毕业设计（论文）-汽车空调电气系统与制冷系统的设计与实现(25页).doc

-毕业设计（论文）-汽车空调电气系统与制冷系统的设计与实现-第 24 页学生毕业设计（论文）报告系 别： 专 业： 班 号： 学 生 姓 名： 学 生 学 号： 设计（论文）题目： 汽车空调电气系统与制冷系统的设计与实现 指 导 教 师： 目录摘要.3Abstract.4第一章 绪论.5第二章 汽车空调系统控制电路的主要内容.62.1 压缩机电磁离合器控制电路2.2 发动机转速与温度控制电路（即空调放大器）2.2.1 发动机转速控制电路2.2.2 温度控制电路2.3鼓风机控制电路 2.3.1 由风机开关和调速电阻联合控制2.3.2 电控模块通过大功率晶体管控制2.3.3 晶体管与调速电阻组合型2.4 冷凝器散热风扇控制电路2.4.1 空调开关直接控制2.4.2 空调开关和水温开关联合控制2.4.3 制冷剂压力开关与水温开关组合控制第三章 汽车空调系统控制电路对整车性能的影响及其工作原理 12 3.1 汽车空调控制电路对整车性能的影响 3.2 汽车空调控制电路的工作原理第四章 汽车空调制冷系统的发展 14第五章 汽车空调制冷系统的特点. 14第六章 汽车空调制冷剂和润滑油 14第七章 压缩机 17第八章 汽车空调制冷系统原理 30结束语 33参考文献 35致谢 36摘 要汽车工业在我国面临着高速稳定发展时期，汽车技术的更新围绕安全性、舒适性和节能环保方面发展。汽车空调作为汽车舒适性的重要部件，在目前对汽车燃油经济性要求特别苛刻的条件下，对于非独立式空调系统其控制电路是系统工作的关键。本文通过对汽车空调电气系统与制冷系统的研究和汽车空调系统控制电路中压缩机电磁离合器控制电路、发动机转速与温度控制电路，说明了汽车空调系统控制电路是如何保证汽车空调系统正常工作和骑车的各种工况都能不受空调的影响。另外汽车空调的安装比家用空调难度大要求高，所以需要设计出新的汽车空调制冷系统。关键词：汽车，空调，控制，电路 , 汽车空调 , 制冷系统 , 组成原理Discussion on automobile air conditioning system control circuitAbstractThe automobile industry in our country are faced with high-speed and stable development period, automotive technology updates on safety, comfort and energy saving and environmental protection development. Automobile air conditioner for automobile comfort important component, in the current on automobile fuel economy requirements are especially demanding conditions, for an independent air conditioner system and its control system circuit is the key. This article through to the automobile air conditioning system the principle of the control circuit of automotive air conditioning system and control circuit of the compressor electromagnetic clutch control circuit, the engine speed and the temperature control circuit ( i.e. conditioning amplifier ), a control