汽车空调教案.doc

.课题：物质的基本状态参数 课时：2节教学要求：1、掌握物质的基本状态参数；教学方法：讲练结合法教学用具：复习提问：温度的温表有哪些？ 导入新课：上学期我们学习了空气调节。我们清楚空气的基本状态参数有哪些。下面我们学习新课。讲授新课：第一章 汽车空调基础知识第一节 物质的基本状态参数1.1.1温度温度（temperature）是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。1.开尔文单位以绝对零度作为计算起点的温度。即将水三相点的温度准确定义为273.16K后所得到的温度,过去也曾称为绝对温度。2华氏温标华氏度(Fahrenheit) 和摄氏度(Centigrade)都是用来计量温度的单位。3.摄氏温标它的发明者是Anders Celsius(1701-1744)，其结冰点是0C，沸点为100C。两者关系摄氏温度和华氏温度的关系 ：T = 1.8t + 32 （t为摄氏温度数，T为华氏温度数） 摄氏温度和开尔文温度的关系： K=+273.151.1.2压力垂直作用于流体或固体界面单位面积上的力。标准条件【温度T=288.15开（K），空气密度=1.225千克/立方米】下海平面高度大气压力为101325帕，称为标准大气压。压强介绍1.压力一定时，受力面积越小，压力作用效果越显著。 2.受力面积一定时，压力越大，压力作用效果越显著。1.1.3比容单位质量的物质所占有的容积称为比容，用符号V表示。其数值是密度的倒数。课题：热力学基础知识 课时：2节教学要求：1、掌握热力学术语的概念；2、掌握热力学中几个与制冷相关的概念。教学方法：讲练结合法教学用具：复习提问：物质的状态参数有哪些？ 导入新课：上节课我们学习了物质的基本状态参数。我们清楚空气的基本状态参数有哪些。下面我们学习新课。讲授新课：第二节 热力学的基础知识1.2.1热量与比热1.热量，指的是由于温差的存在而导致的能量转化过程中所转移的能量。而该转化过程称为热交换或热传递。热量的公制为焦耳。热量的单位与功、能量的单位相同在国际单位制中热量的单位为焦耳(简称焦，缩写为J)历史上曾定义热量单位为卡路里(简称卡，缩写为cal)，目前只作为能量的辅助单位，1卡=4.184焦 注意：1千卡=1000卡=1000卡路里=4184焦耳=4.184千焦某一区域在某一时段内吸收的热量与释放、储存的热量所维持的均衡关系。2.比热容(specific heat capacity)又称比热容量，简称比热(specific heat)，是单位质量物质的热容量，即是单位质量物体改变单位温度时的吸收或释放的内能。比热容是表示物质热性质的物理量。通常用符号c表示。比热容的单位是复合单位。 在国际单位制中，能量、功、热量的主单位统一为焦耳，温度的主单位是开尔文，因此比热容的国际单位为J/(kgK)，读作“焦耳每千克开尔文”。（内的字可以省略。） 常用单位：J/(kg)、J/(g)、kJ/(kg)、cal/(kg)、kcal/(kg)等。注意摄氏度和开尔文仅在温标表示上有所区别，在表示温差的量值意义上等价，因此这些单位中的和K可以任意互相替换。例如“焦每千克摄氏度”和“焦每千克开”是等价的。1.2.2气化与液化定义：物质从液相变为气相的现象。蒸发：物理学上，把只在物体表面发生的汽化现象叫做蒸发，蒸发在任何温度下都能发生，液体蒸发时需要吸热。动能较大的液体分子能摆脱其他液体分子吸引，溢出液面。故温度越高，蒸发越快，此外表面积加大、通风好也有利蒸发。蒸发过程的汽化热叫蒸发热，与温度有关。沸腾：是在同一温度下液体表面和内部同时进行的剧烈汽化现象，液体沸腾时需要吸热（液体沸腾时的温度叫做沸点，在标准的大气压下，水的沸点是100）。每种液体仅当温度升高到一定值达到沸点时，且要继续吸热才会沸腾。1.2.3显热与潜热1.显热：定义：人与环境间通过对流、辐射和传导途径交换的热量，即非蒸发性散热。原理：物体在加热或冷却过程中，温度升高或降低而不改变其原有相态所需吸收或放出的热量，称为“显热”。它能使人们有明显的冷热变化感觉，通常可用温度计测量出来。2.潜热：相变潜热的简称,指单位质量的物质在等温等压情况下,从一个相变化到另一个相吸收或放出的热量。这是物体在固、液、气三相之间以及不同的固相之间相互转变时具有的特点之一。类型熔解潜热 ：物质在温度没有改变的状况下，从固态转变到液态的过程中吸收的能量。 汽化潜热 ：物质在温度没有改变的状况下，从液态转变到气态的过程中吸收的能量。1.2.4过热度与过冷度1.过热度：制冷循环中相同蒸发压力下制冷剂的过热温度与饱和温度之差。2.过冷度：是指在一定压力下冷凝水的温度低于相应压力下饱和温度的差值。1.2.5空气的湿度湿度，表示大气干燥程度的物理量。在一定的温度下在一定体积的空气里含有的水汽越少，则空气越干燥；水汽越多，则空气越潮湿。空气的干湿程度叫做“湿度”。在此意义下，常用绝对湿度、相对湿度、比较湿度、混合比、饱和差以及露点等物理量来表示；若表示在湿蒸汽中液态水分的重量占蒸汽总重量的百分比，则称之为蒸汽的湿度湿度有三种基本形式，即水汽压、相对湿度、露点湿度。 水汽压（曾称为绝对湿度）表示空气中水汽部分的压强，单位以百帕（hPa）为单位，取小数一位； 相对湿度用空气中实际水汽压与当时气温下的饱和水汽压之比的百分数表示，取整数； 露点湿度是表示空气中水汽含量和气压不变的条件下冷却达到饱和时的温度，单位用摄氏度（）表示，取小数一位。