汽车空调制冷系统主要组成部分

汽车空调制冷系统主要组成部件结构案例　　

　 　

摘要：压缩机吸入蒸发器中低温、低压的气态制冷剂，将气态制冷剂压缩成高温、高压状态并输入冷凝器。汽车空调制冷压缩机主要采用容积式压缩机，除了有些大型客车采用独立发动机驱动外(副发动机驱动 )，大部分是采用汽车发动机驱动。冷凝器的作用是将制冷剂的热量排放出去，使之转化为液体，一般采用铝材料制造。　　

　 　

关键词：空调制冷  压缩机  冷凝器　　

　 　

一、复习旧课　　

汽车空调制冷系统工作原理　　

二、新课导入
压缩机作为空调制冷系统的重要组成部分，给制冷剂的循环流动提供动力。　　

三、讲授新课　　

一）、压缩机　　

压缩机吸入蒸发器中低温、低压的气态制冷剂，将气态制冷剂压缩成高温、高压状态并输入冷凝器。汽车空调制冷压缩机主要采用容积式压缩机，除了有些大型客车采用独立发动机驱动外(副发动机驱动 )，大部分是采用汽车发动机驱动。汽车空调制冷容积式压缩机种类很多，目前正式使用在汽车空调的压缩机就有 30 多种。按运动形式和主要零件形状，压缩机可按定量式和变量式分类。常用的定量式压缩机又可分为往复活塞式和旋转活塞式。常用的轴向活塞式压缩机有摇板式和斜盘式两种。　　

(1) 摇板式压缩机。　　

摇板式压缩机结构紧凑、工作平稳、质量小。各汽缸以压缩机轴线为中心布置，活塞运动方向平行于压缩机的主轴。各汽缸以压缩机的轴线为中心，五角均匀分布，连杆连接活塞和摇板，两头用球形万向节，使摇板的摆动和活塞移动协调而不发生干涉。摇板中心用钢球作为支承中心，并用一对固定圆锥齿轮限制摇板只能摆动而不能转动。主轴和传动板连接固定在一起。压缩机工作时，主轴带动传动板一起旋转。由于传动板是楔形的，楔形传动板的转动，迫使摇板作以钢球为中心的左右摇摆运动。摆板和传动板之间的摩擦力，使摇板具有转动势，但被固定的一对圆锥齿轮限制，所以摇板只能来回左右摆动，带动活塞在汽缸内作往复运动，完成吸气、排气过程。如果一个摆板上有5 个活塞，那么主轴转动一周就有 5 次吸、排气过程。　　

　 　

　 　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

摇板式压缩机工作原理示意图　　

1—压缩机主轴；2—传动板(端面凸轮)；3—活塞；4—连杆；5—支撑钢球；6—圆锥齿轮；7—摇板　　

　 　

(2) 斜盘式压缩机。斜盘式压缩机结构紧凑、效率高、性能可靠，采用往复式双头活塞。其主要零件是一根主轴，斜盘用花键和主轴固定在一起。当主轴转动时，带动斜盘转动，依靠斜盘的旋转运动驱动活塞作轴向往复运动。　　

　　　　　　　　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

斜盘式压缩机结构　　

1—主轴；2—活塞；3—斜盘；4—吸气阀；5—前排气阀；6—前盖；7—前缸半部；8—后缸半部；9—油底壳；10—后盖；11—机油泵齿轮　　

二）、 冷凝器　　

冷凝器的作用是将制冷剂的热量排放出去，使之转化为液体，一般采用铝材料制造。　　

空调制冷系统工作时，从压缩机出来的高温、高压制冷剂气体流过冷凝器，在外部空气冷　　

却下，制冷剂气体变成液体，但仍处于高压状态。汽车空调制冷系统冷凝器的结构形式主　　

要有管片式、管带式等几种。　　

管片式是汽车空调系统中早期常采用的一种冷凝器，制造工艺简单，由 　0.2mm　 厚度铝翅片用胀孔法将翅片和管贴合传热，管的两头用弯管焊接起来。这种冷凝器散热效果较差，一般用在大、中型客车的制冷装置上。  　　

管带式是由扁管弯成蛇管形，并在其中安置散热带后焊接而成。管带式可以轧制成多孔式，这样能增大蒸气和环境的热交换面积。目前国外普遍使用 36 孔，有的使用到 42 孔，我国一般使用 24 孔的管带。管带式的热交换效率比管片式的大 15%～20%。但其工艺复杂，焊接难度大，且材料要求高，一般用在小型轿车的制冷装置上。　　

对于轿车，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，则把冷凝器安装在车厢两侧、车厢后侧或车厢的顶部。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加速冷却。　　

　 　