circuit and a condenser cooling fan control circuit failure investigation, the automotive air conditioning system control circuit is how to ensure the normal automotive air conditioning system work and ride under various working conditions can not suffer the effect of conditioning, additionally the installation of air conditioning than household air-conditioner difficult require high, so we need to design a new automobile air-conditioning and refrigeration system.Key Words: Automobile, air conditioning, control, circuit, Automotive air conditioning The refrigeration system Composition principle第一章 绪论1.1课题研究的目的和意义汽车工业在我国面临着高速稳定发展时期，汽车技术的更新围绕安全性、舒适性和节能环保方面发展。汽车空调作为汽车舒适性的重要部件，其控制电路是系统工作的关键。其能保证汽车空调系统的正常工作，维持车内所需温度；而对于非独立式空调系统，汽车发动机配置功率的大小，是以满足汽车整体性能，特别是汽车的动力性和经济性为原则，所以，能额外供给空调系统的动力是不多的。在目前对汽车燃油经济性要求特别苛刻的条件下，一般不会为空调系统特意留出更多的动力。所以，汽车安装空调系统后，对汽车的工况会产生许多不利的影响。为消除这些不利的影响，充分发挥非独立式空调系统的优点，必须根据汽车在不同工况下对动力要求的情况，分别对空调系统的动作进行控制，保证汽车的各种工况都能不受空调的影响。第二章 汽车空调电气系统主要内容2.1 压缩机电磁离合器控制电路 压缩机的控制方式根据控制开关的位置分为两种：控制电源和控制搭铁型。电源控制的方式是有开关直接控制电源，当开关闭合时，瞬间产生的大电流流经开关至执行器构成的回路，长期工作后容易造成触点烧坏。所以，现在大多数轿车均不采用这种控制方式。而搭铁控制方式是由开关控制继电器线圈的回路，这种控制方法的优点是以小电流信号控制大电流通断，从而有效防止触点烧坏，在点火开关置于点火位置、风凉开关开启、空调放大器继电器吸合、压力开关闭合的情况下，压缩机才能工作，其电路为：蓄电池保险丝2空调继电器空调放大器继电器压力开关电磁离合器搭铁。 （a）控制电源型 （b）控制搭铁型2.2 发动机转速与温度控制电路 随着电子技术的发展，电子元件集成化程度越来越高，使电子装置体积不断缩小，功能不断扩展及高度智能化。汽车空调控制器在发展过程中也一样，从无到有，从简单到复杂，从低级到高级，从功能单一到多功能，本节主要讲解具有发动机转速控制和温度控制的放大器。2.2.1 发动机转速控制电路 为了避免发动机低速时接入空调后引起的发动机熄火或发动机过热现象，一般空调系统都设有发动机转速控制电路。其工作原理是：发动机转速检测电路将点火线圈传来的点火脉冲信号转变成一个连续变化的电压信号，且发动机转速越低，该电压就越高。当发动机转速低于规定值（如 800r/min）时，该电压（即 T1 的基极电位）便上升到使 T1 导通，T1 导通后，T3 截止，空调放大器继电器磁化线圈断电，其触点断开，电磁离合器断电，压缩机便停止工作。当发动机转速上升到高于规定值时转速检测电压又下降到使 T1 截止，T3 便导通（假设此时 T2 亦截止），空调放大器继电器磁代线圈通电，其触点吸合，电磁离合器通电，压缩机又开始工作。