导致冷却能力下降和压缩机改进密封材料和内部结构 的负荷增加 系统压力增加和负荷增加，需改冷凝器 加厚罐壁和散热片高度 进散热性能 系统压力增加，改变控制的压力压力开关 2.56MP→3.14MP 值 膨胀阀 改变流动特性和介质 R12→R134A 5．冷冻机油

1．作用：润滑、密封、冷却、降低压缩机噪声 2．特点：淡黄色，无味、无毒、吸水性强；

3．不同的R134a系统，要使用不同的润滑油（不同牌号不能混用）

课题四 汽车空调压缩机

空调压缩机是空调系统的核心部件。从目前空调压缩机的发展趋势来看，结构紧凑、耐高温和抗震性好、高效节能以及微振低噪等特点是空调压缩机制造技术不断追求的目标。 1．功能

抽吸作用、循环泵作用、压缩作用。 2．分类和特点

1）根据工作原理的不同，空调压缩机可以分为定排量压缩机和变排量压缩机。 （1）定排量压缩机定排量压缩机的控制一般通过采集蒸发器出风口的温度信号，当温度达到设定的温度，压缩机电磁离合器松开，压缩机停止工作。当温度升高后，电磁离合器结合，压缩机开始工作。定排量压缩机也受空调系统压力的控制，当管路内压力过高时，压缩机停止工作。

（2）变排量空调压缩机可以根据设定的温度自动调节压缩机内活塞行程，从而改变其排量。空调控制系统不采集蒸发器出风口的温度信号，而是根据空调管路内压力的变化信号控制压缩机的压缩比来自动调节出风口温度。在制冷的全过程中，压缩机始终是工作的，制冷强度的调节完全依赖装在压缩机内部的压力调节阀来控制。当空调管路内高压端的压力过高时，压力调节阀缩短压缩机内活塞行程以减小压缩比，这样就会降低制冷强度。当高压端压力下降到一定程度，低压端压力上升到一定程度时，压力调节阀则增大活塞行程以提高制冷强度。

2）根据工作方式的不同，压缩机一般可以分为往复式和旋转式，常见的往复式压缩机有曲轴连杆式和轴向活塞式，常见的旋转式压缩机有旋转叶片式和涡旋式。

（1）曲轴连杆式压缩机 这种压缩机的工作过程可以分为４个，即吸气、压缩、膨胀、排气。曲轴旋转时，通过连杆带动活塞往复运动，由气缸内壁、气缸盖和活塞顶面构成的工作容积便会发生周期性变化，从而在制冷系统中起到压缩和输送制冷剂的作用。

曲轴连杆式压缩机是第１代压缩机，它应用比较广泛，制造技术成熟，结构简单，而且对加工材料和加工工艺要求较低，造价比较低。适应性强，能适应广阔的压力范围和制冷量要求，可维修性强。

但是曲轴连杆式压缩机也有一些明显的缺点，例如无法实现较高转速，机器大而重，不容易实现轻量化。排气不连续，气流容易出现波动，而且工作时有较大的振动。

由于曲轴连杆式压缩机的上述特点，已经很少有小排量压缩机采用这种结构形式，曲轴连杆式压缩机目前大多应用在客车和卡车的大排量空调系统中。

（2）轴向活塞压缩机轴向活塞式压缩机可以称为第２代压缩机，常见的有摇板式或斜板式压缩机，这是汽车空调压缩机中的主流产品。

斜板式压缩机的主要部件是主轴和斜板。各气缸以压缩机主轴为中心圆周布置，活塞运动方向与压缩机的主轴平行。大多数斜板式压缩机的活塞被制成双头活塞，例如轴向６缸压缩机，则３缸在压缩机前部，另外３缸在压缩机后部。双头活塞在相对的气缸中一前一后的滑动，一端活塞在前缸中压缩制冷剂蒸气时，另一端活塞就在后缸中吸入制冷剂蒸气。各缸均配有高低压气阀，另有一根高压管，用于连接前后高压腔。斜板与压缩机主轴固定在一起，斜板的边缘装合在活塞中部的槽中，活塞槽与斜板边缘通过钢球轴承支承。当主轴旋转时，斜板也随着旋转，斜板边缘推动活塞作轴向往复运动。如果斜板转动一周，前后２个活塞各完成压缩、排气、膨胀、吸气一个循环，相当于２个气缸工作。如果是轴向６缸压缩机，缸体截面上均匀分布３个气缸和３个双头活塞，当主轴旋转一周，相当于６个气缸的作用。

斜板式压缩机比较容易实现小型化和轻量化，而且可以实现高转速工作。它的结构紧凑，效率高，性能可靠，在实现了可变排量控制之后，目前广泛应用于汽车空调。