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小型制冷设备原理与维修第十章 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第十章第十章 汽车空调器汽车空调器 随着国民经济的高速发展，人民生活水平的日益提高，随着国民经济的高速发展，人民生活水平的日益提高，汽车行业在我国得到了空前的发展，汽车空调器已经成为制冷汽车行业在我国得到了空前的发展，汽车空调器已经成为制冷设备中的一个庞大家族。所谓汽车空调器，是指对客车车厢和设备中的一个庞大家族。所谓汽车空调器，是指对客车车厢和工程车驾驶室进行空气调节，以满足乘客和驾驶人员对空气的工程车驾驶室进行空气调节，以满足乘客和驾驶人员对空气的温度、湿度、流速与洁净度等舒适性要求的空调器。温度、湿度、流速与洁净度等舒适性要求的空调器。美国谢尔比美国谢尔比ACAC眼镜蛇眼镜蛇 11/6/2022210101 1 汽车空调器的特点与分类汽车空调器的特点与分类 一、汽车空调器简介一、汽车空调器简介 汽车空调器的发展，始于汽车空调器的发展，始于2020世纪世纪2020年代。年代。19271927年，第一台年，第一台安装有空调器的汽车在市场上出现。那时的汽车空调器仅仅是安装有空调器的汽车在市场上出现。那时的汽车空调器仅仅是由一台加热器、一套送风系统和一个空气过滤器组成。由一台加热器、一套送风系统和一个空气过滤器组成。1313年后，年后，真正的空调器才在汽车上使用。真正的空调器才在汽车上使用。19401940年，美国的伯卡德公司利年，美国的伯卡德公司利用机械制冷设备，首先在轿车上实现了制冷，随后几年里，这用机械制冷设备，首先在轿车上实现了制冷，随后几年里，这种制冷装置又用到了公共汽车上。种制冷装置又用到了公共汽车上。19601960年，第一台现代汽车空年，第一台现代汽车空调系统由卡德勒克公司推出，很快开始在发达国家普及。调系统由卡德勒克公司推出，很快开始在发达国家普及。2020世世纪纪7070年代初期，美国年代初期，美国9090的汽车安装了空调器，汽车空调器也的汽车安装了空调器，汽车空调器也由原来的单一制冷型发展成为冷暖两用型。由原来的单一制冷型发展成为冷暖两用型。2020世纪世纪8080年代初期，年代初期，大量的工程车辆开始使用空调器。大量的工程车辆开始使用空调器。11/6/20223 随着汽车空调器的使用，人们的随着汽车空调器的使用，人们的思想意识思想意识也发生了根本的也发生了根本的变化，由原来认为的汽车装空调只是一种奢侈品，转变为汽车变化，由原来认为的汽车装空调只是一种奢侈品，转变为汽车装空调是一种必需。人们意识到，汽车安装空调后对车内产装空调是一种必需。人们意识到，汽车安装空调后对车内产生的舒适性环境，能给驾驶人员和乘客带来安全与健康方面的生的舒适性环境，能给驾驶人员和乘客带来安全与健康方面的许多好处，不仅能提高工作效率和行车安全，而且能产生较高许多好处，不仅能提高工作效率和行车安全，而且能产生较高的经济效益和社会效益。的经济效益和社会效益。现在，汽车空调器的性能越来越优良，具有自动控制装置现在，汽车空调器的性能越来越优良，具有自动控制装置的的计算机型汽车空调器计算机型汽车空调器已经在车上使用。汽车空调器不仅配置已经在车上使用。汽车空调器不仅配置在轿车、客车和载货汽车上，而且还配置在农场车辆和各种工在轿车、客车和载货汽车上，而且还配置在农场车辆和各种工程车辆上，如拖拉机、收割机、装载机、推土机等。目前，几程车辆上，如拖拉机、收割机、装载机、推土机等。目前，几乎所有的车辆都安装空调，空调器已经成为汽车的必有配置。乎所有的车辆都安装空调，空调器已经成为汽车的必有配置。11/6/20224 我国在汽车空调方面我国在汽车空调方面发展较晚发展较晚，汽车安装空调的比例也较，汽车安装空调的比例也较小，但是，目前汽车空调在我国市场上的发展势头却比较强劲。小，但是，目前汽车空调在我国市场上的发展势头却比较强劲。随着国民经济的日益强大，汽车安装空调的比例将会大幅度上随着国民经济的日益强大，汽车安装空调的比例将会大幅度上升，这是一种必然的发展趋势。升，这是一种必然的发展趋势。汽车空调汽车空调11/6/20225二、汽车空调器的特点二、汽车空调器的特点 由于汽车结构的特殊性，目前汽车空调器全部采用的是由于汽车结构的特殊性，目前汽车空调器全部采用的是蒸蒸气压缩式制冷循环系统气压缩式制冷循环系统。