汽车空调.doc

第1章汽车空调的概述汽车空调是指对汽车驾驶室和车厢内的空气进行调节的装置。汽车空调系统的功能是对车室内空气的温度、湿度、流速和清洁度等参数进行调节，使驾驶员和乘客感到舒适，并预防或去除风窗玻璃上的雾、霜和冰雪，保证驾驶员和乘客身体健康和行车安全。1.1 汽车空调技术的发展 汽车空调技术是随着汽车的普及和高新技术的应用而发展起来的。汽车空调技术的发展经历了由低级到高级，由单一功能到多功能的五个阶段。第一阶段，单一取暖。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取暖系统。该系统直到1948年才在欧洲出现。而日本到1954年才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取暖系统。第二阶段，单一冷气。1939年，由美国通用汽车帕克公司（Packard）首先在轿车上安装由机械制冷的空调器。这项技术由于第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年才出现加装这种单一冷气的轿车。单一降温的方法目前仍然在热带、亚热带地区使用。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型汽车上使用，是目前使用量最大的一种方式。第四阶段，自动控制。冷暖一体汽车空调需要人工操纵，这显然增加了驾驶员的劳动强度，同时控制效果也不太理想。自从冷暖一体化空调出现后，通用公司就着手研究自动控制的汽车空调，并于1964年首先安装在卡迪拉克（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。日本、欧洲直到1972年才在高级轿车上安装。自动空调装置只要预先设定温度，就能自动地在设定的温度范围内工作。系统根据传感器检测车内、车外环境的温度等信息，自动地指挥空调器各部件工作，达到调控车内温度和其他功能的目的。第五阶段，微机控制。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）一起联合研制由微型计算机控制的汽车空调系统，1977年同时安装在各自的汽车上，将汽车空调技术推广到一个新的高度。微机控制的汽车空调系统由微机按照汽车内外的环境实现微调化。该系统具备数字化显示、冷暖通风三位一体化、自我诊断系统、执行器自检、数据流传输等功能。通过微机控制，实现了空调运行与汽车运行的相互统一，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。 1.2 汽车空调的特点 汽车空调是安装在汽车上，以消耗发动机的动力来对驾驶室和车厢内的空气进行调节的装置。了解汽车空调特点，有利于汽车空调的使用和维修。概括起来说，汽车空调主要有如下特点。1.制冷量大、降温迅速 （1）车厢内乘员密度大，人体散热量多，热负荷大;（2）太阳入射热负荷大，而车厢隔热困难，暴露在太阳下的车体表面积与门窗玻璃面积大，得热量多，而且难以采取较好的隔热措施;（3）在我国大部分地区，夏季汽车长时间停放在烈日之下，车内温度会上升到50以上。在如此高的温度下，乘客一上车后，就要求车内气温迅速降低，这就要求汽车空调有较大的储备能力，即制冷量要求大。由于乘客在汽车中停留时间较短，要求汽车空调在短短几分钟内就能降温，这一要求与房间空调不同。2.动力来源于发动机或辅助发动机 汽车空调不便于用电力作为动力源，必须用汽车发动机（简称主机）或辅助发动机（简称辅机）来带动压缩机，因而在动力源处理上要比房间空调困难得多。3.制冷剂流量变化幅度大 系统中冷媒（制冷剂）流量变化幅度大（主机带动的空调系统，汽车车速变化大），系统设计时应充分考虑。4.冷凝器温度高 冷凝器的通风冷却效果受发动机水箱辐射热、汽车行驶速度和路面尘土污染的影响。尤其在汽车怠速或爬坡时，冷凝温度及冷凝压力异常升高。5.制冷剂容易泄漏 汽车在颠簸不平的道路上行驶时，振动厉害，连接处容易松动;冷凝器容易受飞石击伤或泥浆腐蚀，易产生渗漏现象。汽车空调因制冷剂泄漏而引起的故障约占全部故障的80%，而且泄漏频率很高。6.