汽车空调的基本结构与工作原理

空调检查与维护空调的检查维护容主要包括空调制冷剂量、制冷剂的泄漏、风量、异味、空调怠速、冷气切换确认、暖气切换确认。为了更好的理解和分析空调的检查维护容与方法,我们先认识汽车空调的组成结构与其工作原理。4.6.1 汽车空调的基本结构与工作原理汽车空调是用来改善汽车舒适性的设备，可以对车空气的温度、湿度进行调节，并保持车的空气清洁。汽车空调通常都具备以下功能：调节温度：将车的温度调节到人体感觉适宜的温度。调节湿度：将车的湿度调节到人体感觉适宜的湿度。调节气流：调节车出风口的位置、出风的方向与风量的大小。净化空气：滤去空气中的尘土和杂质，或对空气进行杀菌消毒。图4-34 空调系统的功能为完成空调的上述功能，汽车空调系统通常应包括：暖风装置：用以提高车的温度。制冷装置：用以降低车的温度，并降低车的湿度。通风装置：用以调节车的气流和换气。空气净化装置：用以过滤空气与对空气进行消毒处理。目前汽车的空调系统依车辆的配置不同，所具备的装置也有所不同，一般低档汽车只有暖风和通风装置，中高档汽车一般都具备制冷和空气净化装置。图4-35为空调系统的组成部件在车上的布置，图4-36为典型的手动控制空调系统的控制面板。图4-37为典型的自动控制空调控制面板。 图4-35 空调系统在车上的布置图4-36 手动空调的控制面板 图4-37 自动空调的控制面板空调系统控制有手动控制和自动控制之分，手动空调需要驾驶员通过旋钮或拨杆对控制对象进行调解，如改变温度等。自动空调只需驾驶员输入目标温度，空调系统便可按照驾驶员的设定自动进行调节。4.6.2 制冷剂和压缩机油4.6.2.1 制冷剂制冷剂是制冷循环当中传热的载体，通过状态变化吸收和放出热量，因此要求制冷剂在常温下很容易气化，加压后很容易液化，同时在状态变化时要尽可能多的吸收或放出热量（较大的气化或液化潜热）。同时制冷剂还应具备以下的性质：不易燃易爆；无毒；无腐蚀性；对环境无害。制冷剂的英文名称为refrigerant，所以常用其头一个字母R来代表制冷剂，后面表示制冷剂名称，如R12、R22、R134a等。过去常用的制冷剂是R12（又称为氟立昂）, 这种制冷剂各方面的性能都很好，但是有一个致命的缺点，就是对大气环境的破坏，它能够破坏大气中的臭氧层，使太阳的紫外线直接照射到地球，对植物和动物造成伤害。我国目前已停止生产用R12作为制冷剂的汽车空调系统。R12的替代品目前汽车上广泛采用的是。R134a在大气压下的沸腾点为-26.9，在98kPa的压力下沸腾点为-10.6（图4-38）。如果在常温常压的情况下，将其释放，R134a便会立即吸收热量开始沸腾并转化为气体，对R134a加压后，它也很容易转化为液体。R134a的特性见图439。该曲线上方为气态，下方为液态，如果要使R134a从气态转变为液态，可以将低温度，也可以提高压力，反之亦然。注意：R12和R134a两种制冷剂不可以互换使用。图4-38 R134a在不同压力下的沸点图4-39 R134a蒸气压力曲线4.6.3 冷冻润滑油在空调制冷系统中有相对运动的部件，需要对其润滑。由于制冷系统中的工作条件比较特殊，所以需要专门的润滑油冷冻润滑油。冷冻润滑油除了起到润滑作用以外，还可以起到冷却、密封和降低机械噪音的作用。在制冷系统中的润滑油还有一个特殊的要求，就是要与制冷剂相容，并且随着制冷剂一起循环。因此在冷冻润滑油的选用上，一定要注意正确选用冷冻润滑油的型号，切不可乱用，否则将造成严重后果。4.6.4 暖风系统汽车的暖风系统可以将车的空气或从车外吸入车的空气加热，提高车的温度。汽车的暖风系统有许多类型，按热源的不同可分为热水取暖系统、燃气取暖系统、废气取暖系统等，目前小车上主要采用热水取暖系统，大型车辆上主要采用燃气取暖系统。4.6.4.1 热水取暖系统1) 热水取暖系统的工作原理热水取暖系统的热源通常采用发动机的冷却水，使冷却水流过一个加热器芯，再使用鼓风机将冷空气吹过加热器芯加热空气，使车的温度升高，见图440。图4-40 热水取暖系统的工作原理2) 热水取暖系统的组成和部件的安装位置热水取暖系统主要由加热器芯、水阀、鼓风机、控制面板等组成。（1）加热器芯 加热器芯的结构如图441所示，由水管和散热器片组成，发动机的冷却水进入加热器芯的水管，通过散热器片散热后，再返回发动机的冷却系统。图4-41 加热器芯（2）水阀 水阀用来控制进入加热器芯的水量，进而调节暖风系统的加热量，调节时，可通过控制面板上的调节杆或旋钮进行控制，其结构见图442。图4-42 水阀（3）鼓风机 鼓风机由可调节速度的直流电动机和鼠笼式风扇组成，其作用是将空气吹过加热器芯加热后送入车。调节电动机的速度，可以调节向车厢的送风量。鼓风机的结构见图4-43。图4-43 鼓风机3) 热水取暖系统调节温度的方式4) 就暖风系统而言，其温度的调节方式有两种，一种是空气混合型，另一种是水流调节型。