第二章汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)

第二章汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)2.1汽車空調(diào)的制冷原理2.2制冷壓縮機(jī)2.3其它部件重點(diǎn)：制冷系統(tǒng)組成及工作原理壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理變?nèi)萘繅嚎s機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理膨脹閥分類、結(jié)構(gòu)與工作原理熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)—、溫度科學(xué)度量物體冷熱程度的標(biāo)準(zhǔn)——溫度。工程上常用的溫標(biāo)有：（1）攝氏溫標(biāo)：符號(hào)C表示（2）華氏溫標(biāo)：用符號(hào)F表示（3）熱力學(xué)溫標(biāo)：用字母K表示。三種溫標(biāo)的比較如表1—2所示。溫度標(biāo)定名稱代號(hào)單位換算方法攝氏溫度tCt（C）=5/9（f-32）華氏溫度fFF（F）=9/5t+32絕對(duì)溫度TKT（K）=t+2731．冷凝溫度在空調(diào)系統(tǒng)中，在冷凝器中制冷劑在一定高壓下由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)的溫度稱為冷凝溫度。2．蒸發(fā)溫度在空調(diào)系統(tǒng)中，在蒸發(fā)器中制冷劑低壓汽化時(shí)的溫度稱為蒸發(fā)溫度。

二、壓力與真空度壓力就是固體、液體或氣體垂直作用于物體表面上的力。常用p表示，其單位為帕斯卡，簡(jiǎn)稱帕（Pa）。標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，它相當(dāng)于101.3kPa。1MPa=10bar=10kg

=145psi(1磅/英寸)=10米水柱

在實(shí)際工作中，表示壓力常用方式有:（1）絕對(duì)壓力：它表示實(shí)際的壓力值，是把完全真空狀態(tài)作為零值。（2）表壓力：通過壓力表上指示讀出的壓力值，稱為表壓力值。它是將標(biāo)準(zhǔn)大氣壓作為零值，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行壓力計(jì)量的結(jié)果。（3）真空度：低于大氣壓力的數(shù)值稱為真空度。三、汽化與冷凝1．汽化：物質(zhì)由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程稱為汽化。汽化過程有兩種形式，即蒸發(fā)和沸騰。在制冷技術(shù)中，對(duì)蒸發(fā)通常為液體的沸騰過程。飽和蒸氣是指容器中存有蒸氣與液體，兩者處于平衡狀態(tài)，此狀態(tài)稱為飽和蒸氣狀態(tài)。干飽和蒸氣指在容器中的液體全部蒸發(fā)成蒸氣的狀態(tài)。三、汽化與冷凝在制冷技術(shù)中，主要是利用制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)的低壓下，不斷吸收周圍空氣的熱量進(jìn)行汽化的過程來制冷的。制冷過程通常是在蒸發(fā)器中以沸騰的方式進(jìn)行的。但習(xí)慣上稱它為蒸發(fā)過程，并把沸騰時(shí)的溫度稱為蒸發(fā)溫度，沸騰時(shí)所保持的壓力稱為蒸發(fā)壓力。2.冷凝是氣體或液體遇冷而凝結(jié)，如水蒸氣遇冷變成水，水遇冷變成冰。溫度越低，冷凝速度越快，效果越好。

幾種液體在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的正常沸點(diǎn)液體名稱沸點(diǎn)/℃液體名稱沸點(diǎn)/℃水酒精R12氨10078-29.8-33.4R22R134aR142bR405a-40.8-26.15-9.25-27.3四、熱量與熱容

1．熱量：有熱出入，溫度就有變化，溫度變化的大小和出入熱的量成比例，這種熱的量叫做熱容。熱量的單位為焦耳（J）。熱的傳遞有傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射三種形式。五、顯熱與潛熱

物體在加熱或冷卻過程中，溫度升高或降低而不改變其原有相態(tài)所需吸收或放出的熱量，稱為“顯熱”。它能使人們有明顯的冷熱變化感覺，通?？捎脺囟扔?jì)測(cè)量出來。（如將水從20℃的升高到80℃所吸收到的熱量，就叫顯熱。潛熱：物質(zhì)發(fā)生相變（物態(tài)變化），在溫度不發(fā)生變化時(shí)吸收或放出的熱量叫作“潛熱”。

潛熱按物體狀態(tài)變化不同，可分為以下幾種：液化潛熱、凝固潛熱、熔解潛熱、蒸發(fā)潛熱、升華潛熱。水的狀態(tài)圖六、節(jié)流

這種只是狀態(tài)的變化，與外界沒有熱和功的交換，因此流體的熱量不變，這種狀態(tài)變化稱為節(jié)流。

體積增大，壓力下降，溫度不變空調(diào)制冷系統(tǒng)中，制冷劑在膨脹閥中狀態(tài)變化就是節(jié)流過程。2.1汽車空調(diào)的制冷原理2.1.1常見的四種制冷方式：1.液體汽化制冷利用液體汽化潛熱液體氣化制冷原理

