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1、第三章 汽車空調(diào)制冷系統(tǒng),一、汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的作用汽車制冷系統(tǒng)的作用是降低車廂內(nèi)的溫度，使乘客和駕駛員感到?jīng)鏊?。二、汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的組成汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)由壓縮機、冷凝器、貯液干燥器、膨脹閥（節(jié)流閥）、蒸發(fā)器和鼓風(fēng)機等組成。如圖3-1所示。,第一節(jié) 汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的構(gòu)造與工作原理,圖3-1 制冷系統(tǒng)的組成,三、汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的分類現(xiàn)在汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)可分為兩類：一類是膨脹閥式制冷系統(tǒng)，另一類是孔管式制冷系統(tǒng)。,(一)膨脹閥式空調(diào)制冷系統(tǒng)膨脹閥式空調(diào)制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。主要由壓縮機、冷凝器、貯液干燥器、膨脹閥、蒸發(fā)器和鼓風(fēng)機等組成。,圖3-2 膨脹閥式空調(diào)制冷系統(tǒng),1.壓縮機壓縮機

2、由發(fā)動機通過皮帶驅(qū)動，吸入蒸發(fā)器出口處的低溫低壓的氣態(tài)制冷劑，把制冷劑壓縮成高溫高壓的氣態(tài)排向冷凝器。2.冷凝器對于轎車的冷凝器安裝在水箱前端，高溫高壓的過熱制冷劑氣體進入冷凝器，制冷劑得到冷卻風(fēng)扇的散熱，由于壓力及溫度的降低，制冷劑氣態(tài)冷凝成液態(tài)，并放出大量的熱。從冷凝器出來后，制冷劑呈高溫高壓的液態(tài)。3.儲液干燥過濾器高溫高壓的液態(tài)制冷劑在儲液干燥過濾器內(nèi)得到儲存、干燥水份、過濾雜質(zhì)。4.膨脹閥高溫高壓的液態(tài)制冷劑通過膨脹閥的節(jié)流孔節(jié)流后體積變大，制冷劑的壓力和濕度急劇下降，以霧狀（細小液滴）排向膨蒸發(fā)器。5.蒸發(fā)器霧狀液態(tài)制冷劑進入蒸發(fā)器，制冷劑液態(tài)蒸發(fā)成氣體。在蒸發(fā)過程中大量吸收周圍的

3、熱量，降低車內(nèi)的溫度，而后低溫低壓的制冷劑蒸氣又進入壓縮機。,(二)孔管式（CCOT）空調(diào)制冷系統(tǒng)孔管式（CCOT）空調(diào)制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。主要由壓縮機、冷凝器、節(jié)流膨脹閥管、蒸發(fā)器、吸氣儲液器和鼓風(fēng)機等組成。,圖3-3 孔管式空調(diào)制冷系統(tǒng),四、汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的工作原理,圖3-5蒸氣壓縮式制冷機的工作原理圖,蒸氣壓縮式制冷機的工作原理如圖3-5所示。,1.壓縮過程從蒸發(fā)器出來的制冷劑是低溫低壓的制冷劑氣體，進入壓縮機后，壓縮機把它壓縮成高溫高壓的氣體，然后送入冷凝器。,2.冷凝放熱過程高溫高壓的過熱制冷劑氣體高于環(huán)境的溫度，進入冷凝器后將熱量傳向大氣進行熱交換。由于壓力及溫度的降低

4、，制冷劑氣體冷凝成液體，并放出大量的熱。此過程作用是排熱、冷凝。,3.干燥過程制冷劑散熱后變?yōu)楦邷馗邏旱囊后w，液態(tài)的制冷劑經(jīng)過儲液干燥器吸收水分和過濾雜質(zhì)。,4.節(jié)流降壓過程高壓高溫制冷劑液體經(jīng)膨脹閥節(jié)流降溫降壓，以霧狀（細小液滴）排出膨脹裝置，后進入蒸發(fā)器。,5蒸發(fā)吸熱過程經(jīng)膨脹閥降溫降壓后的制冷劑變成霧狀低溫低壓的飽和液體，它沸點遠低于蒸發(fā)器內(nèi)溫度，當(dāng)制冷劑液體進入蒸發(fā)器時，在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)，形成沸騰汽化。在蒸發(fā)汽化過程中需要吸收大量的熱量，從而使蒸發(fā)器周圍空氣溫度迅速降低。鼓風(fēng)機將冷風(fēng)吹出到車室內(nèi)，產(chǎn)生制冷效果。,第二節(jié) 汽車空調(diào)壓縮機的構(gòu)造與工作原理,一、空調(diào)壓縮機的作用空調(diào)壓縮機是汽車

