【正文】 安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 第 1 頁(yè) 共 40 頁(yè) 第 一 章 汽車空調(diào)概述 汽車空調(diào)發(fā)展史 汽車空調(diào)技術(shù)是隨著汽車的普及和高新技術(shù)的應(yīng)用而發(fā)展起來(lái)的。汽車空調(diào)技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了由低級(jí)到高級(jí)，由單一功能到多功能的五個(gè)階段。 第一階段，單一取暖。 1925 年首先在美國(guó)出現(xiàn)了利用汽車?yán)鋮s水通過(guò)加熱取暖的方法。到 1927 年發(fā)展到具有加熱器、風(fēng)機(jī)和空氣濾清其的比較完整的供熱系統(tǒng)。這種供熱系統(tǒng)直到 1948 年才在歐洲出現(xiàn)。而日本到 1954 年才開始使用加熱器取暖。目前，在寒冷的北歐、亞歐北部地區(qū)，汽車空調(diào) 仍然使用單一供熱系統(tǒng)。 第二階段，單一冷氣。 1939 年，由美國(guó)通用 汽車帕克公司首先在轎車上安裝由機(jī)械制冷的空調(diào)器。這項(xiàng)技術(shù)由于二次世界大戰(zhàn)而停止了發(fā)展。戰(zhàn)后的美國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，特別是因 1950 年美國(guó)石油產(chǎn)地的炎熱天氣，急需大量的冷氣車，而使單一降溫的空調(diào)汽車得以迅速發(fā)展起來(lái)。歐洲、日本到 1957 年才加裝這種單一 冷氣轎車。單一降溫的方法目前仍然在熱帶、亞熱帶地區(qū)使用。 第三階段，冷暖一體化。 1954 年，通用汽車公司首先在納什牌轎車上安裝了冷暖一體化的空調(diào)器，汽車空調(diào)才基本上具有調(diào)節(jié)控制車內(nèi)溫度、濕度的功能。隨著汽車空調(diào)技術(shù)的改進(jìn)，目前的冷熱一體空調(diào)基本上具有降溫、除濕、通 風(fēng)、過(guò)濾、除霜等功能。這種方式目前仍在大量經(jīng)濟(jì)汽車上是使用，是目前使用量最大的一種方式。 第四階段，自動(dòng)控制。冷熱一體汽車空調(diào)需要人工操縱，這顯然增加了駕駛員的工作量，同時(shí)控制質(zhì)量也不大理想。自從冷暖一體化出現(xiàn)后，通用公司就著手研究自動(dòng)控制的汽車空調(diào)，并于 1964 年首先安裝在卡迪拉克牌轎車上，緊接著通用、福特、克萊斯勒三大汽車公司競(jìng)相在各自的高級(jí)轎車上安裝自動(dòng)空調(diào)。日本、歐洲直到 1972 年才在高級(jí)轎車上安裝自動(dòng)空調(diào)。 自動(dòng)空調(diào)裝置只要預(yù)先調(diào)好溫度，就能自動(dòng)地在調(diào)定好的溫度范圍內(nèi)工作。機(jī)器根據(jù)傳感器檢測(cè)車內(nèi)、 車外環(huán)境的溫度信息，自動(dòng)地指揮空調(diào)器各部件工作，達(dá)到控制車內(nèi)溫度和其他功能地目的。 第五階段，微機(jī)控制。 1973 年美國(guó)通用公司和日本五十鈴汽車公司一起聯(lián)合研究由微型計(jì)算機(jī)控制汽車空調(diào)系統(tǒng)， 1977 年同時(shí)安裝在各自地汽車上，將汽車空調(diào)技術(shù)推到一個(gè)新高度。微機(jī)控制的汽車空調(diào)系統(tǒng)由微機(jī)按車內(nèi)外地環(huán)境，實(shí)現(xiàn)微調(diào)化。該系統(tǒng)具備數(shù)字化顯示、冷暖通風(fēng)三位一體化、自我診斷系統(tǒng)、執(zhí)行器自檢、數(shù)據(jù)流傳輸?shù)裙δ?。通過(guò)微機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)了空調(diào)運(yùn)行與汽車運(yùn)行的相關(guān)統(tǒng)一，極大地提高了制冷效果、節(jié)約了燃料，從而提高了汽車的整體性和舒適性 。 