2.2.2 温度控制电路 空调系统工作时，当蒸发器表面温度下降到一定值时，其表面就会结霜或结冰，这将影响蒸发器的热交换效率，造成制冷能力下降，因此设有温度控制电路。温度控制电路的传感器是一个具有负温度系数的热敏电阻，它安装在蒸发器出口处，检测蒸发器出风口的冷气温度。其工作原理为：蒸发器出口冷气温度越低，热敏电阻的阻值就越大，输入到温度电路后，产生的转换电压就越高。当蒸发器出口结霜或结冰时，温度转换电压便升高到使T2导通，于是T3 截止，空调放大器继电器磁化线圈断电，其触点断开，电磁离合器断电，压缩机停转。当蒸发器表面温度又回升后，温度转换电压又下降到使 T2 截止，T3 又导通（假设此时 T1 亦截止），空调继电器磁化线圈又通电，其触点吸合电磁离合器通电，压缩机又开始工作。 空调放大器原理图2.3 鼓风机控制电路 汽车空调系统的蒸发器采用直接蒸发式的结构，这种结构由换热器和鼓风机组成。鼓风机将车内的空气吸出，强制气流流过蒸发器空气侧，气流则将蒸发器制冷器侧液态制冷剂蒸发时产生的冷量带入车内。 蒸发器转速器的作用是调节蒸发器供风量的大小、扳动风机开关位置，可以调节鼓风机转速，从而调节供风量的大小。2.3.1 由风机开关和调速电阻联合控制 风机的控制档位一般有二、三、四、五速4种，最常见的是四速。通过改变风机开关与调速电阻的接通方式可令风机以不同转速工作。风机开关处于I位置时，至电动机的电流需经3个电阻，风机低速运行；风机开关调至II位置时，至电动机的电流须经过2个电阻，风机按中低速运行；开关拨至III位置时，至电动机的电流只经过一个电阻，风机按中高速运行；开关选定位置IV时，电路中不串联任何电阻，加至电动机的是电源电压，鼓风机以最高速运行。 风机调速控制电路2.3.2 电控模块通过大功率晶体管控制 现代中高档轿车为实现风速的自动调节，风机的转速一般由电控模板通过大功率晶体管控制。 功率组件控制风机德 运行，它把来自程序机构的风机驱动信号放大，放大器的输出信号根据车内情况，按照指令提供不同的风机转速。如果车内温度比所选定的温度高很多，在空调工作状态下，风机将高速运行；而当车内温度降低时，风机速度又降为低速。相反，如果车内温度比所选定的温度低得多，在加热状态下，风机将被启动为高速，当车内温度上升后，风机速度降为低速。 用大功率晶体管控制风机电路2.3.3 晶体管与调速电阻器组合型 鼓风机控制开关有自动挡和不同转速的人工选择模式。当鼓风机转速控制开关设定在自动档时，鼓风机的转速由空调电脑根据车内、车外温度及其他传感器的参数控制。若按人工选择模式式开关，则空调电路取消自动控制功能，执行人工设定功能。 晶体管与调速变速器组合型2.4冷凝器散热风扇控制电路 汽车空调系统的冷凝器将车内的热量排向大气，其结构也是由换热器和风机组成。 对于一般的小型客车和大中型客车，由于车辆底盘结构跟轿车有很大的不同，其冷凝器一般不装在水箱前，故冷凝器冷却风扇须单独设置，一般只受空调开启信号控制。轿车空调的冷凝器一般都装在水箱前，为了减少风扇的配置，使结构简化，轿车在设计上一般都将水箱冷却风扇和冷凝器冷却风扇组装在一起，利用一个或两个风扇对水箱和冷凝器进行散热。车型不同，则配置风扇的数量不同，控制线路设计方面差异也很大，但其控制方式大同小异，一般根据水温信号和空调信号共同控制，同时满足水箱散热和冷凝器散热需要。下面就一些较典型的冷凝器散热风扇电路进行分析。2.4.1 空调开关直接控制 这种控制电路比较简单，A/C开关打至ON的位置，在供电给压缩机电磁离合器的同时，加电源至冷凝器风扇继电器线圈，继电器触点开关闭合，冷凝器冷却风扇高速运转。 空调开关直接控制的冷凝器冷却风扇电路1-冷凝器风扇；2-冷凝器风扇继电器；3电磁离合器；4恒温器；5接至A/C开关2.4.2 空调开关和水温开关联合控制 有些汽车的发动机冷却系统和冷凝器共用一个风扇进行散热。这种风扇有两种转速，即低速和高速。风扇电动机转速的改变是通过改变线路中电阻值的方法实现的。当空调开关开启时，常速风扇继电器通电工作。