问汽车空调系统的工作原理

一、空调基本原理： 空调是空气调节的简称。空调的主要内容是制冷，是人为制造凉爽。 就是用人工的方法来制造凉爽。 空调的基本原理很简单，只要提醒一下，都会明白这个道理。大家都打过针吧？起码打过预防针。打针时，护士将酒精棉球擦到我们的皮肤上，我们马上就会感到被擦的地方好凉爽。可以讲，这是世界上最简单的空调。因为人为地制造了凉爽。为什么会感到凉爽呢？大家知道，这是酒精蒸发的结果。从而可以得出一个结论，蒸发能制冷。把水抹到皮肤上，也会感到有凉意，不过没有酒精作用明显。因为酒精比水更容易蒸发，比水蒸发得更快。就是蒸发越快，制冷越好。影响蒸发快慢的因素还有温度，温度越高，蒸发越快。洗晒的衣服，夏天比冬天容易干，就是因为夏天温度高，蒸发快的结果。影响蒸发快慢的因素还有压力。压力越低，蒸发越快。在青藏高原烧开水，90度不到就开了，就沸腾了，就大量蒸发了，就是因为青藏高原地势高，压力低的结果。人们为了制冷，千方百计地寻找容易蒸发的物质。功夫不负有心人。经过几代人的努力，终于找到了一种叫做氟里昂的物质，代号为R12的东西。师傅们都叫它做雪种，能产生雪的种子。多么好的名字啊！又形象，又好记。我们知道，在一般情况下，水要烧到100度才开，才沸腾，才大量蒸发。而这个雪种，在零下30度时就开了，就沸腾了，就大量蒸发了。而且它的化学性质稳定，在一般情况下又无毒性，因此，它是一种比较理想的制冷物质。现在让我们来做一个模拟试验。假如我们把这个雪种，象水一们灌进水箱中，在常温下它就会大量蒸发，水箱外表面就会很冷。这时我们用风扇吹水箱，出来的风一定很凉爽。这也是一种人为制造凉爽的方法。因此它也是一种空调。我们叫它做第二种空调。不过，灌进去的雪种蒸发了，跑掉了，再灌进去的雪种又蒸发了，又跑掉了，就算以400克的小瓶装雪种，每瓶最低价六元计算，那要用上一小时这样的空调，光买雪种就得花掉一万多元。看来这种空调完全没有使用价值。不过我们可以利用它来进一步理解空调的基本原理。常见汽车空调的基本原理都是这样的。现在的问题是费用太高。如何解决呢？就是要重复利用雪种。要重复利用雪种，首先要使变成气态的雪种还原为液态的雪种。如何使气态雪种还原为液态雪种呢？只要注意一下我们周围两种极普通的情况，就能想出办法来。将灌满液化气的钢瓶，稍微摇晃几下，就可体察到，里面大都是液体。这就是液化气被压缩而成的液体。从而为我们解决这个问题得到一个启发。只要将气体加压，就可以把气体变成液体。而且压力越高，越容易变成液体。还有一种情况是，锅里烧水，锅盖上会有水珠。大家知道，这是锅里的水蒸汽遇到较冷的锅盖凝结而成的。这又为我们解决这个问题得到一个启发，只要将气体冷却，就能把气体变成液体。而且温度越低，越容易变成液体。要重复利用雪种，还要使雪种不要漏掉了，不要跑掉了。这就要一个密闭的系统。人们都叫它做空调系统。在讲空调系统之前，让我们一起先来总结一下前面讲的空调基本原理。 1、蒸发能制冷，蒸发越快，制冷越好。温度越高，蒸发越快。压力越低，蒸发越快。 2、加压和冷却都可以使气体变成液体，而且压力越高，越容易变成液体。温度越低，越容易变成液体。 空调系统工作原理： 空调系统工作原理就是要利用空调基本原理具体到如何实施使气态雪种变成液态雪种，而又由液态雪种如何变成气态雪种，并且周而复始，不断循环。同时，还要严加防范雪种“跑掉”。

