浅谈汽车空调原理与维修

1、浅谈汽车空调的原理及维修摘要：空调是空气调节器的简称，英文缩写为A/C（Air Conditioning）。在汽车上安装空调已经有很多年的历史，它通过人为的方式创造一个对人体适宜的环境，对推动汽车的发展起着举足轻重的作用。很多人通常将降低空气温度（即制冷）称为空调，其实制冷降温只是空调的部分功能。完整的空调系统包括：制冷系统、加热系统、通风系统和电气控制系统四大子系统。制冷系统是汽车空调的主要组成部分，顾名思义主要用来满足车厢内的制冷需求。另外加热系统和通风系统也属于空调系统的独立子系统。加热系统是利用暖风水箱（即加热器）把发动机运行产生的部分热量作为空调系统的热源。通风系统的工作是将空气（包括新鲜空气、冷气或者热气）输送到驾驶舱内。空调系统的制冷和加热功能都要依托于通风系统才能得以实现。电气控制系统主要用来实现以上三个子系统的控制，早期的空调系统的控制，曾经出现过机械控制、真空控制等形式，但随着汽车电子技术的发展，目前汽车空调系统主要由电气控制装置来完成。 进行汽车空调系统维修时，也要根据发生的故障位置及类型进行分类，区别对待，分别维修。由于制冷系统结构复杂，工作环境恶劣，所以最容易

2、出现故障，同时也是汽车空调中最难维修的子系统，比如：制冷剂泄露、循环系统堵塞等故障，本论文将针对汽车空调系统原理及维修方法等内容进行简要介绍。论文最后还针对汽车空调维修过程中的环保要求和新型替代制冷剂进行了简单阐述。关键词： A/C 汽车空调 制冷剂 检漏 压力分析目录第一章 汽车空调的发展与用途1.1 汽车空调的发展1.2 汽车空调的主要用途第二章 汽车空调技术简介2.1 制冷系统2.2 加热与通风系统2.3 温度控制系统第三章 汽车空调的检修 3.1 压缩机的检查及维修3.2 制冷剂的回收及加注3.3制冷系统的检查及检漏3.4 制冷系统的压力分析3.5 加热与通风系统的诊断及维修3.6 温度控制系统的检修第四章 环保与车用制冷剂的发展4.1 空调维修中的环保要求4.2 车用替代制冷剂的发展第一章 汽车空调的发展与用途1.1 汽车空调的发展空调是空气调节器的简称，英文缩写为A/C（Air Conditioning）。在汽车上安装空调已经有很多年的历史，它通过人为的方式创造一个对人体适宜的环境，对推动汽车的发展起着举足轻重的作用。随着汽车技术的不断发展汽车空调技术也逐渐完善。经历了从初

3、级到高级，从单一功能到多种功能的发展历程，这一过程可以概括为以下几个阶段：l 单一加热功能的汽车空调l 单一制冷功能的汽车空调l 具备冷暖一体化功能的汽车空调l 自动控制的汽车空调l 微机控制的汽车空调l 智能化、人性化的汽车空调1.2 汽车空调的主要用途空调在车辆上的配备不但可以提高驾乘的舒适性，还可以提高驾驶的安全性。空调系统把经过处理的空气以一定的方式送入驾驶舱，从而将车内的温度和环境控制在一定范围内，以满足驾乘人员的舒适性需求。人们在一定的环境温度及大气湿度下会感到舒适，空调系统的最主要作用就是追求这种舒适性。车辆驾驶室内热舒适状态的要求，取决于空气温度、湿度、空气流速和空气洁净度等指标。当人处在最佳的热舒适状态下，注意力、反应能力将会得到最佳的表现。作为主动安全的组成部分，驾驶员的状态是影响驾驶能力的一个重要因素，车内气候适宜能够提高驾驶员操作车辆的安全性。影响车内温度的因素有很多，比如：阳光的辐射、外部环境的温度、发动机的发热件等。过高的温度会使人感到压力，特别是在头部区域。当温度过高时人会感到燥热，精力不能集中，思维迟钝，很容易造成交通事故。当温度过低时也会使人手脚动作僵

