第3章 汽车自动空调系统.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第3章 汽车自动空调系统,第3章 汽车自动空调系统,3.1,概述,3.2,自动空调控制系统的结构与工作原理,3.3,汽车自动空调系统的主要部件及工作原理,3.4,汽车自动空调系统的故障诊断与维修,3.5,案例五,广州本田雅阁轿车自动空调系统的故障诊断与排除,3.6,案例六,广州本田雅阁轿车自动空调系统的维修作业,3.1,概,述,汽车空调技术是随着汽车的普及而发展起来的。和事物由低级到高级的发展规律一样，汽车空调技术的发展史也是由低级到高级，由简单功能到多功能发展，其发展过程可以概括为五个阶段。,第一阶段：单一取暖，即利用房间取暖的方法。,1925,年首先在美国出现利用汽车冷却水通过加热器取暖的方法，到,1927,年发展到具有加热器、风机和空气滤清器的比较完整的供热系统。这种供热系统直到,1948,年才在欧洲出现。而日本到,1954,年开始使用加热器取暖。目前，在寒冷的北欧、亚洲北部地区，汽车空调仍然使用单一供热系统。,第二阶段：单一冷气。,1939,年，由美国通用汽车帕克公司,(,Packard),首先在轿车上安装机械制冷降温的空调器，成为汽车空调的先驱。由于二次世界大战而阻碍了其发展。战后的美国经济迅速发展，特别是,1950,年美国石油产地的炎热天气，急需大量的冷气车，使单一降温的空调汽车得以迅速发展起来。欧洲国家、日本到,1957,年才在汽车上加装这种单一冷气的空调器。单一降温的方法目前仍然在热带、亚热带地区使用。例如我国广东、海南岛使用的空调出租汽车，大部分只有制冷降温功能。,第三阶段：冷暖一体化。,1954,年通用汽车公司首先在纳什,(,Nash),牌轿车上安装了冷暖一体化的空调器，汽车空调才基本上具有调节控制车内温度、湿度的功能。随着汽车空调技术的改进，目前的冷热一体空调基本上具有降温、除湿、通风、过滤、除霜等功能。这种方式目前仍然在大量的经济汽车上使用，是目前使用量最大的一种空调方式。,第四阶段：自动控制的汽车空调。冷暖一体汽车空调需要人工操纵，这显然增加了驾驶人员的工作量，同时控制质量也不大理想。自从冷暖一体化出现后，通用公司就着手研究自动控制的汽车空调，并于1964年首先安装在凯迪莱克(,Cadillac),牌轿车上，紧接着通用、福特、克莱斯勒三大汽车公司竞相在各自的高级轿车上安装自动空调。日本和欧洲各国直到1972年才在高级轿车上装上自动空调。例如目前的高级皇冠牌、世纪牌、总统牌、德国的奔驰牌、奥迪牌等汽车。,这种自动空调装置，只要预先调好温度，机器就能自动地在调定的温度范围内工作。机器根据传感器检测到车内、车外环境的温度信息，自动地指挥空调器各部件工作，达到控制车内温度和其他功能的目的。目前，大部分的中、高级轿车及高级大巴都安装有自动空调。,第五阶段：微型计算机控制。,1973,年美国通用汽车公司和日本五十铃汽车公司,(,后合并到三菱集团,),一起联合研究微机控制的汽车空调系统，并于,1977,年同时安装在各自的汽车上，将汽车空调技术推到一个新的高度。微机控制的汽车空调功能增加，显示数字化，冷、暖、通风三位一体化，由电脑按照车内外的环境所需，实现微调节。通过电脑控制，实现了空调运行与汽车运行的相关统一，极大地提高了制冷效果、节约了燃料，从而提高了汽车的整体性能和舒适性。,3.2,自动空调控制系统的结构与工作原理,3.2.1,自动空调控制系统的组成与功用,1.,空气调节系统,空气调节是指将冷风、热风、新鲜空气有机地进行混合，形成适宜的气流供给车内。混合系统包括加热器、蒸发器、鼓风机和风门等。空气调节系统有以下几种。,(1),冷、暖风独立式。冷风、暖风装置各自独立地操作，以适应炎热、寒冷气候。暖风装置也可用于除霜。,(2),冷、暖风转换式。冷暖风转换式空气调节系统在加热器不用时送入车内的是冷气；而蒸发器不用时则送入的是暖气；若两者都不用则送入车内的是自然风。,(3)半空调方式。半空调方式空气调节系统将车外空气和车内空气经风门混合后，先经蒸发器冷却、除湿，后经鼓风机送入风门调节，部分进入加热器，冷气出口不再调节。由风门调节送入车内的空气，当蒸发器不用时，则全部引到加热器，送入车内的是暖风；当加热器不用时，则送入冷风；两者都不用时，则送入车内的是自然风。,(4),全空调式。全空调式空气调节系统也称空气混合系统，如图,3-1,所示。