节流膨胀阀的类型

第五章第五章 汽车空调系统汽车空调系统5.15.1 汽车空调中的制冷系统汽车空调中的制冷系统汽车空调系统的功用及组成：汽车空调系统的功用及组成：汽车空调系统用以调节汽车车内空气的温度、湿度、风速与洁净度等。其基本组成包括制冷系统、取暖系统、通风系统和控制系统。汽车空调系统在轿车上的布置图汽车空调系统在轿车上的布置图5.1 汽车空调中的制冷系统汽车空调中的制冷系统一、汽车空调制冷系统的结构原理一、汽车空调制冷系统的结构原理1 汽车空调制冷系统的基本结构汽车空调制冷系统的基本结构 基本结构由压缩机、冷凝器与风扇、膨胀阀或孔管、储气干燥器、蒸发器与鼓风机以及连接管路等组成。2 2 汽车空调制冷系统的工作原理汽车空调制冷系统的工作原理 物质蒸发为气态时要吸热，冷凝为液态时又会放热。汽车空调制冷系统汽车空调制冷系统利用压缩机运转,将使易蒸发的制冷剂在系统内不断循环,而使空调制冷剂经历着压缩升温、冷凝散热、节流膨胀和蒸发吸热四个过程。(1)压缩升温由压缩机压缩制冷剂,从而将来自蒸发器低温(0)低压(147kPa)的气态制冷剂压缩成为高温(70 80)高压(1.47MPa)的气态制冷剂,并迫使制冷剂在系统内循环。(2)冷凝散热将来自压缩机的高温(70 80)高压(1.47MPa)气态制冷剂由冷凝器及风扇散热而冷凝为高压(1.47MPa)低温(40 50)的液态制冷剂,然后经过干燥储液器干燥、过滤与储存。(3)节流膨胀将来自干燥储液器的低温(40 50)高压(1.47MPa)液态制冷剂,通过膨胀阀或孔管节流与喷射,变为低温(4050)低压(147kPa)的液态制冷剂。(4)蒸发吸热经膨胀阀或孔管节流与喷出的低温(40 50)低压(147kPa)液态制冷剂直接在蒸发器内激烈膨胀、沸腾和气化,需要吸收大量热量,从而不仅使液态制冷剂蒸发成为低温(0)低压(147kPa)的气态制冷剂,而且使蒸发器变得更冷。鼓风机使空气流经蒸发器并吹出冷风,从而实现车内的降温和制冷。制冷剂回到压缩机,重复上述的循环过程。3 制冷剂及冷冻机油制冷剂及冷冻机油（1）制冷剂是一种极易沸腾挥发而又极易冷凝的流动介质,因而可用于热量转换及循环。汽车空调制冷剂的类型主要有：制冷剂R12与R134a。传统的空调制冷剂R12(氟利昂)的分子式为二氯二氟甲烷CF2Cl2，由于R12 会破坏大气臭氧层会破坏大气臭氧层,因此近年来正在被新型制冷剂四氟乙烷R134a 所取代。R134a 的制冷性能与R12 基本相同,其理化特性有:它的沸点随压力升高而升高，且在低温低压下极易液化，而在常压常温下极易气化,蒸发潜热很大(即液态气化时吸热量很大而气态液化时排热量很大),因而其空调制冷效率很高。但对臭氧层无破坏作用。它与冷冻机油可按任意比例互溶，而与水几乎不溶；由于它与R12 的理化特性不同,两者不能混用。l 缺点：R134a 具有一定的温室效应。(2)冷冻机油空调压缩机所用润滑油称为冷冻机油(可在低温下使用),它可以混入制冷剂中使用,以利用制冷剂循环来润滑空调压缩机的各摩擦表面,并起密封、冷却和降噪等作用。由于空调制冷系统所用制冷剂不同,因此其冷冻机油也不能混用。在R134a 空调系统中,常用聚烃乙二醇PAG 及聚酯类ESTER 冷冻机油。