由于线路中串联了一个电阻，风扇低速运转。当冷却系统水温达到8992°C时，水箱风扇也是低速运转；一旦发动机水温升至97101°C时，水箱风扇高速运转，以加强散热效果。 空调开关和水温开关联合控制型2.4.3 制冷剂压力开关与水温开关组合控制 目前很多轿车采用制冷剂压力开关和水温开关组合的方式对冷却风扇进行控制。如图为丰田LS400冷却风扇控制系统电路图，从图中可看出，起控制作用的是水温开关和高压开关，水温开关和高压开关处于不同状态，则控制继电器形成不同组合，从而控制两个并排的风扇不运转、低速运转或高速运转。 LS400冷却风扇控制系统电路图第三章 汽车空调系统控制电路对整车性能的影响及其工作原理3.1汽车空调控制电路对整车性能的影响 一般汽车空调分为独立空调系统和非独立空调系统两种：独立空调系统：就是除了有给汽车提供动力的发动机之外，还有一个小的发动机，单独为空调系统提供动力。像大巴车这样对空调系统效果要求比较高的车，采用的大多是独立空调系统。但是，此类系统制造以及维修成本较高，并且燃油消耗比较大。非独立空调系统：就是直接利用发动机来驱动空调系统，空调的压缩机需要通过发动机经皮带来传输动力。我们常见的轿车以及SUV车型都是采用非独立空调系统。这一系统的优点是结构简单，方便维修，噪音较小，缺点是会消耗总发动机约15%的动力。在目前对汽车燃油经济性要求特别苛刻的条件下，一般不会为空调系统特意留出更多的动力。所以，汽车安装空调系统后，对汽车的工况会产生许多不利的影响。为消除这些不利的影响，充分发挥非独立式空调系统的优点，必须根据汽车在不同工况下对动力要求的情况，分别对空调系统的动作进行控制，保证汽车的各种工况都能不受空调的影响，以提高整车性能。3.2 汽车空调控制电路的工作原理。 汽车空调控制电路主要分为压缩机电磁离合器控制电路、发动机转速与温度控制电路（即空调放大器）、鼓风机控制电路等，通过对这些基本电路的控制保证汽车的各种工况都能不受空调的影响，以提高整车性能的目的。电磁离合器控制电路：在点火开关置于点火位置、风量开关开启、空调放大器继电器吸合、压力开关闭合（若电磁离合器控制电路还串有其他控制开关，也应闭合）的情况下，压缩机才能工作，其电路为：蓄电池保险丝2空调继电器空调放大器继电器压力开关电磁离合器搭铁。发动机转速控制电路：为了避免发动机低速时接入空调后引起的发动机熄火或发动机过热现象，一般空调系统都设有发动机转速控制电路。其工作原理是：发动机转速检测电路将点火线圈传来的点火脉冲信号转变成一个连续变化的电压信号，且发动机转速越低，该电压就越高。当发动机转速低于规定值（如 800r/min）时，该电压（即 T1 的基极电位）便上升到使 T1 导通，T1 导通后，T3 截止，空调放大器继电器磁化线圈断电，其触点断开，电磁离合器断电，压缩机便停止工作。当发动机转速上升到高于规定值时转速检测电压又下降到使 T1 截止，T3 便导通（假设此时 T2 亦截止），空调放大器继电器磁代线圈通电，其触点吸合，电磁离合器通电，压缩机又开始工作。温度控制电路：空调系统工作时，当蒸发器表面温度下降到一定值时，其表面就会结霜或结冰，这将影响蒸发器的热交换效率，造成制冷能力下降，因此设有温度控制电路。温度控制电路的传感器是一个具有负温度系数的热敏电阻，它安装在蒸发器出口处，检测蒸发器出风口的冷气温度。其工作原理为：蒸发器出口冷气温度越低，热敏电阻的阻值就越大，输入到温度电路后，产生的转换电压就越高。当蒸发器出口结霜或结冰时，温度转换电压便升高到使T2导通，于是T3 截止，空调放大器继电器磁化线圈断电，其触点断开，电磁离合器断电，压缩机停转。当蒸发器表面温度又回升后，温度转换电压又下降到使 T2 截止，T3 又导通（假设此时 T1 亦截止），空调继电器磁化线圈又通电，其触点吸合电磁离合器通电，压缩机又开始工作。鼓风机控制电路：鼓风机的控制档位一般有二、三、四、五速4种，最常见的是四速。通过改变风机开关与调速电阻的接通方式可令风机以不同转速工作。