车内、外空气经风门调节后，通过蒸发器降温、除湿，部分空气可再经加热器加热，出来的冷风和热风再混合，然后按要求送入车内。总之，混合空气的温度是由风门来调节的。,图,3-1,全空调式结构,2.,风管系统与真空回路,在汽车仪表板下面有一套风管系统，将所需空气分配到车内前端、后端及两侧。风管系统的风门由真空控制系统控制，不同的车型其风管系统的布置和真空回路的结构形式不同。,3.,温度自动控制系统,汽车空调温度自动控制系统一般由温度选择器、车内外温度传感器、日光强度传感器组成的温度检测电路和计算机、电磁阀、真空控制系统组成。真空驱动器与空气混合调节门、风机转换开关、电位器、热水阀开关相连，并能使其同时工作，实现自动控制。,计算机根据温度检测电路输入的信息，经过计算比较后输出一个电流值给两个电磁阀，将电信号转换成真空信号，指挥真空驱动器工作，对风门开度、风机转速和热水阀实行控制，并在电位器的作用下，根据车内、车外的温度不断修正系统的输出信号，使车内温度保持选定的恒温。温度自动控制系统的结构与工作过程如图,3-2,所示。,图,3-2,温度自动控制系统,3.2.2,电控气动空调控制系统,1.,真空控制系统,真空控制系统如图,3-3,所示，由两个小真空控制系统组成。从真空转换器到真空驱动器为一子系统，用于自动调节温度；从功能选择键控制真空选择器的上、中、下风门开关和热水阀开关为另一子系统。两个子系统的真空度和操作互不干涉。,图,3-3,真空控制系统,2.,控制电路,电控气动空调控制系统的控制电路如图,3-4,所示，由温度控制放大器、熔断器、功能选择器、车外温度传感器、车内温度传感器、恒温器开关、继电器、风机调速电阻等组成，用以控制风机、压力开关、怠速继电器、电磁离合器、真空换能器的工作。,图,3-4,控制电路,3.,电控气动空调自动控制系统的工作原理,电控气动空调自动控制系统的工作原理如图,3-5,所示。当选定空调功能时，系统控制过程为：将预定温度的温度选择电阻,1,及车内、车外温度传感器,2,、,3,提供的信号送到温度控制放大器,8,，即产生电流信号，输入真空换能器,4,，转换成相应的真空度信号，将此时的真空度送至真空驱动器,7,使控制杆,13,位移，温度风门控制曲柄,10,、风机转速和反馈电位计都处于一个相应位置，从而将一定温度和流量的空气送入车内。,图,3-5,电控气动空调控制系统,3.2.3,全自动空调控制系统,1.,全自动空调控制系统的结构,全自动空调控制系统主要由电桥、比较器、真空控制器等组成。而电桥由车内,/,外温度传感器、日光强度传感器和调温电阻组成，如图,3-6,所示。,图,3-6,全自动空调控制系统,2.,全自动空调控制系统的工作原理,1)降温控制原理,当调温电阻,4,设定的温度低于车内温度时，空调系统就开始工作。由于调温电阻的阻值低于传感器桥臂的总电阻值，电桥处于不平衡状态，电桥输出端的电位,U,B,U,A,，,比较器,2,的,OP,2,无电流输出，而,OP,1,输出电流使降温真空转换器,9,打开大气通路，使作用在真空驱动器,13,的真空度减小，控制杆,11,上移，将温度风门,17,关小，减弱由加热器,20,来的空气流量，而增大由蒸发器,21,来的空气流量，使流入车内的空气温度下降，同时风机调速开关,12,使风机转速提高。,设定的温度与车内温度相差越大，则电桥两端电位差就越大；真空转换器的大气通道的开度越大，真空驱动器的真空度就越小，控制杆上移量也就越大，温度风门,17,随之开度越小，甚至关闭，送入车内空气的温度也就越低。与此同时，控制杆上移过程中，反馈电位器,10,的阻值减小，甚至为零，而风机则在最高转速下运转，蒸发器以最大的制冷量输送冷空气至车内。,2)升温控制原理,当车内温度下降至低于设定值时，车内温度传感器的阻值减小，电桥输出端电压下降，,使,U,B,U,A,。,比较器,2,的,OP,1,无输出，而,OP,2,输出电流信号，真空转换器,8,打开与真空罐,15,的通道，使真空驱动器,13,的真空度增大。控制杆,11,下移，温度风门,17,逐渐打开，让一部分冷空气经过加热后再送入车内，使车内温度升高。随着控制杆的下移，反馈电位器,10,的电阻增大，使,OP,2,输出电流增大，真空转换器,8,打开真空通道的开度增大，制动杆移动量增大。当控制杆下移至极限位置时，温度风门,17,开启加热器通道，而关闭车内送冷空气的风口，同时，在开关,12,的控制下使风机低速运转，使车内温度快速升高。