汽车空调制冷系统

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,汽车空调,主编 张蕾,第2章汽车空调制冷系统,2.1汽车空调的制冷原理,2.1.1制冷方式,2.1.2汽车空调制冷系统简介,2.1.3汽车空调制冷原理,2.1.4汽车空调制冷系统的分类,2.1.5汽车空调制冷系统的布置型式,2.2制冷压缩机,2.2.1汽车空调制冷压缩机概况,2.2.2汽车空调定容量压缩机结构及工作原理,2.2.3汽车空调变容量压缩机的结构与原理,2.2.4电动压缩机,2.3其他部件,第2章汽车空调制冷系统,2.3.1冷凝器,2.3.2膨胀阀,2.3.3孔管(CCOT),2.3.4蒸发器,2.3.5储液干燥器,2.3.6积累器,2.3.7电磁离合器,2.3.8电磁旁通阀,2.3.9油分离器,2.3.10风机,2.1汽车空调的制冷原理,2.1.1,制冷方式,2.1.2汽车空调制冷系统简介,2.1.3汽车空调制冷原理,2.1.4汽车空调制冷系统的分类,2.1.5汽车空调制冷系统的布置型式,2.1.1制冷方式,1.液体汽化制冷,2.气体膨胀制冷,3.涡流管制冷,4.热电制冷,1.液体汽化制冷,2.气体膨胀制冷,在气体制冷机中，是利用高压气体的绝热膨胀达到低温状况，并利用膨胀后的气体在低压下的吸热过程制冷的。气体绝热膨胀的特性随使用的设备而变，一般有两种方式：一种方式是高压气体经膨胀机,(,活塞式或透平式,),膨胀，此时有外功输出，因而气体温降大，发热时制冷量大，但膨胀机结构比较复杂；另一种方式是气体经节流阀膨胀,(,通常为节流,),，此时无外功输出，气体的温降小，制冷量也小，但节流阀的结构较简单且便于气体流量的调节。这种膨胀方式在气体制冷机中使用较少。,3.涡流管制冷,图2-1涡流管制冷工作原理图,1喷嘴2分离孔板3涡流室4调节阀,5管子热端6管子冷端,4.热电制冷,图2-2热电制冷元件示意图,2.1.2汽车空调制冷系统简介,(1)压缩过程压缩机吸入蒸发器出口处的低温低压的制冷剂气体，把它压缩成高温高压的气体排出压缩机。,(2)放热过程高温高压的制冷剂气体进入冷凝器，由于压力及温度的降低，制冷剂气体冷凝成液体，并放出大量的热。,(3)节流过程温度和压力较高的制冷剂液体通过膨胀装置后体积变大，压力和温度急剧下降，以雾状(细小液滴)排出膨胀装置。,(4)吸热过程雾状制冷剂液体进入蒸发器，此时制冷剂沸点远低于蒸发器内温度，故制冷剂液体蒸发成气体。,2.1.2汽车空调制冷系统简介,图2-3汽车空调制冷系统的组成示意图,2.1.3汽车空调制冷原理,1.制冷剂压-焓图及温-熵图,2.汽车空调制冷系统热力循环,1.制冷剂压-焓图及温-熵图,图2-4制冷剂压-焓图,1.制冷剂压-焓图及温-熵图,图2-5制冷剂温-熵图,2.汽车空调制冷系统热力循环,图2-6汽车空调制冷系统理论循环压-焓图,2.1.4汽车空调制冷系统的分类,1.膨胀阀系统,2.孔管系统,1.膨胀阀系统,图2-7汽车空调系统工作原理图,a)膨胀阀系统b)孔管系统,1冷凝器2储液干燥器3膨胀阀4蒸发器,5低压维修阀接头6高压维修阀接头7孔管8气液分离器,2.孔管系统,孔管系统于,1974,年由美国通用汽车公司发明，也叫做循环离合器系统。,2.1.5汽车空调制冷系统的布置型式,(1)前送式蒸发器和鼓风机装在车厢前部仪表面板下。,(2)后送式蒸发器装在车厢后部，冷气从后部送出并由风扇吹往前排，名称为行李箱型。,(3)前后置式在车厢前部、后部均有冷却器(包括膨胀阀、蒸发器、冷风出口)，而暖风器只装在前部，名称为空气调节型。,2.2制冷压缩机,2.2.1汽车空调制冷压缩机概况,2.2.2汽车空调定容量压缩机结构及工作原理,2.2.3汽车空调变容量压缩机的结构与原理,2.2.4电动压缩机,2.2.1汽车空调制冷压缩机概况,1.汽车空调对配置制冷压缩机的要求,2.汽车空调制冷机的性能指标,3.汽车空调制冷压缩机应用概况,1.