汽車空調(diào)的組成和分類 安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 第 2 頁(yè) 共 40 頁(yè) （ 1） 汽車空調(diào)系統(tǒng)的基本組成 ： 現(xiàn)代汽車全功能的空調(diào)系統(tǒng)由制冷系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、空氣凈化裝置及控制系統(tǒng)等幾部分組成。 ① 制冷系統(tǒng)，用于對(duì)車內(nèi)空氣或車外進(jìn)入車內(nèi)的新鮮空氣進(jìn)行降溫、除濕，使車內(nèi)達(dá)到?jīng)鏊孢m。 ② 采暖系統(tǒng)，用于對(duì)車內(nèi)空氣或車外進(jìn)入車內(nèi)的新鮮空氣進(jìn)行加熱、除濕，使車內(nèi)達(dá)到溫暖舒適。 ③ 通風(fēng)系統(tǒng)，用于將車外的新鮮空氣引進(jìn)車內(nèi)達(dá)到通風(fēng)、換氣的目的。 ④ 空氣凈化裝置，用于除去車內(nèi)空氣中的塵埃、異味、使車內(nèi)空氣變得清潔，目前只用于高級(jí)轎車上 。 （ 2） 汽車空調(diào)系統(tǒng)的分類 ① 按空調(diào)的功能分可分為單一功能型、冷暖一體型兩種。 是將制冷系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)各自安裝，單獨(dú)操作，互不干涉，多用于大型客車、載貨汽車和加裝冷氣裝置的轎車上。 是制冷、采暖和通風(fēng)共用一臺(tái)風(fēng)機(jī)及一個(gè)風(fēng)道，冷風(fēng)、暖風(fēng)和通風(fēng)在同一控制板上進(jìn)行控制。工作時(shí)又可分為冷暖風(fēng)分別工作的組合式，冷暖風(fēng)可同時(shí)工作的混合調(diào)濕式兩種?；旌险{(diào)濕式結(jié)構(gòu)緊湊，易調(diào)溫，操作方便，多用于轎車上。 ② 按驅(qū)動(dòng)方式分可分獨(dú)立式空調(diào)、非獨(dú)立式空調(diào)兩類。 用一臺(tái)專用空調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)制冷壓縮機(jī) ，制冷量大，工作穩(wěn)定，但成本高。體積及質(zhì)量增大，為此多用于大、中型客車。 由汽車發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)制冷壓縮機(jī)，制冷性能受汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作的影響，工作穩(wěn)定性較差，低速時(shí)制冷量不足，高速時(shí)制冷量過(guò)量，影響汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性，為此多用于小型客車和轎車上。 汽車空調(diào) 的構(gòu)造及 工作原理 （ 1） 汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的基本組成 汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)主要由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、儲(chǔ)液干燥器、孔管或膨脹閥、高低壓管路、鼓風(fēng)機(jī)和控制電路等組成。 安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 第 3 頁(yè) 共 40 頁(yè) 圖 11 汽車空調(diào)制冷系統(tǒng) 1— 壓縮機(jī)； 2— 蒸發(fā)器； 3— 觀察 窗； 4— 儲(chǔ)液干燥器； 5— 冷凝器； 6— 膨脹閥； ①壓縮機(jī) 汽車?yán)錃鈾C(jī)常用的壓縮機(jī)有往復(fù)式、斜板式和旋轉(zhuǎn)式等。 壓縮機(jī)是制冷系統(tǒng)的心臟。它工作時(shí)可把制冷劑氣體由低溫、低壓變?yōu)楦邷?、高壓，并可維持連續(xù)不斷的制冷劑循環(huán)完成吸熱和放熱過(guò)程。 ② 冷凝器 冷凝器是一種換熱器，它將從壓縮機(jī)出來(lái)的高溫、高壓氣態(tài)制冷劑冷卻凝結(jié)為高壓液體，并排出熱量。 ③ 儲(chǔ)液 —— 干燥器 制冷劑冷凝后儲(chǔ)存在儲(chǔ)液器內(nèi)。儲(chǔ)液器的銅殼內(nèi)有過(guò)濾器、干燥劑，會(huì)進(jìn)行干燥吸濕處理，去除制冷劑中的水分，將殘存在制冷劑液體中的氣體分離，并濾掉雜質(zhì)。這是因?yàn)楫?dāng)制冷 劑中含有水分時(shí)，會(huì)導(dǎo)致膨脹閥冰塞、腐蝕金屬，破壞電氣絕緣及閥片等。 在儲(chǔ)液器上都有一玻璃觀察孔，可目測(cè)制冷劑的多少。儲(chǔ)液器殼筒內(nèi)部有一吸管，可將沉于筒下部的制冷劑液體吸上去送至膨脹閥。吸取管下口處有過(guò)濾網(wǎng)，可濾去制冷液中雜質(zhì)。 ④ 膨脹閥 它對(duì)儲(chǔ)液 —— 干燥器出來(lái)的高壓制冷劑液體進(jìn)行減壓，送往蒸發(fā)器。膨脹閥開度的大小直接控制向蒸發(fā)器的供液量。 汽車上多用外部均壓式自動(dòng)恒溫膨脹閥，這種膨脹閥可以減少由于蒸發(fā)器較大，制冷管路較長(zhǎng)，引起的入口與出口之間的壓差過(guò)大，以使蒸發(fā)器的入口、出口壓力平衡。 ⑤ 蒸發(fā)器 蒸發(fā)器 裝于車內(nèi)，從車內(nèi)吸收熱量而制冷。蒸發(fā)器在車內(nèi)的安裝有前廂式、后廂式和頂上式，通過(guò)風(fēng)扇吹送可形成不同的氣流組織。蒸發(fā)器還具有去濕作用。 ⑥ 管路 在制冷系統(tǒng)中，管路將制冷系統(tǒng)中的各制冷部件連接起來(lái)，組成封閉的循環(huán)系統(tǒng)。安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 第 4 頁(yè) 共 40 頁(yè) 汽車空調(diào)中常用的管材有耐氟 耐油的橡膠軟管和鋁管等。 圖 12汽車空調(diào)結(jié)構(gòu) 1壓縮機(jī) 2軟管 3冷凝器 4貯液 干燥器 5觀察玻璃孔 6液管 7真空軟管 8吸入節(jié)流閥 9真空裝置 10均衡管 11膨脹閥 12毛細(xì)管 13蒸發(fā)器 14感應(yīng)包 15玻璃管 16止回閥 17低壓管路 ⑦控制部件 控制器一般裝在儀表盤面板上，駕駛員可通過(guò)開關(guān)或按鈕調(diào)節(jié)送風(fēng)量和溫度。主要用于進(jìn)行溫度控制、風(fēng)量控制和新鮮風(fēng)、循環(huán)風(fēng)混合控制等。 ⑧制冷劑 汽車空調(diào)機(jī)所用的制冷劑一般是氟利昂 12，國(guó)際上通稱 R12。 R22，它冷凝壓力較高，冷凝溫度可達(dá) 55℃。但是，在車外氣溫較高時(shí)易使高壓變得更高。 有的廠家將 R12 和 R22 兩種制冷劑按一定比例混合使用。出于環(huán)?？紤]，用 R134a（新型無(wú)氟環(huán)保型制冷劑）替代 R12。 ⑨傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 汽車空 調(diào)機(jī)的動(dòng)力均取自發(fā)動(dòng)機(jī)，并通過(guò)三角橡膠皮帶和滑輪來(lái)驅(qū)動(dòng)。 皮帶應(yīng)具有一定的松緊度，一般按下去應(yīng)有 10mm 的距離為正常，否則必須調(diào)整。 ⑩電磁離合器 電磁離合器安裝在壓縮機(jī)和 發(fā)動(dòng)機(jī)之間，用以控制壓縮機(jī)開關(guān)的裝置，一般為電磁式。 離合器內(nèi)有一組線圈，當(dāng)通電后產(chǎn)生電磁吸力，吸引離合器片而帶動(dòng)壓縮機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。 （ 2） 汽車通風(fēng)與空氣凈化裝置 ① 通風(fēng)裝置 為了健康和舒適，汽車車廂內(nèi)空氣要符合一定的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，這就需要輸入一定量的新鮮空氣。