汽车空调系统结构原理与使⽤
天⽓越来越热了,⼜到了使⽤空调的季节了。很多车主朋友发现,闲置了⼀个冬天的空调,再使⽤时竟然不制冷了。那么汽车空调究竟为什么会制冷呢?今天⽼侯就把汽车空调系统的结构及⼯作原理给⼤家讲解⼀下,我们共同来学习。
空调系统的概念及功能
汽车空调是指对汽车室内的空⽓质量进⾏调节的装置,⽤以调节车内的温度、湿度、⽓流速度、空⽓洁净度等,从⽽为乘员创造清新舒适的车内环境。
汽车空调有什么功能:
在⼈们的潜意识⾥,汽车空调的作⽤就是夏天出冷风、冬天出热风,实质上汽车空调的作⽤可归结为四个作⽤:
制冷作⽤即说的夏天出冷风,空调制冷系统吸收车内热量,降低车内温度,我们对空调的维修主要集中在制冷系统的维修;加热作⽤即说的冬天出暖风,客车有单独的制热装置,⽽轿车多数是利⽤发动机⼯作时,利⽤冷却液在车内散发热量,升⾼车内的温度;实现对车内空⽓的换⽓和净化;控制车内空⽓的湿度:通过冷热空⽓的混合,从⽽良好的控制汽车车内的空⽓湿度;
汽车空调的性能指标
温度⼈体感觉最舒适的温度范围20~28℃。夏天车内温度控制在25℃,冬天在18℃。湿度⼈体感觉最舒适的相对湿度50~70%。汽车空调要求控制在此范围。清新度测量氧⽓和⼆氧化碳、⼀氧化碳的浓度
汽车空调系统包括制冷装置、加热装置、空⽓调节装置和控制装置四部分。轿车⼴泛采⽤的是冷暖⼀体式空调系统。其布置型式是将蒸发器、暖风散热器、离⼼式⿎风机、操纵机构等组装在⼀起,称为空调器总成。
汽车空调系统的制冷装置
制冷装置是我们多数⼈认为的空调,典型的结构包括空调压缩机、冷凝器、冷凝器散热风扇、膨胀阀、蒸发器和⿎风机及相关的空调管路。在封闭的系统内充注着制冷剂,制冷剂在压缩机的作⽤下循环流动,在发动机舱的冷凝器由⽓态液化为液态,放出热量;⽽在车内由液态蒸发为⽓态,吸收热量,从⽽降低车内的温度。上述过程周⽽复始的进⾏下去,便可达到降低蒸发器周围空⽓温度的⽬的。
为了配合冷凝器和蒸发器正常⼯作,需要两个风扇:冷凝器处的风扇⽤于散热降温,蒸发器⽚的风扇常被称为⿎风机,吹过蒸发器的⽓流防⽌蒸发器表⾯结霜,并给车内带来冷风。
以膨胀阀为界,膨胀阀之前(压缩机-冷凝器-储液⼲燥过滤器-膨胀阀)的制冷剂呈⾼温⾼压状态,称为⾼压侧,相应的管道称为⾼压管;膨胀阀之后(膨胀阀-蒸发器-压缩机)的制冷剂呈低温低压状态,称为低压侧,相应的管道称为低压管;
现在汽车空调采⽤的制冷系统有两种,分别称为膨胀阀式和孔管式(⼜叫节流阀式)两种。
孔管式系统与热⼒膨胀阀系统相⽐,将节流装置由热⼒膨胀阀改为孔管,由孔管产⽣节流作⽤。由于孔管作为固定孔⼝节流件,⽆法调节制冷剂流量,从⽽⽆法保证蒸发器出⼝的制冷剂的完全蒸发为⽓态,所以在蒸发器和压缩机之间设置了⽓液分离器,使未蒸发完的液态制冷剂
分离出来,暂存于⽓液分离器的下部,由于该分离器处于⾼温的发动机舱内,它很快就会蒸发成为⽓态,从⽽保证了压缩机的安全运⾏。
汽车空调系统的制热装置