（1）空气混合型 这种类型的暖风系统在暖风的气道中安装空气混合调节风门，这个风门可以控制通过加热器芯的空气和不通过加热器芯的空气的比例，实现温度的调节，目前绝大多数汽车均采用这种方式，其示意图见图4-44。图4-44 空气混合型暖风系统（2）水流调节型 这类暖风系统采用前述的水阀调节流经加热器芯的热水量，改变加热器芯本身的温度，进而调节温度。其调节的示意图见图4-45。4.6.4.2 燃气取暖系统在大、中型客车上，仅靠发动机冷却水的余热取暖是远远满足不了要求的，为此，在大客车中常采用燃气取暖系统。燃气取暖系统的示意图见图4-47, 燃油和空气在燃烧室中混合燃烧，加热发动机的冷却水，加热后的水进入加热器芯向外散热，降温后返回发动机再进行循环。1) 制冷系统制冷系统的作用是将车的热量通过制冷剂在循环系统中循环转移到车外，实现车降温，其工作情况如图4-45所示。制冷系统主要包括制冷循环系统和控制系统等部分。目前各种车辆的制冷循环系统无多大区别，而控制系统在各车型中差别较大。本节主要介绍制冷循环部分。(1) 制冷循环a) 从前述的制冷原理我们已经知道，通过制冷循环可以将车的热量转移到车外，根据目前车辆上采用的循环系统，大致可以分为膨胀阀式和膨胀管式两种循环方式。b) 膨胀阀式制冷循环图4-46为膨胀阀式的制冷循环，循环系统主要包括压缩机、冷凝器、储液干燥罐、膨胀阀和蒸发器和管路等主要部件。这种制冷循环的工作原理是压缩机将气体的制冷剂提高压力（同时温度也提高），目的是使制冷剂比较容易液化放热。高压的气体制冷剂进入冷凝器，冷凝器风扇使空气通过冷凝器的缝隙，带走制冷剂放出的热量并使其液化。液化后的制冷剂进入储液干燥罐，滤掉其中的杂质、水分，同时存储适量的液态的制冷剂以备制冷负荷发生变化时制冷剂不会断流，从储液干燥罐出来的制冷剂流至膨胀阀，从膨胀阀中的节流孔喷出形成雾状制冷剂，雾状的制冷剂进入蒸发器，由于制冷剂的压力急剧下降，便很快蒸发气化，吸收热量，蒸发器外部的风扇使空气不断通过蒸发器的缝隙，其温度下降，使车温度降低，蒸发器出来的气态制冷剂再进入压缩机重复上述过程。这种循环系统中的膨胀阀可以根据制冷负荷的大小调节制冷剂的流量。c) 膨胀管式制冷循环（CCOT方式）膨胀管式的制冷循环系统从制冷的工作原理来看，与膨胀阀式的制冷循环系统无本质的差别，只不过将可调节流的膨胀阀换成不可调节流量的膨胀管，使其结构更加简单，其制冷循环如图4-45所示。为了防止液态的制冷剂进入压缩机而造成压缩机的损坏，故这种循环系统将储液干燥罐安装在蒸发器的出口，并按照它所起的作用更名为集液器，同时进行气液分离，液体留在罐，气体进入压缩机，其他部分的工作过程与膨胀阀式的制冷循环一样。图4-45 膨胀管式制冷循环系统2) 制冷循环系统的组成部件制冷循环系统中各部件在车上的安装位置如图4-46所示，下面对各主要组成部件分别予以介绍。 图4-46 制冷循环系统各部件的安装位置(1)压缩机压缩机的作用是将从蒸发器出来的低温、低压的气态制冷剂通过压缩转变为高温、高压的气态制冷剂，并将其送入冷凝器。目前在汽车空调系统中所采用的压缩机有多种类型，比较常见的有斜盘式压缩机、叶片式压缩机、涡旋式压缩机、曲轴连杆式压缩机等。此外，压缩机还可分为定排量和变排量的两种型式，变排量压缩机可根据空调系统的制冷负荷自动改变排量，使空调系统运行更加经济。a)旋转斜盘式压缩机结构: 旋转斜盘式压缩机的结构见图4-47，这种压缩机通常在机体圆周方向上布置有6个或者10个气缸，每个气缸中安装一个双向活塞形成6缸机或10缸机，每个气缸两头都有进气阀和排气阀。活塞由斜盘驱动在气缸中往复运动，活塞的一侧压缩时，另一侧则为进气。 图4-47 旋转斜盘式压缩机的结构工作过程: 旋转斜盘式压缩机的工作过程见图4-48，压缩机轴旋转时，轴上的斜盘同时驱动所有的活塞运动，部分活塞向左运动，部分活塞向右运动。图中的活塞在向左运动中，活塞左侧的空间缩小，制冷剂被压缩，压力升高，打开排气阀，向外排出，与此同时，活塞右侧空间增大，压力减小，进气阀开启，制冷剂进入气缸。由于进、排气阀均为单向阀结构，所以保证制冷剂不会倒流。 图4-48 旋转斜盘压缩机的工作过程b)摇板式压缩机结构: 这种压缩机是一种变排量的压缩机，其结构如图4-49所示，它的结构与旋转斜盘式压缩机类似，通过斜盘驱动周向分布的活塞，只是将双向活塞变为单向活塞，并可通过改变斜盘的角度改变活塞的行程，从而改变压缩机的排量。压缩机旋转时，压缩机轴驱动与其连接的凸缘盘，凸缘盘上的导向销钉再带动斜盘转动，斜盘最后驱动活塞往复运动。 图4-49 摇板式压缩机的结构工作过程: 压缩制冷剂的工作过程此处不再重复，这里主要介绍一下变排量的原理，见图4-50，这种压缩机可以根据制冷负荷的大小改变排量，制冷负荷减小时，可以使斜盘的角度减小，减小活塞的行程，使排量降低。负荷增大时则相反。