工业技术
98 2015年60期
汽车空调工作原理及装配技术要求
李广李陈礼
长城汽车股份有限公司整车事业部，河北保定071000
摘要：随着汽车行业的市场竞争口趋激烈，汽车主机厂对其零部件供货的及时性和准确性需求越来越高，这要求汽车零部件制造企业的生产与配送要更及时、准确和可控。车用空调类制造企业是典型的汽车零部件制造企业之一，其装配工序与主机厂紧密联系，是保障为主机厂及时准确供货的关键环节之一，因而对车用空调类制造企业装配车间生产作业管理进行研究，实现装配生产过程的透明化、实时化、可控化有着重要的意义。
关键词：汽车空调；工作原理；装配技术
中图分类号：TH242  文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)60-0098-02
1 汽车空调系统特点
1.1 空调装置运行时振动较大
前面已提到汽车空调装置是移动式车载空调装置，由于道路不平，汽车在行驶中颠簸振动大，所以装置中连接管道应采用挠性制冷剂管道。
1.2 冷凝器紧靠着发动机的散热器
所以它的冷凝温度往往是低高的，所以其运行工况比其它空调装置恶劣。
1.3 汽车空调系统的压缩机是直接由发动机驱动的
它是通过一个皮带驱动机构来实现的。当压缩机不工作时，压缩机可以与发动机脱开，它是通过一个电子离合器来实现的。空调系统停止工作时，应经常检查皮带的松紧，以确定离合器动作是否正确，有时离合器因轴承的损坏而影响压缩机的轴封，造成压缩机轴封处制冷剂泄漏。所以要检查离合器轴承损坏的早期迹象。
2 汽车空调工作原理
图1 汽车空调原理图
汽车空调制冷系统由压缩机、冷凝器、贮液干燥器、膨胀阀、蒸发器和鼓风机等组成。各部件之间采用铜管(或铝管)和高压橡胶管连接成一个密闭系统。制冷系统工作时，制冷剂以不同的状态在这个密闭系统内循环流动，每个循环又四个基本过程：
2.1 压缩过程
压缩机吸入蒸发器出口处的低温低压的制冷剂气体，把它压缩成高温高压的气体排出压缩机。
2.2 散热过程
高温高压的过热制冷剂气体进入冷凝器，由于压力及温度的降低，制冷剂气体冷凝成液体，并排出大量的热量。
2.3 节流过程
温度和压力较高的制冷剂液体通过膨胀装置后体积变大，压力和温度急剧下降，以雾状(细小液滴)排出膨胀装置。
2.4 吸热过程
雾状制冷剂液体进入蒸发器，因此时制冷剂沸点远低于蒸发器内温度，故制冷剂液体蒸发成气体。在蒸发过程中大量吸收周围的热量，而后低温低压的制冷剂蒸气又进入压缩机。上述过程周而复始的进行，达到降低蒸发器周围空气温度的目的。
3 汽车空调装配技术
3.1 贮液干燥器
实际上是一个贮存制冷剂及吸收制冷剂水分、杂质的装置。一方面，它相当于汽车的油箱，为泄露制冷剂多出的空间补充制冷剂。另一方面，它又像空气滤清器那样，过滤掉制冷剂中掺杂的杂质。贮液干燥器中还装有一定的硅胶物质，起到吸收水分的作用。
3.2 冷凝器和蒸发器
它们虽然叫法不一样，但结构类似。它们都是在一排弯绕的管道上布满散热用的金属薄片，以此实现外界空气与管道内物质的热交换的装置。冷凝器的冷凝指的是其管道内的制冷剂散热从气态凝成液态。
3.3 压缩机
是空调制冷系统的心脏，它是一种使制冷剂在系统内循环的动力源。
3.3.1 管道
由于要注入一定压力的制冷剂，所以必须采用金属管道。特别是从压缩机到冷凝器到制冷剂瓶到膨胀阀这段，由于属系统的高压段，所以比其它管道有更高的耐高压要求。
3.3.2 压缩机
顾名思义，压缩机就是起压缩的作用，它的作用是使制冷剂完成从气态到液态的转变过程，达到制冷剂散热凝露的目的。同时在整个空调系统，压缩机还是管路内介质运转的压力源，没有它，系统不仅不制冷而且还失去了运行的动力。
压缩机的分类：
3.4 蒸发芯体总成的组装及气密性检验
3.4.1 装配膨胀阀
将蒸发芯体竖直放置，喇叭口螺母与铜管接触面处涂冷冻油，喇叭口接触面涂冷冻油（双面），在喇叭口螺母与膨胀阀螺纹正常配合后拧进三~四圈，再滴2~3滴螺纹密封胶拧紧（使用双扳手），正常装配后保证喇叭口密封良好，同时保证膨胀阀与芯体的安装位置正确（膨胀阀调节螺母朝向回风窗方向），目测铜管与铜螺母之间间隙均匀，保证膨胀阀无明显倾斜，分液头连接管无明显扭曲及变形现象，用扎带固定感温包，其位置在回气管水平轴线下部约45°处，固定后的感温包及毛细管应保证外观整洁，盘接部分整齐，无破损、死弯、扭曲等不良现象，不得与芯体端板过管孔镀锌板产生不良干涉现象；
3.4.2 装配视液镜连接管
按照第二步的方法安装视液镜连接管，并对视液镜压紧螺
母进行适当紧固，安装后保证视液镜连接管位置无明显倾斜，目测铜管与铜螺母之间间隙均匀，保证芯体安装后视液镜镜面朝下（相对空调顶盖位置），连接管整体无明显变
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形及扭曲现象；