汽车空调系统的制热装置就是汽车的暖风系统,⼤多数汽车的加热装置就是⼀个与发动机冷却⽔道连接的暖风⽔箱(暖风⽔箱就好象我们家⾥的暖⽓⽚),在系统中有⼀个⿎风机,使冷空⽓通过暖风⽔箱,迅速将热量散向车内。
汽车空调系统的空⽓调节装置
⿎风机的转速调节调节⿎风机转速的⼤⼩以控制车内通风量的多少,达到控制车内温度的⽬的;
空⽓的内外循环模式:控制⿎风机抽⽓的来源是车内的空⽓还是车外的空⽓;制冷时⼀般采取内循环模式,即⿎风机抽取的是车内的空⽓;
汽车空调工作原理图空⽓的温度、湿度调节:空⽓经过制冷系统的蒸发器降温、⽽经过暖风⽔箱加热升温,控制空⽓流经暖风⽔箱的⽐例,实现车内空⽓温度和湿度的调节;
出风模式的调节:调节向哪个部位出风:向上部出风、或向⾯板出风、或向脚下出风、或两个部位同时出风等;
空⽓调节装置主要部件有⿎风机、内外循环控制阀门、温度调节阀、和风道调节阀组成,与对应的空调控制⾯板的对应开关控制。
⿎风机⽓流通过蒸发器,内外循环控制阀⽤于控制⿎风机⽓流来源:选择内循环时,⿎风机从车内抽取空⽓;选择外循环时,⿎风机从车外抽取空⽓。当打开空调制冷装置时,应选择内循环模式,⽽很多汽车当打开空调制冷装置时,⾃动改为内循环模式。
温度调节阀⽤于调节出风⼝的温度,⿎风机的⽓流先通过蒸发器降温、再通暖风⽔箱加热,这⼀过程有些⾃相⽭盾。事实上,在冬天开暖风时,空调压缩机是不⼯作的;⽽夏天打开空调制冷时,有些车
型通过⼀个⽔阀来关闭暖风⽔箱的⾼温⽔流。现在更多的汽车空调设计暖风⽔箱之前加⼀个阀板,来引导来⾃蒸⽓器的⽓流全部或部分通过暖风⽔箱,来实现温度的湿度的调节。
出风⼝调节⽐较容易理解,⽤于调节最终的⽓流吹向玻璃、⾯部或脚部。
空⽓调节装置的控制有两种⽅式:拉线式和电机驱动式,早期的汽车空调控制⾯板通过拉线操作,实现内外空⽓循环切切换,冷暖空⽓混合的温度调节和出风模式的调节。
汽车空调系统的控制装置
车载空调按照控制系统为划分标准把空调系统分为⼿动和⾃动两种空调系统。
⼿动空调
⼿动空调只能⼿动对冷/热风的温度和风量进⾏粗略的分级调节,不能设定车内空调的具体温度。
⾃动空调
⾃动空调可以根据已设定的温度,⾃动调节从⽽保持车内温度的恒定。⾃动空调的功能包括车内温度和湿度⾃动调节、回风和送风模式⾃动控制以及运转⽅式和换⽓量控制等功能。电控单
元将根据驾驶员或乘客通过空调显⽰控制⾯板上的按钮进⾏的设定,使空调系统⾃动运⾏,并根据各种传感器输⼊的信号,对送风温度和送风速度及时地进⾏调整,使车内的空⽓环境保持最佳状态。另外⾃动空调有⾃检装置,可以及早发现故障隐患。
根据⾃动化程度的不同,可以分为半⾃动空调和全⾃动空调。
半⾃动空调
空调控制单元根据环境温度,设置温度,蒸发箱出⼝温度和驾驶条件等信息,控制空调压缩机的结合与断开;⾼压传感器感知制冷回路中的压⼒,向空调控制单元和发动机控制单元传递信号,使散热风扇接通并投⼊相应的转速;蒸发器出⼝温度传感器感受到0℃时,压缩机关闭不再向外输出功率,与外部调节的压缩机相配合使⽤时,蒸发箱后出⼝温度可在0℃--10℃之间调节。