配有湿度计时还可以测定相对湿度的连续记录和最小相对湿度。1.2.6几个与制冷相关的概念1.制冷系数：也称制冷性能系数，是制冷系统（制冷机）的一项重要技术经济指标。制冷性能系数大，表示制冷系统（制冷机）能源利用效率高。2.容积效率：容积效率（volumetric efficiency）指的是在进气行程时气缸真实吸入的混和气体积除以汽缸容积。这代表了引擎的吸气能力。3.制冷能力：是指汽车空调制冷系统在稳定状态下从蒸发器处测得的制冷量。课题：制冷剂 课时：2节教学要求：1、掌握制冷剂的作用和物理性质；2、掌握制冷剂的种类。教学方法：讲练结合法教学用具：复习提问：湿度的表示方法有哪些？ 导入新课：上节课我们学习了热力学的基础知识。我们清楚热力学的一些概念。下面我们学习新课。讲授新课：第三节 制冷剂制冷剂又称制冷工质，在南方一些地区俗称雪种。它是在制冷系统中不断循环并通过其本身的状态变化以实现制冷的工作物质。制冷剂在蒸发器内吸收被冷却介质（水或空气等）的热量而汽化，在冷凝器中将热量传递给周围空气或水而冷凝。1.3.1对制冷剂的要求：（1）具有优良的热力学特性，以便能在给定的温度区域内运行时有较高的循环效率。具体要求为：临界温度高于冷凝温度、与冷凝温度对应的饱和压力不要太高、标准沸点较低、流体比热容小、绝热指数低、单位容积制热量较大等。 （2）具有优良的热物理性能 具体要求为：较高的传热系数、较低的粘度及较小的密度。 （3）具有良好的化学稳定性 要求工质在高温下具有良好的化学稳定性，保证在最高工作温度下工质不发生分解。 （4）与润滑油有良好互溶性 （5）安全性 工质应无毒、无刺激性、无燃烧性及爆炸性。 （6）有良好的电气绝缘性 （7）经济性 要求工质低廉，易于获得。 （8）环保性 要求工质的臭氧消耗潜能值（ODP）与全球变暖潜能值（GWP）尽可能小，以减小对大气臭氧层的破坏及引起全球气候变暖。无机化合物编号：R7XX（XX无机化合物的分子量） 例： 氨R717 二氧化碳R744 水R718 有机化合物（1）卤代烷烃命名： 分子式：CmHnFxCly （n+ x+ y = 2m+2） 编号：R(m1)(n+1)x(a,b) 例： 二氟一氯甲烷(CHClF2)R22 四氟乙烷(CF3 CH2F )R134a （2）烷烃类： 编号：与卤代烃编号方法相同 例：乙烷 (C2H6)R170 丙烷 (C3H8)R290 正丁烷(C4H10)R600、异丁烷R600a （3）烯烃类 编号：R1+卤代烃编号方法 例： 乙烯 (C2H4)R1150 丙烯 (C3H6)R1270 （4）后缀 根据碳原子上取代基的原子量之和的差别加缀字母码，取代基原子量之和差别最小的不需要加字母缀，差别第二小的加“a”，接着加“b”，以此类推。 化学组成 a -CCl2-， b -CClF-， c -CF2-， d -CHCl-，e -CHF-， f -CH2- x -CCl- ，y -CF- ，z -CH- 混合工质共沸制冷剂： 由两种或两种以上的制冷剂按一定的比例混合而成，在气化或液化过程中，蒸汽成分与溶液成分始终保持相同；在既定压力下，发生相变时对应的温度保持不变。 编号：R5XX 例： R500R152a/R12 (26.2/73.8) R502R22/R115 (48.8/51.2) 非共沸制冷剂： 由两种或两种以上的制冷剂按一定的比例混合而成。在定压下气化或液化过程中，蒸汽成分与溶液成分不断变化，对应的温度也不断变化。 编号：R4XX 例： R407cR32/R125/R134a(23:25:52) R410aR125/R32(50:50)课题：冷冻润滑油、汽车空调环境保护 课时：2节教学要求：1、掌握冷冻润滑油的作用和种类；2、掌握汽车空调的环境保护。教学方法：讲练结合法教学用具：复习提问：制冷剂的种类有哪些？ 导入新课：上节课我们学习了汽车空调中常用的制冷。但是在制冷系统，有压缩机工作，那就必须要用到润滑油。下面我们学习新课。讲授新课：第四节 冷冻润滑油、汽车空调环境保护一、冷冻机油主要用于润滑冷冻机中需要润滑的部位，与压缩机运转性能和使用寿命有密切关系，所以它的选择和应用，都是非常的重要。1. 主要功能(1) 润滑摩擦面，使摩擦面完全被油膜分隔开来，从而降低摩擦功、摩擦热和磨损； (2) 冷冻机油的流动带走摩擦热，使摩擦零件的温度保持在允许范围内； (3) 在密封部位充满油，保证密封性能，防止制冷剂的泄漏； (4) 油的运动带走金属摩擦产生的磨屑，起到清洗摩擦面的作用； (5) 为卸载机构提供液压的动力。 2. 分类一类是传统的矿物油;另一类是合成的多元醇酯类油如POE(PolyolEster)，常称聚酯油PAG(PolyalkyleneGlyco1)也是合成的聚(乙)二醇类润滑油， 它们中文名不十分统一。POE油不仅能良好地用于HFC类制冷剂系统中，也能用于烃类制冷剂。PAG油则可用于HFC类、烃类及氨作为制冷剂的系统中。 3. 选择应考虑的因素(1) 粘度 压缩机的转速越高，使用冷冻机油的粘度应越大，实际使用中一般低速立式双缸压缩机可使用L-DRAl5号冷冻油，中速和高速多缸压缩机应使用L-DRA22号或L-DRA32号冷冻油，某些高速重载压缩机的发热量大，油温高，气温也高，最好使用L-DRA46号或L-DJRA68号冷冻油。 (2) 热稳定性 热稳定性一般用冷冻机油的闪点来衡量。闪点是指冷冻机油的蒸汽遇火后发生闪火的温度。