作者：夏云铧
出版社：机械工业出版社
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汽车空调应用与维修-从入门到精通 第3版试读：
前言
本书自1999年首次出版，十多年来已推出第1、第2两版，先后多次重印，得到了广大读者的欢迎和认可，收到了不少读者来信，对本书内容与编排表示满意，并对此书提出了许多宝贵的意见和建议，为此在这里编者表示衷心感谢。
近年来，我国汽车工业飞速发展，汽车产品不断的升级换代。一批具有国际技术水平的新型车涌入市场，尤以小轿车的发展最为迅速。为适应用户对汽车舒适性的需求，电脑（ECU）控制的空调系统在新型轿车上已经全面普及。随着汽车空调系统技术日益复杂，汽车空调的维修也面临更多的困难。为了适应这种技术变革带来的困难，编者对本书内容进行了调整，除保持前两版的风格和基本结构外，主要作了以下两个方面的修改：1.增加了与技术进步有关的新内容；2.精简了部分过时的内容。《汽车空调应用与维修——从入门到精通》（第3版）便是依据以上原则进行修订后，使读者除了对一般汽车空调的应用维修给予了解外，还能了解中高档轿车常见装置的自动空调的应用维修技术。
第3版经调整后共分17章，第一篇第1～3章介绍了汽车空调基础理论；第二篇第4～8章介绍了汽车空调的调节和控制；第三篇第9～17章介绍了汽车空调的保养和维修。
本书适合用作汽车空调维修工的培训教材，也可当作广大修理工自修、提高时的参考书。
第一篇 汽车空调基础理论
第1章 汽车空调入门
1 汽车空调的特点
众所周知汽车空调是以耗用发动机的动力为代价来完成调节车厢内空气环境的。了解汽车空调的特点，有利于进行汽车空调的使用和维修。与室内空调相比，汽车空调主要有如下特点：
1）汽车空调安装在行驶的车辆上，承受着剧烈频繁的振动和冲击，因此，各个零部件应有足够的强度和抗振能力，接头应牢固并防漏。不然将会造成汽车空调制冷系统制冷剂的泄漏，破坏整个空调系统的工作条件，严重的会损坏制冷系统的压缩机等部件。使用中要经常检查系统内制冷剂的多少，据统计，由于制冷剂泄漏而引起的空调故障约占全部故障的80%。
2）汽车空调所需的动力均来自发动机。目前，在轿车、轻型汽车、中小型客车及工程机械上，空调所需的动力和驱动汽车的动力均来自同一发动机。这种空调叫非独立式空调系统。大型客车和豪华型大、中客车，由于所需制冷量和暖气量大，一般采用专用发动机驱动制冷压缩机和设立独立的取暖设备，故称之为独立式空调系统。虽然非独立式空调系统会影响汽车的动力性能，但它相对于独立式空调，在设备成本、运行成本上都较经济。据测试，汽车安装了非独立式空调后，耗油量平均增加10%～20%（与车速有关）。发动机输出功率减少10%～12%。
3）汽车的特定工作环境要求汽车空调的制冷、制热能力尽可能大。其原因如下：
①夏天车内乘客密度大，产热量大，热负荷高；冬天采暖人体所需吸热量亦大。
②为了减轻自重，汽车隔热层一般都很薄，加上汽车门窗多、面积大，所以汽车隔热性差，热损大。
③汽车的工作环境因在野外，直接接受阳光、霜雪、风雨等的影响，环境变化剧烈。要使汽车空调在最短的时间里使车厢内达到舒适的环境，就要求其制冷量特别大。对非独立式空调系统来说，由于发动机工况频繁变化，所以制冷系统的制冷剂流量变化很大。比如发动机在高速和怠速运动时，转速相差10倍。这必然导致压缩机输送的制冷剂量变化极大。制冷剂流量变化大，轻者引起制冷效果不佳，重者会引起压力过高，压缩机出现敲击现象，发生事故。因此，汽车空调制冷系统较室内空调复杂得多。