液體的壓力不同，其飽和溫度（即沸點(diǎn)）也不同（壓力越低，沸點(diǎn)越低，如氨在0.1MPa壓力下，其沸點(diǎn)為－33.4℃；0.5MPa壓力下，其沸點(diǎn)為4℃）。只要?jiǎng)?chuàng)造一定的低壓條件，利用液體的氣化就可能獲得所需要的低溫。

1kg液體汽化時(shí)所吸收的熱量稱為汽化潛熱：同種液體的汽化潛熱是隨其蒸發(fā)壓力而改變的；制冷劑的汽化潛熱隨飽和溫度的提高不斷減?。恢评溥^程中，低溫下蒸發(fā)的制冷劑液體都是使高壓液體經(jīng)節(jié)流降壓而得到的；液體汽化制冷循環(huán)的四個(gè)循環(huán)：制冷劑低壓汽化——蒸汽升壓——高壓氣體液化——高壓液體降壓。液體氣化制冷原理液體汽化制冷的工作過程

四大部件：壓縮機(jī)：蒸氣壓縮冷凝器：放熱冷凝節(jié)流閥：節(jié)流降壓蒸發(fā)器：吸熱蒸發(fā)

蒸汽壓縮式汽車空調(diào)具備以上四個(gè)過程冰箱制冷原理2.1汽車空調(diào)的制冷原理2.1.1常見的四種制冷方式：2.氣體膨脹制冷兩種方式：1）高壓氣體經(jīng)膨脹機(jī)膨脹，需外功輸入，氣體溫降大，制冷量大；2）氣體經(jīng)節(jié)流閥膨脹，無需外功輸入，氣體溫降小，制冷量?。焕门蛎洑怏w低壓吸熱2.1汽車空調(diào)的制冷原理2.1.1常見的四種制冷方式：3.渦流管制冷1.壓縮空氣噴嘴2.分離孔板3.渦流室4.調(diào)節(jié)閥5.熱氣流6.冷氣流缺點(diǎn)：效率低，制冷系數(shù)小利用氣體密度2.1汽車空調(diào)的制冷原理2.1.1常見的四種制冷方式：4.熱電效應(yīng)制冷利用空穴和電子勢(shì)能2.1汽車空調(diào)的制冷原理2.1.1常見的四種制冷方式：目前汽車空調(diào)上采用的制冷方式全部為蒸汽壓縮式。其它制冷方式的缺點(diǎn)：制冷系數(shù)低、熱源不足、制冷效率差。2.1.2汽車空調(diào)至冷風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介2.1.2汽車空調(diào)至冷風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介2.1.2汽車空調(diào)至冷風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介制冷劑循環(huán)四個(gè)工作過程1.壓縮過程：吸入蒸發(fā)器出口處的低溫低壓制冷劑氣體，并壓縮成高溫高壓氣體輸出；2.放熱過程：高溫高壓制冷劑氣體，進(jìn)入冷凝器冷卻放熱，形成液體；3.節(jié)流過程：冷凝器輸出液體經(jīng)節(jié)流膨脹閥體積變大、壓力和溫度急劇下降，以霧狀輸出至蒸發(fā)器；4.吸熱過程：制冷劑沸點(diǎn)遠(yuǎn)低于蒸發(fā)器內(nèi)的溫度，制冷劑被蒸發(fā)成氣體吸熱，變成低溫低壓蒸汽，返回壓縮機(jī)。2.1.2汽車空調(diào)至冷風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介2.1.2汽車空調(diào)至冷風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介氣態(tài)70℃,1500kPa液態(tài)50℃低壓霧狀低壓氣態(tài)0～5℃壓力和溫度降低氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)制冷劑循環(huán)四個(gè)工作過程制冷效果的影響因素：1.隨冷凝溫度升高而降低；2.隨蒸發(fā)溫度降低而降低；3.隨汽車行駛車速的提高而提高。制冷系統(tǒng)的總制冷量=壓縮機(jī)的制冷量制冷系統(tǒng)的凈制冷量=蒸發(fā)器的凈制冷量蒸發(fā)器的總制冷量=凈制冷量+跑冷量2.1.2汽車空調(diào)至冷風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介2.1.3汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的分類分類方式：按照制冷劑節(jié)流汽化元件的類型：膨脹閥式（調(diào)節(jié)制冷劑流量，調(diào)節(jié)范圍有限，調(diào)節(jié)有滯后時(shí)間，高速時(shí)易對(duì)壓縮機(jī)產(chǎn)生液擊）膨脹孔管式（不能調(diào)節(jié)制冷劑流量，高速時(shí)由蒸發(fā)器內(nèi)壓力開關(guān)切斷壓縮機(jī)電磁離合器）壓縮機(jī)的液擊液擊：空調(diào)器在正常的工作情況下，壓縮機(jī)吸回的是制冷劑蒸氣而不是液體；原因：由于制冷劑量充注過多或膨脹閥調(diào)節(jié)流量過大，使制冷劑在蒸發(fā)器中沒有完全蒸發(fā)，致使制冷劑以濕蒸氣或液態(tài)被壓縮機(jī)吸回，造成壓縮機(jī)的液擊。

