汽车空调与维修教案(朱明zhubob)

一、复习提问（5'）
1．人体正常的体温是多少？
2．人为什么会感到冷和热？
二、讲授内容（65'）
概述
汽车空调：对汽车内的空气进行调节，使之在温度、湿度、流速和洁净度能满足人体舒适的需要，提供一种较为理想的人工气候环境。

含义：冷、暖、通风三种的调节。

方式：汽车空调机采用的是蒸气压缩式制冷。

蒸气压缩式制冷：利用液体制冷剂汽化吸热而产生冷效应。

提问：液体形态变化过程与热的关系。

物质有三种状态，由液态变为汽态（蒸发）时要吸热，由汽态变为液态时（冷凝）要放出热。

蒸发器位于车厢，制冷剂在蒸发器中由液态变为汽态，从车厢中吸收热；冷凝器位于车厢外（发动机散热器前），制冷剂在冷凝器中由汽态变为液态，将热向外释放。

原理：低温低压液体制冷剂进入车厢内的蒸发器，在定压下汽化，因制冷剂汽化时在管内的温度低于管外空气的温度，因而自动吸取空气中的热量产生冷效应。

制冷剂吸热汽化，由液体变为低温低压蒸气，经压缩机后成为高于车内空气的高温高压气体，在冷凝器内将热量释放给车外的空气，从而冷凝成高压的液体制冷剂，最后经过节流，恢复为低压低温的液体状态。

制冷系统的四大部件：压缩机、冷凝器、节流阀（实际上使用的是热力膨胀阀）蒸发器。

工作过程：
1．热的制冷剂蒸气从蒸发器被吸入压缩机，压缩机把蒸气压力升高（1.3-1.5MPa）温度700C后泵入冷凝器。

2．在冷凝器中，其周围的空气把制冷剂的热量散发，强制冷却到500C左右使蒸气变为液体。

压力（1.3-1.5MPa）
3．被液化的制冷剂流经贮液干燥器，去水和杂质后备用或流入膨胀阀。

4．压缩机连续不断地从蒸发器出抽出制冷剂蒸汽，液态制冷剂在高压下经贮液干燥器压向膨胀阀。

5．膨胀阀根据制冷要求，将高压液态的制冷剂限量地从其小孔流出变为低压雾状后送入蒸发器的入口。

（0.13-0.30MPa，1-40C）6．液态制冷剂突然进入大容积的蒸发器螺旋管后，由于体积变大压力下降，制冷剂蒸发，并从车厢中吸收热。

（定压下汽化吸热）7．这些带有热量的制冷剂蒸气接着被吸入压缩机，开始了下一个制冷循环。

控制方式：离合器循环控制：通过恒温器等装置，控制离合器的通、断，压缩机处于工作—停止-工作的循环状态。

蒸发器压力控制：通过控制蒸发器在00C时对应的制冷剂压力不再降低，使压缩机仍在工作，其制冷量仅保持其表面不结冰，输出的冷仍
能维持车内热负荷要求。

三、课堂小结（5'）
汽车空调系统主要是是利用液体制冷剂作为吸收和释放热量的工作介质，工作时不断地往复循环，将车厢内的热量带走。

四、课外作业（5'）
1．汽车空调的工作介质是什么？
2．试述汽车空调系统的工作循环？
一、复习提问（5'）
1．液体形态变化过程与热的关系？
2．简述汽车空调的工作原理？
二、讲授内容（65'）
基础知识——汽车空调技术的发展与特点
一、汽车空调技术的发展
汽车空调是对汽车车厢内的空气品质进行调节的装置。

其技术是随着汽车的普及而发展起来的。

分为五个阶段：
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，到1927年发展为具有加热器、风机和空气滤清器的供热系统。

