汽车空调制冷系统.ppt

汽车空调,主编 张蕾,第2章汽车空调制冷系统,2.1汽车空调的制冷原理2.1.1制冷方式2.1.2汽车空调制冷系统简介2.1.3汽车空调制冷原理2.1.4汽车空调制冷系统的分类2.1.5汽车空调制冷系统的布置型式2.2制冷压缩机2.2.1汽车空调制冷压缩机概况2.2.2汽车空调定容量压缩机结构及工作原理2.2.3汽车空调变容量压缩机的结构与原理2.2.4电动压缩机2.3其他部件,第2章汽车空调制冷系统,2.3.1冷凝器2.3.2膨胀阀2.3.3孔管(CCOT)2.3.4蒸发器2.3.5储液干燥器2.3.6积累器2.3.7电磁离合器2.3.8电磁旁通阀2.3.9油分离器2.3.10风机,2.1汽车空调的制冷原理,2.1.1 制冷方式2.1.2汽车空调制冷系统简介2.1.3汽车空调制冷原理2.1.4汽车空调制冷系统的分类2.1.5汽车空调制冷系统的布置型式,2.1.1制冷方式,1.液体汽化制冷2.气体膨胀制冷3.涡流管制冷4.热电制冷,1.液体汽化制冷,2.气体膨胀制冷,在气体制冷机中，是利用高压气体的绝热膨胀达到低温状况，并利用膨胀后的气体在低压下的吸热过程制冷的。气体绝热膨胀的特性随使用的设备而变，一般有两种方式：一种方式是高压气体经膨胀机(活塞式或透平式)膨胀，此时有外功输出，因而气体温降大，发热时制冷量大，但膨胀机结构比较复杂；另一种方式是气体经节流阀膨胀(通常为节流)，此时无外功输出，气体的温降小，制冷量也小，但节流阀的结构较简单且便于气体流量的调节。这种膨胀方式在气体制冷机中使用较少。,3.涡流管制冷,图2-1涡流管制冷工作原理图1喷嘴2分离孔板3涡流室4调节阀5管子热端6管子冷端,4.热电制冷,图2-2热电制冷元件示意图,2.1.2汽车空调制冷系统简介,(1)压缩过程压缩机吸入蒸发器出口处的低温低压的制冷剂气体，把它压缩成高温高压的气体排出压缩机。(2)放热过程高温高压的制冷剂气体进入冷凝器，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。(3)节流过程温度和压力较高的制冷剂液体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。(4)吸热过程雾状制冷剂液体进入蒸发器，此时制冷剂沸点远低于蒸发器内温度，故制冷剂液体蒸发成气体。,2.1.2汽车空调制冷系统简介,图2-3汽车空调制冷系统的组成示意图,2.1.3汽车空调制冷原理,1.制冷剂压-焓图及温-熵图2.汽车空调制冷系统热力循环,1.制冷剂压-焓图及温-熵图,图2-4制冷剂压-焓图,1.制冷剂压-焓图及温-熵图,图2-5制冷剂温-熵图,2.汽车空调制冷系统热力循环,图2-6汽车空调制冷系统理论循环压-焓图,2.1.4汽车空调制冷系统的分类,1.膨胀阀系统2.孔管系统,1.膨胀阀系统,图2-7汽车空调系统工作原理图a)膨胀阀系统b)孔管系统1冷凝器2储液干燥器3膨胀阀4蒸发器5低压维修阀接头6高压维修阀接头7孔管8气液分离器,2.孔管系统,孔管系统于1974年由美国通用汽车公司发明，也叫做循环离合器系统。,2.1.5汽车空调制冷系统的布置型式,(1)前送式蒸发器和鼓风机装在车厢前部仪表面板下。(2)后送式蒸发器装在车厢后部，冷气从后部送出并由风扇吹往前排，名称为行李箱型。(3)前后置式在车厢前部、后部均有冷却器(包括膨胀阀、蒸发器、冷风出口)，而暖风器只装在前部，名称为空气调节型。,2.2制冷压缩机,2.2.1汽车空调制冷压缩机概况2.2.2汽车空调定容量压缩机结构及工作原理2.2.3汽车空调变容量压缩机的结构与原理2.2.4电动压缩机,2.2.1汽车空调制冷压缩机概况,1.汽车空调对配置制冷压缩机的要求2.汽车空调制冷机的性能指标3.汽车空调制冷压缩机应用概况,1.