,由于比较器中的,OP,1,、,OP,2,交替输出及真空转换器,8,、,9,交替打开大气通道和真空通道，控制了温度风门的开度及风机的转速。又由于反馈电位器的应用，使设定温度和车内温度相差较大时，能相应输入最多的冷空气或热空气，温度相差较小时，又能逐渐降温或升温，从而实现了使车内温度自动控制在设定的温度值。,3.2.4,微型计算机空调控制系统,此系统以微型计算机为控制中心，对各种传感器采集的多种参数进行检测，并与控制面板设定的信号进行比较，经计算处理后进行判断，然后输出相应的调节和控制信号，通过相应的执行机构，对压缩机的开、停状况，送风温度及模式，热水阀开度等做及时的调整和修正，以实现对车内空气环境进行全季节、全方位、多功能、最佳化的调节和控制。同时，系统还具有故障自诊断检测功能，当系统出现故障时，能及时采取相应的保护措施。,微机控制空调系统控制面板示例如图,3-7,所示，控制面板上的车内、车外温度为数字显示，送风模式等空调运行参数以图符显示，操纵键为琴键式。,图,3-7,微机控制空调系统控制面板,1.,微机空调控制系统的组成,微机空调控制系统主要由传感器、微型计算机、执行机构、真空控制系统等组成，如图,3-8,所示。,图,3-8,微机空调控制系统,1),传感器,传感器包括车内温度传感器,(,装在仪表板下,),、车外温度传感器,(,装在前保险杠下或水箱前,),、日照传感器,(,装在前挡风玻璃下、仪表板上,),及发动机冷却水温度传感器,(,装在暖气芯片水管处,),等。其中发动机冷却水温度传感器用来限制当发动机冷却水温较低时风机转速只能在低挡，以免发动机长时间在低水温下运行，造成磨损过甚。,2),空调,ECU,电控空调,ECU,由硬件和软件两部分组成。其中硬件包括主机和,I,/,O,接口，主机又由中处理器,CPU,及主存储器,RAM,组成。软件包括系统软件和应用软件部分，系统软件包括语言处理程序、操作系统、服务诊断程序等，应用软件包括工程设计程序、过程控制程序及数据处理程序等。,3),执行机构,执行机构主要包括鼓风电动机、压缩机电磁离合器、热水阀及空气混合挡板、温度门挡板、出风位置挡板等。此外，执行机构还包括各种警告灯，如制冷剂压力异常警告灯、冷却水温度异常警告灯等。,2.,微机控制汽车空调系统具备的功能,1)空调控制,空调控制包括温度自动控制、风量控制、运转方式给定的自动控制、换气量的控制等，可满足车室内乘员对空调舒适性的要求。,2)节能控制,节能控制包括压缩机运转控制、换气量的最适量控制以及随温度变化的换气切换、自动转入经济运行、根据车内外温度自动切断压缩机电源等。,3)报警功能,报警功能包括制冷剂不足报警、制冷压力高出或低出故障判断报警等。,4)显示功能,离合器打滑报警、各种控制器件的故障包括显示给定温度、控制温度、控制方式、运转方式的状态以及运转时间等。,5)故障储存,空调系统发生故障，计算机将故障部位用代码的形式储存起来，维修时调出来，以便快捷寻找故障的部位，方便维修。,3.,微机空调控制系统的工作原理,输入到微型计算机的信号主要有车内温度、车外温度、日光强度、发动机冷却液温度、设定温度、空调运行模式、温度风门位置、压缩机制冷剂温度及压力等。微型计算机输出的控制信号主要有真空转换器真空度、各风门和温度调节风门位置、鼓风机运转状态、压缩机运转状态等。,当通过操作键设定好车内温度时，空调运转过程中，微型计算机将不断地监测各种传感器输送来的信号，并对送风温度和风量进行及时的调整和修正，同时自动选择送风方式和送风口。当车内热负荷增大时，微型计算机会自动改变压缩机的开、停时间，增大制冷量，同时加大送风速度，以补偿由于车外温度升高、日照强度加大、车内热负荷增加等造成的车内温度的升高。在空调自动运行方式下，送风模式和送风口的选择是自动切换的。系统降温、升温的工作原理与全自动控制系统的工作原理相似。,微机的控制系统设置了经济运行方式。在此方式下运行，微机会让压缩机在尽可能少的时间内工作，甚至不工作的情况下保持车内的设置温度。如在车外温度与设定温度相差不大时，空调便可在此方式下工作，以达到节能的目的。,4.,微机空调控制系统电路,丰田,LS400,型轿车空调控制系统电路示例如图,3-9,所示。,图,3-9,丰田,LS400,型轿车空调控制系统电路,3.3,汽车自动空调系统的主要部件及工作原理,3.3.1,采暖装置,1.,独立式采暖装置,独立式采暖装置是利用柴油或煤油等燃料在专门的燃烧器内燃烧所产生的热量为车内提供暖气，其特点是供暖充分，不受汽车运行状态的影响，但结构复杂，耗能多，适用于供暖量较大的中、大型客车。