④由于汽车本身的特点，要求汽车空调结构紧凑、质量轻，能在有限的空间进行安装。目前汽车空调的总重已比20世纪60年代下降了50%，而制冷能力却提高了50%。
⑤汽车空调的供暖方式与室内空调完全不同。对于非独立式汽车空调，一般利用发动机的冷却液或废气余热，而室内空调则是利用一个电磁阀，改变制冷剂量，机组很快起动并转入稳定状况。
2 汽车空调的性能评价指标
汽车空调的性能评价指标有如下五个。1.温度指标
温度指标是最重要的一个指标。人感到最舒服的温度是20～28℃，超过28℃，人就会觉得燥热。超过40℃，为有害温度，会对人体健康造成损害。低于14℃，人就会感到“冷”。当温度下降到0℃时，会造成冻伤。因此，空调应控制车内温度夏天在25℃，冬天在18℃，以保证驾驶人正常操作，防止发生事故，保证乘员在舒适的状况下旅行。2.湿度指标
湿度的指标用相对湿度来表示。因为人觉得最舒适的相对湿度在50%～70%，所以汽车空调的湿度参数要求控制在此范围内。3.空气的清新度
由于车内空间小，乘员密度大，在密闭的空间内极易产生缺氧和二氧化碳浓度过高。汽车废气中的一氧化碳、道路上的粉尘、野外有毒的花粉都容易进入车厢内，造成车内空气混浊，影响驾乘人员身体健康。这样汽车空调必须具有对车内空气进行过滤的功能，以保证车内空气的清新度。4.除霜功能
由于有时汽车内外温度相差太大，会在玻璃上出现雾或霜，影响驾驶人的视线，所以汽车空调必须有除霜功能。5.操作简单、容易、稳定
汽车空调必须做到不增加驾驶人的劳动强度，不影响驾驶人的正常驾驶。
3 汽车空调制冷原理
汽车空调系统采用的是蒸气压缩式制冷循环，图1-1为其工作原理图（单冷式）。
汽车空调压缩机由发动机驱动旋转。由压缩机排出的高温、高压制冷剂蒸气，通过高压液管进入汽车空调的冷凝器。由于高温、高压的制冷剂蒸气温度高于车外的空气温度，因此借助冷凝器风扇使冷凝器中制冷剂蒸气的热量被车外空气带走，使高温、高压的制冷剂蒸气冷凝成为较高温度的高压液体，通过高压液管流入储液干燥器，经干燥和过滤后，流过膨胀阀。在膨胀阀的节流作用下，制冷剂变成低温、低压的液体而进入汽车空调的蒸发器，在定压下汽化并吸收蒸发器管外空气中的热量，使流经蒸发器的车内循环空气的温度降低成为冷气，通过鼓风机送入车内，降低车内的空气温度。汽化后的制冷剂蒸气，由压缩机吸入进行压缩，又变成高温、高压的制冷剂气体，通过高压软管压入汽车空调的冷凝器，完成了汽车空调的一个制冷循环。此循环周而复始地进行，就可以使车内的温度维持在舒适的状态。图1-1 汽车空调系统工作原理1—压缩机 2—排气管 3—冷凝器 4—风扇 5、7—高压液管 6—储液干燥器 8—膨胀阀 9—低压液管 10—蒸发器 11—鼓风机 12—感温包 13—吸气管
4 汽车空调应用的制冷剂和冷冻润滑油
在汽车空调制冷系统中，由制冷剂流动实现制冷工质的循环。制冷剂在蒸发器内吸收被冷却对象的热量而蒸发，在冷凝器内将热量传递给周围空气而被冷凝成液体，从而利用制冷剂的状态变化来达到制冷的目的。
目前汽车空调制冷均采用蒸气压缩式制冷方式，其是利用制冷剂的状态变化来转移热量的，因此对制冷剂提出了一些要求。4.1 制冷剂