因此，汽车空调器和前面学习的家用。因此，汽车空调器和前面学习的家用空调器一样，制冷系统主要由压缩机、冷凝器、节流元件、蒸空调器一样，制冷系统主要由压缩机、冷凝器、节流元件、蒸发器和辅助装置组成。汽车空调器是装在汽车狭小的车厢内，发器和辅助装置组成。汽车空调器是装在汽车狭小的车厢内，汽车又是一个移动的物体，它的制冷系统与其他空调器相比又汽车又是一个移动的物体，它的制冷系统与其他空调器相比又有很大的不同。总而言之，汽车空调器有如下特点：有很大的不同。总而言之，汽车空调器有如下特点：劳斯莱斯加长车劳斯莱斯加长车11/6/20226 1 1空调器结构要适应汽车的空间空调器结构要适应汽车的空间 汽车自身的结构比较紧凑，要在汽车有限的空间内安装空汽车自身的结构比较紧凑，要在汽车有限的空间内安装空调器，制冷系统的布置非常困难。为了利用空间，就必须使汽调器，制冷系统的布置非常困难。为了利用空间，就必须使汽车空调器的部件体积要小，效率要高，特别是中小型汽车，各车空调器的部件体积要小，效率要高，特别是中小型汽车，各个部件只能按汽车的结构采取分散的安装方式。个部件只能按汽车的结构采取分散的安装方式。奥迪加长车奥迪加长车11/6/20227 2 2空调器的制冷负荷要大空调器的制冷负荷要大 汽车的车厢容积虽小，车窗面积所占的比例却很大，为了汽车的车厢容积虽小，车窗面积所占的比例却很大，为了保证司乘人员的视野，不能进一步采取隔热措施。汽车在行驶保证司乘人员的视野，不能进一步采取隔热措施。汽车在行驶过程中，受阳光直射的影响，车厢内温度上升较快，因此汽车过程中，受阳光直射的影响，车厢内温度上升较快，因此汽车空调器要有足够大的制冷能力，车厢内才能达到舒适性的要求。空调器要有足够大的制冷能力，车厢内才能达到舒适性的要求。奔驰加长车奔驰加长车11/6/20228 3 3空调器要有良好的抗振性和密封性空调器要有良好的抗振性和密封性 汽车在行驶过程中，产生振动的幅度和强度都非常大，因汽车在行驶过程中，产生振动的幅度和强度都非常大，因此，要求汽车空调器有良好的抗振性和密封性。就制冷循环的此，要求汽车空调器有良好的抗振性和密封性。就制冷循环的管路而言，为了防止因振动引起制冷剂泄漏，大量使用耐氟橡管路而言，为了防止因振动引起制冷剂泄漏，大量使用耐氟橡胶软管代替铜管或铝管，连接各个分散的部件组成制冷系统。胶软管代替铜管或铝管，连接各个分散的部件组成制冷系统。宝马宝马X5X5加长车加长车11/6/20229 4 4压缩机不能使用电动机驱动压缩机不能使用电动机驱动 汽车上的直流电路用蓄电池作电源，通常使用汽车上的直流电路用蓄电池作电源，通常使用12 V12 V或或24 V24 V两种电压。蓄电池存储的电量是有限的，汽车发电机的容量也两种电压。蓄电池存储的电量是有限的，汽车发电机的容量也是有限的，所以不能用电动机驱动压缩机。制冷压缩机的驱动是有限的，所以不能用电动机驱动压缩机。制冷压缩机的驱动一般采用两种方法：一是直接利用汽车的发动机作动力，通过一般采用两种方法：一是直接利用汽车的发动机作动力，通过传动带驱动压缩机。我国无论是在小型汽车上，还是在大型客传动带驱动压缩机。我国无论是在小型汽车上，还是在大型客车上均采用这种形式；二是在汽车上另外安装一台小功率的辅车上均采用这种形式；二是在汽车上另外安装一台小功率的辅助发动机，专门用做压缩机的驱动。这种形式过去常用在大型助发动机，专门用做压缩机的驱动。这种形式过去常用在大型客车上，目前在我国已很少采用。客车上，目前在我国已很少采用。悍马加长车悍马加长车11/6/202210 5 5制冷系统要适应汽车的行驶状况制冷系统要适应汽车的行驶状况 汽车发动机直接驱动的制冷系统，很难保证制冷系统稳定汽车发动机直接驱动的制冷系统，很难保证制冷系统稳定的工况。汽车在行驶过程中发动机的转速变化范围不仅很大，的工况。汽车在行驶过程中发动机的转速变化范围不仅很大，而且无常，要保证制冷系统相对稳定的工况，就需要专用的装而且无常，要保证制冷系统相对稳定的工况，就需要专用的装置和特殊的控制方法。置和特殊的控制方法。保时捷加长车保时捷加长车11/6/202211 6 6操作控制要简单方便操作控制要简单方便 控制方法虽然特殊，但是操作过程要简单方便。驾驶人控制方法虽然特殊，但是操作过程要简单方便。驾驶人员是在驾驶汽车的同时操作制冷系统的，因此控制部件的位员是在驾驶汽车的同时操作制冷系统的，因此控制部件的位置和操作方法要给司机提供方便，功能显示应直观醒目。