此装置一般由燃油泵、燃油雾化器、燃烧室、电热塞、风扇、鼓风机、电动机等部件组成。,2.,非独立式采暖装置,非独立式采暖装置是利用发动机工作时冷却水的余热,(80,95),为车内提供暖气，也称水暖式采暖装置，具有结构简单、成本低、不耗能、操作维修方便等优点，但其采暖量受汽车发动机运转工况的影响较大，适用于中、小型客车和轿车。此装置一般由加热器、鼓风机、热水阀、通风道与发动机冷却系统等组成，如图,3-10,所示。,图,3-10,水暖式采暖装置结构,3.,基本结构,1),水阀,水阀安装在发动机冷却液通道中，用于控制进入加热器芯的发动机冷却液流量。通过移动控制板上的温度调节杆,(,一般分为线缆控制、真空控制、电磁阀控制三种控制形式,),，便可操纵水阀，如图,3-11,和图,3-12,所示。但有些最新车型没有水阀，发动机冷却液经常直接流过加热器芯，暖风装置出口温度由驾驶员打开和关闭位于加热器芯壳体内的风挡来调节。,图,3-11,水阀结构,(,线缆式,),图,3-12,水阀结构,(,真空式,),2)加热器芯,如图,3-13,所示，加热器芯由管子和散热片等零件构成。最近生产的一些车型中使用了新式加热器芯，这种加热器芯的管子上增加了大量凹坑，用于改善其热量输出性能。,图,3-13,加热器芯结构,3)鼓风机,常用的鼓风机一般由铁氧体电动机和笼形风扇组成。鼓风机电动机主要有单轴和双轴两种形式，靠连接键固定，采用内部冷却装置，通过驱动一个或两个笼形风扇来推动空气穿过蒸发器或加热器芯，其结构如图,3-14,所示。,图,3-14,鼓风机结构,4.,工作原理,当发动机的冷却液温度达,80,时，节温器开始分流部分冷却液进入加热器芯，此时冷空气被鼓风机强迫通过加热器芯，经热交换加热后送进车厢,(,驾驶室,),进行取暖和风窗除霜、除湿。在加热器芯中经热交换温度下降的冷却液离开加热器，被发动机水泵抽回发动机，完成一次热交换循环。在发动机缸体的出水口上由水阀控制出水量大小，从而调节了暖风机的产热量，也可通过调节鼓风机的风量，完成对取暖温度的调控。由于发动机冷却水起到热源的作用，因此在发动机处于冷态时，加热器芯不会变热，流经加热器芯的空气的温度也不会升高。,进入暖风机的空气有三种方式：一种是吸入车内的空气，称为内循环；第二种是吸入车外新鲜空气，称为外循环；还有一种是同时吸入内外两种空气，称为混合循环。内循环的优点是被加热的空气吸热量较少，即采暖效果较好，但空气不新鲜。外循环的优缺点正好与内循环的相反，吸入的空气新鲜，但降低了出风温度，采暖效果受到影响。因此，汽车上多采用混合循环或外循环的进气形式。,3.3.2,制冷装置,汽车空调制冷系统是通过制冷工质在系统内循环流动，由制冷工质的液态和气态转换过程，将车内的热量传递到车外，达到车内降温的目的。制冷工质在此称作制冷剂，目前，汽车空调系统使用的制冷剂有,R12(,二氟二氯甲烷,),和,R134a(,四氟乙烷,),两类。汽车空调制冷系统一般由压缩机、冷凝器、膨胀阀、储液干燥器、蒸发器等零部件组成，如图,3-15,所示。,图,3-15,汽车空调制冷系统组成,1.,基本结构,1)压缩机,压缩机是空调制冷系统的心脏部件，其功用可归结如下：,(1)抽吸作用：压缩机的抽吸作用与膨胀阀节流作用相配合，使蒸发管内的制冷剂压力下降，实现制冷剂从液态向气态的转化过程，通过吸热，带走车厢内的热量。,(2)压缩作用：压缩机将低压气态制冷剂压缩，使其压力和温度升高，实现制冷剂从气态向液态的转化过程，并通过冷凝器释放热量，将热量排放到车外。,(3),循环泵作用：压缩机的不断抽吸和压缩，实现了制冷剂的循环流动，因此，压缩机也是制冷剂循环流动的动力源。,压缩机的种类较多，目前，斜盘式压缩机和翘板式压缩机应用较广。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。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。斜盘式空调压缩机结构如图,3-16,所示。翘板式压缩机结构紧凑、工作平稳、质量轻。其活塞以压缩机轴为中心线呈圆周排列。压缩机轴上固定有端面凸轮，活塞通过连杆与翘板相连。当压缩机工作时，凸轮转动驱动翘板作圆周翘动，通过连杆迫使活塞作往复运动。图,3-17,所示为翘板式空调压缩机的工作原理。