下面以负荷减小为例来说明压缩机排量如何减小，制冷负荷的减小会使压缩机低压腔压力降低，低压腔压力降低可使波纹管膨胀而打开控制阀，高压腔的制冷剂便会通过控制阀进入斜盘腔，使斜盘腔的压力升高。图4-50 摇板式压缩机变排量的工作过程c)曲轴连杆式压缩机结构: 这种压缩机的结构与发动机相似，由曲轴连杆驱动活塞往复运动，一般采用双缸结构，每缸上方装有进排气阀片，压缩机的具体结构见图4-51。 图4-51 曲轴连杆式压缩机的结构工作过程: 曲轴连杆式压缩机的工作过程见图4-52，整个工作过程由吸气、压缩和排气三个过程组成，活塞下行时进气阀开启，制冷剂进入气缸，活塞上行时，制冷剂被压缩，当达到一定压力时，排气阀打开，制冷剂排出。这种压缩机由于体积较大，目前已很少在小车上使用。图4-52 曲轴连杆式压缩机的工作过程(2) 冷凝器冷凝器的作用是将压缩机送来的高温、高压的气态制冷剂转变为液态制冷剂，制冷剂在冷凝器中散热而发生状态的改变。因此冷凝器是一个热交换器，将制冷剂在车吸收的热量通过冷凝器散发到大气当中。小型汽车的冷凝器通常安装在汽车的前面（一般安装在散热器前），通过风扇进行冷却（冷凝器风扇一般与散热器风扇共用，也有车型采用专用的冷凝器风扇）。冷凝器的结构如图4-53所示，主要由管路和散热片组成，有一个制冷剂的进口和一个出口。图4-53 冷凝器(3) 储液干燥器和集液器a）储液干燥器 储液干燥器用于膨胀阀式的制冷循环，其作用是： 暂时存储制冷剂，使制冷剂的流量与制冷负荷相适应； 去除制冷剂中的水分和杂质，确保系统正常运行；（如果系统中有水分，有可能造成水分在系统中结冰，堵塞制冷剂的循环通道，造成故障。如果制冷剂中有杂质，也可能造成系统堵塞，使系统不能制冷。） 部分储液干燥罐上装有观察玻璃，可观察制冷剂的流动情况，确定制冷剂的数量； 有些储液干燥罐上装有易熔塞，在系统压力、温度过高时，易熔塞熔化，放出制冷剂，保护系统重要部件不被破坏； 还有些储液干燥罐上安装有维修阀，供维修制冷系统安装压力表和加注制冷剂之用； 有些车型的储液干燥罐上装有压力开关，可在系统压力不正常时，中止压缩机的工作。储液干燥器的结构如图4-54所示，干燥器有滤网和干燥器，罐的上方有观察玻璃与进口和出口。图4-54 储液干燥器b）集液器 集液器用于膨胀管式的制冷系统，安装在蒸发器出口处的管路中。由于膨胀管无法调节制冷剂的流量，因此蒸发器出来的制冷剂不一定全部是气体，可能有部分液体，为防止压缩机损坏，故在蒸发器出口处安装集液器，一方面将制冷剂进行气液分离，另一方面起到与储液干燥器一样的作用，其结构如图455所示。图4-55 集液器制冷剂进入集液器后，液体部分沉在集液器底部，气体部分从上面的管路出去进入压缩机。(4) 膨胀阀和膨胀管a) 膨胀阀 膨胀阀安装在蒸发器的入口处，其作用是将储液干燥器来的高温、高压的液态制冷剂从膨胀阀的小孔喷出，使其降压，体积膨胀，转化为雾状制冷剂，在蒸发器中吸热变为气态制冷剂，同时还可根据制冷负荷的大小调节制冷剂的流量，确保蒸发器出口处的制冷剂全部转化为气体。膨胀阀的结构形式有三种，分别为外平衡式膨胀阀、平衡式膨胀阀和H型膨胀阀，下面分别予以介绍。外平衡式膨胀阀: 外平衡式膨胀阀的结构见图4-56，膨胀阀的入口接储液干燥器，出口接蒸发器。膨胀阀的上部有一个膜片，膜片上方通过一条细管接一个感温包，感温包安装在蒸发器出口的管路上，部充满制冷剂气体，蒸发器出口处的温度发生变化时，感温包的气体体积也会发生变化，进而产生压力变化，这个压力变化就作用在膜片的上方。膜片下方的腔室还有一根平衡管通蒸发器出口。阀的中部有一阀门，阀门控制制冷剂的流量，阀门的下方有一调整弹簧，弹簧的弹力试图使阀门关闭，弹簧的弹力通过阀门上方的杆作用在膜片的下方。可以看出，膜片共受到三个力的作用，一个是感温包中制冷剂气体向下的压力，一个是弹簧向上的推力，还有一个是蒸发器出口制冷剂的压力，作用在膜片的下方，阀的开度取决于这三个力综合作用的结果。图4-56 外平衡式膨胀阀当制冷负荷发生变化时，膨胀阀可根据制冷负荷的变化自动调节制冷剂的流量，确保蒸发器出口处的制冷剂全部转化为气体并有一定的过热度。当制冷负荷减小时，蒸发器出口处的温度就会降低，感温包的温度也会降低，其中的制冷剂气体便会收缩，使膨胀阀膜片上方的压力减小，阀门就会在弹簧和膜片下方气体压力的作用下向上移动，减小阀门的开度，从而减小制冷剂的流量。反之制冷负荷增大时，阀门的开度会增大，增加制冷剂的流量。当制冷负荷与制冷剂的流量相适应时，阀门的开度保持不变，维持一定的制冷强度。平衡式膨胀阀: 平衡式膨胀阀的结构与外平衡式膨胀阀的结构小异，见图4-57，不同之处在于平衡式膨胀阀没有平衡管，膜片下方的气体压力直接来自于蒸发器的入口。平衡式膨胀阀的工作过程与外平衡式膨胀阀的工作过程完全一样。图4-57 平衡式膨胀阀H型膨胀阀: 采用、外平衡式膨胀阀的制冷系统，其蒸发器的出口和入口不在一起，因此需要在出口处安装感温包和管路，结构比较复杂。