全⾃动空调
空调系统主要零部件
空调压缩机
维持制冷剂在制冷系统中的循环,吸⼊来⾃蒸发器的低温、低压制冷剂蒸汽,压缩制冷剂蒸汽使其压⼒和温度升⾼,并将制冷剂蒸汽送往冷凝器。
空调压缩机分为定排量和变排量两种类型,在较⾼级的全⾃动空调系统中使⽤变排量压缩机。在压缩机的头部有电磁离合器,控制发动机与压缩机之间的动⼒联系。
冷凝器
作⽤:将制冷剂的能量传递给环境,使⾼温、⾼压的制冷剂蒸汽变成为⾼温、⾼压的制冷剂的液体。结构:管带式、管⽚式
汽车空调的制冷效果是否良好,和冷凝器的散热效果有直接的关系。多数汽车冷凝器安装在发动机⽔箱前部,与发动机冷却⽔箱共⽤冷却风扇。夏天,外界温度本⾝就⾼,打开空调后发动机负荷增⼤,加之冷凝器的热负荷共同造成发动机冷却⽔温过⾼。⽽发动机过⾼的冷却⽔温使冷凝器的散热能⼒下降,空调制冷效果不良。
所以及时清理冷凝器和⽔箱外的杂质是保证空调系统正常⼯作的重要保证。
储液⼲燥过滤器⾼温⾼压的液态制冷剂在储液⼲燥过滤器内得到储存、⼲燥⽔份、过滤杂质。
汽液分离器
功能:使制冷剂充分汽化,保证压缩机不产⽣液击;同时起⼲燥、过滤制冷剂。
膨胀阀
⾼温⾼压的液态制冷剂通过膨胀阀的节流孔节流后体积变⼤,制冷剂的压⼒和温度急剧下降,以雾状(细⼩液滴)排向膨蒸发器。
膨胀阀有两个作⽤,⼀是节流作⽤,⾼温⾼压的液态制冷剂通过膨胀阀节流后体积变⼤,制冷剂的压⼒和温度急剧下降;另⼀个作⽤是调节制冷剂流量的作⽤,因为通过膨胀阀的制冷剂要在蒸发器内完全蒸发为⽓态,吸收执量,如果流量过⼤,在蒸发器内没有完全蒸发,部分液压制冷剂回流到压缩机,会造成压缩机的损坏。所以膨胀阀要保证制冷剂在蒸发器内正好蒸发完成。
节流短管
对制冷剂进⾏节流降压,使之成为低温、低压的⽓液两相体
蒸发器
雾状液态制冷剂进⼊蒸发器,制冷剂液态蒸发成⽓体。在蒸发过程中⼤量吸收周围的热量,降低车内的温度,⽽后低温低压的制冷剂蒸⽓⼜进⼊压缩机。
三功能压⼒开关
制冷剂
⼜称制冷⼯质,它是制冷系统中完成制冷循环的⼯作介质。制冷剂在蒸发器内吸取被冷却对象的热量蒸发成低压蒸⽓后,被压缩机压缩为⾼压蒸⽓,在冷凝器内将热量传递给冷却介质(如空⽓或⽔)⽽被冷凝成液体,然后被节流降压后重新回到蒸发器,进⾏连续制冷。所以制冷剂是制冷装置完成能量交换的重要载体,制冷剂的特性对汽车空调系统的性能起着⾮常重要的作⽤。
汽车空调中常⽤的制冷剂R134a。
冷冻润滑油
⼜叫冷冻油,它的作⽤是润滑、冷却、密封、降噪。
制冷系统的正确使⽤与保养
1、不要在太阳暴晒下,停车时使⽤空调
2、刚上车使⽤空调时,将风量开关开⾄最⼤挡,使车内温度迅速下降。在使⽤变排量空调系统时,不要长时间使⽤最⼩风量挡
3、保持冷凝器表⾯⼲净,使冷凝压⼒下降,提⾼制冷效果。
4 、在不使⽤空调季节⾥,必须每星期让空调运转⼀次,每次运⾏5-10 分钟。(若冬天制冷系统启动不出来,可直接对压缩机离合器线圈通电,使之运转。