《汽车空调》配套教案：项目01汽车空调的基础知识.docx

项目一 汽车空调的基础知识
一、教学目标
1．熟练掌握汽车空调的基本结构和功能；
2. 正确使用和操作汽车空调；
3. 了解常用物理名词。
二、课时分配
本项目共3个任务，安排2课时。
三、教学重点
通过本模块的学习，让学生了解和掌握汽车空调的基本结构和功能；了解汽车空调的发展史；熟练掌握汽车空调的操作方法。
四、教学难点
1．熟练掌握汽车空调制冷系统的原理
五、教学内容
任务一 空调的基本结构与功能
一、 实例示范
认知汽车空调系统的详细组成及安装位置。如图所示。

1—高压管2—冷凝器3—压缩机4—低压管5—出风口6—蒸发器
汽车空调系统结构组成及布置图
二、 知识储备
（一） 汽车空调基本术语
汽车空调系统由制冷装置、暖风装置、通风装置、空气净化装置和加湿装置中的一个或多个部件以及控制部件等构成，用于调节车厢内的温度、湿度和清洁度，从而给驾驶员和乘客提供一个空气清新舒适的环境。
制冷装置由压缩机、冷凝器、储液干燥器或集液器（气液分离器）、节流元件、蒸发器、制冷剂管路和鼓风机等组成，它是将车内的热量传递给车外环境的装置。
暖风装置将汽车发动机提供的余热或独立燃烧器产生的热量作为热源，它是实现车厢内采暖及风窗玻璃除霜和除雾的热交换装置。
（二） 汽车空调系统的组成
汽车空调主要由制冷剂、空调压缩机、蒸发器、冷凝器、节流装置、辅助及控制元件等组成等组成。
（三） 汽车空调的分类
1. 按驱动方式分类
汽车空调系统按驱动方式可分为非独立式汽车空调系统和独立式汽车空调系统。
2. 按结构型式分类
汽车空调按结构型式可分为整体式空调、分体式空调和分散式空调。
（四） 汽车空调的功能
1. 温度调节
2. 湿度调节
3. 气流调节
4. 空气净化

任务二 汽车空调的介绍与操作使用
一、　实例示范
（一）手动空调的使用操作
1．夏季制冷
夏日，当车辆长时间位于阳光直射下时，车内温度很高，如何快速降温呢？
（1）先打开车窗，释放积聚在车内的热气。
（2）关上车窗，开空调A/C开关。
（3）将温度选择开关蓝色区域（蓝为冷风，红为暖风），将鼓风机速度选择开关开到最大挡位，空气循环模式选择外界空气循环模式，调节空调出风口向上，因为冷空气会下沉，风向挡位最好选择胸部出风模式，不要选择除霜模式，因为风挡玻璃的温度是很高的，会抵消一部分制冷效果，阻止快速降温。
（4）待车内温度达到舒适状态时，可调小鼓风机挡位至2挡或1挡，维持车内舒适的温度和风速。
2．夏季去除风挡玻璃的雾气
在雨天或潮湿的天气，风挡玻璃和车窗很容易结雾，影响正常驾驶。可以如此操作空调系统：
（1）打开一点车窗，利用外界空气，快速降低驾驶室内的温度。
（2）也可以打开空调A/C开关，选择室外空气循环模式空气流分配方向选择，利用空调制冷除湿功能去除雾气。
（3）湿度过大时，两者配合使用效果更好。
3．冬季采暖除霜
冬季停驶的汽车内温度很低，经常出现座椅冰凉、雨刷结冰、前后风挡玻璃结霜等情况，需要暖风快速升温、除霜和采暖。
（1）启动发动机，热车。冬季进入车内，不要急于开暖风，要等车热了，水温升高了再开暖风，以防止因为开暖风导致发动机温度上升缓慢，增长热车时间，多费燃油。
（2）把内部空气循环模式打开。记住一定要把A/C关掉。
（3）把温度选择开关，调至红色区域。鼓风机风速选择开关打到最大挡位；气流分配方向选择除霜模式。
（4）当风挡玻璃雾除去后，空气循环模式选择外界空气循环模式调小鼓风机风速至1档，气流分配方向选择除霜及脚部通风模式，出风口向下。
（5）按压后窗除霜模式开关，利用电热丝除去后风挡玻璃的霜。另外选择后视镜加热功能除去后视镜结霜。
二、 知识储备
（一）汽车空调的操作与使用
在汽车空调的操作面板上有很多选择器。这些选择器分别是进气模式选择器、温度选择器、气流选择器和鼓风机选择器以及空调开关等。操作面板的形状和操作根据车型不同有所不同，但是功能都是一样的。
1. 空调出风口设置
为了调整不同的出风口出风，达到除霜和改变气流分布的目的，仪表台上设置有不同的出风口。驾乘人员可以根据自己的需求确定哪些出风口出风，以提供舒适的环境。
2. 空调操作面板
汽车空调的操作面板包括手动空调操作面板和自动空调操作面板，从面板设置上又可以分为旋钮式和按键式两种。手动空调冷热的选择、风速的大小和出风口的调整以及内外循环的状态需要驾乘人员手动来调整。