冷冻机油的闪点必须高于压缩机的排气温度，如R717，R12，R22压缩机使用的冷冻机油闪点应在160以上。 (3) 流动性 冷冻机油应有良好的低温下的流动性，在蒸发器内，因温度低、油的粘度增大，流动性变差，当达到一定温度时冷冻机油停止流动，此时的温度称油的凝固点。制冷机的冷冻机油要求凝固点要低，特别是低温制冷机对油的凝固点要求很重要。否则流动性降低，既影响蒸发器的传热又影响机器的润滑。 各种冷冻油的凝固点都在-40以下，能够满足一般用途的制冷机的使用需要。蒸发温度再低时，可使用精密仪器油，其凝固点一般不高于-60。 (4) 溶解性 各种制冷剂与冷冻机油相溶是不相同的，大致分三大类： 一类为相互不溶解的，一类为相互无限溶解的，再一类是介于上述二者中间的。关于溶解性的利弊在制冷剂一节已有论述，这里不再重复。 (5) 浊点 冷冻机油开始析出石蜡(油变混浊)时的温度称为浊点，当有制冷剂存在时，冷冻机油的浊点会下降。 (6) 此外，全封闭和半封闭制冷机对冷冻机油的电击穿电压有一定的要求，一般要求在25kV以上。二、汽车空调环境保护1.环境保护与制冷剂问题的由来：（1）地球大气（2）大气中的臭氧层（3）臭氧的作用2.臭氧的破坏及防止措施（1）破坏的后果：紫外线照射加强，伤害人体和植物，气候条件恶化。小结：在这一章里，我们学习了和汽车空调相关的热力学基本知识概念；学习了制冷剂与冷冻润滑油的作用、性能要求及选用；并了解了制冷引起环境保护问题与劳动安全。作业：复习思考题1、2、3、4课题：汽车空调装置的组成 课时：2节教学要求：1、掌握汽车空调的基本功能；2、掌握汽车空调的组成。教学方法：讲练结合法教学用具：复习提问：家用空调由哪些部件组成？ 导入新课：以前我们学习过了家用空调。我们都清楚了家用空调的组成和工作原理，那汽车空调和家用空调有什么不同呢？下面我们学习新课。讲授新课：第2章 汽车空调装置的组成与分类第一节 汽车空调装置的组成v 1.1汽车空调系统在设计、安装、运行和维修方面与其它用途的空调装置相比较，有许多特殊的要求，表现在：v （1）热、湿负荷大，在同样空间容积内配置的系统容量要大得多。v （2）车室的容积不大，空调装置的重量、安装尺寸和位置等均要受到整车的限制。v （3）车室的容积小、高度低、座椅满布，致使气流的温度和速度分布难以达到均匀，但空调本身又要追求舒适性，两者的矛盾不易协调统一。v （4）空调装置的安装位置要考虑汽车轴荷的合理分布。v （5）考虑汽车的整体协调，空调装置的布置要与汽车的上部造型和内室美观相统一和协调，充分满足车身整体美观的要求。v （6）汽车种类繁多，结构各不相同，即使是同一种车型，由于使用对象不同，车内的布置要求各异，呈现出多样性。v （7）在安装空调系统时，要考虑司机的操作方便，要考虑节省动力，不影响汽车的动力性能。1.2汽车空调制冷工作原理v 本系列客车空调系统为蒸汽压缩制冷。采用绿色环保HFC-134a为工质。系统工作分四个过程：v A.压缩过程：压缩机工作后，在蒸发器中吸收热量后变为低温低压的气态制冷剂，经压缩机吸入压缩后，将制冷剂压缩为高温高压气态制冷剂，排入冷凝器。v B.冷凝过程：高温高压的气态制冷剂进入冷凝器后，在冷凝器风机(轴流风机)的作用下，通过冷凝器散热器向周围环境空气中散热，同时冷凝为高温高压液态制冷剂。v 轴流式风机，这种风压较低，风沿着电机转轴方向吹出。冷凝风机顾名思义它起着对冷凝器散热、降温的作用，使冷凝器温度降低，有利于制冷剂液化（降低系统压力）。v C.节流过程：高温高压的液态制冷剂通过贮液器、干燥过滤器干燥过滤后经膨胀阀节流降温、降压，变成低温低压液态和气态制冷剂的混合物进入蒸发器。v D.蒸发过程：经膨胀阀节流成为低温低压液态和气态混合物的制冷剂在蒸发器中汽化，在蒸发器风机作用下吸收车厢内空气热量而使车厢内空气降温，同时析出冷凝水。吸收热量后的制冷剂蒸发成低温低压气态制冷剂，经压缩机吸入再进行压缩，完成一次制冷循环。课题：汽车空调装置的组成 课时：2节教学要求：1、掌握汽车空调的分类方法；教学方法：讲练结合法教学用具：复习提问：汽车空调由哪些部件组成？ 导入新课：以前我们学习过了汽车。我们都清楚了汽车空调的组成和工作原理，那汽车空调是怎么样分类的呢？下面我们学习新课。讲授新课：第二节 汽车空调的分类v 汽车空调系统分类（1）按功能分可分为单一功能和多功能一体化。所谓单一功能是指制冷、或采暧、或通风，各自独立，自成系统。所谓多功能一体化是指全空调是集制冷、采暧和通风于一体的空调方式。（2）按驱动方式分为非独立式和独立式非独立式又称为被动式，以汽车发动机为动力直接驱动压缩机工作。独立式汽车空调装置的压缩机是由专门设置的辅发动机带动。（3）按机组型式分为整体独立式和分散式整体独立式是把空调装置的各个组件统统装在一个专用机架上，自成体系。分散式是指压缩机，冷凝器和蒸发器各自独立的总成。分散安装在汽车的适当部位。（4）按送风方式分有直吹式和风道式v 直吹式即将经空调机处理后符合要求的空气直接从空调器吹出。风道式则是将处理的空气通过风道送出，这种方式可把风送到需要的部位，达到良好的气流组织，提高舒适性，同时也带来零件数增多，风阻加大等弊端。小结：在本章里，我们知道了汽车空调装置的组成包括：冷气装置、暖风装置及净化装置，并了解了个装置在汽车上的位置；掌握了汽车空调的不同类型。作业：复习与思考题1、2课题：汽车空调制冷系统 课时：2节教学要求：1、掌握汽车空调制冷系统组成及工作原理；2、掌握汽车空调制冷系统基本元件的作用和原理；3、理解变排量空调压缩机的优点和工作原理。