该系统在欧洲1948年才出现，而日本则1954年才开始使用。

目前，寒冷的北欧，汽车空调仍是单一的供热系统。

第二阶段：单一冷气。

1932年，美国通用汽车帕克公司（Packard）在轿车上安装机械制冷降温的空调器，而欧洲、日本1957年才有加装这种单一冷气的轿车。

第三阶段：冷暖一体化。

冷、暖共用一只鼓风机和一套统一的操纵机构，具有制冷、除湿、通风、过滤、除霜等功能。

1954年美国通用先在纳什（Nash）轿车上安装，目前仍大量用于中、低档汽车上，桑塔
纳2000、奥迪100等。

第四阶段：自动控制的汽车空调。

只需预先设定温度便能自动在设定的温度范围内运行，机器根据传感器检测到车内、外的温度，自动指挥空调器各部件工作。

1964年美国通用汽车公司研制并用在凯迪拉克（Cadillac）轿车上，欧洲1972年才装用，目前主要用在高级轿车和高级大客车上，皇冠3.0、奔驰380等。

第五阶段：微机控制。

由微机按照车内、外环境所需，实现微调化，实现汽车运行与空调运行的相关统一。

提高制冷效果，节约燃料。

1973年，通用与五十铃联合研究，1997年安装到各自的汽车上，目前，主要用在豪华汽车上，林肯、别克、本田的雅阁、丰田凌志LS400等。

二、汽车空调的特点
1．制冷量大、降温迅速
车厢内乘员密度大，人体散热多，热负荷大；
太阳入射热负荷大，而车厢隔热困难，表面积和室内容积之比及门窗玻璃面积与室内表面积之比，汽车比建筑物大且难以采取较好的隔热；
夏季长时间在烈日下，车内达500C以上，乘客上车，要求迅速降温，因乘客在车内时间短，也要求几分钟内能降温；
2．不能用电力作能源，动力源上处理较困难
3．主机带动的空调系统，因车速变化大，制冷剂流量变化幅度大4．冷凝温度高
冷凝器的通风冷却效果受发动机水箱辐热、行驶速度和路面尘土污
染的影响。

尤其怠速或爬坡时，冷凝温度及冷凝压力异常升高。

5．制冷剂易泄漏
行驶、震动，连接处易松动，冷凝器易受飞石或泥浆腐蚀。

6．车厢高度小，风量分配不易均匀。

三、蒸发器的布置
1．仪表板式：布置在仪表板中间或下方。

2．车内顶置式：有前置、中置、后置和侧置。

3．立式：蒸发器为特制的直立式结构，安在前座后或乘客侧。

4．下置式：在中部或后座地板下，通过竖风道将冷风送至车内横风道，制冷管较短，制冷侧压力损失小，送风管较长。

5．后置式：蒸发器维修方便，但占用后座面积。

6．车外顶置式：不占汽车有效空间，风道阻力损失小，但制冷管路较长，制冷剂压力损失较多。

三、课堂小结（5'）
1．汽车空调的发展可分为五个阶段。

2．与房间空调器相比，汽车空调的特点。

四、课外作业（5'）
1．什么是冷、暖一体化空调？
2．蒸发器在汽车内的布置有哪几种形式？
一、复习提问（5'）
1．汽车空调系统发展的五个阶段？
2．蒸发器在汽车内的布置形式？
二、讲授内容（65'）
基础知识——热力学基础知识
一、热量Q
热传导过程中物体内能变化的量度。