置和操作方法要给司机提供方便，功能显示应直观醒目。林肯加长车林肯加长车11/6/202212三、汽车空调器的分类三、汽车空调器的分类 1 1按空调器的结构分类按空调器的结构分类 可分为非独立分体式、独立分体式和独立整体式三种类型。可分为非独立分体式、独立分体式和独立整体式三种类型。(1)(1)非独立分体式非独立分体式，是目前使用最广泛的一种汽车空调形式。，是目前使用最广泛的一种汽车空调形式。空调器的压缩机空调器的压缩机由汽车发动机直接驱动由汽车发动机直接驱动，换热器、节流元件和，换热器、节流元件和辅助装置分别安装在汽车的不同位置，这种结构称为非独立分辅助装置分别安装在汽车的不同位置，这种结构称为非独立分体式。以前，这种类型的空调器，由于受汽车发动机的功率限体式。以前，这种类型的空调器，由于受汽车发动机的功率限制，设计的制冷能力较小，常用在轿车、小型客车和工程车的制，设计的制冷能力较小，常用在轿车、小型客车和工程车的驾驶室中。现在，因为汽车发动机的功率裕量较大，大型客车驾驶室中。现在，因为汽车发动机的功率裕量较大，大型客车也配置这种形式的空调器，其结构如图也配置这种形式的空调器，其结构如图10101 1所示。所示。11/6/202213图图10101 1 非独立式空调器制冷系统非独立式空调器制冷系统11/6/202214 (2)(2)独立分体式独立分体式，是在过去的大型客车或公共汽车上安装的，是在过去的大型客车或公共汽车上安装的空调器，由于车厢需要的制冷量较大，压缩机的功率也较大，空调器，由于车厢需要的制冷量较大，压缩机的功率也较大，因此压缩机因此压缩机不采用汽车发动机直接驱动的方式不采用汽车发动机直接驱动的方式，而是安装一台，而是安装一台辅助发动机专供压缩机驱动。辅助发动机和压缩机组合在一起，辅助发动机专供压缩机驱动。辅助发动机和压缩机组合在一起，安装在汽车的中部或后部，换热器、节流元件和辅助装置分别安装在汽车的中部或后部，换热器、节流元件和辅助装置分别安装在汽车的不同位置，这种结构称为独立分体式。安装在汽车的不同位置，这种结构称为独立分体式。(3)(3)独立整体式独立整体式，压缩机由一台专门的辅助发动机驱动，与，压缩机由一台专门的辅助发动机驱动，与换热器、节流元件和辅助装置共同组装在一起，这种结构称为换热器、节流元件和辅助装置共同组装在一起，这种结构称为独立整体式。独立整体式空调器通常安装在汽车的中部或后部，独立整体式。独立整体式空调器通常安装在汽车的中部或后部，利用送风管路将冷风送到车厢内，完成车厢内的空气调节。利用送风管路将冷风送到车厢内，完成车厢内的空气调节。11/6/202215 2 2按压缩机的驱动方式分类按压缩机的驱动方式分类 可分为非独立式和独立式两种形式。可分为非独立式和独立式两种形式。(1)(1)非独立式非独立式，压缩机由汽车发动机直接驱动的空调器称，压缩机由汽车发动机直接驱动的空调器称为非独立式空调器。非独立式空调器具有结构简单，安装方便为非独立式空调器。非独立式空调器具有结构简单，安装方便的优点，目前被使用在各种车辆上。的优点，目前被使用在各种车辆上。(2)(2)独立式独立式，压缩机采用辅助发动机驱动的空调器称为独，压缩机采用辅助发动机驱动的空调器称为独立式空调器。与汽车发动机直接驱动的空调器相比，结构虽然立式空调器。与汽车发动机直接驱动的空调器相比，结构虽然复杂，但是工况稳定，制冷量较大，一般能达到复杂，但是工况稳定，制冷量较大，一般能达到20 kw20 kw，过去，过去常用在大型客车和公共汽车上，现在，新生产的大型客车已不常用在大型客车和公共汽车上，现在，新生产的大型客车已不再使用。再使用。11/6/202216 3 3按功能分类按功能分类 可分为单冷型和冷暖型两大类。可分为单冷型和冷暖型两大类。(1)(1)单冷型单冷型，即单一功能的空调系统。一般来说是指只能在，即单一功能的空调系统。一般来说是指只能在夏季使用制冷方式的汽车空调系统。早期的汽车空调和目前大夏季使用制冷方式的汽车空调系统。早期的汽车空调和目前大多数普通车型上使用的空调系统都属于这一类。采用单冷型空多数普通车型上使用的空调系统都属于这一类。采用单冷型空调系统的汽车，为了解决汽车在冬季供暖的问题，又专门配备调系统的汽车，为了解决汽车在冬季供暖的问题，又专门配备了供暖系统。无论是小轿车还是大客车的供暖系统，一般是了供暖系统。