　　　　　　　　　　　　　　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

            管片式冷凝器                                管带式冷凝器　　

        1—盘管；2—散热片                1—入口；2—盘管；3—出口；4—翅片　　

三）、蒸发器　　

蒸发器和冷凝器一样，也是一种热交换器，一般用铝材料制造，其在车内的安装位置视车型而定。各种车型所用蒸发器的工作原理是基本相同的，汽车空调制冷系统工作时，来自节流装置的低压雾状制冷剂通过蒸发器管道时，吸收车内空气的大量热量，同时低压雾状制冷剂变为低压气态制冷剂，并回到压缩机，空气中的水分由于温度降低而凝结在蒸发器上，因此制冷装置也起到除湿作用。　　

四）、储液干燥器　　

储液干燥器在冷凝器和膨胀阀之间，由于膨胀阀的出口处于低温，所以如果制冷剂里　　

有水分，就会冻结而将其出口堵塞。储液干燥器有过滤杂质、吸收水分、防止堵塞的作用；另外还可以储存由冷凝器送来的高压液态制冷剂。储液干燥器壳内装有铜丝布网制作的过滤器及干燥用的硅胶。在储液干燥器壳体的顶部，还装有安全熔塞。它是将低熔点的合金浇铸在熔塞的小孔中，若由于某种原因，使得高压侧压力骤然升高，温度也随之升高，当温度上升至 100～105℃，或者压力超过 2.94MPa时，安全熔塞就会熔化或被冲破，及时将制冷剂喷射到大气中，防止损坏制冷装置。玻璃观察窗用于观察系统制冷剂循环流动的具体情况，一般观察窗出现气泡表示循环制冷剂不足；无气泡，则表示适量。　　

五）、膨胀阀　　

膨胀阀安装在蒸发器入口前，为制冷循环高压与低压之间的分界点。在膨胀阀前，制冷剂是高压液体；在膨胀阀后，制冷剂是低压、低温饱和液体和蒸气的雾状混合物。膨胀阀的作用是将高压制冷剂液体节流减压，由冷凝压力降至蒸发压力，以便于制冷剂的蒸发；膨胀阀还可以调节制冷剂进入蒸发器的流量，以适应制冷负荷变化的需要，防止制冷剂液进入压缩机而导致压缩机的损坏。目前膨胀阀有内平衡式热力膨胀阀、外平衡式热力膨胀阀、H 形膨胀阀和膨胀管(孔管)4 种。　　

1、内平衡式热力膨胀阀。内平衡式热力膨胀阀由感温包、毛细管、阀座、阀针及感应机构等组成。　　

　 　

　　　　　　　　　　　　　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

 

内平衡式热力膨胀阀                                H 形膨胀阀结构　　

1—滤网；2—进口；3—阀口；4—阀座；5—弹簧；　　

6—出口；7—内平衡管；8—感温包 9—膜片                                    　　

　 　

在感温包内装入制冷装置所用的制冷剂，感温包固定在蒸发器的出口管路上，并用保温材料进行包扎，保证接触良好，这样温度上升，从而压力也增大。增大了的压力作用在膜片上侧，在数值上大于蒸发器进口压力和弹簧压力的总和，于是阀针离开阀座，阀门开启，制冷剂流入蒸发器。阀门开启后，较多的制冷剂进入蒸发器，使蒸发器内压力上升，当温度降低后，膜片下侧压力增加，上侧压力降低，于是阀门关闭。　　

(2) 外平衡式热力膨胀阀。外平衡式热力膨胀阀和内平衡式的结构大同小异，内平衡式膜片下方的压力是蒸发器的进口压力，而外平衡式膜片下方的压力则是蒸发器出口的压力。由于蒸发器内部会产生压力损失，蒸发器出口压力要小于进口压力。要达到同样的阀开度，外平衡式需要的过热度要小些，因此蒸发器容积效率可以提高。大型客车空调系统要选用外平衡式热力膨胀阀。　　

(3) H 形膨胀阀。H 形膨胀阀的结构如图 7.12 所示，因其内部通道形同 H 形而得名。它取消了外平衡式热力膨胀阀的外平衡管和感温包，直接与蒸发器进出口相连。它有 4 个接口通往空调制冷系统，其中两个接口和普通膨胀阀一样，一个接储液干燥器出口，一个接蒸发器入口。另外两个接口，一个接蒸发器出口，一个接压缩机入口。感温元件处在进入压缩机的制冷剂气流中。H   形膨胀阀具有结构紧凑、使用可靠、维修简单等优点，符合汽车空调的要求。这种膨胀阀安装在蒸发器的进出管之间，感应温度不受环境影响，也无须通过毛细管而造成时间滞后，调节灵敏度较高。由于无感温包、毛细管和外平衡管，不会因汽车颠簸使充注系统断裂外漏以及感温包包扎松动而影响膨胀阀的正常工作。　　

(4) 膨胀管(孔管)。全称为膨胀节流管，它取代膨胀阀，安装位置相同，但只起到节流降压的作用。膨胀管是一根装在塑料套内的小铜管。如果空调制冷装置装有膨胀管，则它属于循环离合器系统(CCOT)，循环离合器系统的特点是依靠间断性的控制压缩机运转来调整流量，不必再安装膨胀阀。膨胀管没有运动零件，也不可调整。在安装有膨胀管的空调系统中，高压侧不用储液干燥器，低压侧装有积累器。　　