法定计量单位：焦耳。

制冷工程上，热量度量的基本单位：千瓦·小时。

1KW·h=3.6×106J
二、压力（压强）
压力：垂直作用物体表面的力。

压强：描述压力作用效果的物理量，定义：物体的单位面积上受到的压力。

国际单位：Pa。

1Pa=1N/m2
大气压强：因空气有质量，空气也受重力，所以地球的大气对浸在
它里面的物体也要产生压强。

其本质是大量气体分子作无规则运动，不断碰撞器壁而产生，气体垂直作用在器壁单位面积上的平均压力称为气体的压强。

温度不变时，一定质量的气体，体积减小，压强增加；体积增大，压强减小。

大气压随天气变化：冬高夏低，晴高阴低。

大气压随高度变化：在海拔2000m内，每升高12m，大气压降低133Pa。

（即1mmHg）
标准大气压atm：指450纬度外，气温为00C时，空气对每平方厘米海平面的压力。

相当于760mmHg的大气压。

凡地面上的东西，都承受着一个标准大气压，相当于101.325KPa。

提问：生活中大气压应用的例子。

虹吸，高原大气压力小，空气稀薄，应加大点火提前角。

三、真空与真空度
真空：低于标准大气压的气体与标准大气压下的气体状态相比较，单位体积中气体分子数目减少了的一种现象。

注意：真空是一个相对的慨念，绝对真空是不存在的。

真空度：表示实现真空的程度。

真空度越大，意味着单位体积中气体分子数减少越多，即压强也减少越多。

提问：如何表示真空度？
真空度是以气体压强大小来表示的。

当达到标准大气压时，真空“消
失”，高于标准大气压时，用“正压”表示，低于标准大气压时，用“负压”表示。

实际运用中，压强的表示有三种。

表压力—比标准大气压高出的压力数值。

常在数字后加（G），即以标准大气压为0，在此基础上进行压力计量，通过压力表读出真空度—常用压力式真空计或真空表测量
绝对压力—作用在单位面积上压力的绝对值；相当于表压力+真空度
提问：气缸压力表和歧管压力计是测量气缸的什么压力。

三、课堂小结（5'）
1．压力与压强。

2．真空与真空度。

四、课外作业（5'）
1．什么是压强？其国际单位是什么？
2．什么是真空度？与表压力有什么关系？
一、复习提问（5'）
1．标准大气压与真空度和表压力的关系？
2．物质存在的形态有哪几种？
二、讲授内容（65'）
基础知识——热力学基础知识（续）
物态变化：当温度变化时，物质状态的变化。

四、熔解与凝固
熔解：物质由固态变液态。

其过程要不断吸热，而温度保持不变。

凝固：物质由液态变固态。

其过程要不断放热，而温度保持不变。

提问：试举出固液态变化过程吸、放热的例子。

落雪不冷溶雪冷。

五、汽化与液化
汽化：物质由液态变气态的现象。

其过程要不断吸热，汽化方式有。

蒸发—液体表面附近的分子飞出液面，形成蒸气。

蒸发时要从周围物体吸热，有致冷作用。

沸腾—对液体加热，液体温度升到某一温度时，液体中小气泡吸热，气泡增大上浮，到达液面时破裂，放出气泡中的蒸气。

其过程要吸热但温度不变。

提问：蒸发与沸腾的异同
相同处—都是汽化现象，都需要吸热。

不同处—蒸发是液体表面进行的气化，沸腾是液体内部和表面同时进行的汽化；蒸发可在任可温度下进行，沸腾只在一定温度下进行；蒸发是平和的汽化，沸腾是剧烈的汽化。

汽化热：单位质量的某种液体变成同温度的气体时吸收的热量。

制冷技术中，是利用制冷剂的汽化热（潜热）来制冷的。

液化：物质由气态变液态，其过程要放出热。

液化方式有。

降低温度—降至足够低时，任何气体都会液化。

增大压强—各种气体降至某一温度或以下时，再增大压强才能被液化，该温度称临界温度。

液化石油气是在常温下增大压强而液化。

六、升华与凝华
升华：物质从固态直接变成气态的现象，其过程吸热，有致冷作用，如固体二氧化碳（干冰）升华来获得低温。

凝华：物质从气态直接变成固态的现象。

其过程放热，如霜就是空
气中的水蒸气遇冷直接凝华成小滴和小冰晶，大量的小水滴和小冰晶形成了天空中的云。

提问：生活中升华和凝华的实例。

卫生球。

灯泡发黑是钨丝发光时因温度升高而升华为钨的蒸汽，熄灭后温度降低钨蒸汽又凝华。

冬天时车窗内壁的水雾。

七、热力学的两个基本定律
第一定律：外界传给系统的热量等于系统内能的增量和系统对外所作的功的总和。

第二定律：热量不能自动地由低温的物体传向高温的物体。

但可以有条件地由低温物体传向高温物体。

这个条件就是要消耗外功。

表达式：Q高=Q低+W
Q高——从高温热源放出的热量；
Q低——从低温热源吸收的热量；
W——制冷压缩机所消耗的功；
实例：空调压缩机在消耗一定功的条件下，利用制冷剂的状态变化，而将热能由低温物体（车内空气）传向高温物体（车外空气）。

三、课堂小结（5'）
1．气化与液化。

2．气化热和临界温度。

四、课外作业（5'）
1．试述热力学第二定律。

2．试述物态变化时，与温度变化的关系？
一、复习提问（5'）
1．温度变化时，物质的形态是否变化，如何变化？
2．热量可以由低温物体传向高温物体吗？是否需要条件？
二、讲授内容（65'）
基础知识——制冷剂
一、制冷剂
一种化学物质。

