第三章 汽车空调制冷系统

2.冷凝放热过程 高温高压的过热制冷剂气体高于 环境的温度，进入冷凝器后将热 量传向大气进行热交换。由于压 力及温度的降低，制冷剂气体冷 凝成液体，并放出大量的热。此 过程作用是排热、冷凝。
3.干燥过程 制冷剂散热后变为高温高压的 液体，液态的制冷剂经过储液 干燥器吸收水分和过滤杂质。 图3-5蒸气压缩式制冷机的工作原理图
图3-14电控可变排量压缩机工作原理图 （三）旋叶式压缩机 旋叶式压缩机也称滑片式压 缩机，按气缸形式分圆形和 椭圆形两种，如图3-15所示。 圆形气缸叶片有2、3、4片式， 椭圆形气缸片式有4片和5片 式。 图3-15旋叶式压缩机
五、电磁离合器 （一）电磁离合器的功用 电磁离合器的作用是接通或切断输入空调压缩机的动力进而控制压缩机，而电磁 离合器由空调的控制单元控制。汽车空调压缩机一般由汽车发动机通过发动机传 动驱动。
（二）轴向活塞式压缩机 轴向活塞式压缩机可以称为第2代压缩机，常见的有斜盘式和摇板式两种压缩机。 1．斜盘式压缩机的结构与原理 斜盘式压缩机为双向活塞式压缩机，主 要部件有主轴、斜盘、活塞、进排气阀 片等。如图3-10所示。 工作原理：当主轴驱动斜盘旋转时，活 塞槽与斜盘边缘通过钢球轴承支承，斜 盘的旋转带动活塞做轴向移动，活塞前 后两端与壳体组成两个空腔。活塞轴活塞另一头的空 腔容积减小，制冷剂被高压排出。如果 斜板转动一周，前后两个活塞各完成压 缩、排气、膨胀、吸气一个循环，相当 于两个气缸作用。如果是轴向6缸压缩机， 缸体截面上均匀分布3个气缸和3个双头 活塞，当主轴旋转一周，相当于6个气缸 的作用。
图3-30外平衡式W型热力膨胀阀
外平衡式W型热力膨胀阀结构 原理如图3-31所示。感温包内 充注制冷剂，放置在蒸发器出 口管道上，感温包和膨胀阀里 的膜片上部通过毛细管相连， 感受蒸发器出口制冷剂温度， 膜片下面感受到的是蒸发器入 口压力。
图3-31外平衡式W型热力膨胀阀结构原理
如果空调负荷增加，液压制 冷剂在蒸发器提前蒸发完毕， 则蒸发器出口制冷剂温度将 升高，感温包内的制冷剂温 度也升高，压力增大，所以 膜片上的压力增大，推动阀 杆使膨胀阀开度增大，进入 到蒸发器中的制冷剂流量增 加，制冷量增大，原理如图 3-32所示。
3．平行流式 它的外表看起来跟管带式相似，都 是扁管跟换热带，区别在于管带式 的是只有一条扁管自始至终地呈蛇 状弯曲，制冷剂在里面流动换热； 而平行流式冷凝器则是在两端集流 管之间有多条平行的扁管相连，制 冷剂经过多条扁管同时进行换热。 结构如图3-24所示。
图3-24平行流式冷凝器
二、蒸发器 （一）蒸发器的功用 雾状液态制冷剂进入蒸发器，液态制冷剂在蒸发器内沸腾气化，由液态蒸发成气态， 在蒸发过程中吸收车内空气大量的热量，风机再将冷风吹到车室内，从而达到降低车 内温度的目的。
三、汽车空调制冷系统的分类 现在汽车空调制冷系统可分为两类：一类是膨胀阀式制冷系统，另一类是孔管式 制冷系统。
(一)膨胀阀式空调制冷系统 膨胀阀式空调制冷系统结构如 图3-2所示。主要由压缩机、 冷凝器、贮液干燥器、膨 胀阀、蒸发器和鼓风机等 组成。
图3-2 膨胀阀式空调制冷系统
1.压缩机 压缩机由发动机通过皮带驱动，吸入蒸发器出口处的低温低压的气态制冷剂，把 制冷剂压缩成高温高压的气态排向冷凝器。 2.冷凝器 对于轿车的冷凝器安装在水箱前端，高温高压的过热制冷剂气体进入冷凝器，制 冷剂得到冷却风扇的散热，由于压力及温度的降低，制冷剂气态冷凝成液态，并 放出大量的热。从冷凝器出来后，制冷剂呈高温高压的液态。 3.储液干燥过滤器 高温高压的液态制冷剂在储液干燥过滤器内得到储存、干燥水份、过滤杂质。 4.膨胀阀 高温高压的液态制冷剂通过膨胀阀的节流孔节流后体积变大，制冷剂的压力和湿 度急剧下降，以雾状（细小液滴）排向膨蒸发器。 5.蒸发器 雾状液态制冷剂进入蒸发器，制冷剂液态蒸发成气体。在蒸发过程中大量吸收周 围的热量，降低车内的温度，而后低温低压的制冷剂蒸气又进入压缩机。