制冷装置结构紧凑 由于汽车结构紧凑，制冷装置的安装位置局限性很强，各种车型必须要有专门的车内冷气设备，蒸发箱总成通用化很困难。因此，目前汽车上的蒸发箱及布置是五花八门的。 7.抗冲击能力强 汽车空调安装在运动的车辆上，承受剧烈的振动和频繁的冲击，因此汽车空调的各个零件应有足够的强度和抗振能力。第2章 汽车空调的基础知识2.1 汽车空调的组成与分类2.1.1 汽车空调的组成 汽车空调系统主要由制冷装置、暖风装置、通风装置、加湿装置、空气净化装置和控制装置等部分组成。 1.制冷装置（系统） 对车内空气或由外部进入车内的新鲜空气进行冷却或除湿，使车内空气变得凉爽舒适。2.暖风装置 主要用于取暖，对车内空气或由外部进入车内的新鲜空气进行加热，达到取暖、除湿的目的。3.通风装置 将外部新鲜空气吸进车内，起通风和换气作用。同时，通风对防止风窗玻璃起雾也起着良好作用。4.加湿装置 在空气湿度较低的时候，对车内空气进行加湿，以提高车内空气的相对湿度。5.空气净化装置 除去车内空气中的尘埃、臭味、烟气及有毒气体，使车内空气变得清洁。6.控制装置 对制冷和暖风装置的温度、压力进行控制，同时对车内空气的温度、风量、流向进行控制，完善了空调系统的正常工作。将上述各部分装置部分或全部有机地组合在一起安装在汽车上，便组成了汽车空调系统。在一般的轿车和客货车上，通常只有制冷装置、暖风装置和通风装置，在高级豪华轿车和高级大客车上，除了制冷装置、暖风装置外，还有加湿装置和空气净化装置。2.1.2 汽车空调的分类 1.按功能分类分为单一功能和组合式两种 （1）单一功能是指冷风、暖风各自独立，自成系统，一般用于大、中型客车上。 （2）组合式是指冷、暖风合用一个鼓风机、一套操纵机构。这种结构又分为冷、暖风分别工作和冷、暖风可同时工作两种方式，多用于轿车上。2.按驱动方式分类分为非独立式汽车空调系统和独立式汽车空调系统两种 （1）非独立式汽车空调系统 空调制冷压缩机由汽车本身的发动机驱动，汽车空调系统的制冷性能受汽车发动机工况的影响较大，工作稳定性较差，尤其是低速时制冷量不足，而在高速时制冷量过剩，并且消耗功率较大，影响发动机动力性。这种类型的汽车空调系统一般多用于制冷量相对较小的中、小型轿车上。（2）独立式汽车空调系统 空调制冷压缩机由专用的空调发动机（也称副发动机）驱动，故汽车空调系统的制冷性能不受汽车主发动机工况的影响。工作稳定，制冷量大。但由于加装了一台发动机，不仅成本增加，而且体积和质量增加。这种类型的汽车空调系统多用于大、中型豪华客车上。 2.2 汽车空调常用的基本概念2.2.1 温 度 温度就是物体冷热程度的量度，常用 T或t表示。温度的标定方法有许多种，其中最常见的有三种:（1）摄氏温标 以符号 t表示，单位为。摄氏温标是取在标准大气压力下（760mm汞柱，即1.01325105 Pa，1 Pa=1 N/m2），冰的熔点为0，水的沸点为100，把这两定点之间分成100等份，每一等份间隔为1。（2）华氏温标 其单位为。它是取在标准大气压力下，冰的熔点为32，水的沸点为212，两定点之间分成180等份，每一等份间隔为1。（3）绝对温标 也称热力学温标或开氏温标，以符号 T表示，单位为K。绝对温度零为-273.15。绝对温标的分度间隔与摄氏温标相同，即摄氏温差1就是绝对温差1K。绝对零度是低温的极限，能够无限接近，但不可能达到。三种温标之间的换算关系如下:摄氏温度（）=5/9（华氏温度（）-32）华氏温度（）=9/5摄氏温度（）+32绝对温度（K）=摄氏温度（）+273.15用以测量温度的仪表称为温度计。测试汽车空调的温度计有玻璃棒温度计、半导体温度计和热电偶温度计。2.2.2 压 力作用于单位面积上的力称为压力，常用 p表示。在工程上往往采用（kgf/cm2）作单位，亦称为工程大气压。英、美等国则采用（lb/in2）作为工程上的压力单位。在国际单位制（SI制）中压力单位是（N/m2），也称为（帕斯卡），符号是（Pa），这三种压力单位的换算关系为:1 kgf/cm2 =14.22 lb/in21 lb/in2 =0.07 kgf/cm21 Pa=1.0210 -5 kgf/cm2 由于在工程上把Pa作为压力的单位太小。有时把kPa、MPa作为压力的单位。 1 kPa=103 Pa;1 MPa=106 Pa。