如果将蒸发器的出口和入口做在一起，就可以将感温包的管路去掉，这就形成了所谓的H型膨胀阀，见图4-58。图4-58 H型膨胀阀H型膨胀阀中也有一个膜片，膜片的左方有一个热敏杆，热敏杆的周围是蒸发器出口处的制冷剂，制冷剂的温度的变化（制冷负荷变化）可通过热敏杆使膜片右方的气体的压力发生变化，从而使阀门的开度变化，调节制冷剂的流量以适应制冷负荷的变化。H型膨胀阀具有结构简单、工作可靠的特点，现在汽车应用越来越广。b) 膨胀管膨胀管的作用与膨胀阀的作用基本一样，只是将调节制冷剂流量的功能取消了。其结构见图4-59。膨胀管的节流孔径是固定的，入口和出口都有滤网。由于节流管没有运动部件，具有结构简单、成本低、可靠性高、节能的优点，因此美、日等国有许多高级轿车采用膨胀管式制冷循环。图4-59 膨胀管c)蒸发器蒸发器也是一个热交换器，膨胀阀喷出的雾状制冷剂在蒸发器中蒸发，吸收通过蒸发器空气中的热量，使其降温，达到制冷的目的，在降温的同时，溶解在空气中的水分也会由于温度降低凝结出来，蒸发器还要将凝结的水分排出车外。蒸发器安装在驾驶室仪表台的后面，其结构如图4-60所示，主要由管路和散热片组成，在蒸发器的下方还有接水盘和排水管。图4-60 蒸发器空调制冷系统工作时，鼓风机的风扇将空气吹过蒸发器，空气和和蒸发器的制冷剂进行热交换，制冷剂气化，空气降温，同时空气中的水分凝结在蒸发器的散热片上，并通过接水盘和排水管排出车外。(5)空调的调节系统空调的调节系统有手动调节和自动调节之分，为说明调节系统的工作情况，现已手动调节说明空调调节系统的工作情况。手动空调的调节包括温度调节、出风口位置调节、鼓风机风速调节和空气的外循环调节等。调节是通过空调控制面板上的拨杆或旋钮进行的，空调的控制面板如图4-61所示。图4-61 空调的控制面板空调控制面板上有温度调节、气流选择、鼓风机速度、空气进气选择（外循环选择）、空调开关（A/C）和运行模式选择开关。其中温度调节、气流选择、空气进气选择是通过气道中的调节风门实现的（图4-62），空调开关和运行模式选择开关、鼓风机速度选择是通过电路控制实现。空调控制面板到调节风门的控制方式有拉线式和电动式，见图4-63。图4-62 空调调节系统的调节风门图4-63 空调调节风门的控制方式a)温度调节目前小车的空调系统基本上都是冷气和暖风都采用一个鼓风机，温度调节采用冷暖风混合的方式，在空气的进气道中，所有的空气都通过蒸发器，用一个调节风门控制通过加热器芯的空气量，通过加热器芯的空气和未通过加热器的空气混合后形成不同温度的空气从出风口吹出，实现温度调节。在空调的控制面板上设有温度调节拨杆或旋钮，用来改变调节风门的位置。温度调节风门的位置见图4-64、4-65、4-66。图4-64 温度调节风门在冷的位置图4-65 温度调节风门在中间的位置图4-66 温度调节风门在热的位置b)气流选择调节现代轿车空调系统的出风口分别设置了中央出风口、边出风口、脚下出风口、和风挡玻璃除霜出风口等不同的出风口，可以根据需要，选择不同的出风口出风，这种功能是通过控制面板上的气流选择调节拨杆或旋钮进行调节，调节的情况见图4-6771。图4-67 面部出风位置图4-68 面部和脚下出风位置 图4-69 脚下出风位置 图4-70 除霜位置 图4-71 除霜和脚下位置c) 空气进气选择调节空气调节系统可以选择进入车的空气是外部的新鲜空气还是车的非新鲜空气，如果选择外部新鲜空气称为外循环，选择车空气则称为循环。这种选择可以通过控制面板上的外循环选择按钮或拨杆控制进气口处的调节风门实现，见图4-72。 图4-72 空气进气选择风门d) 鼓风机转速的调节鼓风机转速是通过在鼓风机电路中串入不同的电阻实现的，如图4-73所示，在鼓风机电路中串入3个电阻，通过开关控制，实现4个转速档（空调控制面板上的LO、2、3、HI）。如果将电阻改为电子控制，则可实现无极调速。图4-73 鼓风机转速的调节e) 通风系统通风系统的作用是将车外的新鲜空气引入车，将车的污浊空气排出车外，同时通风系统还具有风窗除霜的作用。通风系统可使车的空气保持新鲜，提高车辆的舒适性。目前汽车上的通风有两种基本的方式，一种是利用汽车行驶中产生的动压进行通风；另一种利用车上的鼓风机进行强制通风。f) 动压通风动压通风是利用汽车在行驶时在汽车的各个部位所产生的不同压力进行通风的，汽车在行驶时的压力分布见图4-74，在考虑通风时，只要将进风口设在正压区，排风口设在负压区即可。这种通风方式不需要另加动力，比较经济，但汽车在行驶速度较低时，通风的效果较差。 图4-74 动压通风g)强制通风强制通风是利用鼓风机进行通风，在进风口安装一台鼓风机将车外的空气吸入车，车的空气从排风口排出，见图4-75。这种通风方式不受车速的限制，通风效果较好，目前汽车通常都是利用空调系统的鼓风机进行强制通风。 