是制冷系统中完成制冷循环的工作介质。

提问：制冷剂的工作循环。

在压缩机作用下，制冷剂在蒸发器中低温下吸取冷却对象的热而气化，（冷却对象得以降温）。

高温下在冷凝器内把热传给周围而冷凝成液体。

注意：整个循环过程中，制冷剂只有物态的变化（物理变化），而无化学变化。

即只起吸、放热的作用而本身的性质没有改变。

二、制冷剂的命名
蒸气压缩制冷机使用的制冷剂Refrigerant，绝大多数是氟里昂Freon。

国际用R表示。

三、R12 ——CF2CL2
1．无色、无味；5350C以下不分解。

2．中压制冷剂，正常蒸发温度小于00C大于-700C，冷凝器内压力为0.3 —2.0MPa。

因压力较大，即使制冷系统不密闭，外部空气也不易进入。

泄漏时，润滑油一同漏出，有明显油迹。

3．在大气压下，沸点为-29.80C。

凝固温度为-1580C。

00C和100C 时的气化潜热（KJ/Kg）154.87和149.97。

4．密度较大，为减少阻力，管径较大。

5．对密封件的要求
可使天然橡胶变软、膨胀、起泡；对氯丁乙烯和氯丁胶制品破坏较小；对尼龙和氟塑制品破坏不明显。

6．有良好的电绝缘性能。

7．液态时对润滑油的溶解度无限制，因而管路中不会积存润滑油；
气态时对润滑油的溶解度有限并随压力增高、温度降低而增大。

在气态路中，（特别是蒸发器）如有足够流速，不会产生油膜而影响传热。

8．基本不溶于水，当有过量水分时，低温、低压下，水分中热量被吸收而形成冰塞。

9．与水产生化学反应，生成盐酸—氢氟酸，对系统有腐蚀。

10．防水措施：一定要严格抽真空，选用水量小于20×10-6的冷冻机油。

若大于，干燥器无能为力。

四、R134a—CH2FCF3
传统制冷剂含氯元素，暴露在高海拔的阳光下会分解释放氯，破坏地球的臭氧层。

而R134a（CH2FCF3）是一种不会破坏臭氧层的制冷剂。

无毒、无臭、与空气混合不爆炸。

1．热物理性能。

分子量、沸点、气化热，与R12相近。

2．传热性能。

优于R12。

3．相容性能。

与矿物油是非相容的，必须用合成润滑油。

4．00C和100C时的气化潜热（KJ/Kg）197.89和190.13。

三、课堂小结（5'）
1．什么是制冷剂？为何要做防水措施？
2．R12与R134a。

四、课外作业（5'）
1．R12与R134a的气化潜热不同，说明什么问题？
2．为什么要用R134a取代R12？
一、复习提问（5'）
1．制冷剂物态变化时，产生吸、放热的作用，此时其压力是否变化？
2．试述制冷系统的主要组成（四大部件）？
3．简述制冷剂工作的循环过程。

二、讲授内容（65'）
基础知识——压缩机
一、制冷系统的低压侧和高压侧
低温低压液体制冷剂进入车厢内的蒸发器，在定压下汽化，由液体变为低温低压蒸气，经压缩机后成为高于车内空气的高温高压（700C，1.3-1.5Mpa）气体，在冷凝器内将热量释放给车外的空气，从而冷凝成1.3-1.5Mpa高压的液体制冷剂，最后经过节流，恢复为低压低温（0.13-0.30MPa，1-40C）的液体状态。

可见：制冷剂物态变化时，产生吸、放热的作用，其压力也是变化的。

即在制冷系统中，可分为两个基本部分，高压侧和低压侧。

提问：高、低压侧如何建立和产生？以什么为分界点？
液态制冷剂经膨胀阀突然进入大容积的蒸发器螺旋管后，由于体积变大压力下降，（0.13-0.30MPa）从而蒸发并吸热。