无论是小轿车还是大客车的供暖系统，一般是利利用发动机的冷却水作为热源用发动机的冷却水作为热源的。供暖装置与制冷系统相互独立，的。供暖装置与制冷系统相互独立，各自有不同的控制方式。过去的大型客车也有利用排气余热进各自有不同的控制方式。过去的大型客车也有利用排气余热进行供暖的，现在，这种方式已很少采用。行供暖的，现在，这种方式已很少采用。11/6/202217 (2)(2)冷暖型冷暖型，既能制冷又能供暖的汽车空调装置，又称为全，既能制冷又能供暖的汽车空调装置，又称为全空调系统。这类装置采用一体化控制，制冷和供暖可以同时工空调系统。这类装置采用一体化控制，制冷和供暖可以同时工作，能实现除湿、供暖和制冷等功能的连续调节。这类空调系作，能实现除湿、供暖和制冷等功能的连续调节。这类空调系统的结构复杂，占用空间相对较大，所以常用在一些豪华型的统的结构复杂，占用空间相对较大，所以常用在一些豪华型的小轿车和大客车上，普通车型中还没有普及。小轿车和大客车上，普通车型中还没有普及。11/6/202218 4 4按送风方式分类按送风方式分类 可分为直送式和风道式两种类型。可分为直送式和风道式两种类型。(1)(1)直送式直送式，空调从蒸发器吹出的空气直接进入汽车车厢或，空调从蒸发器吹出的空气直接进入汽车车厢或驾驶室。这种送风方式的优点是送风阻力小，缺点是冷风在车驾驶室。这种送风方式的优点是送风阻力小，缺点是冷风在车厢内流动时，分布的不均匀。普通小轿车、普通货车、工程车厢内流动时，分布的不均匀。普通小轿车、普通货车、工程车和微型车多采用这种送风方式。和微型车多采用这种送风方式。(2)(2)风道式风道式，空调处理后的空气经过送风管路进入车厢内各，空调处理后的空气经过送风管路进入车厢内各个需要的地方。这种送风方式能使空气在车厢内均匀的分布，个需要的地方。这种送风方式能使空气在车厢内均匀的分布，保证车内各个位置的人员满足舒适性要求。由于设置风道，增保证车内各个位置的人员满足舒适性要求。由于设置风道，增加了气流阻力，增加了功耗，也给车厢的布置带来了难度。这加了气流阻力，增加了功耗，也给车厢的布置带来了难度。这种送风方式主要用在中型和大型客车上。种送风方式主要用在中型和大型客车上。需要说明的是，在城市的公交电车或一些特种车辆上使用需要说明的是，在城市的公交电车或一些特种车辆上使用的空调器，有的压缩机是电动机驱动。新加坡三电公司推出的的空调器，有的压缩机是电动机驱动。新加坡三电公司推出的电动机驱动的车用全封闭式压缩机，较早用在了电力公交车上。电动机驱动的车用全封闭式压缩机，较早用在了电力公交车上。11/6/202219 10102 2 汽车空调器的制冷系统汽车空调器的制冷系统 一、汽车空调器制冷系统的组成一、汽车空调器制冷系统的组成 汽车空调器的制冷系统和普通空调器的制冷系统基本相同，汽车空调器的制冷系统和普通空调器的制冷系统基本相同，按使用的节流部件不同，目前，汽车空调器的制冷系统主要有按使用的节流部件不同，目前，汽车空调器的制冷系统主要有膨胀阀系统和节流孔管系统两种类型。膨胀阀系统和节流孔管系统两种类型。1 1膨胀阀系统膨胀阀系统 膨胀阀制冷系统又称为传统温控系统，它的组成如图膨胀阀制冷系统又称为传统温控系统，它的组成如图10102 2所示，是目前使用最多的一种制冷系统。此类空调的特点是所示，是目前使用最多的一种制冷系统。此类空调的特点是安装了储液干燥器、热力膨胀阀和吸气节流阀。安装了储液干燥器、热力膨胀阀和吸气节流阀。汽车空调制冷系统的组成与工作原理汽车空调制冷系统的组成与工作原理1 1汽车空调制冷系统的组成与工作原理汽车空调制冷系统的组成与工作原理2 211/6/202220图图10102 2 膨胀阀制冷系统方框图膨胀阀制冷系统方框图11/6/202221 汽车发动机的动力通过传动带传递给汽车发动机的动力通过传动带传递给电磁离合器电磁离合器。电磁离。电磁离合器是一个控制装置，它的电磁线圈有电流通过时，离合器处合器是一个控制装置，它的电磁线圈有电流通过时，离合器处于合的状态，汽车发动机通过离合器驱动压缩机工作，空调器于合的状态，汽车发动机通过离合器驱动压缩机工作，空调器实现制冷运行。电磁线圈无电流通过时，离合器处于离的状态，实现制冷运行。电磁线圈无电流通过时，离合器处于离的状态，离合器轮随着汽车发动机空转，压缩机不工作，空调器停止运离合器轮随着汽车发动机空转，压缩机不工作，空调器停止运行。电磁离合器的结构如图行。