汽车空调对配置制冷压缩机的要求,1),汽车低速行驶时，应具有较强的制冷能力；在高速时，有较低的功率消耗。其目的是同时满足汽车空调低速时的舒适性和汽车高速时的动力性要求。,2),体积小、重量轻。目的是减轻汽车自重，提高汽车的动力性和经济性。,3),经久耐用、耐寒、耐高温、易损零件少。因为汽车是在恶劣环境下运行的机器，且压缩机又靠近发动机，因此有上述要求。,4),工作稳定、噪声小。既要求压缩机起动转矩小，不破坏发动机的稳定工况，又要求压缩机本身的震动小，噪声小。,5),制造容易，价格低廉。,2.汽车空调制冷机的性能指标,3.汽车空调制冷压缩机应用概况,1),曲轴连杆式压缩机是使用时间最早、最长的第一代产品。,2),翘板式和斜板式活塞压缩机是第二代产品,3),径向活塞压缩机虽然,20,世纪,70,年代便已问世，但在应用过程中，遇到了回转式压缩机的竞争，所以这种压缩机至今没有得到应有的重视。以上这几种压缩机均属于往复活塞式压缩机,4),旋叶式、滚动活塞式、三角转子式和螺杆式压缩机可以称为第三代产品。它们的共同特点是容积系数较高，都需要大量的粘度较高的冷冻油润滑和密封，所以润滑系统较复杂。,5),涡旋式压缩机为第四代。,2.2.2汽车空调定容量压缩机结构及工作原理,1.曲轴连杆式压缩机,2.径向活塞式压缩机,3.翘板式压缩机,4.斜板式压缩机,5.旋叶式压缩机,6.滚动活塞式压缩机,7.三角转子式压缩机,8.螺杆式压缩机,9.涡旋式压缩机,2.2.2汽车空调定容量压缩机结构及工作原理,图2-8压缩机的理想工作过程示意图,1.曲轴连杆式压缩机,图2-9曲轴连杆式压缩机结构示意图,1轴封2曲轴3连杆4吸气阀片,5排气阀片6活塞7气缸体8曲轴箱,1.曲轴连杆式压缩机,图2-10曲轴连杆式压缩机的工作过程示意图,a)压缩b)排气c)膨胀d)吸气,1活塞2气缸3进气阀4排气阀,2.径向活塞式压缩机,图2-11径向活塞式压缩机,a)连杆径向活塞式压缩机b)滑环径向活塞式压缩机,1气缸2连杆3曲轴轴径4活塞5基座6压缩机轴7滑环,3.翘板式压缩机,图2-12SD5翘板式压缩机的结构图,1主轴2轴封总成3滑动轴承4端面滚柱轴承5前缸盖,6传动板7锥齿轮8缸体9钢球10翘板滚柱轴承,11翘板12锥齿轮13连杆14活塞15阀板垫16吸气腔,17后盖18阀板19排气阀片20排气腔21压紧弹簧22后盖缸垫,4.斜板式压缩机,图2-13斜板式压缩机的结构图,1主轴2活塞3旋转斜盘4吸气阀5前排气阀,6前盖7前缸半部8后缸半部9油底壳,10后盖11机油泵齿轮,4.斜板式压缩机,图2-14斜板式压缩机工作原理图,1双头活塞2、5钢球,3斜板4主轴,5.旋叶式压缩机,图2-15旋叶式压缩机轴向断面图,1排气口2进气口3后端盖4转子5主轴,6带轮轴承7轴封8前板9带轮10轴承,11前缸盖12缸体13轴承14后端板15吸油管,5.旋叶式压缩机,图2-16旋叶式压缩机结构图,a)圆形气缸b)椭圆形气缸,图a1排气阀2排气孔3接触点4转子5吸气孔6气缸7叶片8油孔,图b1排气簧片2进油孔3吸气腔4主轴5机壳6缸体,7叶片8转子,6.滚动活塞式压缩机,图2-17滚动活塞式压缩机的工作原理图,1进气口2曲轴3气缸4滚动活塞5排气阀6滑片,7弹簧8压缩腔9吸气腔,7.三角转子式压缩机,图2-18三角转子式压缩机的工作原理图,a)吸气b)压缩c)排气d)排气终了,1吸气孔2吸气腔3三角转子4顶密封5排气腔,6排气阀7压缩、排气腔,8.螺杆式压缩机,图2-19螺杆式压缩机工作原理图,9.涡旋式压缩机,图2-20回旋机构示意图,1曲轴2曲柄销3偏心套4传动轴承5动涡旋盘,6平衡块7曲柄销中心8驱动点,9.涡旋式压缩机,图2-21涡旋式压缩机的工作原理图,a)吸气结束b)压缩行程c)排出开始之前,1固定圈2动圈3固定圈涡旋中心4、5、6、8制冷剂蒸气,7最小压缩容积9排气口10动圈涡旋中心11开始压缩容积,(最大的月牙形容积)12回旋半径,2.2.3汽车空调变容量压缩机的结构与原理,1.