风机开关处于I位置时，至电动机的电流需经3个电阻，风机低速运行；风机开关调至II位置时，至电动机的电流须经过2个电阻，风机按中低速运行；开关拨至III位置时，至电动机的电流只经过一个电阻，风机按中高速运行；开关选定位置IV时，电路中不串联任何电阻，加至电动机的是电源电压，鼓风机以最高速运行。第四章 汽车空调制冷系统的发展汽车空调制冷系统是1939年由美国通用汽车公司帕克公司首先在轿车上安装又机械制冷的空调器。这项技术由于二次世界大战而停止了发展。战后的美国经济迅速发展，特别是因1950年美国石油产地的炎热天气，急需大量的冷气车，而使单一降温的空调汽车得以迅速发展起来。欧洲、日本到1957年才加装这种单一冷气轿车。单一降温的方法目前仍在热带、亚热带地区使用【1】。第五章 汽车空调制冷系统特点（1)空调装置运行时振动较大，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。(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。(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】。第六章 汽车空调制冷剂和润滑油6.1 制冷剂 制冷系统中各个部件中的功能都是通过制冷剂工质的流动和状态变化来实现的。汽车空调制冷系统中目前都是采用蒸汽压缩式制冷方式。由于汽车空调的冷却条件比固定式制冷系统差，所以为了防止冷凝压力过高，应使用饱和蒸汽压力相对较低的制冷剂。在以前生产的汽车空调中大都是用R12，但随着发现CFC类物质对大气臭氧层的破坏作用，根据关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔仪定书，CFC类物质在2000年前已完全禁用。因此目前生产的汽车空调中采用的大都是R134a工质。用R134a替代R12后，制冷系统在许多地方需要改进。两者相比R134a的传热性能比R12高30左右，但流动阻力较大；R134a的冷凝压力高而蒸发压力低，因此压缩机的压比大，功耗增加：R134a的气体比容大，单位容积制冷量小，压缩机的体积增大；R134a的绝热指数小，而比热较大，因此压缩机的排气温度降低，而节流损失增大。对R134a和R12的理论循环进行计算发现前者的性能系数COP值约低3-6。另外R134a汽车空调系统的许多地方需要相应改变，如润滑油用人工合成油代替原先的矿物油，橡胶软管需增加一层尼龙防止制冷剂渗漏等【3】。6.2 润滑油 制冷压缩机中使用润滑油(又称冷冻油)的主要作用有润滑、密封、冷却和消除噪音。冷冻油的性能参数包括粘度、凝固点、闪点、燃点和浊点。冷冻油的存在会影响传热效果，增加功耗，因此根据润滑油的性质舍理选择冷冻油的充灌量对制冷系统是非常重要的。汽车空调中R134a制冷剂是以矿物油为润滑油，但矿物油与制冷剂R134a不相溶而不能使用。目前能与R134a相溶的有PAG和POE(ester)两类润滑油。其中PAG是一种合成多元醇，由于有不同的分子结构而分成许多种类，分别呈现不同物理性质。R134a应用初期，主要采用PAG作为冷冻油。由于PAG的一些不利性能，及多元醇酯POE(ester)合成油的研制成功，加上ester具有许多比PAG更好的性能，故逐渐人们的研究已转移至POE上。POE(ester)是一种合成多元醇酯又称为酯类油，山精选的多元醇酯基础油和添加剂配置而成。主要成分是季戊四醇、三甲基丙酮和各种直炼或支链型酯酸。POE与R134a及R12等制冷剂互溶具有较好的抗磨性、润滑性、稳定性和防腐性【4】。第七章 汽车空调制冷系统各主要部件7.1 压缩机7.1.1 压缩机的合理选型和匹配汽车空调压缩机是汽车制冷系统的心脏，是推动制冷剂在制冷系统中不断循环的动力源，压缩机机型和性能参数的合理选择、传动比的合理确定对整车空调系统的影响是非常重要的。图 7-1 为压缩机图 。