汽车空调对配置制冷压缩机的要求,1)汽车低速行驶时，应具有较强的制冷能力；在高速时，有较低的功率消耗。其目的是同时满足汽车空调低速时的舒适性和汽车高速时的动力性要求。2)体积小、重量轻。目的是减轻汽车自重，提高汽车的动力性和经济性。3)经久耐用、耐寒、耐高温、易损零件少。因为汽车是在恶劣环境下运行的机器，且压缩机又靠近发动机，因此有上述要求。4)工作稳定、噪声小。既要求压缩机起动转矩小，不破坏发动机的稳定工况，又要求压缩机本身的震动小，噪声小。5)制造容易，价格低廉。,2.汽车空调制冷机的性能指标,3.汽车空调制冷压缩机应用概况,1)曲轴连杆式压缩机是使用时间最早、最长的第一代产品。2)翘板式和斜板式活塞压缩机是第二代产品3)径向活塞压缩机虽然20世纪70年代便已问世，但在应用过程中，遇到了回转式压缩机的竞争，所以这种压缩机至今没有得到应有的重视。以上这几种压缩机均属于往复活塞式压缩机4)旋叶式、滚动活塞式、三角转子式和螺杆式压缩机可以称为第三代产品。它们的共同特点是容积系数较高，都需要大量的粘度较高的冷冻油润滑和密封，所以润滑系统较复杂。5)涡旋式压缩机为第四代。,2.2.2汽车空调定容量压缩机结构及工作原理,1.曲轴连杆式压缩机2.径向活塞式压缩机3.翘板式压缩机4.斜板式压缩机5.旋叶式压缩机6.滚动活塞式压缩机7.三角转子式压缩机8.螺杆式压缩机9.涡旋式压缩机,2.2.2汽车空调定容量压缩机结构及工作原理,图2-8压缩机的理想工作过程示意图,1.曲轴连杆式压缩机,图2-9曲轴连杆式压缩机结构示意图1轴封2曲轴3连杆4吸气阀片5排气阀片6活塞7气缸体8曲轴箱,1.曲轴连杆式压缩机,图2-10曲轴连杆式压缩机的工作过程示意图a)压缩b)排气c)膨胀d)吸气1活塞2气缸3进气阀4排气阀,2.径向活塞式压缩机,图2-11径向活塞式压缩机a)连杆径向活塞式压缩机b)滑环径向活塞式压缩机1气缸2连杆3曲轴轴径4活塞5基座6压缩机轴7滑环,3.翘板式压缩机,图2-12SD5翘板式压缩机的结构图1主轴2轴封总成3滑动轴承4端面滚柱轴承5前缸盖6传动板7锥齿轮8缸体9钢球10翘板滚柱轴承11翘板12锥齿轮13连杆14活塞15阀板垫16吸气腔17后盖18阀板19排气阀片20排气腔21压紧弹簧22后盖缸垫,4.斜板式压缩机,图2-13斜板式压缩机的结构图1主轴2活塞3旋转斜盘4吸气阀5前排气阀6前盖7前缸半部8后缸半部9油底壳10后盖11机油泵齿轮,4.斜板式压缩机,图2-14斜板式压缩机工作原理图1双头活塞2、5钢球3斜板4主轴,5.旋叶式压缩机,图2-15旋叶式压缩机轴向断面图1排气口2进气口3后端盖4转子5主轴6带轮轴承7轴封8前板9带轮10轴承11前缸盖12缸体13轴承14后端板15吸油管,5.旋叶式压缩机,图2-16旋叶式压缩机结构图a)圆形气缸b)椭圆形气缸图a1排气阀2排气孔3接触点4转子5吸气孔6气缸7叶片8油孔图b1排气簧片2进油孔3吸气腔4主轴5机壳6缸体7叶片8转子,6.滚动活塞式压缩机,图2-17滚动活塞式压缩机的工作原理图1进气口2曲轴3气缸4滚动活塞5排气阀6滑片7弹簧8压缩腔9吸气腔,7.三角转子式压缩机,图2-18三角转子式压缩机的工作原理图a)吸气b)压缩c)排气d)排气终了1吸气孔2吸气腔3三角转子4顶密封5排气腔6排气阀7压缩、排气腔,8.螺杆式压缩机,图2-19螺杆式压缩机工作原理图,9.涡旋式压缩机,图2-20回旋机构示意图1曲轴2曲柄销3偏心套4传动轴承5动涡旋盘6平衡块7曲柄销中心8驱动点,9.涡旋式压缩机,图2-21涡旋式压缩机的工作原理图a)吸气结束b)压缩行程c)排出开始之前1固定圈2动圈3固定圈涡旋中心4、5、6、8制冷剂蒸气7最小压缩容积9排气口10动圈涡旋中心11开始压缩容积(最大的月牙形容积)12回旋半径,2.2.3汽车空调变容量压缩机的结构与原理,1.