第8章汽车空调系统 汽车电气设备(第2版)凌永成 电子课件

③制冷系统。制冷系统用于对车内空气或车外进入车内的新鲜 空气进行降温、除湿，使车内达到凉爽舒适。
④空气净化装置。空气净化装置用于去除车内空气中的尘埃、 异味，使车内空气变得清洁，目前只用于高级轿车上。
⑤控制系统。控制系统将制冷、采暖、通风、空气净化有机地 组合，形成冷暖适宜的气流，并能对车内环境进行全季节、全 方位、多功能的最佳控制和调节。 将上述装置全部或部分组合在一起，按照一定的布置形式 安装在汽车上，便组成了汽车空调系统。
第8章 汽车空调系统
8.1 汽车空调概述
8.1.1汽车空调系统的作用
空调是空气调节（Air Conditioning，略作A/C。）的简 称，其含义是指在封闭的空间内，对温度、湿度及空气的清洁 度进行调节控制。 空调是汽车现代化的标志之一，现代汽车空调的基本功能 是在任何气候和行驶条件下，能改善驾驶员的工作条件和提高 乘员的舒适性。由于汽车空调的调节对象是车内的人，故偏重 于人的舒适性的要求。
4）蒸发吸热过程
低温低压的雾状制冷剂进入蒸发器后，通过蒸发器的壁面 吸收蒸发器周围环境（车厢）中空气的热量而沸腾汽化，从而 可降低车箱内空气温度。 在冷却风机（亦称鼓风机）的作用下，车箱内的冷、热空 气加速对流，提高了空调制冷效果。在蒸发器内吸热汽化后的 制冷剂蒸汽再次被压缩机吸入，然后重复上述过程。 由此可知，汽车空调制冷系统实际上是一个传热系统，通 过制冷剂的物态变化和循环流动把车厢内的热量传送到车外， 使车内温度降低。
图8-9 斜盘运动原理
2.冷凝器 1）冷凝器的作用
汽车空调制冷系统中的冷凝器（condenser）是一种 由管子与散热片组合起来的热交换器。 其作用是对压缩机排出的高温高压制冷剂蒸汽进行冷却， 使之凝结成高温高压的液体。制冷剂蒸汽放出的热量由周围 空气带走，排到大气中。 轿车的冷凝器一般安装在发动机冷却系统散热器之前， 利用发动机冷却风扇吹来的新鲜空气和行驶中迎面吹来的空 气流进行冷却。 对于一些大、中型客车和一些面包车，则把冷凝器安装 在车厢两侧或车厢后侧和车厢的顶部。当冷凝器远离发动机 散热器时，在冷凝器旁都必须安装辅助冷却风扇进行强制风 冷，加速冷却。
2.电控自动控制
电控自动控制空调系统利用传感器随时检测车内温度和车 外温度的变化，并将检测到的信号送给空调ECU。 空调ECU按预先编制的程序对信号进行处理，并通过执行 元件及时对鼓风机转速、出风温度、送风方式及压缩机工作状 态等进行调节，从而使车内温度、空气湿度及流动状况始终保 持在驾驶员设定的水平。
表8-1舒适性环境参数
温度/℃ 项目 范围 加速 度 /m•s-2
冬
夏
相对湿度 （%）
换气量 （%）
风速 /m•s-1
CO2 (%)
CO (%)
振动 /mm
噪声 /dB
舒适带
16~18
22~28
50~70
20~30
0.075~0.2
<0.03
<0.01
<3
<0.2
<45
不舒 适带
0~14
30~35
15~30 90~95
3.独立热源式采暖系统
独立热源式采暖系统是专门利用汽油、煤油、柴油等作 燃料，使其在燃烧装置中燃烧产生热量，利用空气与燃烧装 置进行热交换，使空气升温。
8.2.3汽车空调制冷系统工作原理 1.汽车空调制冷剂
汽车空调是利用蒸汽压缩制冷装置来制冷的，是借助制 冷剂的物态变化，由制冷剂循环流动实现制冷的。
8.2.2汽车空调采暖系统
采暖系统是一种将空气送入热交换器（又称为加热器）， 同时吸入某种热源的热量，以提高空气温度的装置。
按使用热源的不同可分为发动机冷却液采暖系统、发动 机废气采暖系统和独立热源式采暖系统。
1.发动机冷却液采暖系统
图8-3 发动机冷却液采暖式暖风系统 1-加热器芯；2-加热器出水管；3-膨胀水箱；4-冷却液控制阀； 5-散热器进水管；6-恒温器；7-风扇；8-散热器；9-水泵；10-散热器溢流管； 11-散热器出水管；12-加热器进水管；13-加热器风机；A-冷空气；B-热空气
2）斜盘式压缩机
斜盘式压缩机也称斜板式压缩机，是一种轴向往复活塞式压缩机。 目前，斜盘式压缩机是汽车空调中使用最为广泛的一种压缩机。
图8-8 斜盘式压缩机剖视图 1-主轴；2-压板；3-带轮轴承；4-轴封；5-密封圈；6-前阀板；7-回油孔；8-斜盘； 9-吸油管；10-后阀板；11-轴承；12-机油泵；13-活塞；l4-后缸盖；15-后气缸； 16-钢球；17-钢球滑靴；18-前后活塞球套；19-前气缸；20-前缸盖；21-带轮；22-电磁线圈
3.空气流速
人在流动的空气中比在静止的空气中要舒服，这是因为流 动的空气能促进人体向外散热的缘故。所以，空气流速是汽车 空气调节的重要内容之一。通常空气流速在0.2m/s以下为好， 并且以低速流动为佳。