4.1.1 对制冷剂的要求
1.对制冷剂物理性质的要求
1）制冷剂应有低的凝固点，能在低温下工作。
2）制冷剂应有高的临界温度。
3）制冷剂的密度和粘度要小，以减少在制冷系统中的流动阻力。
4）制冷剂应有一定的吸水性，以防止制冷系统的“冰堵”现象。
5）制冷剂的热导率和放热系数要大，以提高换热器的换热能力。
2.对制冷剂化学性质的要求
1）制冷剂应无毒、无刺激性，对人体健康无损害。
2）制冷剂应不易燃烧、不易爆炸。
3）制冷剂对金属的腐蚀作用要小。
4）制冷剂在高温下应不分解，化学性质稳定。
5）制冷剂与冷冻润滑油应互溶，不起化学反应，不改变冷冻润滑油的特性。
3.对制冷剂热力学性质的要求
1）制冷剂在蒸发器内蒸发温度要低，这样相应的蒸发压力也低。但蒸发压力应稍高于大气压力，以防止因制冷系统产生负压而吸进空气，使制冷能力下降。
2）制冷剂的冷凝压力不宜过高，一般应为1.2～1.5MPa。冷凝压力太高，对制冷设备的强度要求也相应提高，而且会引起压缩机功耗增加。
3）等熵指数要小，以便使压缩机功耗减小，并且在压缩终了时气体的温度不会过高。
4）液体比热容要小，以便使节流过程的损失减小。
5）制冷剂蒸气的比体积要小，汽化热和单位容积制冷量要大，以减少制冷剂循环量。
6）循环的热力完善度尽可能大。
4.对制冷剂经济性的要求
要求制冷剂价格便宜，易于得到。
4.1.2 常用制冷剂的种类和汽车空调制冷剂的选择
1.制冷剂的种类
制冷剂的种类很多，一般常用的有氨、烃类和氟里昂类，常用制冷剂的主要性质如表1-1所示，表中R为英文“REFRIGERANT（制冷剂）”的首字母。表1-1 常用制冷剂的主要性质
2.制冷剂R—12
R—12对大气臭氧层有破坏作用，因此它是蒙特利尔议定书中的第一批禁用工质，发达国家已从1996年1月1日起停止使用，发展中国家到2006年也完全禁止使用。
3.制冷剂R—22
R—22对大气臭氧层的破坏作用比R—12弱一些，属于蒙特利尔议定书中规定的第二批禁用工质，发达国家到2030年要完全禁止使用R—22。
4.制冷剂R—717（氨）
氨有较好的热力学性质和热物理性质，在常温和普通低温范围内压力较适中。单位容积制冷量大，粘性小、流动阻力小，传热性能好。
氨能以任意比例与水相互溶解，组成氨水溶液，在低温时水也不会从溶液中析出而冻结成冰，所以氨制冷系统内不必设置干燥器。但氨系统中有水分时会加剧对金属的腐蚀，同时使制冷量减少，所以一般限制氨中的含水量不超过0.2%（质量分数）。
氨在冷冻润滑油中的溶解度很小，因此氨制冷剂管道及换热器的传热表面上会积有油膜，影响传热效果。在氨制冷系统中，一般都设有油分离器，定期分离出沉积在下部的冷冻润滑油。
氨对钢铁不起腐蚀作用，但当含有水分时要腐蚀锌、铜、青铜及其他铜合金，只有磷青铜不被腐蚀，因此在氨制冷机中不使用铜及铜合金材料。
氨蒸气无色，具有强烈的刺激性臭味，对人体有较大的毒性。它刺激人的眼睛及呼吸器官，溅到皮肤上容易导致冻伤。
氨可以引起燃烧和爆炸，当空气中氨的含量达到16%～25%（体积分数）时可引起爆炸，因此在工作区内氨蒸气的浓度不得超过0.02mg/L。
4.1.3 汽车空调用环保型R—134a制冷剂