热的制冷剂蒸气从蒸发器被吸入压缩机，压缩机把蒸气压力升高（1.3-1.5Mpa）后泵入冷凝器。

所以。

分界点是压缩机和蒸发器入口处的节流装置。

高压侧—从压缩机出口通过冷凝器至蒸发器入口部分。

低压侧—从蒸发器本身至压缩机入口。

二、压缩机
提问：使气体液化的两种方式。

温度降到足够低时，任何气体都会液化；
各种气体降至临界温度或以下时，再增大压强才能被液化，压强越大，液化温度越高；
提问：热量可否由低温的物体传向高温的物体。

热力学第二定律：热量不能自动地由低温的物体传向高温的物体。

但可以有条件地由低温物体传向高温物体。

这个条件就是要消耗外功。

表达式：Q高=Q低+W
Q高——从高温热源放出的热量；
Q低——从低温热源吸收的热量；
W——制冷压缩机所消耗的功；
实例：空调压缩机在消耗一定功的条件下，利用制冷剂的状态变化，而将热能由低温物体（车内空气）传向高温物体（车外空气）。

可见：要使吸热气化了的制冷剂重新液化，需加大压强（压力）。

该加压装置可使吸热后的制冷剂将热能由低温物体（车内空气）传向高温物体（车外空气）。

即制冷循环系统的心脏——压缩机。

二、压缩机的作用与分类
1．作用——主要是压缩和循环输送制冷剂蒸气。

2．分类——主要有。

立式：曲轴连杆，效率较低、尺寸较大、转速不易提高。

多用在中、大型客车上。

斜板式：有双向和单向活塞式，零件数较多，互换性较差。

旋转式：结构紧凑、效率高、转速成高，工艺要求更高。

3．工作——进、压、排。

三、课堂小结（5'）
1．高压侧和低压侧
2．压缩机的作用与分类
四、课外作业（5'）
1．制冷系统的高、低压侧的压力分别是多少？以什么为分界点？
2．压缩机的作用是什么？
一、复习提问（5'）
1．如何建立高压侧压力？
2．压缩机的作用与分类？
二、讲授内容（65'）
基础知识——压缩机（续）
三、曲轴连杆式压缩机
传统型往复活塞，早期车用空调机大多采用。

如1989年前的上海桑塔纳选用美YORK公司生产的SC209型。

构成：活塞、活塞销、曲轴、连杆、轴承、进排气阀等。

工作：借助曲轴把旋转运动转换为上下往复运动。

从而完成压缩制冷气体。

汽空—30。

缺点：结构不紧凑、转速低、惯性力大、容积效率低。

四、摇板式压缩机
美通用公司1955年推出，后来日本三电公司进行了重大革新。

将传动板与摇板、传动板与前端盖间的接触改用滚柱轴承，传动板不必要部分设成空腔，大量使用铝合金。

1989年后的上海桑塔纳选用三电公司SD508型。

组成：主轴、气缸、传动板、连杆、活塞、阀板、前后端轴承等。

结构：各气缸以压缩机轴线为中心沿圆周均匀分布，摇板只能摇动不能转动。

固定的一对圆锥直齿轮限制了摇板因与传动板的摩擦而转动的趋势。

工作：楔形传动板与主轴固定一起随主轴旋转。

使摇板沿轴向摆动，带动活塞在缸内往复直线移动，主轴转一周，每个气缸完成一个工作循
环。

选用车型：北京切诺基，普通桑塔纳。

缺点：运转惯性力大，速度提不上去，有余隙容积，吸排气阻力，容积效率低。

五、斜盘式压缩机
美通用1964年制成，目前奥迪100选用日本电装公司Denso10P7 组成：缸体、前后端盖、主轴、斜盘、活塞、钢球与滑靴、轴承。

结构：斜盘与主轴固在一起，斜盘通过钢球推动活塞。

活塞、采用双向压气，缸体两端都有带吸气簧片和排气簧片的阀板总成。

工作：主轴带斜盘转动，斜盘推活塞轴向运动，活塞两端的两个气缸工作容积变化相当两个气缸同时工作。

主轴旋转一周，所有活塞前后的两缸各完成一个工作循环。

选用车型：奥迪100、捷达、神龙富康
提问：斜盘式与摇板式的最大相同与不同是什么？
相同—都是往复活塞式压缩机，活塞的轴向往复运动都是靠主轴带支斜盘或楔形传动板转动时产生的轴向推力使活塞运动。