4.空气清洁度
由于车内空间小，乘员密度大，全封闭空间的空气极易产 生缺氧和二氧化碳浓度过高；汽车发动机排气中的一氧化碳和 道路上的粉尘、野外有刺激性的花粉都容易进入车内，造成车 内空气混浊，严重时会影响乘员的身体健康。
8.1.3汽车空调系统的组成和分类 1.汽车空调系统的基本组成
现代汽车全功能空调系统由制冷系统、供暖系统、通风系 统、空气净化装置及控制系统等几部分组成。 ①通风系统。通风系统用于将车外的新鲜空气引进车内，达 到通风、换气的目的。 ②采暖系统。采暖系统用于对车内空气或车外进入车内的新鲜 空气进行加热、除湿，使车内达到温暖舒适。
衡量汽车空调质量的指标主要有四个，即温度、湿度、空 气流速和空气清洁度。
1.温度
在夏季人感到最舒适的温度是22～28℃，在冬季则是16～ 18℃。
另外，人体面部所需求的温度比足部略低，即要求“头 凉足暖”，温差大约为2℃。
2.湿度
人觉得最舒适的相对湿度夏季是50%～60％，冬季则是40 ％～50%。在这种湿度环境中，人会觉得心情舒畅，皮肤觉得 特别光滑、湿润。
8.2 汽车空调系统的结构
8.2.1汽车空调通风系统
汽车空调通风系统的主要功能是换气，即打开通风口， 利用汽车迎面空气动压通风或利用空调系统中鼓风机进行强 制通风换气。
通风对于防止车窗玻璃起雾也很有益处。为维持舒适条 件所需要的最小限度的换气量称为必须换气量，为此应设置 即使在汽车车窗紧闭的情况下，仍能从车外引入新鲜空气的 3 通风装置（每人约需25～36m／h)。
2.汽车空调系统的分类
1）按空调的功能分
可分为单一功能型、冷暖一体型两种。 ①单一功能型空调。单一功能型空调的制冷系统、采暖系统、 通风系统各自安装，单独操作，互不干涉，多用于大型客车、 载货汽车和加装冷风装置的轿车上。 ②冷暖一体型空调。冷暖一体型空调（图8-1）的制冷、采暖 和通风共用一台风机及一个风道，冷风、暖风和通风在同一控 制板上进行控制。
5~10
<0.075 >0.3
>0.03
>0.015
>3
>2
>65
有害带
<0
>43
<15，>95
<5
>0.4
>10
>0.03
>4
>15
>120
8.1.2汽车空调系统的控制方法 1.手动控制
手动控制空调系统的鼓风机转速、出风温度及送风方式等 功能均由驾驶员操纵和调节，车内通风温度由仪表板上的空气 控制杆、温度控制杆、进气杆和风扇开关等操纵通风管道上的 各种风门实现。
1.动压通风方式
动压通风（自然通风）方式是利用汽车行驶时，车外空 气对汽车产生的风压，通过进风口和排风口，实现通风换气。
图8-2 进风口与排风口的位置
2.强制通风方式
采用动压通风方式进行换气时，车辆在静止和在低速行 驶时，通风量过小，故一些车辆采用强制通风方式。强制通 风是采用电动鼓风机强制车外新鲜空气进入车厢内的一种通 风方式。 在汽车行驶时，强制通风经常与动压通风一起配合使用。 轿车均采用动压通风与强制通风相结合的方式，其通风装置 与采暖装置、制冷装置等结合在一起而形成完整的空调系统， 导入的外气既可经调节也可不经调节而进入车内。
冷却液控制阀（也称热水阀）对通过热交换器的冷却液 流量进行调节，而热交换器则将冷却液的热量传给空气。被 加热的空气在电动鼓风机的作用下吹入车内（图8-5）。
图8-4 钢索式冷却液控制阀（热水阀） 1—保护层；2—钢索；3—装配支架；4—阀门； 5—来自发动机的冷却液；6—去加热器芯的冷却液
热交换器的结构有管片式、管带式和带状蜂窝式等，一般 由传热系数很高的黄铜制造而成。电动鼓风机多为离心式叶片 鼓风机，具有高、中、低三挡转速，可以调节换气强度，一般 与空调制冷系统送风共用。
图8-5 典型发动机冷却液采暖式暖风系统的布置 1-电动鼓风机；2-热水供应软管；3-加热器芯； 4-挡风玻璃除霜器管道；5-加热器底板出风口；6-热水返回软管
2.发动机废气采暖系统
发动机废气采暖系统是利用装在排气管道上的特殊热交 换器，实现高温废气与低温空气的热交换，把产生的暖风送 入车厢，供采暖与风窗玻璃除霜之用。
2）冷凝放热过程
高温、高压的过热制冷剂蒸汽进入冷凝器，压力和温度 降低。当制冷剂的温度降至40～50℃时，制冷剂由气态变为 液态，同时放出大量的热。
3）节流膨胀过程
液态制冷剂流到储液干燥器后，在储液干燥器中除去水分
和杂质，由管道流入节流膨胀阀。温度和压力较高的液态制冷 剂通过膨胀阀装置后体积变大，压力和温度急剧下降，以雾状 （细小液滴）排出膨胀装置。 膨胀阀阀口的横截面积可作动态调节，以控制制冷量的 流量，确保制冷剂在蒸发器内完全蒸发。
3.汽车蒸汽压缩制冷系统工作原理
汽车蒸汽压缩制冷系统工作时，制冷剂以不同的状态（物 态）在密闭系统内循环流动，每一循环包括四个基本过程：