图 7-1 压缩机7.1.1.1 压缩机机型选型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活塞式和斜盘式，常见的旋转式压缩机有旋转叶片式。活塞式压缩机是第1代压缩机，结构简单，制冷效率低，目前大多应用在客车和卡车的大排量空调系统中。斜盘式压缩机是第2代压缩机，在1500r/min时, 制冷效率比活塞式压缩机高10，是轻型客车和轿车主选压缩机，豪华型车辆，适宜采用变排量斜盘式压缩机。旋转叶片式压缩机是第3代压缩机，在1500r/min时,制冷效率比往复式压缩机高20，由于制冷效率高、噪声和振动小，在汽车空调系统上也有一定的应用。压缩机机型应根据不同的车型，综合成本经济性、运行经济性等方面合理进行选择【5】。7.1.1.2 压缩机性能参数选型性能参数选型第一步是计算车辆的热负荷，并根据此计算结果进行初步选型，选型原则是压缩机在设计规定转速下额定制冷量不得低于空调系统名义制冷量的93，输入功率不得超过设计规定值的105,单位功率制冷量不得低于设计值的95。压缩机主要性能参数包括：排量、最高允许瞬时转速、最高允许连续转速、压缩机性能曲线等。表1为压缩机排气量与系统制冷量一般选型规范。大中型客车的设计规定转速一般为压缩机转速为20002500rpm。现在大中型客车主发动机功率一般较大，所以压缩机输入功率一般不考虑，主要分析压缩机在规定转速下的额定制冷量、单位功率制冷量是否满足设计要求。轻型客车和轿车由于发动机功率小，必须考虑压缩机的输入功率和额定制冷量。分析压缩机性能曲线图 4-2 为上压缩机转速为18002000rpm时的输入功率和额定制冷量，并把它们与设计规定值进行比较，最终确定压缩机的具体型号。必须注意一点，压缩机的性能参数是在一定的测试工况中测定的，压缩机的测试工况往往与空调系统设计的额定空调工况不一样，所以额定空调系统（即蒸发器）所需的制冷量，必须先换算到同一工况压缩机所需的制冷量，再将额定空调工况的压缩机制冷量换算到测试工况压缩机所需制冷量，然后才能根据测试工况的压缩机制冷量、输入功率，进行压缩机型号的合理选择。图 7-2 发动机转速与制冷量及功耗特性曲线7.1.1.3 压缩机合理匹配压缩机具体型号确定后，必须进行合理的匹配。它的匹配原则是要保证低速状态有较大的制冷能力和较高的制冷效率，高速运行时要求输入功率低，同时还需考虑在高速运转时不会超过压缩机安全限值。7.1.2 确定合适的传动比在非独立式汽车空调系统中，由主发动机通过皮带驱动压缩机，利用离合器的结合与脱离控制空调系统的制冷，在匹配压缩机时，须确定合理的传动比。传动比过小，低速时压缩机输出制冷量不足，无法发挥空调系统的效能、制冷效果不佳；传动比过大，制冷量会有所提高，但压缩机消耗主发动机的动力将增加，燃油经济性、整车动力性降低，可能使压缩机始终在高速状态下工作，在发动机高速运转时，可能导致压缩机超过极限范围。所以必须确定皮带传动系统合适的传动比，保证发动机常用转速时压缩机在制冷量、能耗比都比较高的转速范围内。由于车辆采用的发动机存在差异，有的发动机最高转速较低（额定转速只有2000rpm），有的最高转速较高（额定转速可达4000rpm），转速变化范围宽。如果不加以区分，采用同样的传动比驱动空调压缩机，则会出现制冷量输出特性的差异，见图 7-3 ，表现为高速发动机车辆制冷好，低速发动机车辆制冷不足。图 7-3 传动比相同时不同发动机驱动制冷量输出特性对于同一发动机采用不同传动比时空调的制冷量输出持性呈不同的规律，见图 7-4 。分析研究并掌握这些内在规律，是正确确定汽车空调系统传动比最重要的内容。一般情况下，旅游客车的传动比约等于1；城市公交车辆由于车速慢、起停频繁，传动比一般大于1.15；轻型客车的传动比一般大于1.22。图 7-4 相同发动机不同传动比时空调输出特性7.2 膨胀阀和膨胀节流管7.2.1 膨胀阀（1）膨胀阀的作用 其作用有节流降压使从冷凝器来的高温、高压液态制冷剂节流降压成为容易蒸发汽化的低温、低压雾状物进入蒸发器，即分隔了制冷剂的高压侧与低压侧，但工质的液体状态没有变（雾状是液体的细颗粒）。