汽车空调毕业设计.doc
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1、摘要随着我国经济的稳步增长,人们的生活程度和消费程度也有响应的提高,有车一族的数量也越来越多,因而对汽车乘驾恬静性的要求有了更高的标准。在全球汽车电子产业规模持续增长,应用比例不断提高的大环境下,随着中国汽车保有量和发卖量的提高,以及消费者对汽车驾乘恬静性的追求,使得中国汽车空调的市场规模进一步扩大,本文主要介绍了关于汽车空调硬件与软件的组成,详细说明了各个部分的作用和电路图,以及相关程序的设计。关键词:P87C522单片机 LMP7221放大器 温度传感器 电化学传感器 电磁离合器AbstractWith the steady growth of our economy, peoples l
2、iving standards and consumer responsive to Tigao degree, the number of car owners more and more, so the quiet of the Automobile Driving has assumed a higher standard. Scale in the global automotive electronics industry continued to grow, increasing the proportion of application environment, with the
3、 car ownership in China and increase the amount of land sales, and consumers driving the car quiet pursuit of making the market size of China Automotive Air Conditioning further expanded. Fast-growing demand in the market behind Chinas car air conditioner market is entering a new stage of developmen
4、t, further deepening of market competition, showing a series of new features.Key words: P87C522 microcontroller LMP7221 amplifier temperature sensor electrochemical sensor electromagnetic clutch目录摘要1Abstract1第一章 概述31.1汽车空调的发展趋势31.2我国汽车空调发展现状31.3国外汽车空调技术31.4我国汽车空调发展的策略4第二章 汽车空调的工作原理52.1制冷剂的选用原则52.2汽车
5、空调系统的功能52.3汽车空调系统的组成62.4汽车空调的组成6第三章 汽车空调控制系统73.1汽车空调控制原理73.2控制系统硬件73.3 P87C522的性能特点83.4温度传感器测量电路93.5 LMP7721高精度放大器的主要特色93.6 LMP7221的性能103.7有害气体检测电路103.8温度门和进风门开度控制113.9风机风速控制11第四章 汽车空调制冷系统的工作原理124.1压缩过程124.2放热过程124.3节流过程124.4吸热过程12第五章 汽车空调制冷系统的结构部件145.1冷凝器145.2蒸发器14第六章 电磁离合器156.1电磁离合器的组成156.2电磁离合器的工
6、作原理15第七章 汽车空调取暖系统177.1暖风系统的分类177.2暖风系统的作用177.3水暖式暖风系统17第八章 软件设计188.1主程序设计188.2有害气体控制中断子程序19结论21致谢22参考文献23第一章 概述1.1汽车空调的发展趋势在全球汽车电子产业规模持续增长,应用比例不断提高的大环境下,随着中国汽车保有量和销售量的提高,以及消费者对汽车驾乘舒适性的追求,使得中国汽车空调的市场规模进一步扩大。报载2005年我国市场销售汽车空调339万套,同比增32.94%销售额达到了26亿元人民币,同比增长30%。从销售量增长情况来看,2005年中国汽车空调市场的增长高于整年市场15%左右的增