,图,3-16,斜盘式空调压缩机结构,图,3-17,翘板式空调压缩机工作原理,2),电磁离合器,电磁离合器的作用是根据需要接通或断开发动机与压缩机之间的动力传递，它是汽车空调控制系统中最重要的部件之一，受温度控制器、空调,A/C,开关、空调放大器、压力开关等元器件的控制。,电磁离合器一般安装在压缩机前端而成为压缩机总成的一部分，主要由电磁线圈、带轮、弹簧片、压力板、引铁、轴承等零部件组成，如图,3-18,所示。带轮通过带由发动机曲轴前端的带轮驱动；压盘通过弹簧片或橡胶弹簧与压盘轮毂相连接，压盘轮毂则通过一只平键与压缩机前端的伸出轴相连接；电磁线圈固定在带轮内压缩机前端盖上。,图,3-18,电磁离合器结构,3)冷凝器与蒸发器,冷凝器是一种热交换器，其功用是将压缩机排出的高温、高压气态制冷剂的热量吸收并散发到车外，并通过散热器风扇和汽车迎面来风对制冷剂进行强制冷却，使气态制冷剂变为高温、高压的液态制冷剂。,汽车用冷凝器有管片式和管带式两种，通常设置在散热器前面，一般采用铝材料制造，结构如图,3-19,所示。,图3-19 冷凝器结构,蒸发器也是一种热交换器，但蒸发器的作用与冷凝器刚好相反，它将其接触表面空气的热量吸收，形成冷空气，经鼓风机将冷空气吹入车厢，就可实现对车厢内空气的降温和除湿。蒸发器的工作过程为：经膨胀阀节流后的制冷剂湿蒸汽进入蒸发器后，吸收热量而沸腾，并成为饱和蒸汽；鼓风机不断地将热空气送至蒸发器外表面，而将温度较低的冷空气吹入车厢内，使车厢内的温度降低。蒸发器的结构与冷凝器相似，目前采用的蒸发器有管片式、管带式和层叠式三种，图,3-20,所示为管片式蒸发器的结构示意图。,图,3-20,管片式蒸发器结构,4)储液干燥器,储液干燥器的功用是过滤、除湿、气液分离及临时性地储存一些制冷剂。储液干燥器主要由滤网、干燥剂、储液罐、玻璃观察孔、引出管等部件组成，如图,3-21,所示。,图3-21 储液干燥器结构,假如制冷剂中含有水分，这些水分便会腐蚀功能部件，还可能在膨胀阀的节流小孔处冻结，堵住节流小孔而使制冷剂通道堵塞；或在蒸发器中冻结，阻碍制冷剂流动。为防止此类故障发生，储液干燥器中放置了干燥剂。由冷凝器流来的液态制冷剂进入储液干燥器，经滤网过滤、干燥剂除湿后，再经引出管流出到膨胀阀。在储液干燥器顶端设有观察窗，以观察制冷剂的流动情况，包括冷剂的量是否足够及制冷剂中是否有水分等。,5),膨胀阀,(1)节流降压。膨胀阀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的低温低压雾状物进入蒸发器，即分隔制冷剂的高压侧与低压侧，但制冷工质的液体状态没有改变。,(2),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。膨胀阀起到了自动调节流量适应制冷循环的作用。,(3)控制流量、防止液击和异常过热发生。膨胀阀膨胀时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液击现象；同时，又能将过热度控制在一定范围内，防止异常过热现象的发生。,空调系统工作时，制冷剂流经膨胀阀的管口后被节流，使制冷剂由高压变为低压，制冷剂雾化，温度下降，以便于制冷剂在流至蒸发器时吸热膨胀完成制冷。汽车空调系统中使用的膨胀阀有内平衡式、外平衡式等不同的结构形式，如图,3-22,所示。,图,3-22,膨胀阀结构,6)压力开关,压力开关也称制冷系统压力继电器，分为高压开关、低压开关和高低压双向复合开关三种。它一般安装在空调制冷系统高压管路上，当制冷系统工作压力异常(过高或过低)时，它便自动切断电磁离合器电路，使压缩机停止运转，或接通冷凝风扇高速挡开关，使冷凝风扇高速运转，从而保护制冷系统不致进一步损坏。,(1)高压保护开关用来防止制冷系统压力过高而使压缩机过载及有关器件损坏，一般将其安装在高压管路上或储液干燥器上，分为触点常闭型和触点常开型两种。,触点常闭型的触点串联在电磁离合不敷出器线圈电路中，压力导入口直接或通过毛细管连接在高压管路上，结构如图,3-23,所示。,触点常开型高压保护开关一般用来控制冷凝器风扇电动机和高速挡电路。当压力超过某规定值时，触点闭合，风扇高速运转，以加强冷凝器的冷却能力。,图,3-23,高压保护开关,(2)低压保护开关的功用是当制冷系统严重缺少制冷剂时，防止压缩机继续工作。它一般安装在冷凝器与膨胀阀之间的高压管路上或储液干燥器上，其结构与触点常闭型高压保护开关相似，只是触点为常开。