调节流量由于制冷负荷的改变以及压缩机转速的改变，要求流量作相应调整，以保持车内温度稳定，制冷剂正常工作。膨胀阀就起到了把进入蒸发器的流量自动调节到制冷循环所要求的合适程度的作用。控制流量、防止液击和异常过热发生膨胀阀以感温包作为感温元件控制流量大小，保证蒸发器尾部有一定量的过热度，从而保证蒸发器总容积的有效利用，避免液态制冷剂进入压缩机而造成的液击现象，同时又能将过热度控制在一定范围，从而防止异常过热现象的发生【6】。（2）膨胀阀的种类膨胀阀的种类主要有热力膨胀阀和H形膨胀阀，而热力膨胀阀又分为外平衡和内平衡膨胀阀。（3）热力膨胀阀的结构外平衡膨胀阀 1外平衡膨胀阀的结构由节流降压组件、过热度调节组件和调控机构组成。节流降压组件包括阀体和节流孔;过热度调节组件包括弹簧和调节螺母;调控机构包括感温包、毛细管和外平衡管。外平衡膨胀阀工作原理如图 7-5 所示。制冷剂流量大小由节流孔的开度决定，节流孔的开度又由阀芯和推杆控制。阀芯和推杆受膜片控制。膜片承受三个力:弹簧力和蒸发器出口处由外平衡管输入的压力，这两个压力之和使膜片向上运动;感温包毛细管内充满感温物质，一般用制冷剂，受热膨胀后，力图使膜片向下运动。当三个力平衡时，膜片位置一定，阀芯和节流孔位置一定，开度也一定，这样，流入蒸发器的制冷剂的流量也一定。当蒸发器温度升高，感温包内压力升高，同样由外平衡管引进的蒸气压也会升高。但由于感温包内的制冷剂蒸气是饱和蒸气，而外平衡管引进的是过热蒸气，所以感温包内压力升高比外平衡管引进的过热蒸气的压力升高大得多，将迫使膜片下移，带动顶杆推开阀芯也下移，使孔口开度增大，流入蒸发器的制冷剂流量增大。温度越高，流量越大，则蒸发器制冷量越大，降温也越迅速。当温度下降，感温包内压力下降得比膜片下方的压力快时，弹簧将推动阀芯向上，使节流孔开度减小，制冷剂流量减少。温度越低，流量越小。在制冷系统工作时，外平衡膨胀阀不会关死制冷剂通路，只调节流量大小（因为在蒸发器温度降到快冻结温度时，则膜片下方的压力大于感温包内压力，力求关死节流孔）。这是因为当外平衡膨胀阀即将关死时，蒸发器的温度马上上升，而蒸发器压力由于在出口处有压力控制阀作用，压力保持某一数值，故膜片上方马上产生一个正压力，推开阀芯。也就是说，蒸发器处于低温时，膜片处于一个上下腔压力的动态平衡状态，从而总是维持有少量的制冷剂通过孔口进入蒸发器，以使蒸发器处于不冻结的低温状态。这样，也可以避免高压端的液体流进低压端，防止压缩机在重新工作时发生“液击”现象。图 7-5 为外力膨胀阀。图 7-5 外力膨胀阀内平衡膨胀阀 内平衡膨胀阀的结构由调节机构、感温系统和节流孔等组成。调节机构由阀体、阀座、顶杆、弹簧等组成;感温系统由金属膜片、感温包、毛细管所组成，金属膜片、感温包、毛细管内部都充满感温工质（制冷剂）。制冷剂流量大小由节流孔的开度决定，节流孔的开度又由阀芯和推杆控制，阀芯和推杆受膜片控制。膜片承受三个力:弹簧力和节流后的液体压力，这两个压力之和使膜片向上运动，欲关闭阀芯;感温包毛细管内的制冷剂蒸气压力向下推膜片、顶杆，欲打开阀芯，使节流孔开度增大。当蒸发器温度升高，感温包内压力升高的幅度大于弹簧力和节流后的液体压力升高的幅度之和，膜片向下推动顶杆，使阀孔开度增大，进入蒸发器的制冷剂量增加，温度越高，流量越大，则蒸发器制冷量越大，降温也越迅速。但是弹簧的压力会逐渐变大，膜片达到一个平衡。当温度下降，感温包内压力下降得比膜片下方的压力快时，弹簧将推动阀芯向上，使节流孔开度减小，制冷剂流量减少。温度越低，流量越小。蒸发器的温度会逐渐升高，感温包内压力将逐渐升高，节流孔开度再增大，制冷剂流量增大，蒸发器的温度再降低。膜片所受到的力又达到平衡。 H形膨胀阀（也称整体型膨胀阀）的结构和工作原理H形膨胀阀是因为它的内部通路像H字母而得名，它有四个接口分别与储液干燥罐出口、蒸发器入口、蒸发器出口、压缩机入口相连接;在连接储液干燥罐出口、蒸发器入口之间有一个球阀控制节流孔，球阀的上面与控制杆、感温器相连;球阀下面与弹簧相抵;感温器内装有密封的制冷剂。