电磁离合器的结构如图10103 3所示，主要由传动轮、驱动盘所示，主要由传动轮、驱动盘和电磁线圈三部分组成。和电磁线圈三部分组成。图图10103 3 电磁离合器结构示意图电磁离合器结构示意图电磁离合器的结构视频电磁离合器的结构视频11/6/202222 离合器的电磁线圈离合器的电磁线圈固定在压缩机的前端盖上，传动轮通过固定在压缩机的前端盖上，传动轮通过轴承固定在压缩机前端盖伸出的短轴上，线圈内无电流通过时，轴承固定在压缩机前端盖伸出的短轴上，线圈内无电流通过时，传动轮随着汽车的发动机空转。驱动盘由固定盘、钢板弹传动轮随着汽车的发动机空转。驱动盘由固定盘、钢板弹簧和活动摩擦盘组成，通过槽键固定在压缩机曲轴的一端。当簧和活动摩擦盘组成，通过槽键固定在压缩机曲轴的一端。当电磁线圈通过电流时，活动摩擦盘与传动轮吸合在一起，带动电磁线圈通过电流时，活动摩擦盘与传动轮吸合在一起，带动压缩机曲轴旋转，制冷系统开始工作。压缩机曲轴旋转，制冷系统开始工作。汽车在行驶过程中，发动机的转速通常在汽车在行驶过程中，发动机的转速通常在8008004 000 r4 000 rminmin之间不断地变化，压缩机的转速也随之变化，制冷循环系统之间不断地变化，压缩机的转速也随之变化，制冷循环系统中的制冷剂流量也在不断地变化。为了满足这种工况要求，节中的制冷剂流量也在不断地变化。为了满足这种工况要求，节流装置在完成降压功能的同时，还要对制冷剂的流量实现自动流装置在完成降压功能的同时，还要对制冷剂的流量实现自动控制。储液干燥器的作用，就是配合热力膨胀阀完成对制冷剂控制。储液干燥器的作用，就是配合热力膨胀阀完成对制冷剂流量的调节。流量的调节。11/6/202223 当压缩机转速变低时，制冷系统中的部分制冷剂暂存在储当压缩机转速变低时，制冷系统中的部分制冷剂暂存在储液干燥器中，当压缩机转速变高时，又为制冷系统提供制冷剂。液干燥器中，当压缩机转速变高时，又为制冷系统提供制冷剂。储液干燥器是高压储液罐和干燥过滤器的组合体，制冷剂液体储液干燥器是高压储液罐和干燥过滤器的组合体，制冷剂液体经过它的时候，完成了对制冷剂的过滤和除湿。其结构如图经过它的时候，完成了对制冷剂的过滤和除湿。其结构如图10104 4所示。所示。图图10104 4 储液干燥器结构图储液干燥器结构图储液干燥器的组成与作用视频储液干燥器的组成与作用视频11/6/20222411/6/202225 储液干燥器的入口与冷凝器的出口相接，入口处安装有易储液干燥器的入口与冷凝器的出口相接，入口处安装有易熔塞，高压侧压力过高时，易熔塞被击穿，起到过压保护作用。熔塞，高压侧压力过高时，易熔塞被击穿，起到过压保护作用。储液干燥器的出口与膨胀阀相连，在出口处安装有储液干燥器的出口与膨胀阀相连，在出口处安装有视液镜视液镜，通，通过视液镜可以观察制冷系统中制冷剂液体的多少，以方便日常过视液镜可以观察制冷系统中制冷剂液体的多少，以方便日常的维护和维修。的维护和维修。有的储液干燥器上没有视液镜，视液镜作为一个独立的部有的储液干燥器上没有视液镜，视液镜作为一个独立的部件，安装在冷凝器出口的管路中，通过钎焊与管路相连，这种件，安装在冷凝器出口的管路中，通过钎焊与管路相连，这种视液镜的外形如图视液镜的外形如图10105 5所示。视液镜一般都具有放大能力，以所示。视液镜一般都具有放大能力，以方便观察。方便观察。图图10105 5 视液镜视液镜11/6/202226 普通车辆的空调器，使用最多的节流元件是普通车辆的空调器，使用最多的节流元件是热力膨胀阀热力膨胀阀，它在节流过程中可以随着压缩机转速的变化。自动的改变阀口它在节流过程中可以随着压缩机转速的变化。自动的改变阀口的开启度，实现对制冷剂流量的自动调节。的开启度，实现对制冷剂流量的自动调节。外平衡式外平衡式热力膨胀热力膨胀阀的外形和结构如图阀的外形和结构如图10106 6所示。所示。图图10106 6 热力膨胀阀外形和结构图热力膨胀阀外形和结构图 a)a)外形图外形图 b)b)结构示意图结构示意图热力膨胀阀的分类与作用视频热力膨胀阀的分类与作用视频11/6/20222711/6/202228 热力膨胀阀安装热力膨胀阀安装在蒸发器的入口处。膨胀阀的感温包与波在蒸发器的入口处。膨胀阀的感温包与波纹管纹管(或膜片盒或膜片盒)组成一个密闭系统，里面充注有制冷剂。感温组成一个密闭系统，里面充注有制冷剂。感温包放置在蒸发器的出口处，感温包与管子外壁紧密接触，并用包放置在蒸发器的出口处，感温包与管子外壁紧密接触，并用隔热材料进行包扎。