教学方法：讲练结合法教学用具：复习提问：汽车空啼由哪些部件组成？ 导入新课：以前我们学习过了家用空调。我们都清楚了家用空调的组成和工作原理，那汽车空调和家用空调的制冷系统有什么不同呢？下面我们学习新课。讲授新课：第3章 汽车空调制冷系统第一节 制冷系统基本组成及工作原理一、系统工作分四个过程：A.压缩过程：压缩机工作后，在蒸发器中吸收热量后变为低温低压的气态制冷剂，经压缩机吸入压缩后，将制冷剂压缩为高温高压气态制冷剂，排入冷凝器。B.冷凝过程：高温高压的气态制冷剂进入冷凝器后，在冷凝器风机(轴流风机)的作用下，通过冷凝器散热器向周围环境空气中散热，同时冷凝为高温高压液态制冷剂。轴流式风机，这种风压较低，风沿着电机转轴方向吹出。冷凝风机顾名思义它起着对冷凝器散热、降温的作用，使冷凝器温度降低，有利于制冷剂液化（降低系统压力）。C.节流过程：高温高压的液态制冷剂通过贮液器、干燥过滤器干燥过滤后经膨胀阀节流降温、降压，变成低温低压液态和气态制冷剂的混合物进入蒸发器。D.蒸发过程：经膨胀阀节流成为低温低压液态和气态混合物的制冷剂在蒸发器中汽化，在蒸发器风机作用下吸收车厢内空气热量而使车厢内空气降温，同时析出冷凝水。吸收热量后的制冷剂蒸发成低温低压气态制冷剂，经压缩机吸入再进行压缩，完成一次制冷循环。二、 汽车空调压缩机在蒸气压缩式制冷装置中，压缩机是其主要 部件之一。压缩机在压缩式制冷系统中的作用是：将蒸发器出口低温低压蒸气加压然后送到冷凝器中冷却和冷凝。压缩机为制冷系统的运行提供了动力，因此要消耗功。蒸气压缩式制冷系统使用的压缩机分为两种类型：一类为速度型，如离心式。另一类为容积型。在汽车空调制冷系统中，目前使用的都是容积式压缩机。1、汽车空调压缩机的分类：（1）容积式压缩机按其结构来分，可分为往复活塞式（简称往复式）和回转活塞式（简称回转式）。往复式和回转式在汽车空调器装置中均有不同程度的应用。往复式问世最早、是迄今仍普遍应用的一种机型，（例如：BOCK、BITZER压缩机），就往复式压缩机而言，技术上较为成熟，生产和使用上积累有丰富的经验，对材料的要求低，加工容易，造价低廉。它能适应较广泛的压力范围和制冷量范围，热效率高。不足之处是，由于活塞作往复运行，动力平衡性能差，限制了压缩机转速的提高，结构复杂，易损件多，维护工作量大。而回转式压缩机的工作容积旋转运动，无往复运动机构，所以动力平衡性能好，运转平稳、振动小，在其适宜的工作范围内具有较高的效率。另外回转式压缩机结构简单，体积小、重量轻、零件少、可靠性高。但回转式压缩机排量较小，一般用于制冷量较小的空调系统。（2）汽车空调压缩机的驱动方式可根据其驱动源而分为两种类型，非独立式和独立式。非独立式是由汽车的主发动来驱动压缩机，这种驱动方式适合于汽车主发动机有余烽而压缩机功率又不太大的车型，如小轿车、面包车、工程车等。这种驱动方式占用空间小，维护简便。但由于压缩机消耗主发动机部分动力，会影响车辆的加速性能，且空调装置的冷量会随车速的变化而变化。独立式（或称辅助式），即另行配置发动机以驱动压缩机。一般大客车、旅游车、大中型面包车等采用独立式驱动。由于另设专用驱动机，因此空调装置可与辅助发动机例题匹配。汽车行驶与空调装置的制冷效果之间互不影响。但这种驱动方式要占据一定的汽车空间，使整车配置和维护复杂化。无论是主机驱动还是辅机驱动，汽车空调压缩机都 是采用开启式，即压缩机主轴的功率输入端伸出机体之外，通过皮带轮与驱动机连接。轴伸出机体部位装有轴封，以防制冷剂外泄。2、 汽车空调压缩机的特殊要求：汽车运行的动态特征与多变的外界环境对汽车空调压缩机的性能和结构提出了一些特殊要求，表现在：（1）要有良好的低速性能，要求压缩机在汽车发动机低速和空载时有较大的制冷能力和较高的效率。（2）汽车高速行驶时输入功率低，这样不仅节省油耗，而且能降低发动机用于空调方面的功率消耗，提高汽车自身的动力性能。（3）压缩机要小型轻量化，这样可以节省汽车空间，安装位置方便，且节省材料和燃料的消耗。（4）要能经受恶劣运行条件的考验，有高度的可靠性和耐久性。在怠速 时，汽车发动机舱内温度有时高达80冷凝压力高，就要求压缩机能承受高温及高压和有限的过载。汽车行驶在道路上总有颠簸，这也要求压缩机有良好的抗震性能，并把制冷剂的泄漏减小到最低程度。（5）对汽车不要产生不利的影响。要求压缩机运转平稳，振动小，噪音低，启停对发动机转速的影响小，启动力矩小。3、往复活塞式压缩机的原理和性能往复活塞式压缩机是通过一定的机构将旋转运动转换成活塞的往复运动。以曲柄连杆往复式压缩机为例，曲轴旋转带动连杆，连杆又推动活塞在气缸内上下运动，使气缸容积周期性地扩大和缩小，完成吸气、压缩、v 排气等过程。4、斜板式压缩机斜板式压缩机是目前汽车空调中应用最广泛的一种机型。这种压缩机仍然是通过活塞在气缸内的往复运动来实现气体的压缩，故仍属往复活塞式压缩机。斜板式压缩机有斜盘式和摇板式两种结构。（1）斜盘式压缩机的工作原理：回转斜盘固定在主轴上，双向作用活塞夹嵌在斜盘周围，通过钢球和滑履将斜板和活塞联系在一起。当主轴带动斜盘旋转时，滑履在斜盘上滑动，随着滑动在斜盘上的位置的改变，通过钢球推动活塞作往复运动。（2）摇板式压缩机的工作原理，气缸均匀布置在同一侧，主轴旋转带动传动板，传动板又推动摇板摆动，摇板的摆又通过连杆牵动活塞在气缸内作往复运动。