目前汽车空调中使用的制冷剂R—12，由于其分子中含有氯原子，当其排放到大气中并升入大气同温层后，在太阳光的强烈照射下会分离出氯离子，氯离子与臭氧层发生化学反应，从而导致大气臭氧层的破坏。大气臭氧层可以吸收太阳紫外线，若大量的紫外线直接照射到地球表面，将会使人类患皮肤癌的概率大大增加，同时对地球上其他生物的生长也会造成严重的危害。
自1987年保护臭氧层的蒙特利尔议定书签订以来，世界各国，特别是工业发达国家对制冷剂替代做了大量工作。近几年来，经过科研人员的不断探索和实验，一致公认制冷剂R—134a是汽车空调的首选替代工质。这主要是由于R—134a不含氯原子，对臭氧层无破坏作用，温室效应影响小，其热力学性质稳定并与R—12相近。表1-2为制冷剂R—134a与R—12的特性比较。表1-2 制冷剂R—134a与R—12特性比较（续）
1.R—134a基本特性
1）R—134a无色、无臭、不燃烧、不爆炸，基本无毒性（长期影响还在试验之中），化学性质稳定。
2）不破坏大气臭氧层，在大气层停留寿命短，温室效应影响也很小。
3）粘度较低，流动阻力较小。
4）分子直径比R—12略小，易通过橡胶向外泄漏，也较易被分子筛吸收。
5）与矿物油不相溶，与氟橡胶不相容。
6）吸水性和水溶解性比R—12高。
7）汽化热高，比定压热容大，具有较好的制冷能力，但质量流量小，所以R—134a的制冷系数与R—12相当或较之略小。
8）饱和蒸气压与R—12接近，在18℃左右两者具有相同的饱和压力值。在低于18℃的温度范围内，R—134a的饱和压力略低于R—12；在高于18℃的温度范围内，R—134a的饱和压力高于R—12。
2.R—134a的传热性能及循环特性
试验表明，R—134a的传热性能优于R—12。在蒸发温度为5～15℃，冷凝温度为30～45℃，质量流量为125～400kg/s的范围内，水平圆管中R—134a的蒸发放热系数比R—12高25%～30%，冷凝时则高出30%～40%。
若将R—134a用于R—12换热器进行测试，则在相同冷量下，蒸发器传热系数比R—12高5%～15%，而对于相同热量情况下，冷凝器的传热系数比R—12高10%～20%。
根据制冷剂R—134a的特性值，我们比较了在理想循环时工质的性能，如表1-3所示，上述循环是假设压缩为等熵过程，膨胀节流为等焓过程，表中压缩功为压缩机进、出口之间的焓差，制冷量为蒸发器进、出口之间的焓差。表1-3 R—134a与R—12制冷循环性能比较（续）
由表1-3可知，R—134a在与R—12相同工况下制冷系数小于R—12，而在二者制冷系数相同时，R—134a的冷凝温度要降低约7℃。也就是说，要使冷凝温度降低约7℃，就要使冷凝器传热性能或传热面积增加36%，而增大冷凝器传热面积受到汽车安装空间的限制，因此只能从冷凝器的结构上进行改进，如采用新型平行流冷凝器。
3.R—134a与冷冻润滑油相溶性
由于R—134a与现有的冷冻润滑油不相溶，因此必须开发出与之相溶的新型冷冻润滑油。在R—134a分子中不含氯原子而含有两个氢原子，它与矿物油几乎不相溶，因而从制冷压缩机排出的冷冻润滑油将滞留在热交换器和配管中而不能回到压缩机中，压缩机润滑不良会造成压缩机轴承和其他摩擦副烧损。根据现有研究，可在R—134a汽车空调系统中使用的冷冻润滑油最有希望的是聚烃基乙二醇（PAG）和聚酯油（ESTER）。
4.R—134a与金属及橡胶相容性