变容量斜板式压缩机2.自动调节能量的旋叶式压缩机3.变容量翘板式压缩机,1.变容量斜板式压缩机,图2-22变容量斜板式压缩机结构示意图a)压缩机全负荷工作b)压缩机部分负荷工作1余隙容积变化阀2排气腔3活塞4阀口5三通电磁阀6回气管7工作管,2.自动调节能量的旋叶式压缩机,图2-23自动调节能量的旋叶式压缩机横断面示意图1进气管2O形圈3排气阀4叶片5缸体6转子7主轴8变容量槽9吸气孔,3.变容量翘板式压缩机,图2-24变容量翘板式压缩机结构示意图1主轴2轴封器3斜盘4翘盘5活塞盖7控制阀8缸体9前盖10离合器,3.变容量翘板式压缩机,图2-25变容量翘板式压缩机变排量机构示意图1主轴2斜盘3轴套4驱动杆5长销轴6短销轴,3.变容量翘板式压缩机,图2-26电动控制阀结构示意图,2.2.4电动压缩机,对于电动汽车、燃料电池车等新动力汽车，空调采用电动压缩机是最好的出路。对于混合动力车，一般也希望采用电动压缩机，以保证在任何动力驱动时都有空调。也有的汽车厂开发的混合动力车还是采用常规的压缩机，只在发动机驱动时开空调。转换成电驱动模式时则一般停止空调，除非一定需要空调时，副发动机(如丰田)供电动模式时开空调的需要。20世纪80年代后期北美开始采用电动汽车，为适应这种汽车的需求，美国哈立森，日本三电、电装等公司都相继开发了电动压缩机。现在三电正在开发将电流变换器与压缩机做成一体的涡旋式电动压缩机。,2.3其他部件,2.3.1冷凝器2.3.2膨胀阀2.3.3孔管(CCOT)2.3.4蒸发器2.3.5储液干燥器2.3.6积累器2.3.7电磁离合器2.3.8电磁旁通阀2.3.9油分离器2.3.10风机,2.3.1冷凝器,1.管片式2.管带式3.鳍片式,1.管片式,管片式由铜质或铝质圆管套上散热片组成，如图227所示。片与管组装后，经胀管处理，使散热片与散热管紧密接触，使之成为冷凝器总成。这种冷凝器结构比较简单、加工方便，但散热效果较差。一般用在大、中型客车的制冷装置上。,1.管片式,图2-27管片式冷凝器示意图,2.管带式,图2-28管带式冷凝器示意图1盘管2散热片A气态制冷剂B液态制冷剂,3.鳍片式,图2-29鳍片式冷凝器示意图a)散热片形状b)冷凝器外形,2.3.2膨胀阀,1.热力膨胀阀工作原理2.各类膨胀阀结构和工作原理,2.3.2膨胀阀,图2-30膨胀阀示意图1蒸发器2膨胀阀,1.热力膨胀阀工作原理,图2-31内平衡式热力膨胀阀及外平衡式热力膨胀阀结构示意图1滤网2孔口3阀座4弹簧5出口6内平衡管,1.热力膨胀阀工作原理,图2-32内平衡式热力膨胀阀工作原理图1针阀2过热弹簧3调节螺钉4膜片5推杆6毛细管7蒸发器8湿蒸气部分9过热蒸气部分10感温包,2.各类膨胀阀结构和工作原理,图2-33膨胀阀的工作原理图1毛细管2薄膜3进口4球阀5调整弹簧6出口7感温包8阀杆,2.各类膨胀阀结构和工作原理,图2-34H形热力膨胀阀结构示意图1感温器2至压缩机3自储液干燥器来4弹簧5调整螺栓6球阀7至蒸发器进口8自蒸发器来,2.各类膨胀阀结构和工作原理,图2-35电磁式膨胀阀a)结构图b)流量特性1柱塞弹簧2柱塞3线圈4阀座5入口6阀杆7阀针8弹簧9出口,2.各类膨胀阀结构和工作原理,图2-36直动型电动式膨胀阀a)结构图b)流量特性1转子2线圈3阀杆4针阀5入口6出口,2.各类膨胀阀结构和工作原理,图2-37减速型电动式膨胀阀a)结构图b)流量特性1转子2线圈3阀杆4针阀5减速齿轮6入口7出口,2.3.3孔管(CCOT),图2-38孔管结构示意图1出口滤网2节流孔3密封圈4管外壳5进口滤网,2.3.4蒸发器,1.管片式蒸发器2.管带式蒸发器3.层叠式蒸发器,1.管片式蒸发器,图2-39管片式蒸发器示意图,2.