压缩机转速升高时，蒸发器出口处温度上隔热材料进行包扎。压缩机转速升高时，蒸发器出口处温度上升，感温包内温度上升，内装的制冷剂气化量增大，波纹管因升，感温包内温度上升，内装的制冷剂气化量增大，波纹管因内部压力升高而膨胀，内部压力升高而膨胀，推动推动阀杆向下移动，阀针随之下移，使阀杆向下移动，阀针随之下移，使膨胀阀开启度增大，制冷剂流量增大；压缩机转速下降时，蒸膨胀阀开启度增大，制冷剂流量增大；压缩机转速下降时，蒸发器出口处温度下降，感温包内温度下降，波纹管因内部压力发器出口处温度下降，感温包内温度下降，波纹管因内部压力下降而收缩，阀针在弹簧力的作用下向上移动，膨胀阀开启度下降而收缩，阀针在弹簧力的作用下向上移动，膨胀阀开启度减小，制冷剂流量减小。外平衡毛细管的端头接在蒸发器的出减小，制冷剂流量减小。外平衡毛细管的端头接在蒸发器的出口处，使波纹管下方的压力与蒸发器出口的压力相同，在制冷口处，使波纹管下方的压力与蒸发器出口的压力相同，在制冷剂流量的调节过程中，补偿蒸发器出口压力变化引起的损失。剂流量的调节过程中，补偿蒸发器出口压力变化引起的损失。11/6/20222911/6/202230 有的汽车空调器使用的是有的汽车空调器使用的是H H型膨胀阀型膨胀阀，其结构如图，其结构如图10107 7所所示，示，H H型膨胀阀因其内部通路的形状像英文字母型膨胀阀因其内部通路的形状像英文字母H H而得名。而得名。H H型型膨胀阀在节流过程中，阀口的开启度控制原理和外平衡式热力膨胀阀在节流过程中，阀口的开启度控制原理和外平衡式热力膨胀阀完全相同这里不再重复。膨胀阀完全相同这里不再重复。图图10107 H7 H型膨胀阀外形与结构图型膨胀阀外形与结构图 a)a)外形图外形图 b)b)结构图结构图11/6/202231 热力膨胀阀热力膨胀阀虽然能够根据蒸发器出口的温度变化，自动调虽然能够根据蒸发器出口的温度变化，自动调节制冷剂流量，保证压缩机转速变化时，制冷系统的工况基本节制冷剂流量，保证压缩机转速变化时，制冷系统的工况基本不变。但是，热力膨胀阀的结构决定了它不能有较大的调节不变。但是，热力膨胀阀的结构决定了它不能有较大的调节范围。因此，热力膨胀阀用在独立式空调器中，能够满足制冷范围。因此，热力膨胀阀用在独立式空调器中，能够满足制冷系统的工况要求，可是，当用在非独立式空调器中的时候，由系统的工况要求，可是，当用在非独立式空调器中的时候，由于压缩机的转速变化范围较大，膨胀阀的调节范围就不能完于压缩机的转速变化范围较大，膨胀阀的调节范围就不能完全满足制冷工况的要求。假如压缩机在最高转速工作时，膨胀全满足制冷工况的要求。假如压缩机在最高转速工作时，膨胀阀自动调节的最大开启度不能满足要求，这种情况下，蒸发压阀自动调节的最大开启度不能满足要求，这种情况下，蒸发压力就会下降，由于蒸发压力与蒸发温度是对应关系，所以蒸力就会下降，由于蒸发压力与蒸发温度是对应关系，所以蒸发温度就下降到发温度就下降到OO以下。如果汽车是在潮湿的天气或潮湿的以下。如果汽车是在潮湿的天气或潮湿的地区行驶，蒸发器上就可能出现地区行驶，蒸发器上就可能出现结冰结冰现象，结冰会使蒸发器的现象，结冰会使蒸发器的气流堵塞，引起制冷量下降甚至不能制冷。气流堵塞，引起制冷量下降甚至不能制冷。11/6/202232 吸气节流阀吸气节流阀的作用就是防止蒸发器出现结冰现象。它安装的作用就是防止蒸发器出现结冰现象。它安装在蒸发器出口与压缩机吸气口之间。吸气节流阀主要由真空膜在蒸发器出口与压缩机吸气口之间。吸气节流阀主要由真空膜盒、活塞和与之相连的主弹簧组成，如图盒、活塞和与之相连的主弹簧组成，如图10108 8所示。改变真所示。改变真空膜盒内真空度的大小，可以改变正常工作时通过的制冷剂流空膜盒内真空度的大小，可以改变正常工作时通过的制冷剂流量。当真空度增大时，辅助弹簧被膜片压缩，蒸发压力推动活量。当真空度增大时，辅助弹簧被膜片压缩，蒸发压力推动活塞左移，通过的制冷剂流量增大；当真空度减小时，辅助弹簧塞左移，通过的制冷剂流量增大；当真空度减小时，辅助弹簧使膜片膨胀，与主弹簧一起推动活塞右移，制冷剂流量减小。使膜片膨胀，与主弹簧一起推动活塞右移，制冷剂流量减小。正常工作时，主弹簧力和蒸发压力使活塞处于相对平衡的位置。正常工作时，主弹簧力和蒸发压力使活塞处于相对平衡的位置。