斜板式压缩机的优缺点归纳起来有以下几点：（1）由于将轴的旋转运动转换成活塞往复运动的机构改变，活塞平行于主轴，缸体呈圆形卧式安放，因而便于在发动机上安装和传动。（2）气缸围绕主轴中心的圆周布置，可使结构紧凑，易于实现小型化和轻量化。（3）采用多缸工作，动力平衡性能好，运转平稳。活塞往复运动而产生的往复惯性力能完全地自然得到平衡，往复惯性力矩也可利用主轴或斜盘上加平衡质量的方法予以完全平衡。（4）排气均匀，驱动力矩变化小。（5）由于其基本工作仍为往复式，故设计和生产工艺成熟，结构较为完善。不足之处:（1）气缸多，零部件多，加工量大。（2）组装调整的部位多。（3）轴向尺寸较大。课题：汽车空调制冷系统 课时：2节教学要求：1、掌握交换器的作用与要求；2、掌握冷凝器和蒸发器的种类；教学方法：讲练结合法教学用具：复习提问：在家用空调中交换器的作用是什么？ 导入新课：以前我们学习过了家用空调。我们都清楚了家用空调交换器的作用，那汽车空调交换器的作用又是什么呢？下面我们学习新课。讲授新课：第三节 交换器冷凝器和蒸发器是汽车空调器中两重要的组件，其作用是实现两种不同流体之间的热量交换。所以，蒸发器和冷凝器都是换热器。具体讲来，在冷凝器中是制冷剂把热量放给周围环境空气。制冷剂在管内流动，在放热过程中，制冷剂蒸气逐步凝结成制冷剂液体。而周围环境空气受到加热，在蒸发器中则是制冷剂吸收周围被冷却空气-车室内空气的热量，制冷剂在管内流动，在吸热的过程中，制冷剂液体不断的沸腾气化成制冷剂蒸气。空气则得到冷却，温度降低。在一定的条件下空气中还会有一部分水蒸气凝结析出。冷凝器和蒸发器与其它各组件之间是相互联系、相互制约的。比如说，它应与压缩机相匹配。对冷凝器和蒸发器性能的评价，首先应考虑它对系统的性能影响如何，冷凝器和蒸发器工作状态直接关系到系统的制冷量大小，压缩机功耗的多少，以及整个系统的经济性。因此，对冷凝器和蒸发器的要求是传热性能好，适应于系统匹配、结构紧凑，便于在汽车上安装和维修、安全可靠等。1、 换热器的基本原理在汽车空调中所采用的冷凝器和蒸发器都是制冷剂和空气之间被壁面（如金属管）隔开，两者不直接接触来实现温差传热的换热器。从传热角度考虑，换热的过程总是两种流体之间存在温差，而且也总是温度高的流体将热量传递给温度低的流体。为分析方便起见，把温度高的流体称为热流体，把温度低的流体称为冷流体。在冷凝器中制冷剂称为热 流体，那么空气就是冷流体。在蒸发器中恰好相反，空气是热流体，制冷剂却成了冷流体。因此蒸发气和冷凝器是实现热流体和冷流体之间热量转换的设备。在汽车空调中冷凝器放出制冷剂储存的热量，而蒸发气是制冷剂吸收空气中的热量。2、 冷凝器冷凝器是将压缩机排出的高压过热制冷剂蒸气，通过它放出热量后，凝结成液体或过冷液体的换热设备。在汽车空调中，冷凝器都是采用空气冷却方式，或者叫做风冷方式。其特点是不需要用水和水源，使用和安装方便。（1）冷凝器构造在汽车空调中采用的冷凝器主要有以下几种：平流片式冷凝器管带式冷凝器管片式冷凝器（2） 冷凝器的布置汽车空调的冷凝器，大多数布置在车头部，侧面或车底，经常有地面上的尘土和泥浆飞溅在冷凝器上。其既增加了热阻，降低了传热性能，冷凝器的管子又受到这种酸性物质的腐蚀，管子容易烂穿。因此，在使用时应经常对冷凝器表面进行清理。如果冷凝器原布置或冷却措施不当，不仅导致空调性能下降，甚至会影响汽车动力性能，同时冷凝压力过高，还会带来一系列不安全因素。这些问题在布置冷凝器时应做到全面考虑。3、 蒸发器蒸发器是将节流后的液体制冷剂，在其中吸热气化达到制冷效果的设备。空气通过蒸发器时，热量被蒸发器中的制冷剂带走，实现了对空气的降温或降温除湿作用。被冷却的空气，在通风机的作用下，以强制的方式送入车室内，并直接与车室内空气混合，使车室内的温度降低到要求的程度。（1）蒸发器的具体结构形式有管片式、管带式和层叠式等（2）蒸发器的换热特点：空气将热量传递给制冷剂而温度降低。大家知道，当空气中的含湿量一定时，如果温度不断降低，则空气的相对湿度就不断增加，当温度降低到露点温度时，就达到饱和状态。如果再进一步冷却，那么空气中的水蒸气就会部分地凝结成水析出来。如果蒸发器管子外表面温度低于露点温度，则在管壁上就会有一层凝结水膜。如果管子表面温度不仅低于露点温度，还低于0，那么管子表面就出现霜冻。为此一般应在铝肋片表面上采用亲水膜措施，即在肋片表面上造成一层稳定的表面层，使凝结水形成不了水滴就被亲和成膜状，以消除水桥现象的出现。在蒸发器中制冷剂是在一定的饱和温度下进行气化的，实际是处于沸腾状态，是一种剧烈的气化过程，而不能简单的看成是在制冷剂液表面上进行蒸发。课题：汽车空调制冷系统 课时：2节教学要求：1、掌握节流膨胀阀的作用；2、掌握节流膨胀阀的选配和按照要求；教学方法：讲练结合法教学用具：复习提问：在家用空调中节流元件是什么？ 导入新课：以前我们学习过了家用空调。我们都清楚了家用空调节流阀的作用，那汽车空调节流阀的作用又是什么呢？下面我们学习新课。讲授新课：第三节 节流膨胀机构汽车空调，即在汽车内加装调节装置。广义讲应具有制冷、制热和通风等多种功能；狭义仅指“制冷”，我们也照此处理。汽车空调制冷系统电路原理和基本电路包括温度、速度、压力控制，以及除霜、加热、通风、换气、自动控制等电路。为了使汽车空调系统能正常工作，车内能维持所需要的温度条件，空调系统中有一系列的控制元件和执行机构。1、 热力膨胀阀在汽车空调的制冷系统中，热力膨胀阀也是一个关键的部件。它主要是起着节流降压和调节流量的作用。同时，它还有防止湿压缩和液击以及异常过热的功能。