汽车空调技术的发展介绍
随着汽车技术的不断发展和人们对汽车舒适性要求的不断提高，汽车空调技术经历了由低级到高级，由单一功能到多功能的五个发展阶段。
第一阶段：单一取暖。1925年首先在美国出现利用汽车冷却液通过加热器取暖的方法，到1927年发展到具有加热器、鼓风机和空气滤清器等比较完整的供热系统。目前在我国一些微型低配轿车上仍然使用单一供暖系统。
第二阶段：单一制冷。1939年，美国通用汽车公司首先在轿车上安装了机械制冷降温的空调器，成为汽车空调的先驱。目前，在热带、亚热带地区，汽车空调仍然使用单一制冷系统。
第三阶段：冷暖一体化。1954年，美国通用汽车公司首先在纳什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，目前的冷暖一体化空调基本上具有降温、除湿、通风、过滤、除霜等功能。目前这种方式是使用量最大的一种形式。
第四阶段：自动控制空调。冷暖一体化汽车空调需要人工操作，这显然增加了驾驶员的工作量，同时控制质量也不太理想。1964年，美国通用汽车公司将自动控制的汽车空调安装在凯迪拉克轿车上，紧接着福特、克莱斯勒公司竞相在各自的高档轿车上安装。日本和欧洲直到1972年才在高级轿车上安装自动控制空调。驾驶人员只需设置温度，空调系统就会自动地控制系统部件工作，达到设置好的温度。
第五阶段：微机控制空调。1973年美国通用汽车公司和日本五十铃汽车公司一起联合研发了由电脑控制的汽车空调系统，1977年同时安装到各自的汽车上。此举将汽车空调技术推广一个新的高度。这种微机控制的空调系统实现了控制显示数字化；冷、暖、通风三位一体化；故障诊断智能化。目前，高档轿车全自动空调已经与车身计算机系统组成局域网络，系统根据车内外的环境条件自动控制空调系统工作，实现了空调运行与汽车运行的相匹配，极大的提高了空气调节效果，节省了燃料，从而提高了汽车的整体性能和舒适性。

任务三 空调制冷的基本原理
一、 实例示范
前面讲解过汽车空调的工作原理，这里来认识一下汽车空调系统的工作原理，对照原理图，结合实车讲解冷媒在空调系统各部件当中的相态。

汽车空调原理图

二、 知识储备
（一） 汽车空调的工作原理
1. 汽车空调系统的制冷、制热工作原理基本相似，这里主要讲解制冷原理。
空调制冷系统是利用液态制冷剂汽化吸热产生冷效应的原理进行制冷的，其工作原理如图所示。