4、硬，驾驶员将不能灵活操作车辆，同样也存在安全隐患。空调系统可以产生最适宜人体的温度，以保证驾驶员以最佳状态驾驭车辆。空调系统还可以预防或去除风窗玻璃上的雾、霜和冰雪，为驾乘人员提供良好的驾驶视野，改善驾驶员的驾驶条件保障行驶安全。汽车空调除了保证驾乘人员的热舒适性和驾驶安全性以外，还具有空气净化的作用。花粉过滤器或活性碳过滤器，可以帮助清洁进入到车内的空气，这对过敏体质的人尤其重要。综上所述，汽车空调作为现代轿车的基本配备也就成为了必然。第二章 汽车空调技术简介2.1 制冷系统汽车空调系统中产生冷气的过程称为制冷。制冷系统主要由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、限流装置、蒸发器等组成。它们之间由特别的橡胶软管或金属管路连接起来，形成一个封闭的制冷循环管路，共同组成了制冷系统。见附图1图1制冷系统的组成如果想了解制冷系统的工作原理，首先需要掌握制冷剂在循环系统内的几个工作过程，它们分别为：压缩冷凝膨胀蒸发。1、压缩过程压缩过程由压缩机来实现。压缩机是制冷剂循环系统中的动力来源，通常由发动机曲轴皮带轮驱动。当压缩机工作时，就会从蒸发器出口的低压回路吸入气态制冷剂，加压后经高压管送到冷凝器中进行冷

5、却。前面单元提到过，当气体被压缩时，其温度会升高。在压缩机的压缩过程中，压缩机入口处的制冷剂温度约为0-3、压力约为150KPa左右，被压缩后其温度可达约80、压力约1800KPa左右，此时制冷剂形态为高温高压的气态。2、冷凝过程冷凝过程主要在冷凝器内实施，制冷剂在冷凝器释放热量的同时会由气态变成液态。进人冷凝器中的气态制冷剂，经冷却风扇和外部空气进行冷却后，温度下降至沸点以下，制冷剂由高温高压气体转变为中温高压的液体。3、膨胀过程冷凝后的中温高压液体被送入限流装置（也称节流降压装置）。限流装置的进口空间小（即截面积小），出口空间大（即截面积大），具有节流降压作用，从该装置出来的制冷剂所处的空间会迅速变大，压力和温度也随之降低。在节流降压过程中，由于其压力和温度都已降低，沸点已经低于环境温度以下，液体制冷剂开始沸腾，该处的制冷剂将由中温高压的液态变为低温低压的雾状。4、蒸发过程经限流装置节流降压后，进入蒸发器的雾状制冷剂将在蒸发器内实现汽化，我们称之为蒸发过程。蒸发过程需要吸收热量，会使蒸发器表面温度下降，从鼓风机传来的空气，不断流过低温的蒸发器表面，空气被冷却后再送进车厢内使驾驶舱降

6、温。在蒸发过程中，液态制冷剂经过蒸发器吸收热量汽化，变成低温低压的气体。气态制冷剂又会经蒸发器出口以及低压管路回到压缩机，进入下一个制冷循环过程。如附图2所示。图2 制冷系统的工作过程2.2 加热与通风系统空调系统中的空气流经一条曲折的通道，从进风口流动到出风口，然后被分配到整个驾驶舱，这套管道多数是用模压塑料或是软性吹制塑料制成，在通道上面配置加热器、风门等部件即组成了汽车空调的空气分配系统。如图3就是一个典型的HVAC空气分配系统，其中蒸发器属于制冷系统，加热器（暖风水箱）属于加热系统主要部件，其它部件可视为通风系统部件，如：内外循环风门、温度风门和各种模式的出风口等。图3 空气分配系统鼓风机运行对驾驶舱内进行强制通风，空气从内外循环空气入口被吸入，吸入的空气可通过内外循环风门选择从内部进入还是从外部进入。空气流经鼓风机后，先通过蒸发器，如果制冷系统正在运行，流经的空气还将被冷却。随后空气会被引导至温度风门，温度风门的位置可决定空气是否通过加热器加热。被降温或加热的空气最后将通过仪表板出风口、除霜出风口、脚部出风口等送到驾驶舱内的不同位置。如果鼓风机没有运行，在内外循环风门处于外循