当制冷系统高压侧压力高于0.21,MPa,时，触点闭合使电磁离合器接合，压缩机工作；当其低于0.21,MPa,时，触点断开使电磁离合器分离，压缩机停止工作。,(3),高低压双向复合开关则同时具有高压开关和低压开关的功能。,7),除霜装置,当暖空气流经蒸发器散热片并冷却时，空气中的全部水分便会附着在蒸发器散热片上。如散热片的温度降至0或0以下，附着在散热片上的水分便会冷凝结霜，从而使霜冻覆盖在蒸发器的散热片上，阻碍制冷装置达到所希望的制冷效果。因此，必须防止发生这种现象。下面介绍两种常用的防霜装置。,(1),热敏电阻式除霜装置：在这种装置中，蒸发器散热片上装有热敏电阻，来自热敏电阻的信号用于控制温度。当散热片温度下降时，电磁离合器断开，压缩机停止运行。,(2)蒸发器压力调节器(,EPR),式除霜装置：这种装置可调节从蒸发器流至压缩机的制冷剂流量，并使蒸发器内的压力保持在196,kPa,或196,kPa,以上，从而使蒸发器散热片温度不会降至0以下。,当冷却负荷低时，蒸发器内制冷剂的蒸汽压力降低。因此，气门开始关闭，以阻止蒸汽压力降至,196,kPa,以下，如图,3-24,所示。,图,3-24,低冷却负荷时,EPR,工作情况,图,3-25,高冷却负荷时,EPR,的工作情况,当冷却负荷高时，蒸发器内制冷剂的蒸汽压力升高。因此，气门完全打开，在蒸发器内蒸发的制冷剂不经调节就直接抽入压缩机，如图,3-25,所示。,8),车速控制装置,由汽车发动机驱动的空调系统，压缩机工作时要消耗一定的发动机功率,(3,7.5,kW),。,当发动机转速较低时,(,如汽车低速行驶或发动机怠速工作时,),，发动机输出功率较小，若接通空调制冷压缩机，发动机则会因负荷突然增加而使其转速大幅度下降，将造成发动机超负荷工作而过热或运转不稳，甚至熄火，空调系统也因压缩机转速过低使制冷量不足。在这种情况下要么断开压缩机的工作，要么提高发动机转速使之输出足够的功率供驱动压缩机之用。一般而言，前者由车速继电器控制，后者则由怠速提升装置来完成。,(1),车速继电器。车速继电器能在发动机转速低于驱动压缩机所要求的最低转速时，自动切断电磁离合器电路，使压缩机停止工作；而在发动机转速升高后自动接通电磁离合器电路，使压缩机恢复运转。图,3-26,所示即为汽车空调系统车速继电器电路原理。一般情况下，四缸发动机的接通转速为,1000,1100,r/min,，,断开转速为,800,900,r/min,；,六缸发动机的接通转速为,800,900,r/min,，,断开转速为,600,700,r/min,。,图,3-26,车速继电器电路原理,(2)怠速提升装置。怠速提升装置可在发动机处于怠速工况或车速较低的情况下使用空调时，自动提升发动机转速，使发动机输出足够的功率来驱动空调压缩机工作。否则就会因发动机输出功率较小，发动机负荷较大，而导致发动机过热或过载熄火。,怠速提升装置因发动机型号及发动机燃油系统不同而有所差异。,在有化油器的发动机中，用真空转换电磁阀(,VSV),和执行器迫使节气门开启，并在制冷装置运转时提高怠速转速，如图3-27所示。,在装有电子控制燃油喷射装置,(,EFI),的发动机中，由于空气被旁通至进气室，因此，真空转换电磁阀,(,VSV),和膜片运作，使发动机怠速转速提高。,图,3-27,怠速提升装置结构,9)压缩机带保护装置(仅适用于某些车型),万一压缩机由于某种原因锁止，该安全装置便会断开电磁离合器及怠速提升真空转换电磁阀，以防止动力转向系统故障。同时，该装置还可使空调开关上的指示灯闪烁，通知驾驶员制冷装置发生了故障。关系框图参见图,3-28,。,图,3-28,带保护装置关系框图,10)压缩机双级控制装置,空气混合型空调一般是使压缩机以最大额定功率运转，直至达到蒸发器的结霜极限温度3。这便会在热负荷低时，造成过度制冷现象，并消耗掉大量的发动机功率。,压缩机双级控制装置可降低压缩机的利用率。当空调器开关定在,“,ECON(,节能,)”,位置时，只要蒸发器散热片温度达到,10,而不到一般的,3,，压缩机便会停止运转，从而节省了压缩机为达到更低温度通常需要消耗的功率。其工作原理如图,3-29,所示。,图,3-29,压缩机双级控制装置,11)电动风扇三级控制装置,使用电动风扇冷却散热器的车辆上,(,特别是前轮驱动型,),，通常两台电动风扇一起使用，一台用于散热器，一台用于空调系统的冷凝器。这两台风扇的冷却效应，根据压力传感器开关信号输出和冷却液温度传感器信号输出分三级控制：零,(,风扇停止,),、低转速和高转速。