变容量斜板式压缩机,2.自动调节能量的旋叶式压缩机,3.变容量翘板式压缩机,1.变容量斜板式压缩机,图2-22变容量斜板式压缩机结构示意图,a)压缩机全负荷工作b)压缩机部分负荷工作,1余隙容积变化阀2排气腔3活塞4阀口5三通电磁阀,6回气管7工作管,2.自动调节能量的旋叶式压缩机,图2-23自动调节能量的,旋叶式压缩机横断面示意图,1进气管2O形圈3排气阀,4叶片5缸体6转子7主轴,8变容量槽9吸气孔,3.变容量翘板式压缩机,图2-24变容量翘板式压缩机结构示意图,1主轴2轴封器3斜盘4翘盘5活塞,盖7控制阀8缸体9前盖10离合器,3.变容量翘板式压缩机,图2-25变容量翘板式压缩机变排量机构示意图,1主轴2斜盘3轴套4驱动杆,5长销轴6短销轴,3.变容量翘板式压缩机,图2-26电动控制阀结构示意图,2.2.4电动压缩机,对于电动汽车、燃料电池车等新动力汽车，空调采用电动压缩机是最好的出路。对于混合动力车，一般也希望采用电动压缩机，以保证在任何动力驱动时都有空调。也有的汽车厂开发的混合动力车还是采用常规的压缩机，只在发动机驱动时开空调。转换成电驱动模式时则一般停止空调，除非一定需要空调时，副发动机,(,如丰田,),供电动模式时开空调的需要。,20,世纪,80,年代后期北美开始采用电动汽车，为适应这种汽车的需求，美国哈立森，日本三电、电装等公司都相继开发了电动压缩机。现在三电正在开发将电流变换器与压缩机做成一体的涡旋式电动压缩机。,2.3其他部件,2.3.1冷凝器,2.3.2膨胀阀,2.3.3孔管(CCOT),2.3.4蒸发器,2.3.5储液干燥器,2.3.6积累器,2.3.7电磁离合器,2.3.8电磁旁通阀,2.3.9油分离器,2.3.10风机,2.3.1冷凝器,1.管片式,2.管带式,3.鳍片式,1.管片式,管片式由铜质或铝质圆管套上散热片组成，如图,227,所示。片与管组装后，经胀管处理，使散热片与散热管紧密接触，使之成为冷凝器总成。这种冷凝器结构比较简单、加工方便，但散热效果较差。一般用在大、中型客车的制冷装置上。,1.管片式,图2-27管片式冷凝器示意图,2.管带式,图2-28管带式冷凝器示意图,1盘管2散热片,A气态制冷剂B液态制冷剂,3.鳍片式,图2-29鳍片式冷凝器示意图,a)散热片形状b)冷凝器外形,2.3.2膨胀阀,1.热力膨胀阀工作原理,2.各类膨胀阀结构和工作原理,2.3.2膨胀阀,图2-30膨胀阀示意图,1蒸发器2膨胀阀,1.热力膨胀阀工作原理,图2-31内平衡式热力膨胀阀及外平衡式热力膨胀阀结构示意图,1滤网2孔口3阀座4弹簧5出口6内平衡管,1.热力膨胀阀工作原理,图2-32内平衡式热力膨胀阀工作原理图,1针阀2过热弹簧3调节螺钉4膜片,5推杆6毛细管7蒸发器8湿蒸气部分,9过热蒸气部分10感温包,2.各类膨胀阀结构和工作原理,图2-33膨胀阀的工作原理图,1毛细管2薄膜3进口4球阀,5调整弹簧6出口7感温包8阀杆,2.各类膨胀阀结构和工作原理,图2-34H形热力膨胀阀结构示意图,1感温器2至压缩机3自储液干燥器来,4弹簧5调整螺栓6球阀7至蒸发,器进口8自蒸发器来,2.各类膨胀阀结构和工作原理,图2-35电磁式膨胀阀,a)结构图b)流量特性,1柱塞弹簧2柱塞3线圈4阀座5入口,6阀杆7阀针8弹簧9出口,2.各类膨胀阀结构和工作原理,图2-36直动型电动式膨胀阀,a)结构图b)流量特性,1转子2线圈3阀杆4针阀5入口6出口,2.各类膨胀阀结构和工作原理,图2-37减速型电动式膨胀阀,a)结构图b)流量特性,1转子2线圈3阀杆4针阀5减速齿轮,6入口7出口,2.3.3孔管(CCOT),图2-38孔管结构示意图,1出口滤网2节流孔3密封圈,4管外壳5进口滤网,2.3.4蒸发器,1.管片式蒸发器,2.管带式蒸发器,3.层叠式蒸发器,1.管片式蒸发器,图2-39管片式蒸发器示意图,2.管带式蒸发器,图2-40管带式