节流示意图
空调压缩机把低温低压气态制冷剂（冷媒）压缩成高温高压气态后进入冷凝器，使其能在冷凝器内将热量释放给车外的空气，失去热量的气态制冷剂在冷凝器内冷凝成中温高压的液态制冷剂，液态的制冷剂在通过节流装置时，又转变成低压低温的液态制冷剂，然后进入到蒸发器中在低压下汽化，由于制冷剂在蒸发器内汽化时的温度低于蒸发器外空气的温度，因此能吸收将被强制送入车厢内的空气中的热量，使进入车厢内空气降低温度，产生制冷效果。
（二） 空调常用物理名词
1. 温度
温度是用来衡量物体冷热程度的物理量，测量温度的标尺称为温标。工程上常用的温标有：
（1） 摄氏温标。用符号t表示，单位为(℃)。它将标准大气压下冰的熔点定为0℃，水的沸点定为100℃，两者之间均分为100分度，每单位分度为摄氏一度，表示为1℃。
（2） 华氏温标。用符号F表示，单位为（°F）。它将标准大气压下冰的熔点定为32°F，水的沸点定为212°F，两者之间均分为180分度，每单位分度为华氏一度，表示为1°F。
（3） 热力学温标。热力学温标又称为绝对温标或开氏温标，用符号T表示，单位为（K）。这个温标所定义的热力学温度以绝对零度（-273.16℃）为基准。
2. 湿度
湿度用来表示空气的含湿程度，1m3湿空气中所含水蒸气的重量，叫空气的绝对湿度。由于湿空气是空气和水蒸气的均匀混合物，所以绝对湿度在数值上等于水蒸气的含量，用rw表示。
相对湿度就是湿空气中实际所含的水蒸气量与同温度下饱和湿空气所含的水蒸气量的比值，用φ表示，即
φ=rwrs=pwps×100%
式中rw——空气的绝对湿度；
rs——饱和湿空气的密度；
pw——空气中水蒸气的分压力；
ps——饱和湿空气中的水蒸气分压力（简称饱和水蒸气压力）。
φ值越小，表示湿空气离饱和状态越远，空气较干燥，还能吸收更多的水分；反之，若φ值越大，则表示空气越潮湿，吸收水分的能力越差。当φ＝0时，则为干空气；当φ＝100%时，则为饱和空气，再也不能吸收水分了。
3. 压力与真空度
压力就是固体、液体或气体垂直作用于物体表面上的力。在实际应用中是以物体单位表面积上所受压力——压强来表示的，常用p表示，其单位为帕斯卡，简称帕（Pa）。
地球表面包围着一层很厚的空气层，我们称它为大气层，大气的重量对地球表面物体单位面积上所产生的压力称为大气压力（简称大气压）。我们把在地球纬度45°、温度为0℃时，大气对海平面的压力称为标准大气压，它相当于101.325kPa。
（1） 绝对压力。它表示实际的压力值，是把完全真空状态作为零值。
（2） 表压力。通过压力表上指示读出的压力值，称为表压力值。它是将标准大气压作为零值，在此基础上进行压力计量的结果。
（3） 真空度。低于大气压力的数值称为真空度。
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。
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。
在空调制冷系统中，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采制冷的。这种过程通常是在蒸发器中以沸腾的方式进行，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。
5. 显热与潜热
物体受热，温度就会上升，温度上升到一定程度物体状态就会发生变化。冰加热后融化成水（固体→液体）；水加热，温度上升到100℃开始沸腾汽化（液体→气体），这时既使继续加热，温度也不再升高。在水未达到100℃之前，所加的热能使温度上升，这种热能感觉出来，我们称之为显热，能用温度计测出。达到100℃以后，继续加的热，用于使液体变成气体发生状态变化，这种热叫做潜热，是不能用温度计测出的。
6. 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。
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。