地球表面包围着一层几百千米厚的空气层，这层厚厚的空气称为大气层，大气的重量对地球表面物体造成的压力称为大气压力，简称大气压。在汽车空调系统中，常用弹簧压力表来测量制冷剂压力，测得的数值是制冷剂的压力（又称绝对压力）与大气压力之差值。当制冷剂的压力高于大气压力时，其值称为表压力;当制冷剂的压力低于大气压力时，其值称为真空。绝对压力、大气压力、表压力、真空的相互关系如图2-1所示。在制冷工程中，表明制冷剂状态参数的压力是指绝对压力。已知表压力，要计算绝对压力时，则将表压力加上大气压力。大气压是随地理气候条件的变化而变化的，在一般的汽车空调运行中，近似地将大气压当做0.1 MPa。制冷系统中最常见的是同时能测表压力与真空度的连程压力表（图2-2）。在工程单位制中，其量程在真空范围内用毫米汞柱刻度，在高于大气压时用kgf/cm2刻度。在国际单位制中，其量程都用MPa刻度。 图2-1 绝对压力、大气压力、表压力、真空的相互关系图2-2 连程压力表1小齿轮;2游丝;3指针;4扇形齿轮;5弹簧管;6拉杆;7固定块;8接头2.2.3 质量体积与密度 单位质量物质所占有的容积称质量体积，用符号 V表示。质量体积单位常取m3 /kg，即每千克气体所占有的立方米数。单位容积物质所具有的物质质量称密度，用符号表示。气体密度单位常取kg/m3 。显然，质量体积与密度互为倒数。即=1/V;而V=1/。2.2.4 汽化与冷凝1.汽化 物质由液态变为气态的过程称为汽化。汽化过程有两种形式，即蒸发和沸腾。蒸发是指在任何温度下液体表面上所发生的汽化过程。蒸发过程一般为吸热过程。沸腾是一种在液体表面和内部同时进行的汽化现象。任何一种液体只有在一定的温度下才能沸腾，沸腾时的温度称为沸点。在一定压力下，蒸发可以在任何温度下进行，而沸腾只能在一定温度下发生。制冷剂在蒸发器内吸收了热量后，由液态汽化产生气体，这个过程就是沸腾。在制冷技术中，对蒸发一词通常是理解为液体的沸腾过程。饱和蒸气是指容器中存有蒸气与液体，两者处于平衡状态，此状态称为饱和蒸气状态。干饱和蒸气指容器中的液体全部蒸发成蒸气的状态。过热蒸气比饱和蒸气在同样压力下具有更高的温度。在制冷技术中，主要是利用制冷剂在蒸发器内的低压下，不断吸收周围空气的热量进行汽化的过程来制冷的。这种过程通常是在蒸发器中以沸腾的方式进行的。但习惯上称它为蒸发过程，并把沸腾时的温度称为蒸发温度，沸腾时所保持的压力称为蒸发压力。2.冷凝 冷凝是指气态物质经过冷却（通过空气或水等热交换方式）使其转变为液体。冷凝过程一般为放热过程。在制冷技术中，制冷剂在冷凝器中由气态凝结为液体，同时放出热量，放出的热量由冷空气带走。在汽车空调制冷系统中，制冷剂在冷凝器中由气态变成液态的变化过程就是一个冷凝过程。 2.2.5 热量与热容1.热量 物体吸收或放出热的多少叫做热量。热量的单位为焦耳（J）。温度不同的物体接触时，热量从温度较高的物体传给温度较低的物体，或从同一物体内温度较高的部分传到温度较低的部分，直到温度趋于一致为止。热的传递有传导、对流和辐射三种形式。（1）传导 在物体（固体）两点之间有温差时，热量将通过物体内部从高温点向低温点移动，这种现象就是热的传导。一般说来，金属是热的良导体。一些非金属，如木头、石棉等导热能力极差，称为绝热材料。（2）对流 气体和液体以它本身的流动使热量转移，这种热的传递方式称为热的对流。冷凝器就是利用空气对流进行冷却的。（3）辐射 它是指发热源直接向其周围的空间散发热量，通过辐射波将热量传递给其他物体的过程。热辐射和电波的传播很类似，其特点是热量由热源表面以光（电磁波）的形式连续发射，以光速传播，可以不依靠其他物质。 2.热容 把单位质量（1 kg）物质的温度升高1所需要的热量叫热容。热容大的物体有不易热和不易冷的特点。热容的单位为J/（kg）。 2.2.6 显热与潜热 物体吸热或放热后，将表现为:（1）温度就会上升或下降;（2）物体的状态发生变化。例如:给20的水加热后，水的温度将上升。或给100的水降温至20。这两个过程物质的温度都发生了变化，但物质的形态不变。像这样使单位质量的物质在吸热或放热过程中，只发生温度升降的变化而不发生形态变化的这部分热量叫显热，它可以用温度计测量。