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一 汽车空调制冷/暖风系统、通风系统的组成与工作原理

1.汽车空调制冷/暖风系统、通风系统的作用

(1)汽车空调制冷系统的作用(图1-1-1)

图1-1-1 汽车空调制冷系统的作用

汽车空调又称汽车空气调节装置,空调制冷系统的作用是降低车厢内温度,使车内保持舒适的温度环境。

汽车空调的作用:

1)把汽车车厢内的温度、湿度、空气清洁度及空气流动调整和控制在良好的状态。

2)为乘员提供舒适的乘坐环境。

3)减少旅途疲劳,为驾驶员创造良好的工作条件。

4)保证安全行车。

(2)汽车空调暖风系统的作用(图1-1-2)

汽车空调暖风系统的作用是将空气送入换热器,吸收某种热源的热量,提高空气的温度,并将热空气送入车内。

1)取暖。冬季天气寒冷,正在行驶的汽车内驾乘人员会感觉到冷。这时,汽车空调可以向车厢内提供暖风,提高空气温度。

2)除霜。冬季或初春,车厢内、外温差较大,车窗玻璃会结霜或起雾,这样会影响驾驶员的视线,不利于安全行驶,这时可以用暖风来除去玻璃上的雾和霜。

(3)汽车空调通风系统的作用(图1-1-3)

通风系统的作用是在汽车行驶时保证车厢内通风,即对车厢内不断加入新鲜空气,驱排混有尘埃、二氧化碳及来自发动机的有害气体。在寒冷的冬季,还应对新鲜空气进行调温,以保证车厢内温度适宜。

图1-1-2 汽车空调暖风系统的作用

图1-1-3 汽车空调通风系统的作用

2.汽车空调制冷/暖风系统、通风系统的组成

(1)燃油汽车空调制冷系统的组成

传统燃油汽车空调制冷系统由压缩机、电磁离合器、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、贮液干燥器、制冷剂管路、冷却风扇和控制系统等组成,如图1-1-4所示。汽车空调分高压侧和低压侧,高压侧包括压缩机输出侧、高压管路、冷凝器、贮液干燥器和液体管路;低压侧包括蒸发器、回气管路、压缩机输入侧。

图1-1-4 传统燃油汽车空调制冷系统的组成

(2)混合动力汽车空调制冷系统的组成

混合动力汽车空调制冷系统由电动压缩机、冷凝器、蒸发器、动力蓄电池制冷剂截止阀、干燥器、制冷剂管路、冷却风扇和控制系统等组成,如图1-1-5所示。

图1-1-5 混合动力汽车空调制冷系统的组成

(3)燃油汽车暖风系统的组成

燃油汽车水暖式暖风系统的主要组成部件有控制开关、发动机散热器、回水管、鼓风机、暖风水箱和出水管,如图1-1-6所示。

图1-1-6 燃油汽车暖风系统的组成

(4)纯电动汽车暖风系统的组成

纯电动汽车水暖式暖风系统的主要组成部件有控制开关、正温度系数(PTC)加热器、PTC电动水泵、热交换器总成、回水管、鼓风机、加热器芯和出水管,如图1-1-7所示。

(5)汽车通风系统的组成

新能源汽车与传统汽车空调通风系统主要由鼓风机、风门伺服电机、风门、出风口、各出风管道和蒸发箱等组成,如图1-1-8所示。

图1-1-7 吉利纯电动汽车暖风系统的组成

3.汽车空调制冷/暖风系统、通风系统的工作原理

(1)汽车空调制冷系统的工作原理

1)热交换的基本概念。热交换是指热量从物体内温度较高的部分传递到温度较低的部分,或者传递到与之接触且温度较低的另一物体的过程。

如图1-1-9所示,液化是指物质由气态转变为液态的过程,此过程会对外界放热;汽化是指物质由液态转变为气态的过程,此过程需要从外界吸热。液化的典型方式是凝结;汽化的两种方式为蒸发和沸腾。

图1-1-8 汽车通风系统的组成

图1-1-9 热交换的基本概念

2)传统汽车制冷系统的工作原理。汽车空调和我们熟悉的家用空调制冷原理是一样的,都是利用制冷剂(汽车空调所用为R-134a)进入蒸发器的瞬间,体积急剧膨胀,制冷剂由液态转化为气态,汽化过程中吸收大量热能的原理来实现制冷的。汽车空调制冷系统就是不断地将制冷剂进行“液化—汽化—液化”的转换装置。

汽车空调制冷系统都是采用R-134a(四氟乙烷,又称HFC-134a)为制冷剂的蒸气压缩式循环系统,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,如图1-1-10所示,每一循环需进行4个基本过程:

图1-1-10 传统汽车空调制冷系统的工作原理

①压缩过程。压缩机将蒸发器低压侧(温度约为0℃、气压约为0.15MPa)的低温低压气态制冷剂压缩成高温(70~80℃)、高压(约1.5MPa)的气态制冷剂,送往冷凝器冷却降温。

②冷凝过程。送往冷凝器的过热气态制冷剂,在温度高于外部温度很多时,对外散热进行热交换,制冷剂冷凝成中温、压力为1.0~1.2MPa的液态制冷剂。

③膨胀过程。冷凝后的液态制冷剂经过膨胀阀使制冷剂流过空间体积增大,其压力和温度急剧下降,变成低温(约-5℃)、低压(约为0.15MPa)的湿蒸气,以便进入蒸发器中迅速吸热蒸发。在膨胀过程同时进行流量控制,以便供给蒸发器适量的制冷剂,从而达到控制蒸发器温度的目的。