图3-10斜板式压缩机结构图
2.摇板式压缩机的结构与原理 （1）摇板式压缩机的结构 摇板式压缩机为单向活塞式压缩机，主要由摇板、活塞、连杆、缸体、阀门组件、 斜盘、皮带轮等组成，如图3-11所示。
图3-11摇板式压缩机
（2）摇板式压缩机的工作原理 压缩机工作时，主轴带动传 动板一起旋转。由于传动板是 楔形的，故其转动将迫使摇板 做以钢球为中心的左右摇摆移 动。摇板和传动板之间的摩擦 力，使摇板具有转动趋势，但 被固定的一对圆锥齿轮所限制， 所以摇板只能沿轴线作往复直 线运动，从而带动活塞在缸内 作往复运动，完成压缩、排气、 膨胀、吸气四个过程。主轴旋 转一周，摇板上的各缸分别完 成一个工作循环。一般一个摆 盘配有五个活塞，这样相应的 五个气缸在主轴转动一周时， 就有五次排气过程。 其结构与工作原理其如图3-12 所示。
图3-28是管带式蒸发器工作原理
第四节 汽车空调其它主要辅助部件
汽车空调制冷系统中除了压缩机、冷凝器和蒸发器之外，还有膨胀阀、储液干燥器等 部件，他们之间的连接关系如图3-29所示。
图3-29膨胀阀式空调制冷系统
一、膨胀阀 （一）膨胀阀的功用 高温高压的液态制冷剂通过膨胀阀后体积变大，压力和湿度急剧下降，形成雾状，然 后排向蒸发器。所以膨胀阀是用于调节制冷剂的流量并雾化制冷剂。 （二）膨胀阀的种类、结构与工作原理 膨胀阀也称热力膨胀阀，按照平衡方式 的不同，分为内平衡式和外平衡式两种 结构。膨胀阀大致由阀体、感温包和平 衡管三部分组 1．W型外平衡式膨胀阀结构和工作原理 外平衡式W型热力膨胀阀外形结构如图330所示。
2.曲柄连杆式压缩机的工作原理 曲柄连杆式压缩机的曲轴由发动机通 过皮带传动经电磁离合器带动，当压 缩机曲轴旋转时，通过连杆带动活塞 往复运动。工作过程分为压缩过程、 排气过程、膨胀过程、吸气过程。
图3-8曲柄连杆式压缩机结构图
3.曲柄连杆式压缩机的工作过程如图 3-9所示。
图3-9 工作过程示意图
第三章
汽车空调制冷系统
第一节 汽车空调制冷系统的构造与工作原理 一、汽车空调制冷系统的作用 汽车制冷系统的作用是降低车厢内的温度，使乘客和驾驶员感到凉爽。 二、汽车空调制冷系统的组成 汽车空调制冷系统由压缩机、冷凝器、贮液干燥器、膨胀阀（节流阀）、蒸发器和 鼓风机等组成。如图3-1所示。
图3-1 制冷系统的组成
可变排量压缩机变排量的控 制方式有两种：一种是机械 式可变排量；另一种是电控 可变排量 。图3-13所示为电 控可变排量压缩机的结构图。
图3-13电控可变排量压缩机结构
可变排量压缩机工作原理如图3-14所示。
工作原理：控制阀用于调节曲轴箱内的 压力，当曲轴箱压力等于压缩机的吸气 压力时，压缩机处于最大排量；当曲轴 箱压力高于吸气压力后，斜盘或摇板角 度减小，压缩机的排量减小。
图3-12摇板式压缩机结构与原理
3.可变排量压缩机 所谓的可变排量压缩机，结构是基于传统的斜盘式或摇板式压缩机，传统的斜盘式 或摇板式压缩机中，斜盘或摇板的偏转角度是固定不变的，即活塞的最大行程是固 定的。而升级为可变排量压缩机后，斜盘或摇板的偏转角度是可以调节加于改变的。 调节斜盘或摇板的角度，从而调节活塞的最大行程，改变压缩机的排气量。
图3-６压缩机安装位置示意图
三、空调压缩机的类型 在空调压缩机的发展过程中，主要的类型有曲柄连杆式压缩机、轴向活塞式压缩 机、叶片式压缩机、涡旋式压缩机等，具体分类如图3-7所示。
图3-7空调压缩机的分类
四、空调压缩机的构造与原理 （一）曲柄连杆式压缩机 1.曲柄连杆式压缩机的结构 由气缸体、气缸盖、活塞、曲轴、连杆、 进气阀和排气阀等组成，如图3-8所示。
图3-32空调负荷大时膨胀阀开度大
如果空调负荷减小，则蒸发器出口温 度降低，感温包内的制冷剂温度也减 小，所以膜片上的压力减小，推杆使 膨胀阀开度减小，从而控制制冷剂的 流量，原理如图3-33所示
（二）蒸发器的结构