压力传感器开关检测制冷剂压力，冷却液温度传感器检测制冷剂温度。连接关系见图,3-30,。,图,3-30,电动风扇控制电路,12)制冷剂温度开关,一般情况下空调压缩机均装备有制冷剂温度开关，以防止压缩机过热。如压缩机压缩的制冷剂温度超过,180,，开关就将断开，使压缩机停止工作，基本原理参见图,3-31,。,图,3-31,制冷剂温度开关电路,13)磁性阀,磁性阀位于储液干燥器与膨胀阀之间，用于双重冷却组件。接通或断开磁性阀，便可断开或闭合制冷剂循环，从而对冷却组件的温度进行调节。其工作原理参见图,3-32,。,图,3-32,磁性阀工作电路,14)传感器,传感器的作用是进行信号变换。这种变换也包括能量形态的变换，所以又叫转换器。汽车空调系统所用传感器主要有两类，一类是使驾驶员或乘客了解各部分状态的传感器，另一类是用来控制汽车空调运行状态的传感器，如表,3-1,所示。,表,3-1,汽车空调用传感器的种类,(1)温度传感器。温度传感器用来检测车内、外温度、蒸发干燥器的温度以及发动机冷却液的温度，应用较多的是热敏电阻式和绕线电阻式传感器。,图3-33所示为车内温度传感器。它吸入车内空气，以便测出驾驶室或车室内的,气温。,图,3-33,车内温度传感器,图,3-34,所示为车外温度传感器。它被包在一个具有导热特性的塑料罩内，避免受温度突然变化的影响，以保证测量结果为真实的车外温度。,图,3-34,车外温度传感器,图,3-35,所示为蒸发器温度传感器，它安放在空气出口处，用以测量通过蒸发器的冷空气的温度。有的空调采用两个蒸发器温度传感器，一个用于空调控制,(,如图,(,a),所示,),，另一个用于除霜,(,如图,(,b),所示,),。,图,3-35,蒸发器温度传感器,图,3-36,所示为发动机冷却液温度传感器，它安放在发动机冷却水出口处，用以测量冷却液出口处的温度。,图,3-36,发动机冷却液温度传感器,(2),太阳辐射传感器。图,3-37,所示为太阳辐射传感器，它安放在太阳辐射之下的仪表板的上侧，用以测量太阳辐射量及其变化。太阳辐射传感器通常采用不受环境温度影响的光敏二极管，把太阳的辐射转化为电流的变化，并进行检测，把检测到的太阳辐射变化信息送至微机，以便计算太阳辐射所引起的温度变化，从而发出指令调节出风口温度与风量，修正太阳辐射引起的变化。,图,3-37,太阳辐射传感器,(3),湿度传感器。图,3-38,所示为湿度传感器，它用于对车内相对湿度进行检测。湿度传感器利用其上装有的多孔烧结体表面对水分的吸附作用来工作。当烧结体上吸附了水分子时，电阻值发生变化，从而检测出湿度的变化。在传感器的感湿部位周围有电热丝，当感湿部位污浊时，可通过加热进行去污。,图,3-38,湿度传感器,图,3-39,所示为结露传感器，它用于接近结露的高湿度区域，可用来检测车窗玻璃的结露状态，从而驱动汽车空调以除霜方式工作，保证驾驶员和乘员有良好的视野。在高湿度情况下，它把湿度的变化转换成电阻值的变化，并进行测定。,图,3-39,结露传感器,2.,空调系统的基本工作原理及分类,1)基本工作原理,制冷系统工作时，制冷剂以不同的状态在密闭系统内循环流动，每一循环包括四个基本过程。,(1)压缩过程。压缩机吸入蒸发器出口处的低温(0)、低压(0.147,MPa,),的制冷剂气体，将其压缩成高温(7080)、高压(1.471,MPa,),的气体排出压缩机。,(2),冷凝放热过程。高温、高压的过热制冷剂气体进入冷凝器，压力和温度降低。当气体的温度降至,40,50,时，制冷剂气体变成液体，并放出大量热量。,(3)节流膨胀过程。温度和压力较高的制冷剂液体通过膨胀阀后体积变大，压力和温度急剧下降，以雾状(细小液滴)排出膨胀装置。,(4)蒸发吸热过程。雾状制冷剂进入蒸发器，此时制冷剂的沸点远低于蒸发器内温度，因此制冷剂液体蒸发成气体。在蒸发过程中大量吸收周围的热量，而后低温、低压的制冷剂蒸汽又进入压缩机。,图,3-40,所示为压缩机连续运转的蒸发器压力控制空调系统，图,3-41,所示为压缩机不断运转、停止的循环离合器空调系统。,图,3-40,蒸发器压力控制空调系统,图,3-41,循环离合器空调系统,2)空调系统的分类,汽车空调系统分为两类：一类是循环离合器系统；另一类是蒸发器压力控制系统。,(1)循环离合器系统，分为膨胀阀和孔管两种形式。,膨胀阀系统。该系统采用膨胀阀作为节流装置，基本结构如图,3-42,所示。膨胀阀只能控制过热，不能保证蒸发器不结冰，因此要装恒温开关。