实验表明，R—134a与钢和铝是相容的，而对铜则会产生镀铜现象。目前的汽车空调系统中，许多部位用铜做原材料，铜的导热性能比钢和铝好，但镀铜现象限制了这种材料的使用，因此R—134a汽车空调系统各部件应以钢、铝材料为主，如全铝蒸发器、全铝冷凝器等。
由于汽车空调振动性较大，其软管和接头都用橡胶材料，而现有的一些橡胶材料与R—134a不相容。经实验筛选，有三种橡胶与R—134a相容，它们是H—丁腈橡胶（HBR）、三聚乙丙橡胶（EPDM）和氯丁橡胶（GR）。
5.R—134a与干燥剂相容性
R—134a具有很强的吸水性，含水量大大超过空调制冷系统的承受能力，因此需要高效新型的干燥剂。目前可供选择的干燥剂主要是一些铝的硅酸盐，如4A—XH—5、4A—XH—6及4A—XH—7型，其中4A—XH—5型与R—134a不相容，因为R—134a的分子直径比R—12小，若使用4A型分子筛，R—134a分子比较容易被分子筛吸收，被吸收的R—134a分子会被4A型分子筛的化学组成成分催化分解，且由于R—134a与水的亲合力较大，吸水性强，脱水比R—12困难。分子筛吸水多了，机械强度就要变差，因此4A—XH—5型分子筛不宜作为R—134a的干燥剂，而两种新型分子筛XH—7和XH—9比较适合于R—134a。
6.R—134a对现存汽车空调系统影响
尽管R—134a的热力学性质与R—12相似，但由于两者之间存在一些差别，使之在用于专门为R—12设计的汽车空调系统时需作相应的改动，以达到或超过原R—12制冷系统的运行效果，并确定空调制冷系统的可靠性。根据R—134a的热力学性质可知，R—134a制冷系统运行压力高、制冷系数小，制冷性能不如R—12系统好，改进的措施如下：
1）增加压缩机容量，或提高压缩机转速。另外，还需要加大压缩机主轴、主轴承，加强缸壁刚性，改善内部润滑。进、排气阀应为不锈钢材料。
2）换热器采用新型高效的平流式冷凝器和层叠式蒸发器。实验表明，在相同制冷剂的情况下，平流式冷凝器制冷剂侧压降只有管带式的20%，而换热性能提高75%。
3）膨胀阀等部件也应随所用工质的不同而作相应的调整。4.2 冷冻润滑油
4.2.1 冷冻润滑油的作用和对冷冻润滑油的要求
1.冷冻润滑油的作用
空调压缩机使用的润滑油被称为冷冻润滑油或冷冻机油。它是一种在高、低温工况下均能正常工作的特殊润滑油，其作用如下：
1）润滑作用。它可以润滑压缩机轴承、活塞、活塞环、连杆曲轴等零部件表面，减少阻力和磨损，降低功耗，延长使用寿命。
2）冷却作用。它能及时带走运动表面摩擦产生的热量，防止压缩机温升过高或压缩机被烧坏。
3）密封作用。润滑油渗入各摩擦件密封面而形成油封，起到阻止制冷剂泄漏的作用。
4）降低压缩机噪声。润滑油不断冲洗摩擦表面，带走磨屑，可减少摩擦件的磨损。
2.对冷冻润滑油的要求
冷冻润滑油在空调制冷系统中完全溶解于制冷剂中，并随制冷剂一起在制冷系统中循环，因此，冷冻润滑油的油温有时会超过120℃，而制冷剂的蒸发温度范围为-30～+10℃，所以它的工作环境是在高温与低温交替的条件下进行的。为保证其正常工作，对冷冻润滑油提出了以下性能要求。
1）冷冻润滑油的凝固点要低，在低温下具有良好的流动性。若低温流动性差，则冷冻润滑油会沉积在蒸发器内影响制冷能力，或凝结在压缩机底部，失去润滑作用而损坏运动部件。