7、环位置时，车辆属于自然通风状态，空气流经分配系统进入车内，然后从车身后纵梁两侧围板的风口排入大气形成循环。因此，当车辆在行进过程中，尽管我们没有开启空调也会在出风口有气流流出，这属于正常现象。2.3 温度控制系统温度控制系统根据控制功能不同可分手动温度控制和自动温度控制，即手动空调和自动空调。其中自动温度控制系统又可分为半自动温度控制和全自动温度控制，即半自动空调和全自动空调。半自动温度控制系统与手动系统相比，不同之处是增加了自动控制温度风门的执行器和车内温度传感器。鼓风机转速的调整还需要手动调节，模式风门的移动也是驾驶员通过拉索、真空或电动执行器进行手动选择。半自动温度控制系统新增加的车内温度传感器将车内温度信息传输到控制模块，控制模块根据该输入信息与由驾驶员通过控制面板选定的温度进行对比，即时对温度风门进行调节，以实施温度的自动保持。全自动温度控制系统的温度可由驾驶员手动选择并实现自动维持，同时鼓风机的转速也可以进自动调节，模式风门的选择全部由电动执行器来控制。与手动温度控制系统和半自动温度控制系统最直观的区分就是控制面板上增设有“AUTO”按键。第三章 汽车空调的检修3.1 压缩

8、机的检查及维修 汽车空调压缩机是空调制冷系统的心脏，其作用是保证制冷剂在系统中的循环流动，吸入来自蒸发器的低温低压气态制冷剂，将其压缩成高温高压状态后送往冷凝器。汽车空调系统中的压缩机有很多种，其结构均不尽相同，按照其结构区分，可分为往复活塞式和旋转式两种类型；按照压缩机排量区分，可分为固定排量式和可变排量式。通常绝大多数的空调压缩机是由发动机传动皮带驱动（电动汽车中的空调压缩机除外），传统的固定排量压缩机是通过电磁离合器控制工作的，但近几年广泛使用的可变排量压缩机则可以自动调节其排量，以适应系统的不同需求。压缩机由于其转速范围波动大、负载不恒定、运行环境相对比较恶劣，因此故障率较高。虽然随着汽车产业的发展，压缩机制造工艺的不断更新，压缩机本身的可修复性越来越小，实际维修中越来越趋向更换总成部件。但是了解压缩机常见故障类型及相关检查方法，对于正确分析故障原因、做出正确的判断是非常有帮助的。压缩机常见的故障包括：电磁离合器故障、轴承磨损或损坏、簧片阀损坏、机械故障造成的噪音和振动以及密封件失效造成的泄漏等。 3.2 制冷剂的回收及加注 汽车空调制冷系统需要借助相应的专用设备才能完成制冷剂

9、回收及充注的操作，这些设备包括压力表组或充注机等。为了分辩不同的制冷剂及其污染程度，还需要在回收/充注制冷剂之前对制冷剂进行鉴别和纯度分析。压力表组结构简单，操作便携，是检修制冷系统较为常用的工具。用它可以完成制冷剂的回收及充注，也可以用于执行系统压力的检查及抽真空等操作。要想使用压力表组完成制冷剂的回收及充注操作，还需要额外配置回收单元及真空泵等设备。使用压力表组完成制冷剂回收和充注时，将红色充注软管连接到高压管路的检修接口上，蓝色充注软管连接到低压管路的检修接口上，中间的黄色软管根据操作程序不同，先后连接回收单元、真空泵或制冷剂存储罐。如图4。图4加注制冷剂时压力表组的连接由于使用压力表组进行制冷剂回收与充注过程还需要额外配备对应的回收单元或真空泵，操作比较复杂，因此压力表组目前主要是承担系统压力的检测及维修过程中制冷剂补充充注的简单工作。制冷剂回收/再生/加注机是将压力表组、真空泵、回收单元、存储罐等集成为一体，并通过相应的控制模块对各部件的工作进行控制，操作过程中只需要按动按键，即可完成制冷剂的回收及充注等工作过程，所以制冷剂回收/再生/加注机通常也称为充注一体机。另，有些充注机在本身还内置了一个制冷剂分析装置。相比压力表组，其结构复杂但功能齐全。如图5。具体使用方法及操作注意事项，参见不同设备的说明书。图5 ROBINAIR AC350 制冷剂回收/再生/充注机3.3 制冷系统的检查及检漏 怀疑制冷系统有问题时，需要对系统进行检查，以便能够迅速找到故障原因。制冷系统的检查项目通常包括常规检查、观测孔检查、温度和压力的检查以及系统性能测试。制冷循环系统中温度和压力有着直接的关系，随着环境温度

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