图4-75 强制通风如果将上述两种通风方式结合起来，就形成了所谓综合通风方式，汽车在低速行驶时采用强制通风，高速行驶时采用动压通风，这样就保证了汽车在各种工况下都能保持良好的通风效果，同时也降低了能耗。目前，小型汽车上基本上都采用了综合通风的方式。h) 空气净化系统空气净化系统可以除去车空气中灰尘，保持车空气清洁，部分车辆的空气净化系统还具备去除异味、杀灭细菌的作用，一些高级轿车上的空气净化系统还装备了负氧离子发生器，使车的空气更加清新。目前大多数车辆的空气净化系统所采用的方法是在空调系统的进气系统中安装空气滤清器（见图4-76），通过滤清器滤除空气中的尘埃，使车的空气保持清洁。 图4-76 空调进气系统中的空气滤清器有些车辆的空气净化系统在滤清器中加入活性炭，可吸收空气中的异味。还有些车辆在净化系统中设有香烟传感器，当传感器检测到车存在烟气时，便通过放大器自动使鼓风机以高速档运转，排出车的烟气。这种净化系统如图4-77所示。 图4-77 空气净化装置高档车辆的空气净化系统除上述功能外，在系统中还有杀菌灯和离子发生器，如图4-78所示。图4-78 有杀菌灯和离子发生器的空气净化系统i)空调控制系统空调控制系统的功能是保证空调制冷系统正常运转，同时也要保证空调系统工作时发动机的正常运转。空调控制系统主要是通过控制压缩机电磁离合器的结合与分离实现温度控制与系统保护，通过对鼓风机的转速控制调节制冷负荷。(6) 电磁离合器电磁离合器安装在压缩机上，其作用是控制发动机与压缩机的动力传递，空调制冷系统工作时，使发动机能驱动压缩机运转，制冷系统停止运行时，切断发动机到压缩机的动力传递。电磁离合器的结构如图4-79所示，主要包括压力板、皮带轮和定子线圈等主要部件，压力板与压缩机轴相连，皮带轮通过轴承安装在压缩机的壳体上，皮带轮通过皮带由发动机驱动，定子线圈也安装在压缩机的壳体上。图4-79 电磁离合器的结构当接通空调开关使空调制冷系统进入工作状态时，电磁离合器的定子线圈通电，线圈通电后产生磁力，将压力板吸向皮带轮，使两者结合在一起，发动机的动力便通过皮带轮传递到压力板，带动压缩机运转，如图4-80所示。图4-80 电磁离合器的结合状态当空调制冷系统停止工作时，电磁离合器的定子线圈断电，磁力消失，压力板与皮带轮分离，此时皮带轮通过轴承在压缩机的壳体上空转，压缩机停止运转，见图4-81。图4-81 电磁离合器的分离状态(7) 蒸发器的温度控制蒸发器温度控制的目的是防止蒸发器结霜。如果蒸发器的温度低于0，凝结在蒸发器表面的水分就会结霜或结冰，严重时将会堵塞蒸发器的空气通路，导致系统制冷效果大大降低，为了避免这种情况的发生，就必须控制蒸发器的温度在0以上。控制蒸发器温度的方法通常有两种，一种是用蒸发压力调节器控制蒸发器的压力来控制蒸发器的温度，另一种是利用温度传感器或温度开关控制压缩机的运转控制蒸发器的温度。a)蒸发压力调节器（EPR）根据制冷剂的特性，只要制冷剂的压力高于某一数值，其温度就不会低于0（对于R134a，此压力大约为0.18MPa），因此只要将蒸发器出口的压力控制在一定的数值，就可以防止蒸发器表面结霜或结冰。蒸发压力调节器可以根据制冷负荷的大小调节蒸发器出口处的压力，确保蒸发器出口的压力使制冷剂不低于0。蒸发压力调节器安装在蒸发器出口到压缩机入口的管路中，如图4-82所示。主要由金属波纹管、活塞、弹簧等组成，在管路中形成了一个可调节制冷剂流量的阀门。当制冷负荷减小时，蒸发器出口处制冷剂的压力就会降低，作用在活塞上向左的力Pe减小，小于金属波纹管弹簧向右的力Ps，使活塞向左移动，阀门开度减小，制冷剂的流量也随之减小，并使蒸发器出口处的压力升高。反之，在制冷负荷增大时，活塞可向右移动，阀门开度增大，增加制冷剂的流量，适应制冷负荷增大的需要。图4-82 蒸发压力调节器b) 蒸发器温度控制电路目前蒸发器的温度控制电路有两种形式，一种是用温度开关（恒温器）直接控制压缩机电磁离合器，蒸发器温度开关安装在蒸发器的中央，当蒸发器表面温度低于某一设定值时，温度开关切断压缩机电磁离合器电路，使压缩机停止工作防止蒸发器结冰，见图4-83。图4-83 蒸发器温度开关另一种是用热敏电阻，将热敏电阻安装在蒸发器的表面，当蒸发器表面的温度低于某一设定值时，热敏电阻的阻值变化给空调ECU低温信号，空调ECU控制继电器切断压缩机电磁离合器电路，使压缩机停转，控制蒸发器温度不低于0，见图4-84。图4-84 蒸发器温度控制电路(8) 冷凝器风扇控制现在有很多车辆的冷却系统采用电风扇冷却，同时空调制冷系统的冷凝器也采用同一风扇进行冷却。当冷却液温度较低时，风扇不工作，冷却液温度升高到某一规定值时，风扇以低速运转，如果温度进一步升高到另一个设定值时，风扇则以高速运转。当空调制冷系统开始工作时，不管冷却液温度高低，风扇都运转，如果制冷系统压力高过一定值时，风扇则以高速运转。