液擊的危害液擊會(huì)導(dǎo)致閥片、閥板、活塞被擊壞破損，嚴(yán)重時(shí)連桿也可能變形。發(fā)生液擊時(shí)，壓縮機(jī)會(huì)發(fā)出異常的聲音，同時(shí)，也會(huì)發(fā)生振動(dòng)。如果制冷系統(tǒng)中制冷劑過多或冷凍油充入量過多，都會(huì)發(fā)生液擊?？照{(diào)器的蒸發(fā)器通風(fēng)不良，冷量帶不走會(huì)使蒸發(fā)器結(jié)霜或結(jié)冰，從而導(dǎo)致低壓壓力過低，也會(huì)造成壓縮機(jī)外殼結(jié)霜而導(dǎo)致液擊。

膨脹閥式節(jié)流管式2.1.4制冷系統(tǒng)的布置形式1）前送式2）后送式3）前后置式2.2汽車空調(diào)制冷壓縮機(jī)2.2.1概況容積式壓縮機(jī)，有以下要求1）滿足低速舒適性和高速動(dòng)力性2）體積小，重量輕3）經(jīng)久耐用，耐寒，耐高溫、易損件少4）工作穩(wěn)定，噪聲小5）易制造，價(jià)格低2.2.1概況主要性能指標(biāo)排氣量容積效率制冷量輸入功率凈重排氣量容積效率制冷量：2.2.1概況壓縮機(jī)的作用：1、抽吸___造低壓2、壓縮___制高壓空調(diào)壓縮機(jī)是空調(diào)系統(tǒng)的心臟,制冷劑的流動(dòng)動(dòng)力全部來至壓縮機(jī)。將蒸發(fā)器來的制冷劑蒸氣壓縮后泵入冷凝器使蒸氣壓力升高（1.3-1.5MPa），溫度70℃后泵入冷凝器。2.2.1概況汽車空調(diào)往復(fù)活塞式旋轉(zhuǎn)式曲軸連桿式徑向活塞式軸向活塞式翹板式斜板式轉(zhuǎn)子式螺桿式往復(fù)活塞式旋葉式圓形氣缸橢圓形氣缸滾動(dòng)活塞式三角轉(zhuǎn)子式渦旋式2.2.2容積式壓縮機(jī)容積式壓縮機(jī)原理：利用容積的變化當(dāng)容積變大時(shí)，吸氣當(dāng)容積減小時(shí)，壓縮曲軸連桿式壓縮機(jī)缺點(diǎn)：尺寸較大、結(jié)構(gòu)不緊湊、轉(zhuǎn)速低、慣性力大、容積效率低。多用在中、大型客車上曲軸連桿式壓縮機(jī)定徑節(jié)流管調(diào)節(jié)閥斜盤滑軌輸入軸彈簧驅(qū)動(dòng)轂腔內(nèi)壓力底部活塞定徑節(jié)流管高壓頂部低壓翹板式壓縮機(jī)翹板式壓縮機(jī)實(shí)物翹板式壓縮機(jī)組件連桿、活塞、翹板、主軸、殼體。翹板式壓縮機(jī)工作過程缺點(diǎn)：運(yùn)轉(zhuǎn)慣性力大，速度提不上去，有余隙容積，吸排氣有阻力，容積效率低。安裝時(shí)一定要注意間隙壓縮機(jī)不工作時(shí)壓板與皮帶輪不接觸壓縮機(jī)吸合工作時(shí)情形斜盤式空調(diào)壓縮機(jī)選用車型：奧迪100、捷達(dá)、神龍富康旋葉式壓縮機(jī)滾動(dòng)活塞式渦旋式空調(diào)壓縮機(jī)旋葉式汽車空調(diào)壓縮機(jī)三角轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)三角轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)三角轉(zhuǎn)子式工作過程三角形轉(zhuǎn)子偏心轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，三角尖端上的密封片把氣缸分成三部分，不斷將氣吸入、壓縮、排出。2.2.3變排量壓縮機(jī)定排量壓縮機(jī)：排氣量是隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的提高而提高的，它不能根據(jù)制冷需求而自動(dòng)改變功率輸出。它的控制一般通過采集蒸發(fā)器出風(fēng)口的溫度信號(hào)來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定的溫度，壓縮機(jī)停止工作;當(dāng)溫度升高后，壓縮機(jī)開始工作。定排量壓縮機(jī)也受空調(diào)系統(tǒng)壓力的控制，當(dāng)管路內(nèi)壓力過高時(shí)，壓縮機(jī)停止工作。