在制冷系统工作时，由于外界负荷的变化或压缩机转速的改变（车速变化），系统的工况在不断地改变。但作为空调来说，要求保持车室内的空气状态是稳定的。这要求制冷剂的流量做相应的调整。热力膨胀阀对进入蒸发器的流量具有自动调节的功能。热力膨胀阀是靠控制蒸发器出中过热度的方法实现对流量调节的任务，使制冷剂的流量达到合适的程度。因为制冷剂循环量过多，则有可能使液态制冷剂进入压缩机，造成湿压缩或液击。而制冷剂过少，又会造成制冷能力不足，蒸发器出口的过热度太大，未充分发挥蒸发器的效能。2、 热力膨胀阀的分类。根据平衡方式分，有内平衡式和外平衡式。内平衡式热力膨胀阀是从蒸发器进口处取平衡压力，而外平衡式则是从蒸发器出口处取平衡压力。对制冷剂在蒸发器中流动时，产生压力损失不大的，一般采用内平衡式热力膨胀阀，其结构简单、制造方便、价格也较便宜。如果制冷剂在蒸发器中流动损失大，压力降就大，则应采用外平衡式的。3、 热力膨胀阀的选配与安装热力膨胀阀容量的选配一般要与蒸发器热负荷相匹配。一般情况下热力膨胀阀的容量应比蒸发器负荷大2030%为宜。热力膨胀阀的安装，应注意的一些事项：新购的膨胀阀，首先要检查是否完好，特别是感温机构部分。如果感温包内的制冷剂泄漏，这时弹簧力会把阀孔关闭而打不开。阀体应竖直放置，不能斜装，更不可倒装。安装位置应尽可能靠近蒸发器。感温包安装位置十分重要。有时它直接影响到制冷系统的性能，感温包应牢固的装在清洁的吸气直管段上。感温包与吸气管之间要有良好的热接触。外平衡式热力膨胀阀的平衡管装在蒸发器的出口。但感温包必须装在平衡管之前，且应保持适当的距离，两者不能互换位置。课题：汽车空调制冷系统 课时：2节教学要求：1、掌握汽车空调中辅助部件有哪些；2、掌握个辅助部件的作用；教学方法：讲练结合法教学用具：复习提问：在家用空调中辅助部件有什么？ 导入新课：以前我们学习过了家用空调。我们都清楚了家用空调中辅助部件的作用，那汽车空调中辅助部件作用又是什么呢？下面我们学习新课。讲授新课：第四节 制冷系统其他辅助部件1、 贮液干燥器贮液干燥器是保证压缩机和制冷系统正常运行的必要设备。它起着三个方面的作用。（1）贮液作用：贮液是用来贮存和供应制冷系统内的液体制冷剂，以便工况变动时能补偿和调剂液体制冷剂的盈亏。一般说来，空调系统开始工作时的负荷量大，要求制冷剂的循环量也大，当工作一段时间后，负荷将减小下来，这时所需的制冷剂量相应地减少。因此，负荷大时，贮液器中的液体制冷剂补充进来，而负荷小时又可将液体制冷剂贮存起来。同时，由于开启式压缩机和橡胶连接软管，总有一定的制冷剂泄漏，贮液器还可弥补系统中制冷剂的微量渗漏。（2）过滤作用：制冷系统中的各个部件在出厂前应进行严格的清洗和干燥，但是在安装管路时，有可能不注意将污物带入，管道中也可能生产污物，如氧化皮之类，制冷剂本身也不那么干净，压缩机运行时的粉末磨屑等等。通过过滤清除掉这些机械杂质和污物。保证制冷剂顺利流通，不致因堵塞影响正常工作。（3）干燥作用：用来吸收氟里昂中的水分。 水分来源于制冷系统干燥不严格，或有空气进入，或制冷剂中溶解的水分。水分的存在有可能造成“冰堵”。2、 高、低压管汽车空调用高、低压软管是连接汽车空调中各部件之间的管子，起传输制冷剂的作用，还有部分硬管。由于空调系统是装在汽车上，汽车在行驶过程中，颠簸和振动很大，往往是采用软连接方式，即采用橡胶管。软管有高压管和低压管之分。又因为在汽车上的工作环境恶劣，汽车发动机和空调压缩机要散发大量的热量，管内走的又是制冷剂和冷冻油。因此，要求软管具有良好的特性，主要表现在：（1）良好的耐热、耐臭氧老化性。（2）能承受较高的压力。（3）良好的耐油和耐氟性能，橡胶管中含有冷冻油。（4）气密性要好。（5） 动态性能要好。3、 温度控制元件在汽车空调系统中，温度控制元件具有检测温度与控制执行机构的双重作用。例如，设置在蒸发器总成中的温度控制元件就是通过感受的温度来决定压缩机开停的。在车上如果调节温控器，实际上是调节温控器中的调节控制机构，既设定室内温度点。当车内温度上升到该温度点时，温度开关触点闭合，离合器电流接通，压缩机工作；当车内温度下降到某一值时温度开关触点脱开，离合器电流中断，压缩机停止工作。热敏电阻式恒温器。这种恒温器所用的感温元件是一只热敏电阻，一般将热敏电阻插在蒸发器中间或其他需要测温的部位，（风道中、全在蒸发器中）其工作原理是利用热敏电阻受到温度变化的影响时，其电阻值发生相应变化的特性，而且多采用负特性。既温度升高时电阻值下降。再把这种阻值变化的信号加以放大，来驱动控制电磁离合器的继电器工作，以控制车内的温度。4、 压力控制元件汽车空调系统中的压力控制元件是指安装在制冷系统制冷剂高、低压管路中的压力开关。其作用是根据感受到的制冷剂压力的大小决定压缩机的起停，（同时也可以改变冷凝风扇的转速）从而对制冷系统的运行起到安全保护作用。小结：这章是本书中很重要的一章。在这章里，我们学习了汽车空调系统的主要部件压缩机、热交换器、节流膨胀机构、储液干燥器、气液分离器等部件的作用、类型、工作原理及安装注意事项。作业：复习与思考题1、2、3、4、5、6课题：汽车空调的自动控制与调节 课时：2节教学要求：1、了解汽车空调系统自动控制与调节原理；2、掌握全自动空调系统和电控全自动空调系统的组成及原理；教学方法：讲练结合法教学用具：复习提问：在家用空调中辅助部件有什么？ 导入新课：以前我们学习过了汽车空调的组成。那汽车空调是如何实现自动控制的呢？下面我们学习新课。