风扇转速的控制有两种，一种是用一个电风扇串联电阻的方式调节风扇的转速，另一种是利用两个电风扇以串联和并联的方式调节风扇的转速。图4-85为一冷凝器和散热器风扇控制电路，用压力开关、冷却液温度开关和三个继电器控制冷凝器风扇和散热器风扇的转速。此电路可以实现风扇不转、低速运转、高速运转三级控制。3号继电器只在空调制冷系统工作时起作用，使冷凝器风扇以低速或高速运转。2号继电器为双触点继电器，用来控制冷凝器风扇的转速。1号继电器用于控制散热器风扇。压力开关在空调制冷系统压力高时断开，压力低时接通。冷却液温度开关在冷却液温度低时接通，温度高时断开。图4-85 冷凝器和散热器风扇控制电路不开空调时，3号继电器不工作，冷凝器风扇也不工作。如果冷却液温度过高，冷却液温度开关断开，1号继电器线圈断电，触点闭合，散热器风扇运转，加强散热。打开空调，3号继电器线圈通电，触点闭合。如果冷却液温度较低、空调系统压力也较低，2号继电器线圈也通电，使其下触点闭合，形成了冷凝器风扇和散热器风扇的串联电路，两个风扇都以低速运转。如果冷却水温升高或制冷系统压力增大，压力开关或冷却液温度开关切断2号和1号继电器线圈电路，使2号继电器的上触点闭合，1号继电器的触点接通，将冷凝器风扇和散热器风扇连接成并联电路，两个风扇都以高速运转。(9)制冷循环的压力控制a) 压力控制的功能空调制冷循环系统中如果出现压力异常，将会造成系统不减的损坏。如果系统压力过低，说明制冷剂量过少，这种情况将造成润滑油不能随制冷剂一起循环，使压缩机缺油而损坏。如果由于制冷剂量大或冷凝器冷却不良造成系统压力过高，有可能造成系统部件损坏。因此，在空调制冷系统工作时，必须对系统压力进行监测，防止出现上述两种情况。常采用的方法是在系统的高压管路中安装压力开关，压力开关有低压开关和高压开关之分，低压开关安装在制冷循环系统中的高压管路中，用于监测制冷循环系统中高压管路压力是否过低，如果压力低于规定值，低压开关将切断压缩机的电路使压缩机停止工作。高压开关安装也安装在高压管路中，监测高压管路中压力是否过高，如果压力过高，有两种处理方法，一种是加强对冷凝器的冷却强度，使压力降低；另一种是切断电磁离合器的电路，使压缩机停止运转，见图4-86。通常加强冷却强度控制的压力要低于切断离合器控制电路的压力。目前空调系统中的压力开关通常都是将低压开关和高压开关制成一体，称为组合压力开关或多功能压力开关。多数组合压力开关可实现低压切断离合器控制电路、高压接通冷凝器风扇高速档或切断离合器控制电路的双重功能，还有部分压力开关将上述三种功能集于一身，形成三功能压力开关。通常低压切断离合器电路的压力约为0.2MPa，高压接通冷凝器风扇高速档的压力约为1.6 MPa，高压切断电磁离合器的压力约为3.2 MPa。图4-86 压力开关的功能b)压力开关控制基本电路压力开关控制的基本电路见图4-87，压力开关一般的安装位置是储液干燥罐或高压管路。图示的开关均为常闭开关，也有部分压力开关高压为常开开关，具体是何种形式要视车型而定。 图4-87 压力开关控制电路(10) 发动机的怠速提升控制在车流量较大的道路上行驶，汽车发动机经常处于怠速运转状态，发动机的输出功率低，如果此时开启空调的制冷系统，可能会造成发动机的过热或停机，为防止这种情况的发生，在空调的控制系统中采用了怠速提升装置，如图4-88所示。图4-88 怠速提升控制当接通空调制冷开关（A/C）后，发动机的控制单元（ECU）便可接收到空调开启的信号，控制单元便控制怠速控制阀将怠速旁通气道的通路增大，使进气量增加，提高怠速。如果是节气门直动式怠速控制机构，控制单元便控制电机将节气门开大，提高怠速。(11)发动机失速控制发动机带空调怠速运转时，一旦有其他影响因素使发动机转速下降，将造成发动机失速而熄火，为防止这种情况发生，空调控制电路中设有防止发动机失速的控制电路，空调的控制单元通过检测点火线圈的脉冲来计算发动机的转速，当发动机的转速低于一定值时，将压缩机电磁离合器切断，见图4-89。图4-89 防止发动机失速控制电路(12) 其他控制a) 冷却液温度控制为防止冷却液温度过高，有些空调控制电路中设有冷却液温度开关或传感器，当冷却液的温度高过一定值（一般为105）时，切断压缩机电磁离合器电路，使压缩机停止运转，在温度下降的某设定值（大约为95）时，再接通电磁离合器电路，使空调重新工作。b) 制冷剂温度控制在部分叶片式压缩机和斜盘式压缩机上装有制冷剂温度开关，防止压缩机温度过高而损坏。如图4-90所示，当制冷剂的温度超过180时，此开关就断开，切断了压缩机电磁离合器的电路。图4-90 制冷剂温度开关c)环境温度控制部分车辆在控制电路中设有环境温度开关，在环境温度低于规定值时，环境温度开关断开，切断压缩机电磁离合器的电路，使空调的制冷系统不能工作。环境温度高于规定值时，制冷系统才能进入工作状态。