在工作过程中，如果蒸发压力发生变化，活塞的位置也随之变在工作过程中，如果蒸发压力发生变化，活塞的位置也随之变化，通过的饱和蒸气流量也发生变化。通过自动改变饱和蒸气化，通过的饱和蒸气流量也发生变化。通过自动改变饱和蒸气的流量，保证蒸发压力基本保持不变，蒸发器表面就不会结冰。的流量，保证蒸发压力基本保持不变，蒸发器表面就不会结冰。气管孔与蒸发器出口相连，可以保证活塞前后都是相同的蒸发气管孔与蒸发器出口相连，可以保证活塞前后都是相同的蒸发压力。液管孔与冷凝器出口相连，当压缩机吸气口的压力变化压力。液管孔与冷凝器出口相连，当压缩机吸气口的压力变化较大时，起到适当的平衡作用。较大时，起到适当的平衡作用。11/6/202233 图图10108 8 吸气节流阀结构图吸气节流阀结构图吸气节流阀（中、高档车用，其它车无此阀）吸气节流阀（中、高档车用，其它车无此阀）11/6/202234 2 2节流孔管系统节流孔管系统 热力膨胀阀不能完全满足汽车空调器工况要求的问题，首热力膨胀阀不能完全满足汽车空调器工况要求的问题，首先引起先引起美国美国汽车空调专家的重视。他们认为，膨胀阀既然不能汽车空调专家的重视。他们认为，膨胀阀既然不能满足非独立式汽车空调工况的要求，就应该用别的器件取而代满足非独立式汽车空调工况的要求，就应该用别的器件取而代之，于是，就出现了利用节流孔管代替膨胀阀进行节流的汽车之，于是，就出现了利用节流孔管代替膨胀阀进行节流的汽车空调系统。使用节流孔管的制冷系统，取消了冷凝器后的储液空调系统。使用节流孔管的制冷系统，取消了冷凝器后的储液干燥器，在蒸发器与压缩机的吸气口之间安装了干燥器，在蒸发器与压缩机的吸气口之间安装了气气液分离器液分离器，气液分离器中设置有干燥过滤器。节流孔管制冷系统的组成如气液分离器中设置有干燥过滤器。节流孔管制冷系统的组成如图图10109 9所示。所示。图图10109 9 节流孔管制冷系统方框图节流孔管制冷系统方框图11/6/202235 节流孔管又称孔管节流孔管又称孔管，是一个长度固定的管形元件，内部有，是一个长度固定的管形元件，内部有一个固定的节流小孔和一个优质的网状过滤器，通常放置在蒸一个固定的节流小孔和一个优质的网状过滤器，通常放置在蒸发器入口前的制冷剂管路中。它的作用和毛细管有点相似，只发器入口前的制冷剂管路中。它的作用和毛细管有点相似，只起节流、降压的作用，不起调节制冷剂流量的作用。使用节流起节流、降压的作用，不起调节制冷剂流量的作用。使用节流孔管的非独立式汽车空调器，主要依靠压力差和压缩机的开停孔管的非独立式汽车空调器，主要依靠压力差和压缩机的开停对制冷剂的流量进行控制。孔管的结构如图对制冷剂的流量进行控制。孔管的结构如图10101010所示。所示。图图101010 10 节流孔管示意图节流孔管示意图11/6/202236孔管式空调制冷系统的结构组成孔管式空调制冷系统的结构组成膨胀阀式空调制冷系统的结构组成膨胀阀式空调制冷系统的结构组成11/6/202237 气液分离器又称为吸气管集液器，它的作用是捕获经过蒸气液分离器又称为吸气管集液器，它的作用是捕获经过蒸发器以后多余的制冷剂液体，防止它们进入压缩机。气液分离发器以后多余的制冷剂液体，防止它们进入压缩机。气液分离器的结构如图器的结构如图10101111所示。所示。图图101011 11 气液分离器结构示意图气液分离器结构示意图11/6/20223811/6/202239 由于由于节流孔管不能随着压缩机的转速变化节流孔管不能随着压缩机的转速变化对制冷剂流量实对制冷剂流量实行调节，因此，经过蒸发器的制冷剂就不能保证是干饱和蒸气。行调节，因此，经过蒸发器的制冷剂就不能保证是干饱和蒸气。如果使大量的制冷剂液滴随着蒸气吸入压缩机，压缩机将会产如果使大量的制冷剂液滴随着蒸气吸入压缩机，压缩机将会产生液击故障，造成对压缩机的严重损害。为了避免压缩机发生生液击故障，造成对压缩机的严重损害。为了避免压缩机发生液击故障，使从蒸发器流出的制冷剂首先通过气液分离器。制液击故障，使从蒸发器流出的制冷剂首先通过气液分离器。制冷剂蒸气进入气液分离器以后，呈涡旋状流动，利用制冷剂液冷剂蒸气进入气液分离器以后，呈涡旋状流动，利用制冷剂液体比气体比重大的特点，蒸气中携带的液滴都会附着在过滤网体比气体比重大的特点，蒸气中携带的液滴都会附着在过滤网和罐壁上，最终全部收集在集液器的底部。连接压缩机吸气口和罐壁上，最终全部收集在集液器的底部。连接压缩机吸气口的管子做成的管子做成U U形，保证只有制冷剂蒸气才能离开集液器进入压缩形，保证只有制冷剂蒸气才能离开集液器进入压缩机。