在标准状态下给0的冰加热后冰融化成0的水（固体液体）;给100的水加热后，水开始沸腾汽化（液体气体），水和水蒸气的温度仍然是100，这时即使继续加热，蒸气的温度也不再升高。像这样使单位质量的物质在吸热或放热过程中，只是发生了形态变化，而温度不发生变化的这部分热量叫做潜热。即用于发生形态变化（固体变化成液体、液体变化成气体）的热量叫做潜热，它是不能用温度计测出的，如图2-3所示。图2-3 显热与潜热潜热按物体状态变化不同，可分为以下几种:液化潜热:从气体变成液体时放出的热叫做液化潜热;凝固潜热:从液体变成固体时放出的热叫做凝固潜热;熔解潜热:从固体变成液体时吸收的热叫做熔解潜热;蒸发潜热:从液体变成气体时吸收的热叫做蒸发潜热; 升华潜热:从固体变成气体时吸收的热叫做升华潜热。2.2.7 节 流 在流体通路中，通道突然缩小，液体压力便下降，如果此时产生气体，则总体积还要增大。这种变化只是状态的变化，与外界没有热和功的交换，因此流体的热量不变，这种状态变化称为节流，如图2-4所示。在空调制冷系统中，制冷剂在膨胀阀中的状态变化就是节流过程。制冷剂被膨胀阀节流后，如果压力下降得比饱和压力还低，部分液体将变成饱和蒸气，体积急剧增大。这时的蒸发热是由液体本身供给的，所以液体温度下降较大。图2-4 节流示意图2.2.8 制冷能力与制冷负荷1.制冷能力 制冷机就是把热量不断地从低温物体转移给高温物体的装置。制冷能力的大小是以单位时间内所能转移的热量来表示的，单位为J/h。 2.制冷负荷 为了把车内的温度和湿度保持在一定的范围内，必须将来自车外太阳的辐射热和车内人体散发出的热量排到大气中去。这两种热量的总和就叫做制冷负荷。汽车空调系统的制冷负荷较大。由于汽车在室外行驶且车壁较薄，受外界影响很大，在阳光直射下车内温度可达5060。在室外大气温度为34的晴天，汽车在公路上放置1 h后，车顶温度可达75，车内温度前座58，后座54。同时由于风窗玻璃面积较大，辐射量也大。由于车内空间所限，座位相邻，乘员体形各异，形成许多小的区域，造成气流受阻，乘员人数与所占空间的比率小。因此，我们说汽车空调制冷负荷受到外界大气温度、湿度、车速等客观条件和乘员数量的影响。2.3 制冷剂2.3.1 制冷剂的定义 在制冷系统中用于转换热量并循环流动的物质称为制冷剂。目前汽车空调系统中常用的制冷剂有R12、R134a两种。汽车空调是利用蒸气压缩制冷装置迫使制冷剂循环流动来实现制冷的。液体制冷剂在蒸发器中低温下吸收被冷却对象的热量而汽化，使被冷却对象得到降温。然后，又在冷凝器中把高温气态制冷剂的热量传递给周围介质而冷凝成液体。如此不断循环，借助于制冷剂的状态变化，达到制冷目的。在制冷设备中，如果没有制冷剂，制冷装置就无法实现制冷，其作用就像人的血液一样。制冷剂的性能直接影响制冷循环的技术经济指标。应根据不同制冷装置的特点，合理选择制冷剂，使制冷装置正常和安全运行。2.3.2 制冷剂的性能特点 汽车空调装置使用的制冷剂必须有以下性能特点:（1）因为制冷是通过液体的蒸发来实现的，因此，制冷剂必须是易于汽化或蒸发的物质;（2）制冷剂蒸发时的潜热越大，制冷剂的循环量就可以减少，制冷装置的体积就可缩小，因此，要求制冷剂要有较高的潜热;（3）为保证制冷系统的安全工作，制冷剂应是不易燃烧和爆炸的物质;（4）制冷剂应对人体无害，但又有特殊的气味，这样就能通过嗅觉来发现制冷系统是否泄漏;（5）制冷剂应有较高的稳定性，应能反复使用，对金属、橡胶和润滑油应无明显的腐蚀; （6）制冷剂的蒸发压力应比大气压力高，以免空气进入制冷系统。1.氟利昂（R12）的性能特点 过去汽车空调使用的制冷剂一般为氟利昂液，代号R12，化学名称为二氟二氯甲烷（CCl2F2）。在标准大气压下的沸点为-29.8，凝固点为-158。在常温、常压下为无色无味的气体，其相对密度约为空气密度的4.18倍。它的化学性质稳定，不易燃烧、爆炸，对人体的危害性小。但与火焰接触时会分解为有毒的气体。易于同矿物冷冻机油互溶，所以空调系统中的机械零件可以简单地通过加适量的专用冷冻机油到系统中而得到良好的润滑。R12对橡胶没有影响，与系统中所有的材料都不会形成有害的化合物，可重复使用。但在处理R12时，应特别小心，以避免触及手或皮肤，造成冻伤。一定要戴上护目镜，而且绝对不允许R12接触火焰，因为R12遇高热会分解成十分有害的毒气，更要注意不使制冷剂泄漏到大气中去，造成环境污染。