区别—摇板工作中只产生单向压气作用；而斜盘工作中能产生双向压气作用。

六、其它压缩机
1．刮片式
型式：有椭圆和正圆汽缸两种。

刮片数有2、3、4、5几种。

工作原理：缸内偏心或同心安有一个带有几个刮片的转子，转子转动时，因离心力和油压作用于，刮片从槽中伸出，碰到缸壁，把气缸分成几个隔腔，将制冷剂从吸口吸入，压缩后从排气阀排出。

特点：是回转式运动，转动惯量小，可高速，制冷能力高。

2．三角转子式
工作：三角形转子偏心转动时，三角尖端上的密封片把气缸分成三部分，不断将气吸入、压缩、排出。

特点：宜高速；没有吸气阀，减少吸气阻力，不会液击；因点密封、角密封、和侧密封。

内部串气减到最少，低速成下仍有高的制冷能力。

三、课堂小结（5'）
1．摇板式压缩机
2．斜盘式压缩机
四、课外作业（5'）
1．试述摇板式和斜盘压缩机的主要相同与区别？
2．五缸斜盘式压缩机的主轴转一周，则相当于5个气缸各压气一次？或是相当于10个气缸各压气一次？为什么？
一、复习提问（5'）
1．试比较摇板式和斜盘式压缩机？
2．对车厢内空气质量的要求？
二、讲授内容（65'）
温度、湿度、流速和洁净度能满足人体舒适的需要。

第四章自动调节的汽车空调系统
自动控制：只需预先设定温度便能自动在设定的温度范围内运行，机器根据传感器检测到车内、外的温度，自动指挥空调器各部件工作。

组成：空气混合系统、风管系统、真空回路系统、控制装置。

§4-1 空气混合系统
作用：将冷、热风，新鲜空气有机地进行配合，形成冷暖适宜的气流吹出。

组成：加热器芯、蒸发器芯、风机风门。

常见混合方式：
一、冷暖风独立式（课108表4-1——1）
1．冷风
夏季。

车内空气在风机输送下，通过蒸发器冷却后由出口吹向车室。

2．暖风
冬季或雨季，车内空气经内外空气调节门在风机输送下，经加热器芯，升温后从中风门和下风门送到车内，前挡风玻璃有霜和雾时，可打
开除霜门，外来空气通过加热器芯后从上风门（除霜口）吹向挡风玻璃。

二、冷风和暖风转换式（课108表4-1——2）
车内循环空气和外界新鲜空气经空气门由同一风机送向风门调节。

1．冷风：送入的空气通过蒸发器芯由冷风出口吹出。

2．热风：送入的空气通过加热器芯由地板风口吹出。

3除霜：送入的空气通过加热器芯后，因取暖/除霜风门打开，部分热风导入除霜风口。

注意：加热器不用时，送入的是纯冷气；蒸发器不用时，送入的是纯暖气；若两者都不用，送入的是自然风。

三、半空调方式（课108表4-1——3）
新鲜空气和车内循环空气经风门调合后先经蒸发器冷却，后由风机送入风门调节，一部分或大部分进入加热器，冷气出口不再调节。

且有除湿作用。

1．蒸发器不开：空气全部送到加热器，送出暖风。

2．加热器不开：送出全部是冷风。

3．两者均不开：送出的是自然风。

提问：空气经蒸发器冷却后又再经加热器加热，是否浪费？
四、全空调式（课108表4-1——4）
是目前使用最多的温度调节方式。

工作时，鼓风机将车外或车内空气吸入后，先送蒸发器，降温除湿并过滤为清洁空气。

该泠气通过调温风门时被分为两部分：一部分冷气送入热交换器再次加热后进入空气混
合室，另一部分绕过热交换器直接进入空气混合室，在室内冷热空气重新混合再送入车内。

改变进入热交换器的冷气量，可达到调节送风温度的目的。

混合空气的温度由风门来保证。

1．加热器不开：吹出是冷气。

2．蒸发器不开：吹出是暖气。

3．两者均不开：吹出是自然风。

三、课堂小结（5'）
1．空气混合系统的组成、作用、混合方式
2．空气质量的调节
四、课外作业（5'）
1．为什么要将冷、热风，新鲜空气有机地进行配合？
2．空气混合系统有哪几种的混合方式？。