　　　　　　　　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

膨胀管　　

　 　

1—孔口；2—出口滤网；3—密封圈；4—进口滤网　　

六）、 储液干燥器　　

储液干燥器在冷凝器和膨胀阀之间，由于膨胀阀的出口处于低温，所以如果制冷剂里有水分，就会冻结而将其出口堵塞。储液干燥器有过滤杂质、吸收水分、防止堵塞的作用；另外还可以储存由冷凝器送来的高压液态制冷剂。储液干燥器壳内装有铜丝布网制作的过滤器及干燥用的硅胶。在储液干燥器壳体的顶部，还装有安全熔塞。它是将低熔点的合金浇铸在熔塞的小孔中，若由于某种原因，使得高压侧压力骤然升高，温度也随之升高，当温度上升至 100～　105℃　，或者压力超过 2.94MPa时，安全熔塞就会熔化或被冲破，及时将制冷剂喷射到大气中，防止损坏制冷装置。玻璃观察窗用于观察系统制冷剂循环流动的具体情况，一般观察窗出现气泡表示循环制冷剂不足；无气泡，则表示适量。　　

　 　

　　　　　　　　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

　 　

储液干燥器　　

1—观察窗；2—进口；3—出口；4—滤网；5—干燥剂；6—吸出管　　

补充内容：　　

汽车空调系统的使用注意事项　　

为了节约能源，保证汽车空调系统具有良好的技术状况和工作可靠性，发挥汽车空调的最大效率，延长其使用寿命，在使用空调时应注意以下几点：　　

(1) 使用空调前应首先了解空调操作面板上各推杆和按钮的作用。　　

(2) 使用空调时应先启动发动机，待发动机稳定运转几分钟后，打开鼓风机至某一挡位，然后再按下空调开关以启动压缩机，调整送风温度和选择送风口，空调即可正常工作。需要注意的是当温度调节推杆处于最大冷却位置时，应尽量使用鼓风机的高速挡，以免蒸发器因过冷而结冰。　　

(3) 在使用采暖、制冷状态时，必须关闭通风口、车窗和车门，以尽快达到满意的温度，节省能量。　　

(4) 在只需换气而不需冷气时，如春、秋两季，只需打开鼓风机开关而不要启动压缩机。　　

(5) 在爬坡或超车时应暂时断开压缩机的运行(即关闭空调开关 )，以免发动机动力不足或发动机超负荷运行而过热。　　

(6) 在夜间行驶时，由于整车耗电量较大，不应长时间使用空调，以免引起蓄电池亏电。　　

(7) 汽车停驶时不要长时间使用空调制冷装置，以免耗尽蓄电池的电能和防止废气被吸入车内，造成再次启动发动机时产生困难和乘员中毒；以免冷凝器和发动机因散热不良而过热，影响空调的制冷性能和发动机的寿命。　　

(8) 在发动机怠速时如使用空调，应适当提高发动机怠速转速至800～1000r/min  以上(有怠速提升装置的空调将自动提高发动机转速 )，以防发动机因驱动空调压缩机而熄火。　　

(9) 汽车低速行驶时(如低于   　25km/h　 )，应采用低速挡以使发动机有一定的转速，可防止发电量不足和冷气不足。 　　

(10) 调整冷风口的风向，以使冷风均匀地吹入车内。冷风不能过于偏向一个方向，否则会使乘员感到不舒服。　　

(11) 如抽烟或其他气味污染了车内空气，可短时间打开通风口或车窗，以便吸入车外的新鲜空气。　　

(12) 严格按汽车空调生产厂家的规定进行保养。　　

(13) 夏季停车应尽量避免在阳光下曝晒，以免加重空调装置的负担。如果停车点是在太阳的照射下，若此时要用车，因车内温度很高，应先打开所有车窗行驶几千米，待车内热空气排出后，再关上车窗，开启空调。　　

(14) 空调使用季节过后，为保持空调良好的工作状态，应每周开动一次，每次开动数分钟。　　

(15) 有些空调器空气入口的控制有新鲜(FRESH )和再循环(RECIRC )两个控制位置。若汽车在尘土飞扬的道路上行驶，应将空气入口控制在再循环位置，以防车外灰尘进入。　　

(16) 原来未装空调器的汽车，一般不宜自行加装，以免发动机超负载而过热。　　

小结：本次课重点讲解空调制冷系统各项装置的具体构造及工作原理。要求学生能够对每一项装置的工作情况能够熟练掌握。　　

作业：简述膨胀阀的作用和工作过程。　　

　 　

参考文献：　　

1.     俞佐平.传热学。北京：机械工业出版社，2003　　

2.     王寒栋.制冷空调测控技术.北京：机械工业出版社。2004　　

3.     李天立.小型制冷设备与维修.上海：上海交通大学出版社.2007　　

4.     王琪.制冷压缩与设备实训.北京：机械工业出版社.2008