机。U U形管弯曲的底部安装有一个小型的节流管和过滤网，少量形管弯曲的底部安装有一个小型的节流管和过滤网，少量的液体可以通过节流孔进入吸气管。这个节流孔是经过精密校的液体可以通过节流孔进入吸气管。这个节流孔是经过精密校准的，能够确保液体经过节流后，在进入压缩机之前蒸发为气准的，能够确保液体经过节流后，在进入压缩机之前蒸发为气体。节流孔的另一个作用，是让被蒸气携带出来的少量冷冻机体。节流孔的另一个作用，是让被蒸气携带出来的少量冷冻机油返回压缩机。油返回压缩机。11/6/202240 二、汽车空调器制冷系统的参数二、汽车空调器制冷系统的参数 汽车空调器使用的制冷剂是汽车空调器使用的制冷剂是R12R12，由于，由于R12R12对大气臭氧层的对大气臭氧层的破坏作用，被列为首批限制使用物质，发达国家已于破坏作用，被列为首批限制使用物质，发达国家已于19961996年以年以前在汽车空调系统中使用新的制冷剂取代前在汽车空调系统中使用新的制冷剂取代R12R12。我国是发展中国。我国是发展中国家，按条约允许使用到家，按条约允许使用到20062006年。我国政府已于年。我国政府已于20052005年完成新型年完成新型制冷剂完全替代制冷剂完全替代R12R12的工作。的工作。关于选用新型制冷剂，较多的做法是用关于选用新型制冷剂，较多的做法是用R134 aR134 a取代取代R12R12。美。美国从国从19921992年开始到年开始到19941994年为止，车用空调器就完成了年为止，车用空调器就完成了9595的转的转换，到换，到19961996年初，全部转换为年初，全部转换为R134aR134a。我国从。我国从19961996年开始在汽车年开始在汽车空调系统用空调系统用R134aR134a替代替代R12R12的工作，并且规定的工作，并且规定20002000年以后生产的年以后生产的新车停止使用新车停止使用R12R12作为制冷剂。作为制冷剂。11/6/202241 现在新生产的车辆虽然使用的是现在新生产的车辆虽然使用的是R134 aR134 a，但是，使用，但是，使用R12R12作为制冷剂的汽车空调系统仍在旧车辆上运行，其数量还比较作为制冷剂的汽车空调系统仍在旧车辆上运行，其数量还比较庞大，因此，对两种空调系统的参数都需要进行了解。表庞大，因此，对两种空调系统的参数都需要进行了解。表10101 1列出了使用列出了使用R12R12和和R134aR134a两种制冷系统的工况参数。两种制冷系统的工况参数。制冷剂制冷剂蒸发温度蒸发温度 t to o()()蒸发压力蒸发压力 p pk k(MPa)(MPa)过热度过热度ttshsh()()冷凝温度冷凝温度 toto()()冷凝压力冷凝压力 Pk(MPa)Pk(MPa)过冷度过冷度ttshsh()()R12 R12 O O O O30863086 15 151818 60 60 1.5326 1.5326 5 58 8 R134a R134a 0 0 O O29282928 15 151818 60 60 1.6813 1.6813 5 58 8表表10101 1 汽车空调器制冷系统工况汽车空调器制冷系统工况 11/6/202242 表中显示，冷凝压力比其他空调的冷凝压力要高出许多，表中显示，冷凝压力比其他空调的冷凝压力要高出许多，这是因为汽车空调器运行的条件所致。汽车在野外行驶，要适这是因为汽车空调器运行的条件所致。汽车在野外行驶，要适应各个地区的气候环境，按最恶劣的工况选取，环境温度能达应各个地区的气候环境，按最恶劣的工况选取，环境温度能达到到4040以上。汽车均采用风冷式冷凝器，安装位置所处的空间以上。汽车均采用风冷式冷凝器，安装位置所处的空间较小，冷凝器的面积不能做的太大。汽车在行驶过程中容易积较小，冷凝器的面积不能做的太大。汽车在行驶过程中容易积聚灰尘，使传热系数减小。在小型汽车中，冷凝器的安装位置聚灰尘，使传热系数减小。在小型汽车中，冷凝器的安装位置距离汽车发动机较近，受发动机余热的影响等因素，决定了冷距离汽车发动机较近，受发动机余热的影响等因素，决定了冷凝温度不能选的偏低。冷凝温度值选取的高一点，增加了与环凝温度不能选的偏低。冷凝温度值选取的高一点，增加了与环境介质的传热温差，可以补偿上述不足，所以选为境介质的传热温差，可以补偿上述不足，所以选为6060。11/6/202243 汽车空调器的蒸发器同样受安装空