整个阀固定在蒸发器上。球阀控制节流孔的开度（制冷剂的流量），球阀受弹簧和感温器控制。当蒸发器的温度高时，感温器内的制冷剂压力升高，控制杆推动球阀向下克服弹簧力，将节流口开大，制冷剂流量增大，蒸发器温度下降;反之亦然。H形膨胀阀的优点如下:简单，不需要绝热处理的毛细管感温包系统。结构也很紧凑（因它直接将恒温器、压力保护开关安装在一起）。可靠性高。因H形膨胀阀直接安装在蒸发器上，接头少，制冷剂泄漏的机会大为减少，所以不怕汽车的振动，运行事故少。维修调试方便。H形膨胀阀制冷系统目前已为许多著名的汽车厂家所采用，例如北京切诺基吉普车、奔驰230E型汽车、克莱斯勒汽车等。安装膨胀阀时应注意:膨胀阀应安装在蒸发器的入口管上，阀体垂直放置，不宜倾斜安装，更不要颠倒安装。感温包应安装在蒸发器出口压缩机吸气管的水平段，并应远离压缩机吸气口1.5 m以上，其位置应低于膨胀阀，且感温包要水平;当吸气管径小于25 mm时，感温包贴在吸气管的顶部;当吸气管径大于25 mm时，感温包包扎在水平管的下侧45mm处。无论如何不能贴附在水平吸气管的底部，以防管子底部积油等因素影响感温包的正确感温。外平衡管应接在感温包安装部位后面10 mm处，以免制冷剂在蒸发管内的流动阻力使膨胀阀产生误动作。一般外平衡管的连接端口的位置由厂家直接设计好，不能任意调整。7.2.2 膨胀节流管的结构和工作原理 膨胀节流管（CCOT）是一种固定孔口的节流装置，它的两端都有过滤网，以防堵塞。膨胀节流管直接安装在冷凝器出口和蒸发器的入口之间。膨胀节流管制冷系统是用恒温器来控制电磁离合器的通断，达到控制压缩机的运行，控制蒸发器的温度。其系统是用膨胀节流管代替复杂的膨胀阀，用气液分离器取代了储液干燥罐。膨胀节流管的结构简单，在一根特殊塑料管的中间安装了一段节流用的铜管，铜管的内孔径为35 mm，塑料管的两端装有过滤网，塑料管的外表面有O形密封圈。膨胀节流管的一端插入冷凝器出液管内，而另一端插入蒸发器入口管内。图 4-6 为膨胀节流管图。图 7-6 膨胀节流管7.3 冷凝器7.3.1 汽车空调冷凝器的作用与布置 （1）冷凝器的作用是将压缩机排出的高温、高压气体制冷剂，通过冷凝器将制冷剂热量散发到汽车外的空气中，使高温、高压的气态制冷剂冷凝成高压液体。 （2）冷凝器的布置，冷凝器是空调系统中位置最难布置的部件，如果布置及冷却措施不当，不仅会影响汽车空调性能，造成冷凝压力过高，从而带来一系列不安全因素，而且对汽车散热造成不良影响。汽车空调冷凝器大多布置在汽车的头部或车底、侧面，轿车的冷凝器通常是布置在车头。图 7-7 为长城哈弗汽车的冷凝器【6】。图 7-7 长城哈弗汽车的冷凝器7.3.2 冷凝器的结构 冷凝器就是一个热交换器，其材料可以是钢、铜或铝。其结构就是一组有散热片的盘管，散热片是为了增大冷凝器的散热面积，而且是盘管的支撑。冷凝器的结构形式很多，而在汽车空调制冷系统中经常采用的有管带式、管翅式和平行式等类型。管带式冷凝器为小型汽车的冷凝器，它采用一整根扁形盘管（铝管），盘管中由隔筋形成34个孔道。把扁形管弯成蛇形管后，在管外用0.2 mm的铝片焊在上下两管外壁上。铝片上折皱，以增强换热的效果。图 7-8 为管片式冷凝器结构图。图 7-8 管式冷凝器结构图7.4 蒸发器7.4.1 蒸发器作用和特点 蒸发器是制冷系统中的另一个热交换器，其作用是将经过节流降压后的液态制冷剂在蒸发器内沸腾汽化，吸收蒸发器表面周围空气的热量而降温，风机将蒸发器周围的冷风吹入车内，达到降温的目的。由于车内安放空调器（指直接产生冷风或暖风的组件）的空间位置有限，对尺寸提出了苛刻的要求，为此要求蒸发器具有制冷效率高、尺寸小、重量轻等特点，这几个要求使得汽车空调蒸发器的制造难度比一般空调器的难度大【6】。7.4.2 蒸发器主要结构形式 蒸发器主要有管片式、管带式、板翅式（又称层叠式）三种结构形式。（1）管片式蒸发器由铜质或铝质圆管套上铝散热片组成，经胀管工序使散热片与圆管紧密接触。管片式蒸发器结构比较简单，加工方便，与一般房