二、汽车空调制冷系统中的基本元件二、汽车空调制冷系统中的基本元件 汽车空调制冷系统中的基本元器件,包括制冷压缩机、热交换器(冷凝器与蒸发器)及其风扇、储液干燥器、膨胀阀、温度和压力控制、压缩机保护系统等。1 空调压缩机功用：功用：使制冷剂在系统内循环流动,完成制冷剂的吸热和放热过程。类型：类型：有往复式、旋转式（包括斜盘式、刮片式、滚动活塞式、涡旋式、螺杆式等）目前轿车的空调压缩机常用旋转斜盘式工作原理：工作原理：工作原理：工作原理：发动机曲轴通过皮带轮驱动电磁离合器旋转,倘若电磁离合器接合,则驱动空调压缩机曲轴旋转通过斜盘机构或轴向凸轮摇板机构驱动各柱塞在各轴向汽缸中往复运动,使各轴向汽缸容积不断地增大或缩小,从而在簧片式吸气阀和排气阀的配合下,使两端汽缸分别进行吸气和排气。特点：特点：结构紧凑,往复惯性力小,体积小和质量轻,而且汽缸数较多,排量较大,效率较高,振动和噪声也低,广泛应用于现代轿车的空调系统中;其缺点只是输气系数和绝热效率较低。2 冷凝器与蒸发器 作用：冷凝器与蒸发器都属于风吹式热交换器。冷凝器用于制冷剂散热;蒸发器则用于制冷剂吸热或制冷。结构：两者的结构基本相同,有管片式、管带式、鳍片式或层叠式等。层叠式蒸发器结构类似于暖气包,它由两片双面复合的冲压铝板呈平面排列,然后多片重叠,之间夹有蛇形散热铝带,不仅结构紧凑(层叠片较薄),而且换热效率高(比管带式高30%),是目前轿车R134a 专用的新型蒸发器。3 储液干燥器与油气液分离器(1)储液干燥器 安装在冷凝器与膨胀阀之间，由储液瓶与过滤器两部分组成,其作用是储存并干燥液态制冷剂,并滤除其中的水分和杂质,防止制冷系统管路堵塞。(2)气液分离器或积累器 安装在孔管式汽车空调 的压缩机前的低压侧中。作用是防止孔管流量过大而使过多液态制冷剂流入蒸发器,从而造成压缩机液击。(3)油液分离器 防止压缩机的冷冻机油也参与制冷剂循环,从而导致在冷凝器和蒸发器管壁上形成油膜,降低冷凝器或蒸发器的传热效率并破坏空调压缩机的润滑、密封和冷却,因此需要在压缩机和冷凝器之间设置油液分离器,以分离冷冻机油。4 节流膨胀阀节流膨胀阀 功用：功用：膨胀阀是节流装置，用来解除液态制冷剂的压力，使制冷剂能在蒸发器中膨胀变成蒸气，它是制冷系统高低压的分界点。节流膨胀阀的类型：节流膨胀阀的类型：汽车空调系统中的节流型膨胀阀主要有感温型膨胀阀、H 型膨胀阀、节流孔管及组合阀等。(1)(1)感温型膨胀阀感温型膨胀阀工作工程：工作工程：节流和降压。节流和降压。它可将来自冷凝器的低温高压液态制冷剂经膨胀阀突然向蒸发器喷出,从而节流降压为易蒸发的低温低压气态制冷剂。自动调温。自动调温。根据空调负荷的需要而自动调节制冷剂流量,以保持车内温度稳定。感温型膨胀阀又分为有外平衡式和内平衡式两种。其区别仅在于平衡膜片室下腔所引入的平衡压力不同。工作原理：工作原理：空调系统工作时，制冷剂流经膨胀阀的孔口后被节流，使制冷剂从高压变为低压，制冷剂雾化，同时温度下降。膨胀阀通道其感温器能自动调节制冷剂的流量，倘若车内温度不变,则上腔压力与下腔压力及弹簧力平衡,膨胀阀开度不变,此时空调制冷系统处于平衡状态;倘若车内温度升高而使感温包压力增大时,则由于腔内压力将大于下腔压力及弹簧力而使平衡膜片下移,从而通过传动杆增大膨胀阀开度和增大制冷剂量,从而使蒸发器出口温度相应下降。