7、长速度; 但是我们也应该看到,在市场需求快速增长的背后,中国汽车空调市场正在进入新的发展阶段,市场竞争进一步深化,表现出一系列新的特点。用户观念正在改变。1.2我国汽车空调发展现状国内汽车空调已发展多年,但整体设计和制造水平低于国外。国内汽车空调的发展起于80年代末90年代初,其中的代表性配套企业为,生产大客车空调的上海万众空调器厂,即现在的空调国际(上海)有限公司,生产桑塔纳轿车空调的上海德尔福汽车空调系统有限公司,生产红旗轿车空调的长春一汽杰克赛尔空调有限公司。近年来随着管理信息系统的逐渐普及,国内厂家开始尝试分批次地引进适合企业发展的信息管理系统,如上海德尔福汽车空调系统有限公司引进的产
8、品数据管理系统IPMPDM,统一管理产品设计信息和工艺信息,形成工程信息数据库,与ERP系统的管理信息数据库通过计算机网络进行有效的信息交换和资源共享,最终满足公司CIMS的总体规划标准,实现公司的信息化。但是,国内汽车空调产业起步晚,存在散、乱、差的格局。汽车空调厂家的设计力量不足,技术落后。就国内几家主要汽车空调厂而言,仍处于仿制国外空调系统的阶段。设计软件虽然也引进了UG,等三维造型软件,但软件的利用率不高,设计人员基本上没有蒸发器、暖风机和鼓风机的全新开发设计能力。1.3国外汽车空调技术国外汽车空调技术较为发达,尤其是发达国家,以下作一简单介绍,压缩机:压缩机的设计正朝着减少重量和体积
9、、降低噪音和增加振动稳定性的方向发展。目前国外压缩机仍以斜板式、旋叶式和漩涡式压缩机为主,为减少离合器频繁闭合产生的噪音和获得更佳的控制效果,外部控制式变排量压缩机逐渐成为世界车用空调压缩机的主导方向,它具有结构紧凑、重量轻和节省能源的优点。以日本电装DENSO的变排量压缩机为例,它采用了树脂离合器,体积小,质量轻,而其中的新型控制阀能实现扭矩的估计和控制。另外,随着世界各国的环保意识的不断加强,电动压缩机也得到了进一步的发展,它能满足混合燃料电池车用空调的需要。DANFOSS,DENSO,ZEXEL等国际性公司已进入二氧化碳压缩机小批量生产阶段。1.4我国汽车空调发展的策略趁着国内汽车市场的
10、飞速发展时机,积极推进汽车空调的国产化工作,与国内高等学校合作,鼓励国内设计人员独立设计开发,以期尽早掌握蒸发器、鼓风机和暖风机的全新开发技术。以下为空调三大件整体结构的设计优缺点:一是单箱结构,合格便宜,风道短,零部件少,易于组装。由于没有多箱间的分界面限制,换热器芯子的位置更加灵活自由,泄漏少,不易漏水,更容易以单元方式供货,但对于横断面的设计,难以设计出相应的模具,维修换热器芯子较困难。二是三箱结构,便于售后市场维修,其优缺点和单箱的正好相反。三是两箱结构优缺点介于二者之间,通常推荐采用单箱或两箱设计。从上可知,国内汽车空调厂家应跟随国外技术发展,努力开发效率高、重量轻、体积小的蒸发器。
11、顺应世界潮流,发展结构紧凑、体积小、重量轻、效率高、节省动力、降低噪声、工作可靠、启动性能好的变排量压缩机。同时关注发展燃料电池车、复合式车用的电动压缩机和二氧化碳空调压缩机;积极引进国外优秀开发软件;借鉴国外发展思路,国内汽车空调行业应该朝着更环保的方向发展。第二章 汽车空调的工作原理其实汽车空调和我们熟悉的家用空调制冷原理是一样的。都是利用R12或是R134a压缩释放的瞬间体积急剧膨胀就要吸收大量热能的原理制冷。(由于R12对大气臭氧层的破坏,出于环保的要求发达国家从1996年开始改用R134a做制冷剂)汽车空调的构造和家用的分体空调类似,它的压缩机往往是安装在发动机上,并用皮带驱动(也有
12、直接驱动的),冷凝器安装在汽车散热器的前方,而蒸发器在车里面,工作时从蒸发器出来的低压气态致冷剂流经压缩机变成高压高温气体,经过冷凝器散热管降温冷却变成高压低温的液体,再经过贮液干燥器除湿与缓冲,然后以较稳定的压力和流量流向膨胀阀,经节流和降压最后流向蒸发器。致冷剂一遇低压环境即蒸发,吸收大量热能。车厢内的空气不断流经蒸发器,车厢内温度也就因此降低。液态致冷剂流经蒸发器后再次变成低压气体,又重新被吸入压缩机进行下一次的循环工作。在整个系统中,膨胀阀是控制致冷剂进入蒸发器的机关,致冷剂进入蒸发器太多就不易蒸发而太少冷气又会不够,因此膨胀阀是调节中枢。而压缩机是系统的心脏,系统循环的动力源泉。2.