5、空調(diào)的核心部件，它由發(fā)動機通過皮帶驅(qū)動，負責(zé)吸入空調(diào)蒸發(fā)器出口處的低溫低壓氣態(tài)制冷劑，并把制冷劑加壓，壓縮成為高溫高壓的氣態(tài)制冷劑，然后排向冷凝器，為制冷劑在制冷系統(tǒng)的管路內(nèi)循環(huán)流動提供動力。,二、汽車空調(diào)壓縮機的安裝位置就轎車而言，汽車空調(diào)壓縮機是用固定托架安裝在發(fā)動機氣缸體上，當(dāng)電磁離合器接合時，由發(fā)動機通過皮帶傳動帶動壓縮機運轉(zhuǎn)。如圖3-所示。,圖3-壓縮機安裝位置示意圖,三、空調(diào)壓縮機的類型,在空調(diào)壓縮機的發(fā)展過程中，主要的類型有曲柄連桿式壓縮機、軸向活塞式壓縮機、葉片式壓縮機、渦旋式壓縮機等，具體分類如圖3-7所示。,圖3-7空調(diào)壓縮機的分類,四、空調(diào)壓縮機的構(gòu)造與原理,（一）曲柄連

6、桿式壓縮機1.曲柄連桿式壓縮機的結(jié)構(gòu)由氣缸體、氣缸蓋、活塞、曲軸、連桿、進氣閥和排氣閥等組成，如圖3-8所示。,圖3-8曲柄連桿式壓縮機結(jié)構(gòu)圖,2.曲柄連桿式壓縮機的工作原理曲柄連桿式壓縮機的曲軸由發(fā)動機通過皮帶傳動經(jīng)電磁離合器帶動，當(dāng)壓縮機曲軸旋轉(zhuǎn)時，通過連桿帶動活塞往復(fù)運動。工作過程分為壓縮過程、排氣過程、膨脹過程、吸氣過程。,圖3-9 工作過程示意圖,3.曲柄連桿式壓縮機的工作過程如圖3-9所示。,（二）軸向活塞式壓縮機軸向活塞式壓縮機可以稱為第2代壓縮機，常見的有斜盤式和搖板式兩種壓縮機。,1斜盤式壓縮機的結(jié)構(gòu)與原理斜盤式壓縮機為雙向活塞式壓縮機，主要部件有主軸、斜盤、活塞、進排氣閥片

7、等。如圖3-10所示。,工作原理：當(dāng)主軸驅(qū)動斜盤旋轉(zhuǎn)時，活塞槽與斜盤邊緣通過鋼球軸承支承，斜盤的旋轉(zhuǎn)帶動活塞做軸向移動，活塞前后兩端與殼體組成兩個空腔?；钊S向移動時，一個空腔容積增大，可以吸入低壓的制冷劑；相反，活塞另一頭的空腔容積減小，制冷劑被高壓排出。如果斜板轉(zhuǎn)動一周，前后兩個活塞各完成壓縮、排氣、膨脹、吸氣一個循環(huán)，相當(dāng)于兩個氣缸作用。如果是軸向6缸壓縮機，缸體截面上均勻分布3個氣缸和3個雙頭活塞，當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)一周，相當(dāng)于6個氣缸的作用。,圖3-10斜板式壓縮機結(jié)構(gòu)圖,2.搖板式壓縮機的結(jié)構(gòu)與原理（1）搖板式壓縮機的結(jié)構(gòu)搖板式壓縮機為單向活塞式壓縮機，主要由搖板、活塞、連桿、缸體、閥門組

8、件、斜盤、皮帶輪等組成，如圖3-11所示。,圖3-11搖板式壓縮機,（2）搖板式壓縮機的工作原理 壓縮機工作時，主軸帶動傳動板一起旋轉(zhuǎn)。由于傳動板是楔形的，故其轉(zhuǎn)動將迫使搖板做以鋼球為中心的左右搖擺移動。搖板和傳動板之間的摩擦力，使搖板具有轉(zhuǎn)動趨勢，但被固定的一對圓錐齒輪所限制，所以搖板只能沿軸線作往復(fù)直線運動，從而帶動活塞在缸內(nèi)作往復(fù)運動，完成壓縮、排氣、膨脹、吸氣四個過程。主軸旋轉(zhuǎn)一周，搖板上的各缸分別完成一個工作循環(huán)。一般一個擺盤配有五個活塞，這樣相應(yīng)的五個氣缸在主軸轉(zhuǎn)動一周時，就有五次排氣過程。其結(jié)構(gòu)與工作原理其如圖3-12所示。,圖3-12搖板式壓縮機結(jié)構(gòu)與原理,3.可變排量壓縮機,