讲授新课：第四章 汽车空调系统的自动控制与调节第一节 概述一、汽车空调自动控制系统概述现代汽车空调自动控制系统，由于采用了先进的控制理论和应用了计算机技术，在控制方式、控制精度和舒适性及工作可靠性方面，与传统手动控制空调系统已经有了本质的区别，只要驾驶员设定好所需工作温度，系统即自动检测车内温度和车外温度、太阳辐射和发动机工况，自动调节鼓风机转速和所送出的空气温度，从而将车内温度保持在设定范围内，并适度调节空气质量。有些高级轿车的空调自动控制系统除了温度控制和鼓风机转速控制外，还能进行进气控制、气流方式控制（送风控制）和压缩机控制，并保证系统安全可靠的工作。当系统出现故障时，还可以自动检测和诊断故障部位，并且以故障代码的方式告知维修技术人员。二、放大器控制型自动空调系统该系统用电桥-运算放大器组成的比较器电路构成。电桥由外界环境温度传感器、车内温度传感器、阳光辐射传感器和调温键电阻组成，它和运算比较器OP1、OP2组成一个控制系统。分别控制升温和降温真空电磁阀，将电信号转变成真空信号，调节真空伺服驱动器，带动控制杆对调温门开度、风机转速和热水阀开闭进行综合控制，达到控制温度恒定的目的。三、微电脑控制自动空调系统微电脑控制的汽车空调系统，不仅能按照乘员的需要吹出最适宜温度的风，而且可以根据实际需要调节风速、风量，还极大地简化了操作。由于计算机控制理论的发展和技术的进步，该系统不仅用在高级汽车空调上，也越来越多的应用在普通轿车空调系统中。在微电脑控制的自动空调器中，每个传感器独立地将信号传送至自动空调器放大器（称为空调器ECU，或者在某些车型中称为空调器控制ECU），控制系统根据在自动空调器放大器的微电脑中预置程序，识别这些信号，从而独立地控制各个相应的执行器。微电脑温度控制的汽车空调系统具有以下几种功能：（1）空调控制 包括温度自动控制、风量控制、运转方式给定的自动控制、换气量控制等，满足车内对空调舒适性的要求。（2）节能控制 包括压缩机运转控制、换气量的最适量控制以及随温度变化的换气切换、自动转入经济运行、根据车内外温度自动切断压缩机电源等。（3）故障、安全报警 包括制冷剂不足报警、制冷压力高出或低出报警、离合器打滑报警、各种控制器件的故障判断报警等。（4）故障诊断存储 汽车空调系统发生故障，微电脑将故障部位用代码的形式存储起来，在需要修理时指示故障的部位。（5）显示 包括显示给定的温度、控制温度、控制方式、运转方式的状态等。输入信号有三种：其一，车内温度传感器、车外环境温度传感器、阳光辐射温度传感器等各种传感器传来的信号。其二，驾驶员设定的温度信号、选择功能信号。其三，由电位计检测出空气混合风门的位置信号。课题：汽车空调的自动控制与调节 课时：2节教学要求：1、了解汽车空调自动控制系统的执行元件有哪些；2、掌握汽车空调自动控制系统的执行元件的工作原理。教学方法：讲练结合法教学用具：复习提问：在家用空调中辅助部件有什么？ 导入新课：以前我们学习过了汽车空调的组成。那汽车空调是如何实现自动控制的呢？下面我们学习新课。讲授新课：第二节 汽车空调系统的基本控制元件一、传感器1温度传感器汽车空调自动控制系统中使用了很多不同类型的温度传感器，但最多使用的还是具有负温度系数的热敏电阻。其特性如图6-5所示：热敏电阻阻值的变化是随着温度的升高而减小的；反之，则电阻变大。（l）车内温度传感器（室温传感器） 车内温度传感器吸入车内空气，以确定乘客舱的平均气温。以前多采用电动机型车内温度传感器（采用电动机吸入空气），现在则普遍采用气流通过暖气装置的吸气型。使用这种采集温度的方式，可以克服轿车内空间狭小，温度分布不均匀的缺点，（2）车外温度传感器（环境温度传感器） 如图6-7所示，车外温度传感器通常封装在一个注塑料树脂壳内，以防止受潮和避免对温度的突然变化作出反应，适度的惰性使其能准确地检测到车外的平均气温。（3）蒸发器温度传感器 蒸发器温度传感器检测通过蒸发器的空气的温度，如图6-8所示。在采用热敏电阻型除霜设备的空调器中，蒸发器通常安装有两个热敏电阻：一个用于除霜设备，一个用于蒸发器温度传感器。2阳光辐射传感器（热辐射传感器）阳光辐射传感器一般采用光电二极管，它能检测太阳热辐射的变化，并将太阳辐射能转换为电流的变化，送入微处理器。3系统共用传感器以上所述的，是自动空调系统专门设置的主要传感器。除此之外，普通空调所有的传感器，自动空调也都有设置。另外，在计算机控制的自动空调系统中，与发动机、车身工况有关的各类传感器，如发动机转速、冷却水温度、节气门位置等，都将信号与其共享。二、控制器控制器分为两种类型：一种采用IC（集成电路）控制的自动空调器，称为“放大器控制型自动空调器”；另一种采用微处理器控制的空调器，则称为“微电脑控制型自动空调器”。这些控制器也经常被称为“系统放大器”、“自动空调器放大器”或“空调器ECU（电子控制单元）”。其控制原理如下：传感器包括光传感器、温度传感器、转速传感器、压力传感器等，向微处理器提供信号的输入；包括驾驶员的一些操作，如空调的启动、温度及送风运行方式的选择等，也经过操作面板轻触开关传送给微处理器。输入的信号中即有用作状态指示的开关量数字信号，也有连续变化的用于调节、控制的模拟信号。对于模拟信号则通常由微处理器内部进行模数（AD）转换后采用。自检及状态指示，是系统工作的初始化过程，当系统正常时，一般由仪表板或信息中心的状态显示屏或者指示灯来告诉驾驶员可以操作。