管带式蒸发器,图2-40管带式蒸发器示意图a)侧视图b)俯视剖面图1制冷剂进口2制冷剂出口3空气流向4管带5散热片,3.层叠式蒸发器,图2-41层叠式蒸发器示意图,2.3.5储液干燥器,图2-42储液干燥器结构示意图1干燥器体2干燥器盖3视液玻璃镜4易熔螺塞5过滤器6干燥剂7引出管,2.3.6积累器,图2-43积累器结构示意图1来自蒸发器2气体3液体4滤网5干燥剂6泄油孔7至压缩机,2.3.7电磁离合器,图2-44电磁离合器工作原理图1皮带轮2轴承3压缩机轴4线圈5压力板6弹簧片7驱动盘,2.3.8电磁旁通阀,图2-45电磁旁通阀工作原理图1压缩机2吸入阀3排出阀4冷凝器5电磁旁通阀6蒸发器7膨胀阀8储液干燥器,2.3.9油分离器,图2-46油分离器结构示意图1进气管2排气管3滤网4手动回油阀5浮球阀6回油阀7筒体,2.3.10风机,1.离心式风机2.轴流式风机1.空调的制冷方式很多，常见的有以下四种：液体气化制冷、气体膨胀制冷、涡流管制冷和热电制冷。2.汽车空调制冷系统由压缩机、冷凝器、储液干燥器、膨胀阀、蒸发器和鼓风机等组成，各部件之间采用钢管(或铝管)和高压橡胶管联接成一个密闭系统。3.制冷系统工作时，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：压缩过程、放热过程、节流过程和吸热过程。4.制冷剂的一些热力过程如等压、等容、等温、等熵过程，在压-焓图中可直接表示出来。,2.3.10风机,5.汽车空调制冷系统的布置型式按送风方式可分为前送式、后送式和前后置式三种。6.往复活塞式压缩机的工作可分为压缩、排气、膨胀、吸气四个过程。7.斜板式压缩机进行变容量的形式很多，但是其原理相似，都是用电磁三通阀改变余隙容积的大小，使排气量发生变化，从而改变制冷量的变化。8.膨胀阀也称节流阀，是组成汽车空调制冷装置的主要部件，其安装在蒸发器入口处，是汽车空调制冷系统的高压与低压的分界点。9.孔管也是一种节流装置，两端都装有滤网，以防止系统堵塞。,2.3.10风机,10.蒸发器的作用是将膨胀阀出来的低压制冷剂蒸发，吸收车内空气的热量，从而达到车内降温之目的。11.储液干燥器简称储液器，安装在冷凝器和膨胀阀之间，主要由外壳视液窗、安全熔塞和管接头等组成。12.积累器是一种特殊形式的储液干燥器，用于回气管路中的气液分离。13.电磁离合器是发动机和压缩机之间的一个动力传递机构，受空调A/C开关、温控器、空调放大器、压力开关等控制，在需要时接通或切断发动机与压缩机之间的动力传递。14.电磁旁通阀多用于大、中型客车的独立式空调制冷系统，其作用是控制蒸发器的蒸发压力和蒸发温度，防止蒸发器因温度过低而结冰和挂霜。,2.3.10风机,15.风机按其气体流向与风机主轴的相互关系，可分为离心式风机和轴流式风机两种。1.空调制冷系统的工作原理是什么？2.压缩机的分类及各自的优缺点是什么？3.自动调节能量旋叶式压缩机工作原理是什么？4.膨胀阀的结构及工作原理是什么？5.储液干燥器作用是什么？储液干燥器失效对空调制冷系统的影响是什么？6.电磁离合器种类及工作原理是什么？,1.离心式风机,图2-47离心式风机结构示意图1风机叶片2风机壳体3风机轴4电动机,2.轴流式风机,轴流式风机的空气流向与风机主轴平行，其特点是风量大、风压小、耗电省、噪声大。冷凝器采用这种风机，因为风量大可将冷凝器四周的热空气全部吹走。耗电省是车用电器最重要的要求，轴流式风机能满足这种要求。至于轴流式风机的缺点，如风压小、噪声大，对冷凝器来说不是大问题，因为冷凝器只要将其四周的热空气吹离即可，并不要求将热空气吹很远，所以风压小不影响冷凝器正常工作；另外，冷凝器是安装在车厢外面的，所以风机噪声大也不影响到车内。,2.轴流式风机,图2-48轴流式风机结构示意图1风扇叶片2键3电动机4风机轴,