由于氟利昂R12对大气的臭氧层有破坏作用，国际上已经禁止使用R12作为空调压缩机的制冷剂，而用R134a取代R12。我国新生产的轿车空调基本上均使用R134a作为制冷剂。2.R134a（CH2FCF3）的性能特点 长期以来，汽车空调系统大多采用R12作为制冷剂。众所周知，R12因泄漏而进入大气会破坏地球的臭氧保护层，危害人类的健康和生存环境，引起地球的温室效应。据统计资料表明，现在大气层中ClFC（即Cl、F、C三种元素）物质的75%来自汽车空调系统泄漏的R12，这不能不引起人类的广泛关注。1987年国际上制定了控制破坏大气层的蒙特利尔协议。我国于1991年加入该协议，并决定从1996年起，汽车空调的制冷剂开始使用R134a，到2000年全部使用R134a。因此，作为汽车维修人员，必须掌握使用新型制冷剂的空调系统的使用和维修特点。R134a的化学名称为四氟乙烷，在标准大气压下的沸点为-26.18，常温常压下为无色无味的气体，其相对密度约为空气密度的3.53倍。其化学性质稳定，具有不燃烧、与空气混合不爆炸等优点。与R12相比:（1）热物理性 R134a的分子量、沸点、临界参数、饱和蒸气压和汽化潜热等均与R12相近，并具有良好的不可燃性。（2）传热性能 R134a制冷剂的传热性能优于R12，当冷凝温度为4060、流量为45200 kg/s时，R134a蒸发和冷凝传热系数比 R12的高出25%以上。因此，在换热器表面积不变的条件下，可减少传热温差，降低传热损失，当制冷量和放热量相等时，可减少换热器表面积。（3）相溶性 用R134a替代R12后，原有的压缩机润滑油（简称冷冻机油）必须更换，这是因为R134a本身与矿物机油是不相溶的，必须使用合成润滑油来取代矿物机油，如PAG类润滑油等。 R134a与R12的热物理性对比详见表2-1。2.3.3 使用制冷剂的注意事项 （1）制冷剂:绝不能将R12注入R134a空调系统，因为R134a系统的压缩机、润滑油、冷凝器软管结构及密封材料等与之不相容。（2）润滑油:R134a制冷剂必须采用专用合成型油，如果错加R12压缩机润滑油会造成润滑油不能随制冷剂返回压缩机，导致R134a泡沫化使压缩机卡死。（3）密封材料:R134a制冷系统若不慎使用R12系统的密封圈，密封圈很快就会起泡发胀，导致系统泄漏。（4）R12和R134a制冷系统的抽注设备不可混用或通用，这是因为不但两者检修接头的螺纹不同，而且采用R134a专用抽注设备有防止真空泵内油液进入空调系统的功能。（5）制冷剂检漏工具: R12检漏装置主要是探测氯分子的卤素灯，它对R12制冷剂有足够的灵敏度，使用时R12遇明火会产生有毒的气体，所以此方法只能在已经过其他方法检漏后的最后阶段进行，这样比较安全。但R134a中不含氯分子，因此要用R134a专用的检漏工具。（6）装制冷剂的钢瓶必须经过检验，以确保能承受规定的压力;装有制冷剂的钢瓶不得受到太阳的直射，不得撞击;钢瓶上的控制阀常用一帽盖或铁罩加以保护，使用后须注意把卸下的帽盖或铁罩重新装上，以防搬运中受到碰击而损坏;当钢瓶中制冷剂用完时，应立即关闭控制阀，以免漏入空气和水分。（7）制冷剂应避免触及皮肤，更不能触及眼睛。（8）发现制冷剂有大量渗漏时，必须通风换气，否则会引起人的窒息。2.4 冷冻机油 制冷压缩机使用的润滑油一般称为冷冻机油。冷冻机油是保证压缩机正常运行的必要条件，能保证压缩机正常可靠地工作和延长使用寿命。 2.4.1 冷冻油机的作用1.润滑作用 压缩机是高速运动的机器，轴承、活塞、活塞环、连杆曲轴等零件表面需要润滑，以减少阻力和磨损，延长使用寿命，降低功耗，提高制冷能力。2.密封作用 汽车使用的压缩机都是半封闭式的，压缩机的输入轴需油封来密封，防止R12或R134a泄漏，有了润滑油，油封才起密封作用。同时，活塞环上的润滑油不仅起减小摩擦的作用，而且可以密封气缸。3.冷却作用 运动的摩擦表面会产生高温，压缩机上的运动部件较多，冷冻机油对压缩机也有冷却作用。否则会出现压缩机过热、排气压力过高、制冷效果降低的现象，甚至烧坏压缩机。 4.降低压缩机噪声 制冷剂能溶解润滑油，小型制冷设备的冷冻机油和制冷剂混合后一起进行循环。