(13)空调系统的控制电路a)丰田车空调控制电路图4-91为丰田威驰汽车空调系统的控制电路图，主要控制容有：蒸发器温度控制、制冷循环系统压力控制、鼓风机转速控制、冷凝器风扇控制等。图4-91 丰田威驰汽车空调控制电路图(14)空调系统的维护空调系统维护应注意下列事项：a) 处理制冷剂时应注意的安全问题（见图4-92） 不要在密闭的空间或靠近明火处处理制冷剂； 必须戴防护眼镜； 避免液体的制冷剂进入眼睛或溅到皮肤上； 不要将制冷剂的罐底对着人，有些制冷剂罐底有紧急放气装置； 不要将制冷剂罐直接放在温度高于40的热水中； 如果液体制冷剂进入眼睛或碰到皮肤，不要揉，要立即用大量的冷水冲洗，要立即到医院找医生进行专业处理，不要试图自己进行处理。b) 在更换零件或管路时要注意的问题（见图4-93） 用制冷剂回收装置回收制冷剂以便再次使用； 在未连接的管路或零件的要插上塞子，以免潮气、灰尘进入系统； 对于新的冷凝器、储液干燥器等零件不要拔了塞子放置； 在拔出新压缩机塞子之前要从排放阀放出氮气，否则在拔塞子时，压缩机油将随氮气一起喷出； 不要用火焰加热进行弯管和管路拉伸；图4-92 处理制冷剂和更换零件时应注意的问题 c) 在拧紧连接零件时应注意的问题（图4-93） 滴几滴压缩机油到O型密封圈上可使紧固容易和防止漏气； 使用两个开口扳手紧固螺母，防止管路扭曲； 按规定的力矩拧紧螺母或螺栓。 d) 处理装有制冷剂的容器时应注意的问题（图4-93） 不要加热制冷剂容器； 容器要保持在40以下； 当用温水加热制冷剂容器时，不允许将容器顶部的阀门浸入水中，防止水渗入制冷管路； 空的一次性制冷剂容器禁止再次使用。 e) 在空调制冷系统开启补充制冷剂时应注意的问题（图4-93） 如果制冷剂不足，有可能引起压缩机润滑不足，造成压缩机损坏，应注意避免这种情况发生； 空调系统在运转时，如果开启高压阀将引起制冷剂倒流入制冷剂容器，使制冷剂容器破裂，因此只允许开启低压阀； 如果将制冷剂容器倒置，制冷剂将以液态进入空调管路，造成压缩机液击，损坏压缩机，所以制冷剂必须以气态充入； 制冷剂不要充入过量，否则将造成制冷不良、发动机经济性变差、发动机过热等故障。图4-93 在空调系统开启补充制冷剂时应注意的问题(15) 空调系统的检查a) 直观检查（图4-94） 检查空调出风口的出风量，如果出风量不足，检查进风滤清器，如有杂物清除之； 听压缩机附近是否有非正常的响声，如果有，检查压缩机的安装情况； 检查冷凝器散热片上是否有脏物覆盖，如果有将脏物清除之； 检查制冷循环系统的各连接处是否有油渍，如果有油渍，说明该处有泄漏，应紧固该连接处或更换该处的零件； 将鼓风机开至低、中、高档，听鼓风机处是否有杂音，检查鼓风机是否运转正常，如果有杂音或运转不正常，应更换鼓风机（鼓风机进入异物或安装有问题也会引起杂音或运转不正常，所以在更换之前要仔细检查）；图4-94 直观检查b) 检查制冷剂的数量检查制冷剂的数量有两种方法，一种是通过系统中安装的视液镜检查，另一种是通过检测系统压力检查。通过视液镜检查制冷剂的数量检查条件：发动机转速为1,500转/分钟；鼓风机速度控制开关处于“高”位；空调开关“开”；温度选择器为“最凉”；完全打开所有车门（图4-95）。图4-95 检查条件检查制冷剂的数量：（图4-96）正常：几乎没有气泡这说明制冷剂量正常；不足：有连续的气泡，这说明制冷剂量不足；空或过量：看不到气泡 这说明制冷剂储藏罐是空的或制冷剂过量。图4-96 检查制冷剂的数量通过检查系统的压力检查制冷剂的数量连接岐管压力表：将岐管压力表的高低压开关全部关闭（图4-97）；把加注软管的一端和歧管气压计相连，另一端和车辆侧的维修阀门相连（图4-98）；蓝色软管 低压侧红色软管 高压侧注意：连接时，用手而不要用任何工具紧固加注软管；如果加注软管的连接密封件损坏，更换；由于低压侧和高压侧的连接尺寸不同，连接软管时不要装反；软管和车侧的维修阀门连接时，把快速接头接到维修阀门上并滑动，直到听到“卡嗒”声；和多功能表连接时，不要弄弯管道；图4-97 关闭岐管压力表的高低压开关图4-98 连接岐管压力表检查制冷系统的压力：发动发动机，在空调运行时检查歧管气压计所显示的压力规定压力读数（图4-99）。低压侧：0.150.25MPa （1.5-2.5kgf/cm2）高压侧：1.371.57MPa （14-16kgf/cm2）提示：多功能表所示压力随外部空气温度而有轻微的变化。 图4-99 制冷系统的正常压力c) 检查制冷剂的泄漏如图4-100所示，用检漏计检测主要可能的泄漏部位。图4-100 主要可能泄漏的部位d) 空调制冷功能的检查空调制冷功能的检查车型不同，检查的方法也有所差异，下面以丰田车为例介绍检查的方法（不同车型的检查方法，可参照该种车型的修理手册）。 将车放在荫凉处； 预热发动机到正常温度，将车门全开，气流选择为面部出风，进风选择为循环，鼓风机速度选择最大，温度选择最冷,在发动机转速为1500rpm的情况下开启A/C开关，56分钟后测试进风口的湿度和温度与出风口的温度（图4-101）。 