13、1制冷剂的选用原则制冷剂的选用主要看以下几方面的要求:(1)压缩机的类型;(2)蒸发压力和蒸发温度;(3)冷凝温度和冷凝压力;(4)制冷装置的使用条件。制冷剂的选用:(1) R12:由于含有氯原子,分离出氯离子导致大气臭氧层的破坏,因此,R12已经被禁止使用。(2) R134a:现在汽车空调制冷剂的首选制冷剂。尽管汽车空调的空调系统的原理与其它空调系统是相同的,但汽车空调是移动式车载的空调装置,它与固定式空调系统相比,动转条件更恶劣,随汽车行驶的颤振,空调系统的制冷剂比固定式更容易泄漏,空调系统的维修与保养也比固定式频繁,空调装置中风路系统在吸入新风时常常会将尘土吸入,堵塞过滤网及蒸发器,在清
14、洗过程中又往往会把制冷剂泄放到大气中去。造成臭氧层消耗,破坏了环境。 2.2汽车空调系统的功能调节车内温度:汽车空调在冬季利用其采暖装置升高车内温度,夏季利用制冷装置对车内降温。调节车内湿度:利用制冷装置冷却降温去除空气中的水分,再由采暖装置升温以降低空气的相对湿度。调节车内的空气流速:夏季空气流速稍大有利于人体散热降温,冬季气流速度过大影响人体保温,因此夏季舒适风速一般为0.25m/s,冬季的舒适风速一般为0.20m/s。过滤净化车内空气:由于车内空间小,乘员密度大,车内极易出现缺氧,而车外道路上的粉尘等又容易进入车内造成空气污浊,影响乘员的身体健康,因此要求空调必须具有补充车外新鲜空气、过
15、滤和净化车内空气的功能。2.3汽车空调系统的组成汽车空调系统由通风、暖气、冷气、空气净化、控制五种装置组成,通风装置把车外新鲜空气吸进车内进行换气;暖气装置把车内空气或吸进来的新鲜空气加热;冷气装置把车内空气或吸进来的新鲜空气冷却或除湿;空气净化装置净化空气,除去车内存在的灰尘和气味;控制装置对制冷和暖风装置进行控制,使空调正常工作。2.4汽车空调的组成 汽车空调一般主要由压缩机(compressor)、电控离合器、冷凝器(condenser)、蒸发器(evaporator)、膨胀阀(expansion valve)、贮液干燥器(receiver drier)、管道(hoses)、冷凝风扇、真
16、空电磁阀(vacuum solenoid)、怠速器和控制系统等组成。贮液干燥器实际上是一个贮存制冷剂及吸收制冷剂水分、杂质的装置。一方面,它相当于汽车的油箱,为泄露制冷剂多出的空间补充制冷剂。另一方面,它又像空气滤清器那样,过滤掉制冷剂中掺杂的杂质。贮液干燥器中还装有一定的硅胶物质,起到吸收水分的作用。 冷凝器和蒸发器它们虽然叫法不一样,但结构类似。它们都是在一排弯绕的管道上布满散热用的金属薄片,以此实现外界空气与管道内物质的热交换的装置。冷凝器的冷凝指的是其管道内的制冷剂散热从气态凝成液态。其原理与发动机的散热水箱相近(区别只在于水箱的水一直是液态而已),所以它经常被安装在车头,与水箱一起,
17、共同享受来自前方的习习凉风。总之冷凝器是哪里凉快哪里去,以便其散热冷凝。蒸发器与冷凝器正好相反,它是制冷剂由液态变成气态(即蒸发)吸收热量的场所。 管道由于要注入一定压力的制冷剂,所以必须采用金属管道。特别是从压缩机到冷凝器到制冷剂瓶到膨胀阀这段,由于属系统的高压段,所以比其它管道有更高的耐高压要求。 压缩机顾名思义,压缩机就是起压缩的作用,它的作用是使制冷剂完成从气态到液态的转变过程,达到制冷剂散热凝露的目的。同时在整个空调系统,压缩机还是管路内介质运转的压力源,没有它,系统不仅不制冷而且还失去了运行的动力。第三章 汽车空调控制系统3.1汽车空调控制原理基于P87C522单片机的汽车空调控制
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