④蒸发过程。液态制冷剂通过膨胀阀,流经蒸发器,不断吸热汽化转变成低温(约为0℃)、低压(约为0.15MPa)的气态制冷剂,吸收乘员舱内空气的热量。从蒸发器流出的气态制冷剂又被吸入压缩机,增压后泵入冷凝器冷凝,进行制冷循环。

制冷循环就是利用有限的制冷剂在封闭的制冷系统中,周而复始地将制冷剂压缩、冷凝、膨胀、蒸发,在蒸发器中吸热汽化,对乘员舱内空气进行制冷降温。

3)新能源汽车制冷系统的工作原理。如图1-1-11所示,压缩机受高压电驱动,当压缩机工作时,压缩机吸入从蒸发器出来的低温低压的气态制冷剂,经压缩,制冷剂的温度和压力升高,并被送入冷凝器。在冷凝器内,高温高压的气态制冷剂把热量传递给经过冷凝器的车外空气而液化,变成液体。液态制冷剂流经膨胀阀时,温度和压力降低,并进入蒸发器。在蒸发器内,低温低压的液态制冷剂吸收经过蒸发器的车内空气的热量而蒸发,变成气体。气体又被压缩机吸入进行下一轮循环。这样,通过制冷剂在系统内的循环,不断吸收车内空气的热量并排到车外空气中,使车内空气的温度逐渐下降。

图1-1-11 吉利纯电动汽车制冷系统的工作原理

(2)汽车暖风系统的工作原理

1)传统汽车暖风系统的工作原理。汽车空调的制热一般是利用发动机散热器提供的热量来实现的,不需要起动车载空调系统。在蒸发箱的旁边有一个铜质的小暖风水箱,又称为热交换器,直接通过水管连接发动机散热器,鼓风机吸进来的冷风通过热交换器的表面后,吸收了热量变成暖风进入乘员舱,如图1-1-12所示。

图1-1-12 传统汽车暖风系统的工作原理

2)新能源汽车暖风系统的工作原理。如图1-1-13所示,当自动空调系统处于加热模式时,加热器在高压电的作用下对冷却液进行加热,高温冷却液被加热器水泵抽入加热芯体。同时,冷暖温度控制电机旋转至采暖位置,气流在鼓风机的作用下流过加热芯体,产生热量传递。外部空气在进入乘员舱前,与加热后的空气混合,变为舒适的暖风。

图1-1-13 新能源汽车暖风系统的工作原理

(3)汽车通风系统的工作原理

通风控制系统上的各种位置可使模式阀门通过风道混合空气,或引入冷风、热风和外部空气通过空调系统,气流由风道系统和出风口将空气输送到乘员舱。

在“AUTO”(自动)模式中会自动选择相应的模式状态,使用“MODE”(模式)按钮可更改车辆的送风模式。如果当前显示一个送风模式,则按“MODE”(模式)按钮可选择下一个送风模式。

如图1-1-14所示,空气流向按下列模式进行改变:

1)吹面——通过仪表板出风口送风。

2)双向——通过仪表板出风口、吹脚出风口送风。

3)吹脚——通过吹脚出风口送风。

4)混合——通过吹脚、前风窗出风口送风。

5)除霜——通过前风窗出风口送风。

图1-1-14 汽车通风系统的工作原理

4.冷冻机油

(1)作用

汽车空调冷冻机油主要起润滑、密封、降温以及能量调节4个作用。

1)润滑。冷冻机油在压缩机运转中起润滑作用,以减小压缩机运行摩擦和磨损程度,从而延长压缩机的使用寿命。

2)密封。冷冻机油在压缩机中起密封作用,使压缩机内活塞与气缸面之间、各轴承之间达到密封的状态,以防止制冷剂泄漏。

3)降温。冷冻机油在压缩机各运动部件间润滑时,可带走工作过程中所产生的热量,使各运动部件保持较低的温度,从而提高压缩机的效率和使用的可靠性。

4)能量调节。对于带有能量调节机构的制冷压缩机,可利用冷冻机油的油压作为能量调节机械的动力。

(2)注意事项

必须使用压缩机厂家规定类型和牌号的冷冻机油,不同类型和牌号的机油绝不能混用,否则将损坏压缩机。机油极易吸水,应尽量减少机油与空气接触的时间。

禁止使用水、腐蚀性溶剂或易燃、易爆溶剂清洗空调系统,建议使用R-141b、庚烷等清洗剂。

严格按规定的加注量加注,注意机油是阻碍换热的,过量加注将严重降低空调效果;一般情况下无需加注机油,机油已由压缩机厂家充注。

加注前应先检查管路中机油品质,如发现严重发黑或碳颗粒析出现象,应彻底清洗整个空调系统,并更换全部机油。

机油应在抽真空前从压缩机排气口加注。

冷冻机油,应符合制冷系统的规定:

1)R-134a系统:聚烃基乙二醇(PAG)、聚酯类油(POE)、多羟基化合物(ND11,用于混合动力电驱动压缩机)。

2)R-12(二氟二氯甲烷,又称CFC-12)系统:矿物基类油。 rUZKbnN1SQKkbQy9tB7JfLaQifmb5DOYRj08mlC3Y2oKfi5IIRZ+o00/wtpMhoWU

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