恒温开关装在蒸发器内，用于控制压缩机开、关。,图,3-42,采用膨胀阀的循环离合器空调系统,孔管系统。该系统常用恒温开关控制，如图3-43所示。蒸发器温度上升，恒温开关触点闭合，从而接通压缩机电磁离合器至蓄电池的电路，压缩机运转，开始制冷；蒸发器温度下降到一定值时，恒温开关触点断开，切断压缩机离合器电路，停止制冷。,孔管系统也可用压力开关控制，如图,3-44,所示。制冷剂的饱和温度和压力有一定的对应关系，控制蒸发器压力就是控制蒸发器温度。压力开关内有一膜片和触点相连，作用于膜片上的压力低到一定值时，触点断开，切断压缩机离合器电路，压缩机停止制冷；当作用于膜片上的压力高到一定值时，触点闭合，接通压缩机离合器电路，压缩机开始运转。,图,3-43,采用恒温开关的孔管系统,图,3-44,采用压力开关的孔管系统,(2)蒸发器压力控制系统，分为使用吸气节流阀或先导阀操纵的绝对压力阀系统和使用阀罐的系统两种。,使用吸气节流阀,(,STV),或先导阀操纵的绝对压力阀,(,POA),系统，如图,3-45,所示。膨胀阀用于节流降压，储液干燥管安装在高压侧，,STV,或,POA,阀安装在低压侧。若低压侧装有,STV,或,POA,阀，即为蒸发器压力控制空调系统；若低压侧装有储液干燥管，且用恒温开关或压力开关控制蒸发器温度，则为循环离合器系统。,图,3-45,采用,STV,的蒸发器压力控制系统,采用阀罐,(,VIR),的蒸发器压力控制空调系统，如图,3-46,所示。该系统将膨胀阀和,POA,都集中装在储液干燥管的上部，采用,4,根外接软管，分别接来自不同装置的制冷剂。,图,3-46,采用,VIR,的蒸发器压力控制系统,3.,制冷剂,在制冷系统的蒸发器内蒸发并从被冷却物体中吸取热量而汽化，然后在冷凝器内将热量传递给周围的介质,(,水或空气,),而本身液化的工作物质叫工质，又称为制冷剂。国际上通常用字母“,R,”,及后面的一组数字作为缩写符号表示制冷剂，如,R12,、,R134a,等。但近年来为了识别制冷剂中是否含有破坏大气臭氧层的物质，而改用元素符号加数字来表示制冷剂，如,CFC-12(R12),、,HFC-134a(R134a),。,制冷剂,R12(CFC-12),，,学名为二氟二氯甲烷，早期的汽车空调基本上都以,R12,为制冷剂。但因其分子中含有氯离子，当其被排放并升入大气同温层后，在太阳光的强烈照射下会分离出氯原子，氯原子与臭氧发生化学反应，从而破坏大气臭氧层。臭氧层的主要作用是吸收来自太阳的紫外线，而其一旦变薄或被彻底破坏，则紫外线将直射地面，给地球生物造成巨大的伤害。因此，,1987,年在联合国协调下各国签署了,“,蒙特利尔议定书,”,，限制并最终停止使用,R12,等具有对大气臭氧层有破坏性的制冷剂。基于此原因，从,1990,年起,R12,逐步被新型环保制冷剂,R134a,所替代。,制冷剂,R134a(HFC-134a)，,学名为四氟乙烷，其分子中不含氯离子，对大气臭氧层无破坏作用，且热力性质与,R12,接近，是公认的汽车空调首选替代工质。,1),R134a,的基本性质,(1),R134a,无色、无味、不然烧；不爆炸、基本无毒性、化学性质稳定。,(2)不破坏大气臭氧层、大气寿命短、温室效应影响小。,(3)分子直径比,R12,略小，易通过橡胶向外泄漏，也较容易被分子筛吸收。,(4)黏度较低，流动阻力小。,(5),吸水性和水溶解性比,R12,高。,(6)与矿物油不相容，与氟橡胶不相容。,(7)饱和蒸汽压与,R12,接近，在18左右两者具有相同的饱和压力值；在低于18的温度范围内，,R134a,的饱和压力值比,R12,略低；在高于18的温度范围内，,R134a,的饱和压力值比,R12,略高。,(8)蒸发潜热高，比定压热容大，具有较好的制冷能力。,(9),质量流量小，,R134a,的制冷系数与,R12,相当或略小。,2),R134a,与冷冻润滑油的相容性,R134a,分子中不含氯离子，而含有两个氢离子，它与矿物质冷冻润滑油几乎不相容，因而从制冷压缩机排出的冷冻润滑油将滞留在热交换器和软管中而不能回到压缩机中。压缩机润滑不良，会造成轴承及其他摩擦副烧损。因此，,R134a,制冷系统需选用润滑性及相容性更好的聚烃基,L,-,醇合成油,(,PAG),或聚酯油,(,ESTER),。,3),R134a,与金属的相容性,R134a,与钢、铝是相容的，而对铜则会产生镀铜现象，即铜分子转换到钢铁材料表面，使运动部件间隙减小，