(2)孔管型膨胀阀在中低档的汽车空调系统中,为了提高膨胀阀的使用可靠性并降低成本,大多采用孔管式膨胀阀，是一根套有塑料外套的细铜管,孔管不能自动调节制冷剂流量,孔管不能自动调节制冷剂流量,倘若流量过大,将使液态制冷剂进入压缩机而造成液击。为此,需要在压缩机进口端安装气液分离器,而且其温度控制只有借助于电磁离合器的通断进行调节。(3)(3)电磁旁通阀电磁旁通阀大中型客车的独立式空调制冷系统为防止其蒸发器过冷而结霜结冰,常在储液干燥器的输出端与压缩机的进气端之间装有常闭型电磁旁通阀,以在必要时部分旁路蒸发器。工作原理是:倘若蒸发器内压力过低,电控电路将开启电磁旁通阀以减少压缩机对蒸发器的抽吸,以提高蒸发器内压力;当蒸发器温度高于设定值时,电控电路又关闭电磁旁通阀,从而使全部制冷剂进入蒸发器,降低蒸发器温度。5 5 电磁离合器电磁离合器 空调压缩机常由汽车发动机直接驱动。为了能在发动机工作过程中启用或停用汽车空调,需要在压缩机的主轴驱动端串装电磁离合器。6 6鼓风机鼓风机 鼓风机常用于汽车空调系统中的强制通风,以使蒸发器或冷凝器强制热交换。鼓风机的结构有离心式和轴流式两种。三、汽车空调制冷系统的基本控制三、汽车空调制冷系统的基本控制 包括温度控制、怠速控制、风门控制和压力开关四个部分。1 温度控制 大多数汽车空调的车内温度控制都通过温控开关或温控器操纵压缩机电磁离合器的通断(特别是孔管系统)来实现,控制的方法包括检测蒸发器出口的表面温度或蒸发压力两种。温控开关则有机械式和电子式两种。(1)(1)机械式机械式波纹管式，波纹管式，它用感温包来检测蒸发器出口表面温度,并用毛细管与波纹管式温控器的波纹管相连,其中充有易挥发的乙醚。当蒸发器出口温度较低时,感温包、毛细管及波纹管内压力降低,波纹管收缩而使温控器触点断开,中断压缩机工作;反之,接通压缩机而使空调系统工作,同时点亮空调指示灯。如此反复,便可使车内温度保持在温控器所设定的温度范围内。(2)电子式 电子温控器实际上是一个由温度传感器操纵的电子开关。当蒸发器出口温度高于设定温度时,热敏电阻阻值变小而使电子温控器导通,从而接通继电器,驱动电磁离合器而使压缩机工作;反之，使电子温控器关断,从而中断继电器及电磁离合器而使压缩机停止工作。如此不断反复,便可将蒸发器出口温度控制在所设定的温度范围内。热敏电阻温控器热敏电阻温控器1-易熔线;2-蓄电池;3-暖风鼓风机;4-点火开关;5-熔断丝盒;6-空调继电器;7-鼓风机开关;8-熔断器;9-制冷鼓风机;10-鼓风机调速电阻;11-热敏电阻式温控器;12-点火线圈;13-调温电阻;14-压力开关;15-热敏电阻;16-电磁离合器;17-真空转换电磁阀2 怠速控制电路怠速控制电路 由于空调消耗发动机动力,因此空调的运行将直接影响汽车行驶。特别是当发动机处于怠速或 低速小负荷工况时,倘若突然开启空调,将可能使发动机无法稳定运转甚至熄火。发动机怠速控制电路用以检测发动机转速,倘若发现发动机转速达不到规定怠速时,应立即断开空调压缩机电磁离合器电路或者立即增大节气门开度以提升发动机转速。