循环气体

一．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。 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。 二．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、真空电磁阀(vacuum solenoid)、怠速器和控制系统等组成。汽车空调分高压管路和低压管路。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、积累器、回气管路、压缩机输入侧和压缩机机油池。 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，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。 压缩机——是空调制冷系统的心脏，它是一种使制冷剂在系统内循环的动力源。 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。 压缩机的分类： 活塞式：活塞式压缩机的结构酷似发动机，有曲轴、连杆、活塞、气缸等，但因为它并不产生能量，所以喷油咀、火花塞等就没有了。长途货动车或大客车因为空间较大，所以体积较大、损耗较小的活塞式压缩机常被使用。 斜盘式：一般的轿车、小型商用车所使用的都是斜盘式压缩机。因为其体积小、质量轻，易于在狭小的发动机室内安装排布，所以广为使用。 虽然结构上有很大的区别，但实际上这两种压缩机都是把来自发动机转动的动能转化成压缩机内活塞的往复运动，并以此对空调系统的管路形成压力，达到压缩制冷剂的目的。 汽车空调不需要如家用空调般每次关机后必须停三几分钟再开，实际上车用空调即使在冬天也应每周开启一下，让各零件得到润滑。另外，隔尘网也应注意检查，如附上太多灰尘则要及时更换。位于车头的冷凝器在每次洗车时最好用高压水枪冲洗，以防散热叶片被杂物（昆虫、树叶等）堵塞影响散热效果。 值得一提的是，压缩机的旋转轴是通过磁性离合器及皮带与发动机曲轴相连取得动力的。为什么要有一个磁性离合器呢？因为当装在蒸发器出风口的传感器感知出风的温度不够低时，它就会通过电路使压缩机的磁性离合器闭合，这样压缩机随发动机运转，实现制冷。而当出风温度低于设定的温度，它则控制磁性离合器切离，这样压缩机不工作。如果这一控制失灵，那么压缩机将不断工作，使蒸发器结冰造成管道压力超标，最终破坏系统甚至造成损坏。 目前大部分小汽车（主要指民用小车）上用的制冷剂有R-12制冷剂和R-134a制冷剂两种。R-12制冷剂是一种普通制冷剂，含有会破坏臭氧层的物质--氟利昂，而且在明火下会生成对人体有害的物质；而R-134a是一种新型环保制冷剂，具有无毒、无色、不燃不爆、热稳定性好等性质，更重要的是R-134a制冷剂不损害臭氧层。 这两种制冷剂的化学结构互不相同，所以在汽车上是不通用的。而且它们配套使用的制冷剂油也不可互溶。如果加错制冷剂会令系统损坏，如对胶管的腐蚀等。R134a之所以用来替代R12，是因为其热力性质与R12相似，是一种不含氯的氟利昂，其臭氧破坏系统为零，所以，现在的新车基本都已使用R134a，即人们常说的环保制冷剂。 三．汽车空调系统分类（按动力源分） 1．独立式空调：有专门的动力源（如第二台内燃机）驱动整个空调系统的运行。一般用于长途货运、高地板大中巴等车上。独立式空调由于需要两台发动机，燃油消耗高，同时造成较高的成本，并且其维修及维护十分困难，需要十分熟练的发动机维修人员，而且发动机配件不易获得，尤其是进口发动机；另外设计和安装更容易导致系统质量问题的发生，而额外的驱动发动机更增加了发生故障的概率。 2．非独立式空调：直接利用汽车的行驶动力（发动机）来运转的空调系统。非独立式空调由主发动机带动压缩机运转，并由电磁离合器进行控制。接通电源时，离合器断开，压缩机停机，从而调节冷气的供给，达到控制车厢内温度的目的。其优点是结构简单、便于安装布置、噪音小。由于需要消耗主发动机10%-15%的动力，直接影响汽车的加速性能和爬坡能力。同时其制冷量受汽车行驶速度影响，如果汽车停止运行，其空调系统也停止运行。尽管如此，非独立式空调由于其较低的成本（相对独立式空调），可*的质量，已逐渐成为市场的主导产品。目前，绝大部分轿车、面包车、小巴都使用这种空调。目前非独立式空调。 四．汽车空调系统特点 (1)空调装置运行时振动较大 前面已提到汽车空调装置是移动式车载空调装置，由于道路不平，汽车在行驶中颠簸振动大，所以装置中连接管道应采用挠性制冷剂管道。 (2)冷凝器紧靠着发动机的散热器,所以它的冷凝温度往往是低高的,所以其运行工况比其它空调装置恶劣。 (3)汽车空调系统的压缩机是直接由发动机驱动的，它是通过一个皮带驱动机构来实现的。当压缩机不工作时，压缩机可以与发动机脱开，它是通过一个电子离合器来实现的。空调系统停止工作时，应经常检查皮带的松紧，以确定离合器动作是否正确，有时离合器因轴承的损坏而影响压缩机的轴封，造成压缩机轴封处制冷剂泄漏。所以要检查离合器轴承损坏的早期迹象。