9、所謂的可變排量壓縮機，結(jié)構(gòu)是基于傳統(tǒng)的斜盤式或搖板式壓縮機，傳統(tǒng)的斜盤式或搖板式壓縮機中，斜盤或搖板的偏轉(zhuǎn)角度是固定不變的，即活塞的最大行程是固定的。而升級為可變排量壓縮機后，斜盤或搖板的偏轉(zhuǎn)角度是可以調(diào)節(jié)加于改變的。調(diào)節(jié)斜盤或搖板的角度，從而調(diào)節(jié)活塞的最大行程，改變壓縮機的排氣量。,可變排量壓縮機變排量的控制方式有兩種：一種是機械式可變排量；另一種是電控可變排量 。圖3-13所示為電控可變排量壓縮機的結(jié)構(gòu)圖。,圖3-13電控可變排量壓縮機結(jié)構(gòu),可變排量壓縮機工作原理如圖3-14所示。,圖3-14電控可變排量壓縮機工作原理圖,工作原理：控制閥用于調(diào)節(jié)曲軸箱內(nèi)的壓力，當(dāng)曲軸箱壓力等于壓縮機的吸氣

10、壓力時，壓縮機處于最大排量；當(dāng)曲軸箱壓力高于吸氣壓力后，斜盤或搖板角度減小，壓縮機的排量減小。,（三）旋葉式壓縮機旋葉式壓縮機也稱滑片式壓縮機，按氣缸形式分圓形和橢圓形兩種，如圖3-15所示。圓形氣缸葉片有2、3、4片式，橢圓形氣缸片式有4片和5片式。,圖3-15旋葉式壓縮機,五、電磁離合器,（一）電磁離合器的功用電磁離合器的作用是接通或切斷輸入空調(diào)壓縮機的動力進而控制壓縮機，而電磁離合器由空調(diào)的控制單元控制。汽車空調(diào)壓縮機一般由汽車發(fā)動機通過發(fā)動機傳動驅(qū)動。,（二）電磁離合器的結(jié)構(gòu)電磁離合器由電磁離合器由帶皮帶輪的轉(zhuǎn)子、電磁線圈、壓盤、軸承等組成。如圖3-16所示。,圖3-16電磁離合器結(jié)構(gòu)

11、圖,（三）電磁離合器的工作原理當(dāng)電磁線圈電路未接通時，轉(zhuǎn)子空轉(zhuǎn)，壓縮機不轉(zhuǎn)。當(dāng)電磁線圈電路接通時，它將產(chǎn)生電磁力，將壓盤吸壓在轉(zhuǎn)子皮帶輪的前端面上，通過轉(zhuǎn)子與壓盤之間的摩擦力矩帶動壓縮機軸轉(zhuǎn)動，制冷工作開始。如圖3-17（b）圖所示。,圖3-17電磁離合器工作原理圖,第三節(jié) 蒸發(fā)器與冷凝器,安裝位置：蒸發(fā)器和冷凝器是汽車空調(diào)系統(tǒng)中能實現(xiàn)熱交換的兩個重要構(gòu)件，其安裝位置，就轎車而言，冷凝器一般都安裝在汽車的前面，也有的裝于車廂兩側(cè)或后側(cè)。而蒸發(fā)器一般安裝在車室內(nèi)的儀表臺下，如圖3-21所示。,圖3-21冷凝器與蒸發(fā)器安裝位置圖,一、冷凝器（一）冷凝器的功用冷凝器是將壓縮機的高溫高壓過熱制冷劑蒸汽

12、，通過金屬管壁和翅片放出熱量給冷凝器外的空氣，從而使過熱氣體狀態(tài)制冷劑冷凝成高溫高壓的液體的換熱裝備。,（二）冷凝器的構(gòu)造冷凝器一般由鋁材料制造，由排管和散熱片組成，實際上起交換器的作用，按照結(jié)構(gòu)類型分為管片式、管帶式和平行流式三種。,1管片式管片式冷凝器由銅管套上鋁翅片組成，如圖3-22所示，經(jīng)漲管工藝使得鋁翅片與銅管緊密接觸。優(yōu)點是加工簡單、藝成熟、成本低。缺點是換熱效率低。目前已經(jīng)基本停止使用。,圖3-22管片式冷凝器,2管帶式用扁管作為制冷劑流通路徑，扁管呈S形，扁管外側(cè)為散熱帶。如圖3-23所示。,圖3-23管帶式冷凝器,3平行流式它的外表看起來跟管帶式相似，都是扁管跟換熱帶，區(qū)別在

13、于管帶式的是只有一條扁管自始至終地呈蛇狀彎曲，制冷劑在里面流動換熱；而平行流式冷凝器則是在兩端集流管之間有多條平行的扁管相連，制冷劑經(jīng)過多條扁管同時進行換熱。結(jié)構(gòu)如圖3-24所示。,圖3-24平行流式冷凝器,二、蒸發(fā)器（一）蒸發(fā)器的功用霧狀液態(tài)制冷劑進入蒸發(fā)器，液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)沸騰氣化，由液態(tài)蒸發(fā)成氣態(tài)，在蒸發(fā)過程中吸收車內(nèi)空氣大量的熱量，風(fēng)機再將冷風(fēng)吹到車室內(nèi)，從而達到降低車內(nèi)溫度的目的。,（二）蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu),按構(gòu)造不同分為管片式蒸發(fā)器、管帶式蒸發(fā)器和層疊式蒸發(fā)器三種。,1管片式蒸發(fā)器管片式蒸發(fā)器是由安裝在一系列薄散熱片內(nèi)的制冷劑螺旋管組成，如圖3-25所示。,圖3-25管片式蒸發(fā)器,2