输出控制信号实际有两种：一是对需要较大电流的元件，如电磁阀、风机等，输出信号去驱使驱动单元（模块）间接控制；对于小电动机、继电器、阀门的启闭等，则由微处理器直接输出驱动。诊断接口是为空调系统出现故障时检修之用，通常还与整车微机系统经CCD总线互连，使传感器信号和空调系统工作状态信号与全车微机共享，防止重复设置传感器和数据冲突。空调控制单元模块与普通单片机结构基本相同，但根据汽车空调使用的特点，除了装有ROM、RAM外，还设置了可保持存储器KAM，其工作原理与EPROM相似。例如：微处理器能从KAM读取信息，也能把信息写入KAM中，或者擦除KAM中的信息。然而，当点火开关断开时，KAM仍能保持信息，但当微机与蓄电池电源断开时，KAM存储器中的信息有可能被擦除。这种KAM存储器在微处理器中，具有利用自适应控制可使其适应输入或输出的微小缺陷的能力，具有积累经验并自学习的能力。例如：温度传感器向它输入的电压在0.60.45之间变化，如果一个用旧了的温度传感器给送入了一个0.3V的信号，微处理器就把这个信号解释为器件损坏症候，并把变更了的标定存储在KAM中。于是，微处理器在计算过程中就开始参照这个新的标定。这样，空调系统就能保持正常的性能。假如传感器的输出信号不稳定，或者超出正常范围，微机就不接受这种信号。当然，系统的自适应能力需要在下列情况出现时，有一小段学习时间，即：断开蓄电池引线之后；更换或者断开空调系统的某个元件之后，装在新车上时。这个学习时间一般为5min左右。控制器的工作，通常按以下四步进行：1）输入：传送来自输入装置的电压信号。输入装置可以是传感器或是由驾驶员操纵的开关。2）处理：微处理器采集输入信息并将它与程序指令比较。逻辑电路把输入信号处理成输出指令。3）存储：程序指令存储在电子存储器中。某些动态信号也存储在其中以便于再处理。4）输出：微处理器处理完传感器输入信号，并核查其程序指令后，向各个输出装置发出控制指令。这其中也包括仪表板显示和向总线提供的共享数据。典型的控制器面板结构见图6-11和图4-18。其工作方式在第四章有详细阐述。图6-l1 智能型控制面板三、执行器汽车空调自动控制系统的执行器，主要是对风机电动机、压缩机、风门伺服电动机等动作部件的控制。由于在系统中，这些部件的工况与手动空调完全不同，所以采用了先进的控制理论和控制方法。1风机电动机风机是空调系统十分重要的执行器。为了达到高效、舒适调节车内空气的目的，自动空调系统中对风机转速的控制，通常采用以下三种方式：（1）晶体管与调速电阻组合型 电路结构如图6-12所示。风机控制开关有自动档（或者经济运行模式）和不同转速的人工选择模式。当风机转速开关设定在自动档时（或者经济运行模式），它的转速由微处理器根据传感器参数和人为设定的参数控制，晶体管导通电流的大小，决定风机的转速。若按动人工选择模式开关，则空调取消自动控制功能，执行人工设定的转速。（2）晶体管减负荷工作型 电路中，风机是根据传感器送入参数，微处理器分析、计算后，按照相应工作方式去工作的，通常有以下四种状态：1）低速：当启动空调系统后，微处理器发出风机工作信号，使晶体管VTl导通，风机继电器常开触点闭合，风机电动机通过低速电阻构成回路，风机维持最低转速。此种启动模式有利于风机平稳工作并防止损坏调速模块。当车内温度与设定温度接近或者人工设定时，亦维持最低转速。电流方向为：蓄电池风机继电器风机电动机低速电阻搭铁。2）高速：当车内温度与设定温度差较大时，或者操作送风高速开关时，微处理器发出风机高速工作信号，使晶体管VT2导通，风机电动机通过高速继电器常开触点闭合，构成回路，高速运转。电流方向为：蓄电池风机继电器风机电动机高速继电器搭铁。3）自动：在自动工作状态（或者人工设定）时，微处理器则根据环境温度与设定温度的参数，发出控制信号，使调速模块晶体管以不同的角度导通，风机电动机无级变速，达到调节空气的目的。电流方向为：蓄电池风机继电器风机电动机调速模块搭铁。4）时滞气流控制：该控制方式仅用于制冷，以防止在炎热时阳光下久停的汽车启动空调时放出热空气。此时控制面板上的AUTO开关接通，当BI-LEVEL开关按下时，气流方式设置在FACE，或已设置在BI- LEVEL时，启动压缩机工作采用时滞气流控制。其工作程序是： 当冷风装置内的温度不低于30，压缩机接通时，时滞气流控制接通风机电动机，并保持约4s，使冷风装置内的空气冷却。在这以后约5s，时滞气流控制使风机以低速运转，风机将已冷却的空气送至乘客舱， 当冷风装置内的温度在30以下时，时滞气流控制使风机以低速运转约5s，然后转入正常运转，如图6-16所示。这类晶体管减负荷工作型风机转速控制电路的工作特点是：在高、低速工作状态下，风机脱离调速模块的控制，工作效率较高，损耗较小，使调速模块负荷减轻，寿命延长，在一定程度上提高了系统的可靠性。（3）脉冲控制全调速型 目前，较先进的风机调速电路采用脉冲控制全调速型，原理结构见图6-17所示。2压缩机先进的空调自动控制系统采用了可变排量压缩机的控制技术，它能依据空调系统的制冷负荷或发动机的负荷状况，来控制压缩机的排量变化，减少不必要的能量浪费，减轻发动机的负载。这里以图6-18所示的10PA17VC可变排量压缩机为例来说明其运作模式。10PA17VC的特点是在普通斜盘式压缩机后端增加了一套可变排量机构。（1）工作模式l）全容量（100%）运作模式：如图6-19所示，在全容量运作中，没有电流流至电磁线圈，所以电磁阀在弹簧力推动下，打开A孔，关闭B孔。这时，在前面产生的高压气体经过旁通回路，从A进