3.4.3 装配平衡管
在平衡管的喇叭口处及另一端的密封圈处涂冷冻油，固定螺母与平衡管接触处涂润滑油，先将膨胀阀端固定紧（使用双扳手），再将回气管端固定紧（使用双扳手），固定时注意用力均匀，以免损伤密封圈
及内外螺纹，正常安装后的平衡管应保证固定美观，无破损、死弯及明显的扭曲现象，不得与芯体端板过管孔镀锌板产生不良干涉现象；
3.4.4 装配干燥瓶（无干燥瓶的产品除外）
在视液镜与干燥瓶的接触面及密封圈上涂冷冻油，然后使用双扳手拧紧，正确装配的干燥瓶应保证流向正确（按瓶体流向箭头方向），方向正确（保证贴有标签的方向朝上），接口无泄漏。
3.5 蒸发风机的安装
3.5.1 将领取的蒸发风机拆封
检查风机外壳有无破损、风机叶轮有无开裂、调速电阻块有无松动、电源及搭铁插件有无脱落、档位线插件是否有缺损等不良现象；
3.5.2 切割底面密封海绵
用美工刀片切割密封海绵，具体尺寸因风机种类而定，一般单边应超过风机底面最大边缘尺寸约3~5mm ，要求切割整齐，基本无毛边、破损、撕裂等不良现象。
3.5.3 固定蒸发风机
用圆头不锈钢螺栓（M4³25mm ）加平垫、弹垫后固定，固定时注意用力适中，确保风机固定架上的出风口与风机上的出风口基本对齐，固定完成后风机外壳不得有不良变形、风机安装孔破裂等影响产品质量的现象。风机固定完成后所有不锈钢螺栓不得有松动现象，平垫与弹垫不得有错位或挤出现象，螺栓十字槽不得有破坏性损坏；特别注意在风机固定过程中要严格禁止杂物（如螺栓、自攻螺丝、平垫弹垫、扎带头、刀片等）滞留在风机腔内，以免对风机部件（叶轮、
电机等）造成破坏性损害；
3.6 冷凝风机的安装
3.6.1 将领取到的冷凝风机拆封，检查风机外壳、风机叶片、电源线等是否有破
损或缺陷，用手指拨动叶轮看风机电机是否有卡死现象； 3.6.2 安装冷凝风机
对于抽风式风机（6米、6米公交、7米公交、8米客车空调、9米客车空调使用），除6米空调（SL14D ）、7米公交（包括6730）、8米客车、9米客车外，其余有预埋螺母。对于有固定预埋的壳体，固定冷凝风机的螺栓为每台4条M6³25mm ，公交壳体为3条M6³25mm ，其中1条M6³40mm 用于固定风机线。对于没有固定预埋的空调壳体，每台风机用3条M6³30mm ，一条M6³40mm 的螺栓加平垫及弹垫后固定风机及风机线，螺母用防松螺母以防止脱落。风机固定后要求螺栓、螺母无松动现象，风机线固定无脱落及松动现象，以防线束磨损，及防止风机线磨穿芯体。
4 结论
汽车空调的作用已是众所周知的，尤其是随着地球表面气温的日益变暖，人们对空调质量的要求越来越高了，不仅轿车和客车装有空调，现在不少工程车和卡车上也装有空调装置。在此，本文对汽车空调工作原理及装配技术要求进行探讨分析。
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消声器DoE 开发流程如图2所示。
图2 消声器DoE 开发流程
4.2 优化指标
从排气流动上看，催化器和消声器的排放转化和消声效果越好，排气压力就越大，流动越不顺畅，发动机进气量（充气系数）越小，对动力性和经济性影响越大。排气流动与排放、噪声之间，排气过程与进气过程之间都存在着矛盾关系。
本文以消声器为例，依据消声器台架试验测试标准（GB/T 4759―2009），从图1中选择尾管噪声tn 和排气压力Δp2为消声器的优化指标，选择充气系数ηv 为发动机的优化指标。
4.3 基于DoE 的结构优化与评价 4.3.1 试验设计
按照DoE 开发流程，对设计参数进行敏感性分析，结果表明仅有D1和D2对优化指标有明显影响，其余参数可以忽略。对D1和D2进行试验方案设计，建立RBF 数学模型，并
基于数学模型选用NSEA+算法获得200组Pareto 最优解集。
4.3.2 设计要求及优化方案
对Pareto 解集进行分析，得出以下结论：降低消声器排气阻力，充气系数并没有明显变化；而在常用转速（中、低转速）范围内（1 200～3 200 r/min ），则可较大程度地降低尾管噪声。因而在中、低转速下消声器优化的方向应该是降低排气噪声。
降低噪声以增加排气压力为代价，而排气压力增大又会降低充气系数。因此，必须协调噪声与流动的相互关系。本文中，以在3 200 r/min 下充气系数ηv 降低2%为限，每隔0.5%的变化幅度选择相应尾管噪声值最小的方案，共4组优化方案进行评价，见表3。
5 结论
汽车排气系统位于车辆底部，连接发动机出气端与大气，主要作用是排放发动机产生的废气、净化废气、降低噪音。其主要零件包括支架、排气管、挠性节、中消音器、后消音器、吊钩、吊耳、尾管等。排气系统关系到整车的动力、排放、振动噪声、舒适度等性能。
参考文献
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