新鮮空氣的配送量除了考慮人們因呼吸排出的二氧化碳、蒸發(fā)的汗液、吸煙安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 第 5 頁(yè) 共 40 頁(yè) 以及從車外進(jìn) 入的灰塵、花粉等污染物外，還必須考慮造成車內(nèi)正壓和局部排氣量所需風(fēng)量。將新鮮空氣送進(jìn)車內(nèi)，取代污濁空氣的過(guò)程，稱為通風(fēng)。 新鮮空氣進(jìn)入量必須大于排出和泄漏的空氣量，才能保持車內(nèi)壓力略大于車外的壓力。保持車內(nèi)空氣正壓的目的是防止外面空氣不經(jīng)空調(diào)裝置直接進(jìn)入車內(nèi)，而且能防止熱空氣排出，以及避免發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣通過(guò)回風(fēng)道進(jìn)入車內(nèi)，污染空氣。因此，對(duì)車廂內(nèi)進(jìn)行通風(fēng)換氣以及對(duì)車內(nèi)空氣進(jìn)行過(guò)濾、凈化是十分必要的，汽車通風(fēng)和空氣凈化裝置也是汽車空調(diào)系統(tǒng)的重要組成部分。 根據(jù)我國(guó)對(duì)轎車、客車空調(diào)的新鮮空氣要求，換氣量按人體衛(wèi)生標(biāo) 準(zhǔn)最低不少于 20 m179。/(h 人 )，且車內(nèi)的 CO2 的體積分?jǐn)?shù)一般應(yīng)控制在 %以下，風(fēng)速在 m/s 左右。 汽車空調(diào)的通風(fēng)方式一般有動(dòng)壓通風(fēng)、強(qiáng)制通風(fēng)和綜合通風(fēng)三種。 壓通風(fēng)也稱自然通風(fēng)，它利用汽車行駛時(shí)對(duì)車身外部所產(chǎn)生的風(fēng)壓為動(dòng)力，在適當(dāng)?shù)牡胤介_設(shè)進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口，以實(shí)現(xiàn)車內(nèi)的通風(fēng)換氣目的。 進(jìn)、排風(fēng)口的位置決定于汽車行駛時(shí)車身外表面的風(fēng)壓分布狀況和車身結(jié)構(gòu)形式。進(jìn)風(fēng)口應(yīng)設(shè)置在正風(fēng)壓區(qū)，并且離地面盡可能的高，以免進(jìn)入汽車行駛時(shí)所揚(yáng)起的帶有塵土的空氣。排風(fēng)口則設(shè)置在汽車車廂后部的負(fù)壓區(qū)， 并且應(yīng)盡量加大排氣口的有效流通面積，提高排氣效果，還必須注意到灰塵、噪聲以及雨水的侵入。 圖 13 所示是用普通轎車車身的模型進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)的表面壓力分布圖。由圖可見，車身外部大多受到負(fù)壓，只有在車前及前風(fēng)窗玻璃周圍為正壓區(qū)。因此，轎車的進(jìn)風(fēng)口設(shè)在車窗的下部正風(fēng)壓區(qū)，而且此處都設(shè)有進(jìn)氣閥門和內(nèi)循環(huán)空氣閥門，用來(lái)控制新鮮空氣的流量。一般在空調(diào)系統(tǒng)剛啟動(dòng)，而且車內(nèi)、外溫差較大時(shí)，關(guān)閉外循環(huán)氣道，采用內(nèi)循環(huán)方式工作，這樣可以盡快降低車內(nèi)溫度。排風(fēng)口設(shè)置在轎車尾部負(fù)壓區(qū)。 動(dòng)壓通風(fēng)時(shí)，車內(nèi)空氣的流動(dòng)如圖 14 所示。 由于動(dòng)壓通風(fēng)不消耗動(dòng)力，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通風(fēng)效果也較好，因此，轎車大都設(shè)有動(dòng)壓通風(fēng)口。 圖 13轎車車身表面風(fēng)壓分布 安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 第 6 頁(yè) 共 40 頁(yè) 圖 14轎車空調(diào)風(fēng)的循環(huán) 強(qiáng)制通風(fēng)是利用鼓風(fēng)機(jī)強(qiáng)制將車外空氣送入車廂內(nèi)進(jìn)行通風(fēng)換氣的通風(fēng)方式。