變排量壓縮機(jī)：可以根據(jù)設(shè)定的溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)功率輸出。壓縮機(jī)的排氣量由壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、壓縮機(jī)吸氣壓力、壓縮機(jī)排氣壓力以及壓縮機(jī)腔內(nèi)壓力共同決定。On-off控制的不可逆損失背景－定排量壓縮機(jī)缺點(diǎn)車內(nèi)溫度波動(dòng)引起的熱舒適性問題壓縮機(jī)周期性離合對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的干擾背景－變?nèi)萘繅嚎s機(jī)定轉(zhuǎn)速定速壓縮機(jī)電動(dòng)空調(diào)變頻壓縮機(jī)變轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)速可控）汽車空調(diào)定排量壓縮機(jī)（轉(zhuǎn)速不可控）變排量壓縮機(jī)行程調(diào)節(jié)變轉(zhuǎn)速變行程

我國(guó)現(xiàn)在采用變排量壓縮機(jī)的轎車空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到40%左右。主要車型有：一汽奧迪A6、寶萊、捷達(dá)、紅旗；上海Passat、Polo、別克、奇瑞；中華轎車；通用金杯；等等。背景－變排量壓縮機(jī)廣泛應(yīng)用問題：如何在壓縮機(jī)上實(shí)現(xiàn)變排量？分析：變排量方式變斜盤傾斜角→變活塞行程改變余隙改變進(jìn)、排氣、壓縮機(jī)腔體內(nèi)的通道面積變排量壓縮機(jī)空調(diào)控制系統(tǒng)不采集蒸發(fā)器出風(fēng)口的溫度信號(hào)，而是根據(jù)空調(diào)管路內(nèi)壓力變化來控制壓縮機(jī)的壓縮比從而自動(dòng)調(diào)節(jié)出風(fēng)口溫度。在制冷的全過程中，壓縮機(jī)始終是工作的，制冷強(qiáng)度的調(diào)節(jié)完全依賴裝在壓縮機(jī)內(nèi)部的壓力調(diào)節(jié)閥來控制。電控翹板式變排量壓縮機(jī)應(yīng)用于大眾車型電控翹板式變排量原理控制翹板的傾角，進(jìn)而改變活塞行程；通過波紋管感知吸氣壓力變化；當(dāng)空調(diào)管路內(nèi)吸氣壓力過高時(shí)，縮短壓縮機(jī)內(nèi)活塞行程，這樣就會(huì)降低制冷強(qiáng)度。反之則增大活塞行程以提高制冷強(qiáng)度。調(diào)節(jié)閥閥控制排氣腔與搖板箱之間的通道；滿負(fù)荷時(shí)，電磁關(guān)閉，搖板箱和高壓腔之間的通道被隔斷，搖板箱的壓力下降，作用在活塞上的反作用力就使搖板傾斜一定角度，斜盤的傾斜角度加大直至排量達(dá)到100%；關(guān)掉空調(diào)或所需的制冷量較低時(shí)，閥門開啟，搖板箱和高壓腔之間的通道被打開，斜盤的傾斜角度減小直至排量低于2%。電控翹板式變排量過程斜盤式兩級(jí)變排量壓縮機(jī)斜盤式兩級(jí)變排量壓縮機(jī)

變排量汽車空調(diào)系統(tǒng)變排量空調(diào)在奧迪、波羅、大宇、標(biāo)志、別克、中華、奧拓等轎車上得到了廣泛的應(yīng)用。與傳統(tǒng)的定量空調(diào)相比，變排量空調(diào)有如下的優(yōu)點(diǎn)：①排氣壓力和工作轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)減小，避免了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的沖擊；②保持了溫度的穩(wěn)定性；③保持了蒸發(fā)器低壓的穩(wěn)定性，而且蒸發(fā)器不會(huì)結(jié)霜；④提高了壓縮機(jī)的使用壽命；⑤壓縮機(jī)一直運(yùn)轉(zhuǎn)，無接合沖擊，提高了舒適性減少了功率消耗。⑥由于排量可以降低到近0%，省去離合器可使質(zhì)量減輕20%（約500～800g）

變排量壓縮機(jī)生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)企業(yè)變排量壓縮機(jī)的型號(hào)上海易初通用機(jī)器有限公司六缸雙面滑履外控式變排量壓縮機(jī)、七缸雙面滑履變排量壓縮機(jī)、

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