用进风口处的干、湿球温度按图4-101（上）中的图表查出相对湿度，再算出进风口和出风口的温度差，检查是否在图4-102（下）中的可接受围，如果在其围，则说明制冷性能良好。图4-101 测量进风口的温度和湿度与出风口的温度图4-102 用干湿球温度查湿度和判断空调性能(16) 制冷剂的加注制冷剂加注工作分为两种，一种是制冷系统部制冷剂不足，进行补充；另一种是制冷系统中无制冷剂，重新加注。如果制冷剂不足，需检查系统是否有泄漏的地方，在确认系统无泄漏后，可进行补充。如果空调系统更换了零件或因其他原因制冷剂全部漏光，则需重新加注，重新加注制冷剂时应先对系统进行抽真空作业，以抽去制冷循环系统的水分，防止因水结冰堵塞制冷系统的管路。下面介绍重新加注制冷剂的步骤。a）按前述安装岐管压力表，将绿色的软管的一端接压力表的中部，另一端接真空泵，如图4-103所示；图4-103 连接压力表和真空泵b）打开歧管气压表高压侧和低压侧两侧的阀门，开启真空泵抽空， 抽空至歧管气压表低压侧显示为750mmHg或更高，保持750mmHg或更高的显示压力抽空10分钟，如图4-104所示；图4-104 抽真空c）关闭歧管气压表高压侧和低压侧两侧的阀门，关停真空泵，（图4-105）；注意：如果关停真空泵时两侧的阀门（高压侧和低压侧）都开着，则空气会进入空调系统。图4-105 关闭真空泵d）检查系统密封性：真空泵停止后，高压侧和低压侧两侧的阀门关闭5分钟歧管气压表的读数应保持不变（图4-106）；提示：如果显示压力增加，则有空气进入空调系统，检查“O”形圈和空调系统的连接状况。注意：如果抽空不足，空调管道的水分会冻结，这将阻碍制冷剂的流动并导致空调系统表生锈。图4-106 检查系统密封性e）安装制冷剂罐（图4-107） 连接阀门和制冷剂罐 检查加注罐连接部件的盘根，逆时针转动手柄升起针阀，逆时针转动阀盘升起阀盘。注意：要在针阀升起前安装加注罐，否则针阀会插进加注罐从而导致制冷剂泄漏 把阀门旋进加注罐直到和盘根紧密接触，然后紧固阀盘以卡住阀门。注意: 不要顺时针转动手柄，否则针将插进加注罐，从而导致制冷剂泄漏。图4-107 连接阀门和制冷剂罐 把加注罐安装到歧管气压表上（图4-108） 完全关闭歧管气压计低压侧和高压侧的阀门；把制冷剂罐罐安装到歧管气压计中间的绿色加注软管；顺时针转动手柄直到针阀在制冷剂罐上钻个孔； 逆时针转动手柄退出针阀；按下歧管气压计的空气驱除阀放出空气直到制冷剂从阀门释出。注意：如果用手按下气体驱除阀，释放出的空调气体就会沾到手上等处，从而冻伤，因此要用螺丝刀等按住阀门。图4-108 把加注罐安装到歧管气压表上f）从高压侧加注制冷剂（图4-109） 发动机不工作时，打开高压侧阀门加入制冷剂直到低压表到大约0.98MPa（1Kg/cm2），加注后，关闭阀门。注意：一定不要让压缩机工作，空调压缩机运行时，不从低压侧加注将导致空调压缩机缺油拉伤；也不要打开低压侧阀门，制冷剂在空调压缩机通常为气体状态，如果从高压侧加注而低压侧阀门开着，液态制冷剂进入低压侧，此时若空调压缩机开始工作就会出现液击而损坏。图4-109 从高压侧加注制冷剂g）检查漏气（图4-100） 用电子检漏计按图示的部位检测系统漏气的情况。 图4-100 从高压侧加注制冷剂h）从低压侧加注制冷剂 关闭高压侧阀门后，起动发动机并运行空调（图4-101），打开歧管压力计，加入规定量的制冷剂（图4-102）。加注条件：发动机转速为1500转/分钟；鼓风机速度控制开关处于“高”位；A/C开关“开”；温度选择器为“最凉”；完全打开所有车门。提示：加注量随车型不同而不同，应参照相关的说明书。图4-101 关闭高压侧阀门起动发动机图4-102 打开低压侧阀门加注制冷剂注意：低压侧加注制冷剂时制冷剂罐倒置将使空调气以液态进入压缩机。压缩液体将损坏压缩机（图4-103）；不要加注过量，否则将导致制冷不足；更换加注罐时，关闭高低压两侧的阀门； 更换后，打开驱气阀从中部的软管（绿色）和歧管压力表中放出空气；图4-103 低压侧加注制冷剂时不要将罐倒置发动机工作时不要打开高压侧的阀门，这将导致高压气回流至加注罐，造成破裂（图4-104）。图4-104 低压侧加注制冷剂时不要打开高压侧阀门根据岐管压力表的压力显示检查制冷剂的加注量：在制冷剂加注量达到规定量时，岐管压力表的压力也应达到规定值，其规定的压力为（图4-105）：低压侧：0.15-0.25MPa （1.5-2.5kgf/cm2）；高压侧：1.37-1.57MPa （14-16kgf/cm2）；提示：岐管气压计所示压力随外部空气温度而有轻微的变化。 图4-105 制冷剂加满时的规定压力制冷剂加注量符合要求后，关闭低压侧阀门并关闭发动机（图4-106）。图4-106 关闭低