這種方式需要能源和通風(fēng)設(shè)備。在冷暖一體化的汽車空調(diào)上，大多采用通風(fēng)、供暖和制冷的聯(lián)合裝置，將外部空氣與空調(diào)冷暖空氣混合后送入車內(nèi)，此種通風(fēng)裝置常見于高級(jí)轎車和豪華旅行車上。 綜合通風(fēng)是指一輛 汽車上同時(shí)采用動(dòng)壓通風(fēng) (自然通風(fēng) )和強(qiáng)制通風(fēng)兩種通風(fēng)方式。采用綜合通風(fēng)系統(tǒng)的汽車比單獨(dú)采用強(qiáng)制通風(fēng)或自然通風(fēng)的汽車結(jié)構(gòu)要復(fù)雜得多。最簡(jiǎn)單的綜合通風(fēng)系統(tǒng)是在自然通風(fēng)的車身基礎(chǔ)上，安裝強(qiáng)制通風(fēng)扇，根據(jù)需要可分別使用和同時(shí)使用。這樣，基本上能滿足各種氣候條件下的通風(fēng)換氣要求。 綜合通風(fēng)系統(tǒng)雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但省電，經(jīng)濟(jì)性好，運(yùn)行成本低。特別是在春秋季節(jié)的天氣，用動(dòng)壓通風(fēng)導(dǎo)入涼爽的室外空氣，以取代制冷系統(tǒng)工作，同樣可以保證舒適性要求。這種通風(fēng)方式近年來(lái)在汽車上的應(yīng)用逐漸增多。 ② 空氣凈化裝置 汽車空調(diào)系統(tǒng)采用的空氣凈化 裝置通常有空氣過(guò)濾式和靜電集塵式兩種。前者是在空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)和回風(fēng)口處設(shè)置空氣濾清裝置，它僅能濾除空氣中的灰塵和雜物。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需定期清理過(guò)濾網(wǎng)上的灰塵和雜物即可，故廣泛用于各種汽車空調(diào)系統(tǒng)中。后者則是在空氣進(jìn)口的過(guò)濾器后再設(shè)置一套靜電集塵裝置或單獨(dú)安裝一套用于凈化車內(nèi)空氣的靜電除塵裝置。它除具有過(guò)濾和吸附煙塵等微小顆粒的雜質(zhì)作用外，還具有除臭、殺菌、產(chǎn)生負(fù)氧離子以使車內(nèi)空氣更為新鮮潔凈的作用。由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，因此只用于高級(jí)轎車和旅行車上。 圖 15 所示為靜電集塵式空氣凈化裝置的空氣凈化原理 空 氣 預(yù)濾器用于過(guò)濾大顆粒的雜質(zhì)。 靜電集塵器則以靜電集塵方式把微小的顆粒塵埃、煙灰及汽車排出的氣體中含有的微粒吸附在集塵板上。其工作原理是這樣的：通過(guò)高壓放電時(shí)產(chǎn)生的加速離子通過(guò)熱擴(kuò)散或相互碰撞而使浮游塵埃顆粒帶電，然后在高壓電場(chǎng)中庫(kù)侖力的作用下，克服空氣的阻力而被吸附在集塵電極板上。如圖 15 所示為靜電集塵原理圖，其中圖 16(a)是放電電極流出的輝光電流使塵埃顆粒帶電的狀況，圖 16(b)為帶電的塵埃顆粒向集塵電極板運(yùn)動(dòng)的狀況。 安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 第 7 頁(yè) 共 40 頁(yè) 圖 15靜電集塵式空氣凈化裝置原理圖 圖 16靜電集塵原理 (a) 微粒子帶電； (b) 微粒子集塵 滅菌燈用于殺死吸附在集塵板上的細(xì)菌，它是一只低壓水銀放電管，能發(fā)射出波長(zhǎng)為 nm 的紫外線光，其殺菌能力約為太陽(yáng)光的 15 倍。 除臭裝置用于除去車廂內(nèi)的油料及煙霧等氣味，一般是采用活性碳過(guò)濾器、纖維式或?yàn)V紙式空氣過(guò)濾器來(lái)吸附煙塵和臭氣等有害氣體。 圖 17 所示為實(shí)用的靜電集塵式空氣凈化裝置結(jié)構(gòu)示意圖，它通常安裝在制冷、采暖采用內(nèi)循環(huán)方式的大客車上，采用這種裝置凈化后的空氣清潔度很高，可 以充分滿足汽車對(duì)舒適性的要求。