不同的制冷设备有不同的排气温度和压力，对冷冻机油的性能要求也不尽相同。正确选用润滑油是非常重要的。2.4.2 使用冷冻机油的注意事项 （1）不同牌号的冷冻机油不能混合使用，否则会引起冷冻机油变质。（2）冷冻机油极易吸水，所以使用后的冷冻机油瓶应该马上拧紧。（3）不能使用变质的冷冻机油。冷冻机油变质的原因是多方面的，归结起来有如下几方面:混入水分。冷冻机油混入水分并在氧气作用下生成一种油酸性质的酸性物质（为絮状物质），这种物质能腐蚀金属零部件。高温氧化。当压缩温度过高时，冷冻机油会被分解氧化而变黑。加入不同牌号的机油。由于不同牌号的冷冻机油所含的抗氧化剂不同而产生化学反应，引起变质，破坏了各自的冷冻机油特性。变质机油的简单检查方法是将冷冻机油滴一点到吸水性好的白纸上，过一段时间后，若油滴中央部分有黑色斑点，则说明这种油已经变质，不能使用，必须更换冷冻机油。（4）冷冻机油是不制冷的，还会妨碍热交换器的换热效果，所以，只允许加到规定的用量，绝不允许过量使用，以免影响空调的制冷效果。（5）使用R12或R134a应选择与其匹配的冷冻机油。2.4.3 对冷冻机油的要求 在汽车空调压缩机中，冷冻机油与制冷剂一起参与制冷循环，其温度有时会超过120。另外制冷剂的蒸发温度在-3010的宽范围内。因此，冷冻机油长期在高温和低温的环境中，也必须要求其性能稳定，并能保持一定的黏度。冷冻机油一般都处于与制冷剂接触的环境中。所以选择冷冻机油时应注意以下几点:（1）即使被制冷剂溶解，也要有一定黏度，能形成油膜;（2）与制冷剂、有机材料和金属等在高温或低温下接触也不应起反应，其热力性能和化学性能稳定;（3）在制冷循环的低温部位不应有结晶状的石蜡分离、析出或凝固，保持制冷剂的正常流动;（4）水量极少或不含水;（5）具有较高的热稳定性。2.5 汽车空调制冷系统的工作原理2.5.1 汽车空调制冷系统的组成 汽车空调制冷系统主要由压缩机、冷凝器、储液干燥器（即储液罐）、视液窗、膨胀阀、蒸发器等部件组成。典型的空调制冷系统的组成如图2-5所示。图2-5 汽车空调制冷系统的组成1 压缩机;2冷凝器;3储液干燥器;4视液窗;5膨胀阀;6蒸发器各部件由下列三种管路连成空调系统:（1）高压管路，用于连接压缩机和冷凝器;（2）液体管路，用于连接冷凝器和蒸发器;（3）回气管路，用于连接蒸发器和压缩机。使用气液分离器（积累器）的系统必须把它装在蒸发器和压缩机之间;使用储液干燥器的系统必须把它放在冷凝器和膨胀阀之间。压缩机输出端、高压管路、冷凝器、储液干燥器和液体管路构成高压侧;蒸发器、气液分离器、回气管路、压缩机输入端和压缩机油池构成了低压侧。压缩机是空调系统高、低压侧的分界点;另一个高、低压分界点是膨胀阀或孔管。 2.5.2 汽车空调制冷系统的工作原理 压缩机等各部件之间采用铜管（或铝管）和高压橡胶管连接成一个密闭系统。制冷剂以不同的状态在这个密闭系统内循环流动，每一循环有四个基本过程。其工作原理如图2-6所示。图2-6 汽车空调制冷系统的工作原理1压缩机;2冷凝器;3储液干燥器;4压力安全阀;5膨胀阀;6蒸发器;7鼓风机1.压缩过程 压缩机工作时将蒸发器出口处的低温低压的气态制冷剂吸入气缸内，把它压缩成高温高压的气体排出，泵入冷凝器。2.放热过程 冷凝器将高温高压气态过热制冷剂的大部分热量通过风扇向室外散发变为液态，然后流入储液干燥器。3.节流过程 温度和压力较高的液态制冷剂通过膨胀装置后体积变大，压力和温度急剧下降，以雾状（细小液滴）排出膨胀装置，进入蒸发器。4.吸热过程 雾状制冷剂液体进入蒸发器，低压制冷剂液体沸腾汽化变为气体。在汽化过程中吸收周围大量热量，达到制冷目的。低温低压气态制冷剂又被压缩机吸走，开始下一个循环。 2.5.3 汽车空调系统的分类 汽车空调系统基本分两类:循环离合器系统和蒸发器压力控制系统。前者压缩机的开、闭由压力或温度开关控制;后者是压缩机连续运转。1.循环离合器系统 （1）循环离合器孔管系统（CCOT）该系统常用恒温开关控制，如图2-7所示。 图2-7 安装恒温开关的CCOT系统1恒温开关（当毛细管温度降至0时，触点断开;当毛细管温度上升至7时，触点闭合）;2压缩机电磁离合器;3压缩机高压端低压开关（压力降至175 kPa时断开）;4冷凝器; 5孔管; 6蒸发器;7气液分离器;8干燥剂;9回油管;10接蓄电池 当蒸发器温度上升时，恒温开关触点闭合，从而接通压缩机电磁离合器至蓄电池电路，压缩机运转，开始制冷。