按构造不同分为管片式蒸发器、管 带式蒸发器和层叠式蒸发器三种。 1．管片式蒸发器 管片式蒸发器是由安装在一系列薄散热片内 的制冷剂螺旋管组成，如图3-25所示。
图3-25管片式蒸发器
2．管带式蒸发器 管带式蒸发器由多孔扁管与蛇形散 热带焊接而成，如图3-26所示。
图3-26五十铃汽车管带式蒸发器
第二节 汽车空调压缩机的构造与工作原理 一、空调压缩机的作用 空调压缩机是汽车空调的核心部件，它由发动机通过皮带驱动，负责吸入空调蒸 发器出口处的低温低压气态制冷剂，并把制冷剂加压，压缩成为高温高压的气态 制冷剂，然后排向冷凝器，为制冷剂在制冷系统的管路内循环流动提供动力。 二、汽车空调压缩机的安装位置 就轿车而言，汽车空调压缩机是 用固定托架安装在发动机气缸体 上，当电磁离合器接合时，由发 动机通过皮带传动带动压缩机运 转。如图3-６所示。
（二）电磁离合器的结构 电磁离合器由电磁离合器由 带皮带轮的转子、电磁线圈、 压盘、轴承等组成。如图316所示。
图3-16电磁离合器结构图
（三）电磁离合器的工作原理 当电磁线圈电路未接通时，转子空转， 压缩机不转。当电磁线圈电路接通时， 它将产生电磁力，将压盘吸压在转子 皮带轮的前端面上，通过转子与压盘 之间的摩擦力矩带动压缩机轴转动， 制冷工作开始。如图3-17（b）图所 示。
4.节流降压过程 高压高温制冷剂液体经膨胀阀节流降温降压，以雾状（细小液滴）排出膨胀装置， 后进入蒸发器。 5．蒸发吸热过程 经膨胀阀降温降压后的制冷剂变成雾状低温低压的饱和液体，它沸点远低于蒸发 器内温度，当制冷剂液体进入蒸发器时，在蒸发器内蒸发，形成沸腾汽化。在蒸 发汽化过程中需要吸收大量的热量，从而使蒸发器周围空气温度迅速降低。鼓风 机将冷风吹出到车室内，产生制冷效果。
3．层叠式蒸发器 层叠式蒸发器由两片形状复杂的铝板 叠在一起组成制冷剂流道，在两片流 道之间夹有蛇形散热带。如图3-27所 示。 图3-27层叠式蒸发器
（三）蒸发器的工作原理 从膨胀阀或节流孔管流出、直接进入蒸发器 的制冷剂变成低温低压雾状物，在流经蒸发 器时很容易汽化，汽化时将吸收周围空气大 量的热量，而空调鼓风机不停地将空气从蒸 发器表面吹过，因此从蒸发器的散热片外面 流出的空气温度就下降，产生制冷效果。热 量通过管片将传给蒸发器内的制冷剂，制冷 剂吸收热量后的汽化。如图3-28 所示。
(二)孔管式（CCOT）空调制冷系统 孔管式（CCOT）空调制冷系统的结构如图3-3所示。主要由压缩机、冷凝器、节 流膨胀阀管、蒸发器、吸气储液器和鼓风机等组成。
图3-3 孔管式空调制冷系统
四、汽车空调制冷系统的工作原理 蒸气压缩式制冷机的工作原理如图3-5 所示。 1.压缩过程 从蒸发器出来的制冷剂是低温低 压的制冷剂气体，进入压缩机后， 压缩机把它压缩成高温高压的气 体，然后送入冷凝器。
图3-17电磁离合器工作原理图
第三节 蒸发器与冷凝器 安装位置：蒸发器和冷凝器是汽车空调系 统中能实现热交换的两个重要构件，其安 装位置，就轿车而言，冷凝器一般都安装 在汽车的前面，也有的装于车厢两侧或后 侧。而蒸发器一般安装在车室内的仪表台 下，如图3-21所示。 图3-21冷凝器与蒸发器安装位置图 一、冷凝器 （一）冷凝器的功用 冷凝器是将压缩机的高温高压过热制冷剂蒸汽，通过金属管壁和翅片放出热量给冷 凝器外的空气，从而使过热气体状态制冷剂冷凝成高温高压的液体的换热装备。 （二）冷凝器的构造 冷凝器一般由铝材料制造，由排管和散热片组成，实际上起交换器的作用，按照结 构类型分为管片式、管带式和平行流式三种。
1．管片式 管片式冷凝器由铜管套上铝翅片组成，如 图3-22所示，经涨管工艺使得铝翅片与铜 管紧密接触。优点是加工简单、艺成熟、 成本低。缺点是换热效率低。目前已经基 本停止使用。
图3-22管片式冷凝器 2．管带式 用扁管作为制冷剂流通路径， 扁管呈S形，扁管外侧为散热 带。如图3-23所示。
图3-23管带式冷凝器