14、管帶式蒸發(fā)器管帶式蒸發(fā)器由多孔扁管與蛇形散熱帶焊接而成，如圖3-26所示。,圖3-26五十鈴汽車管帶式蒸發(fā)器,3層疊式蒸發(fā)器層疊式蒸發(fā)器由兩片形狀復(fù)雜的鋁板疊在一起組成制冷劑流道，在兩片流道之間夾有蛇形散熱帶。如圖3-27所示。,圖3-27層疊式蒸發(fā)器,（三）蒸發(fā)器的工作原理,從膨脹閥或節(jié)流孔管流出、直接進入蒸發(fā)器的制冷劑變成低溫低壓霧狀物，在流經(jīng)蒸發(fā)器時很容易汽化，汽化時將吸收周圍空氣大量的熱量，而空調(diào)鼓風(fēng)機不停地將空氣從蒸發(fā)器表面吹過，因此從蒸發(fā)器的散熱片外面流出的空氣溫度就下降，產(chǎn)生制冷效果。熱量通過管片將傳給蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑，制冷劑吸收熱量后的汽化。如圖3-28 所示。,圖3-28是管

15、帶式蒸發(fā)器工作原理,第四節(jié) 汽車空調(diào)其它主要輔助部件,汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)中除了壓縮機、冷凝器和蒸發(fā)器之外，還有膨脹閥、儲液干燥器等部件，他們之間的連接關(guān)系如圖3-29所示。,圖3-29膨脹閥式空調(diào)制冷系統(tǒng),一、膨脹閥（一）膨脹閥的功用高溫高壓的液態(tài)制冷劑通過膨脹閥后體積變大，壓力和濕度急劇下降，形成霧狀，然后排向蒸發(fā)器。所以膨脹閥是用于調(diào)節(jié)制冷劑的流量并霧化制冷劑。,（二）膨脹閥的種類、結(jié)構(gòu)與工作原理膨脹閥也稱熱力膨脹閥，按照平衡方式的不同，分為內(nèi)平衡式和外平衡式兩種結(jié)構(gòu)。膨脹閥大致由閥體、感溫包和平衡管三部分組1W型外平衡式膨脹閥結(jié)構(gòu)和工作原理外平衡式W型熱力膨脹閥外形結(jié)構(gòu)如圖3-30所示。,

16、圖3-30外平衡式W型熱力膨脹閥,外平衡式W型熱力膨脹閥結(jié)構(gòu)原理如圖3-31所示。感溫包內(nèi)充注制冷劑，放置在蒸發(fā)器出口管道上，感溫包和膨脹閥里的膜片上部通過毛細管相連，感受蒸發(fā)器出口制冷劑溫度，膜片下面感受到的是蒸發(fā)器入口壓力。,圖3-31外平衡式W型熱力膨脹閥結(jié)構(gòu)原理,如果空調(diào)負荷增加，液壓制冷劑在蒸發(fā)器提前蒸發(fā)完畢，則蒸發(fā)器出口制冷劑溫度將升高，感溫包內(nèi)的制冷劑溫度也升高，壓力增大，所以膜片上的壓力增大，推動閥桿使膨脹閥開度增大，進入到蒸發(fā)器中的制冷劑流量增加，制冷量增大，原理如圖3-32所示。,圖3-32空調(diào)負荷大時膨脹閥開度大,如果空調(diào)負荷減小，則蒸發(fā)器出口溫度降低，感溫包內(nèi)的制冷劑溫度也減小，所以膜片上的壓力減小，推桿使膨脹閥開度減小，從而控制制冷劑的流量，原理如圖3-33所示,圖3-33空調(diào)負荷小時膨脹閥開度小,2內(nèi)平衡式F型膨脹閥結(jié)構(gòu)和工作原理內(nèi)平衡式F型熱力膨脹閥外形結(jié)構(gòu)如圖3-34所示。,圖3-34內(nèi)平衡式F型熱力膨脹閥外形結(jié)構(gòu),內(nèi)平衡式F型熱力膨脹閥和外平衡式W型熱力膨脹閥的結(jié)構(gòu)是大同小異的，外平衡式W型熱力膨脹閥膜片下方的壓力是蒸發(fā)器出口的壓力，而內(nèi)平衡式F型膨脹