当蒸发器温度下降到一定水平时，恒温开关触点断开，切断离合器电路，压缩机停转，停止制冷。如此往复循环。CCOT系统也可以用压力开关控制。压力开关装在积累器上，如图2-8所示。利用上述开关控制压缩机的开、停，以达到控制制冷系统工作的目的。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，至离合器的电路被切断，压缩机停转。作用到膜片上的压力高到一定水平时，触点闭合，接通蓄电池至离合器的电路，压缩机运行。部分奥迪100轿车的空调，采用循环离合器孔管系统。（2）循环离合器膨胀阀系统循环离合器膨胀阀系统的膨胀阀只能控制过热，不能保证蒸发器不结冰，因此，要装用恒温开关，将其装在蒸发器上或风箱内，用以控制压缩机的启动和停止，如图2-9所示。北京切诺基吉普车空调就是上述系统，但选用的是H形膨胀阀。图2-8 用压力开关控制的CCOT系统1压力开关（一般在138193 kPa时断开，而在283351 kPa时闭合）;2电磁离合器;3冷凝器; 4孔管; 5蒸发器;6气液分离器;7回油管;8干燥剂;9接蓄电池图2-9 装用膨胀阀的循环离合器系统1膨胀阀;2储液干燥器;3视液窗;4冷凝器;5压缩机;6蒸发器;7恒温开关;8毛细管2.蒸发器压力控制系统 蒸发器压力控制系统也称传统温控系统。只要选定空调功能，该系统就连续运行。（1）STV和POA系统用吸气节流阀（STV）或先导阀操作的绝对压力阀（POA）控制蒸发器温度，防止其结冰。用膨胀阀作为节流降压装置，储液干燥器装在高压侧，STV或POA阀装在低压侧，如图2-10所示。可见，这两类汽车空调系统都可以装用热力膨胀阀，怎样识别就看它们的低压端装用哪些部件，如装用STV或POA阀，就是蒸发器压力控制系统;如装用气液分离器，又用恒温开关或压力开关控制蒸发器温度，就是循环离合器系统。图2-10 装用STV的蒸发器压力控制系统 1STV压力检测接口;2外平衡管;3毛细管;4感温包;5压缩机;6冷凝器;7储液干燥器 ;8热力膨胀阀;9视液窗;10回油管;11蒸发器;12回液阀;13暖气节流阀 ;14排气压力表接口;15发动机真空管（2）VIR系统该系统用阀罐（VIR）控制蒸发器温度，就是把膨胀阀和POA阀都集中装在储液干燥器的上部，三者构成一个部件（阀罐），如图2-11所示，这样既节省管路，又节省空间，而且性能可靠。 图2-11 装用阀罐（VIR）的蒸发器压力检测系统 1压缩机;2高压、高温排气管;3冷凝器;4液态管路;5VIR阀罐;6液态制冷剂管路;7蒸发器;8吸气管路;9回气管;10低压、低温回气管2.5.4 轿车空调制冷系统的布置形式 由于空间限制，轿车空调的布置常常采用非独立式压缩机。一般轿车空调布置如图2-12所示。图2-12 一般轿车空调布置1压缩机;2冷凝器;3冷凝器风扇;4干燥过滤器;5热水阀; 6膨胀阀; 7蒸发器;8冷风送风格栅;9热风送风格栅;10发动机;11散热器;12散热器盖 整个装置布置在轿车车头主发动机侧面。压缩机一般固定在发动机一侧，其动力由主发动机通过皮带轮经电磁离合器驱动。冷凝器安装于发动机冷却系统散热器之前。冷凝器和散热器一般由同一风扇进行风冷。这样轿车行驶时，流动空气和风扇同时对冷凝器进行冷却，可提高散热效果。汽车空调制冷剂循环各部件的通道通常采用高压气液软管和低压气液软管。除了防止振动外，也便于安装布置（如图2-13所示）。 图2-13 通用汽车公司采用的汽车空调系统1电磁离合器;2压缩机;3高压气体管路;4冷凝器;5储液干燥器;6高压液体管路;7加热器软管; 8送风机; 9蒸发器;10膨胀阀;11低压气体管路;12消声器美国通用汽车公司的汽车空调系统，压缩机的进出气管道都采用软管。从压缩机的出气端至冷凝器、储液干燥器、膨胀阀采用高压软管，从膨胀阀至蒸发器、压缩机入气端则采用的是低压软管。储液干燥器采用了筒形装置，上面装有制冷剂视液镜。蒸发器和控制部分布置在汽车内部。控制按钮和出风口的控制都安装在仪表板上，便于操作。轿车空调制冷系统的送风方式按蒸发器布置和送风方向可分为仪表板式、后备箱式和前后分置式三种。 1.仪表板式 蒸发器和送风机装在车厢前部仪表板下面。仪表板的两头和中间均有冷气的出风口。冷气通过出风口向斜上方吹出，经车顶至后排座。如图2-14所示。 图2-14 仪表板式空调布置1冷凝器;2压缩机;3蒸发器;4加热器;5送风机;6储液干燥器这种送风方式的特点是前排驾驶人员所处的温度比后排乘客要低，长期吹冷气会使驾驶员感到不适，但因安装简单，成本不算很高，故一般轿车均采用这种布置方式。 2.后备箱式 蒸发器装在车厢后部，冷气从后部送出并由风扇往前排吹。这种送风方式效果较好，多用于排量大的轿车。3.前后分置式 如图2-15所示在车厢前部、后部均有冷气装置（包括膨胀阀、蒸发器、冷风出口），而暖风只装在驾驶室前部。 图2-15 汽车空调蒸发器前后分置式1冷凝器;2压缩机;3前蒸发器;4后蒸发器;5后送风机;6后冷气装置;7加热器;8前送风机;9储液干燥器 第3章 汽车空调制冷系统构造汽车空调制冷系统包括制冷压缩机、热交换器、储液干燥器、膨胀阀、温度和压力控制系统、压缩机保护系统。3.1 制冷压缩机3.1.1 制冷压缩机的作用 汽车空调的制冷压缩机主要采用蒸气容积式压缩机。制冷压缩机是汽车空调制冷系统的心脏，其作用主要是对制冷剂进行抽吸、压缩和循环。1.抽吸作用 压缩机工作时将蒸发器内低温、低压的气态制冷剂抽吸到压缩机气缸内，有了压缩机的抽吸作用，才能使蒸发器内的压力再降低，制冷剂更容易沸腾，蒸发器的温度下降。2.压缩作用 压缩机吸入的是低温、低压的制冷剂蒸气，经过它的压缩把低温、低压的制冷剂蒸气转变为高温、高压的制冷剂蒸气。3.循环作用 压缩机将压缩后的高温、高压气态制冷剂排出，送到冷凝器向外放热，这样制冷剂在制冷系统中不断地循环，压缩机就是制冷剂循环的动力来源（故也有人把其称为空调泵）。3.1.2 对汽车空调压缩机的特殊要求 汽车空调压缩机是在汽车上运行，故在性能方面与一般用途的压缩机有所不同，对它的主要要求有以下几点。1.在汽车低速行驶时，具有较强的制冷能力;而在高速行驶时，要求低耗能汽车低速行驶时，发动机也在低转速运行，压缩机在低转速下工作，每小时提供的制冷量也就少。这时为了保证汽车空调的舒适性，设计空调系统时，采用制冷量较大的压缩机。而汽车在高速运行时，压缩机的制冷量必然超过车内热负荷的要求，打破了原来设计系统的平衡，造成压缩机的能量浪费;同时，汽车高速行驶要求发动机输出更大的功率，以满足汽车高速行驶的动力性，此时要求压缩机输入较低的功率。汽车在变工况下对压缩机的性能要求是相互矛盾的、苛刻的，但又是必需的。2.体积小，重量轻 汽车对所有零部件都提出体积小，重量轻的要求，目的就是尽量减轻汽车自重，提高汽车的动力性和经济性。对于压缩机，安装空间有限，因此迫切要求其体积小、重量轻。这个要求可以通过高速化来解决。 3.经久耐用，易损零件少 汽车空调是在恶劣环境下使用的机器，要求所有零部件的可靠性要好，才能适应汽车的要求。压缩机是汽车空调的心脏，而且靠近发动机，要求压缩机不但经久耐用，而且要耐振、耐高温。 4.工作稳定，噪音小 要求压缩机的启动扭矩小，避免打乱发动机的稳定工况。要求压缩机本身工作平稳，振动小，噪声小。不希望压缩机成为一个新振源和噪音源。5.制造容易，价格低廉 汽车空调技术是近二十多年来发展最快的技术领域之一，每年全世界公布的专利技术有几十项。新型制冷设备、新型压缩机层出不穷。在压缩机的性能中，主要是排气量、制冷量、输入功率、净重和容积效率等都不同程度得到改善。但在其制造方面趋向容易，价格趋向低廉。3.1.3 汽车空调压缩机的分类 汽车空调压缩机大致可分类如下:容积型往复式曲轴连杆式二缸机、三缸机、四缸机斜板式斜盘式（双向活塞）六缸机十缸机摇板式（单向活塞）可变容量固定容量辐射式四缸旋转式转子式滚动活塞式单缸、双缸三角转子式单缸、双缸刮片式椭圆缸圆形缸涡旋式螺杆式3.1.4 汽车空调压缩机的工作过程 活塞式压缩机对制冷剂蒸气的压缩是由活塞在气缸内改变工作容积来完成的。活塞式压缩机的工作分为4个过程，即压缩、排气、膨胀和吸气，在每一个工作状态时活塞与进气阀、排气阀动作的相互关系如图3-1所示。 图3-1 活塞式压缩机的工作原理1活塞;2气缸;3进气阀;4排气阀 1.压缩过程 当活塞处于最下端位置I-I（称为下止点或下死点）时，气缸内充满了从