2）冷冻润滑油应具有一定的粘度，且受温度的影响要小。温度升高或降低时，其粘度值随之变小或增大。与冷冻润滑油完全互溶的制冷剂会使冷冻润滑油变稀，如R—12与冷冻润滑油相互溶解，使冷冻润滑油变稀，因此R—12应选用粘度较高的冷冻润滑油，但粘度也不宜过高，否则，压缩机起动时会产生更多的泡沫。另外，冷冻润滑油的粘度越大，压缩机克服阻力而消耗的功增多，需要的起动力矩增大，压缩机起动越困难；粘度过小，则使压缩机轴承不能建立起所需要的油膜。所以，冷冻润滑油的粘度要选得适当。
3）冷冻润滑油与制冷剂的溶解性能要好。在汽车空调制冷系统中，制冷剂与冷冻润滑油是混合在一起的。当制冷剂流动时，润滑油也随之流动，这就要求制冷剂与润滑油能够互溶。若二者不互溶，润滑油就会聚集在冷凝器和蒸发器的底部，阻碍制冷剂流动，降低换热能力。由于润滑油不能随制冷剂返回压缩机，压缩机将会因缺油而加剧磨损。
4）冷冻润滑油的闪点温度要高，具有较高的热稳定性，即在高温下不氧化、不分解、不结胶、不积炭。
5）冷冻润滑油的挥发性要差。在制冷系统中不应有结晶状的石蜡析出，以保持良好的低温流动性。
6）冷冻润滑油的化学性质要稳定。与制冷剂和其他材料不起化学反应。
7）冷冻润滑油应无水分。若润滑油中的水分过多，则会在膨胀阀节流口处结冰，造成冰堵，影响系统制冷剂的流动；同时，油中的水分会造成镀铜现象及某些材料的腐蚀、变质。
4.2.2 冷冻润滑油性能指标
冷冻润滑油的性能指标主要有粘度、凝固点、闪点、燃点、浊点、水分、酸碱性、机械杂质等。
1.粘度
制冷压缩机用的冷冻润滑油的粘度用来衡量润滑油的粘性大小。温度上升时其粘度减小，温度下降时其粘度增大，因此表示润滑油的粘度时，应同时指出其温度值。
粘度的大小可用各种粘度单位来表示，如动力粘度、运动粘度、相对粘度、雷氏粘度和塞氏粘度。冷冻润滑油常用运动粘度来表示，它表示润滑油在重力作用下流动时内摩擦力的度量。
2.凝固点
冷冻润滑油在温度降低时，随着粘度的增大，流动性会变差，当冷却到一定温度时便停止流动，此时的温度称为冷冻润滑油的凝固点。凝固点比浊点要低。
3.闪点
将润滑油加热，直至所产生的油蒸气与火焰接触时能发生闪火，此时的温度称为润滑油的闪点。
润滑油的闪点必须比排气温度高15～30℃，以免引起润滑油的燃烧和结炭，通常要求冷冻润滑油闪点在160℃以上。
4.燃点
润滑油的燃点比闪点高，当测得润滑油的闪点后，若还需测定其燃点，则应对油继续加热，直至所产生的蒸气能被接触的火焰点着，并燃烧不少于5s时的最低温度，称为该冷冻润滑油的燃点。
5.浊点
当润滑油温度降到一定值时，油中开始析出小块石蜡，并出现絮状物，这时的温度称为润滑油的浊点。
由于油中析出固体石蜡，使冷冻润滑油变得浑浊，并堵塞过滤器，引起制冷机不正常工作。冷冻润滑油的浊点，应低于制冷剂的蒸发温度，否则有石蜡析出时，会出现石蜡积存在膨胀阀节流孔处造成堵塞现象，或积存在蒸发器表面而影响传热。
6.酸值
它是指中和1g油中的酸性物质所需的氢氧化钾的毫克数，用[mg（KOH）/g（油）]来表示。
7.抗氧化性
表示润滑油有良好的抗氧化性和化学稳定性，它的酸性和碱性也很小。
8.水分
润滑油中不允许含有水分。其可用测定微量水分方法来测定。
9.机械杂质
润滑油中不允许含有机械杂质。新油中是无机械杂质的。来自系统内的脏物在油内形成的机械杂质，将会引起油路堵塞，加速运动部件的磨损。
10.灰分
它是指在规定条件下，油品被炭化后的残留物经燃烧所得的无机物，用质量分数表示。
4.2.3 冷冻润滑油的种类和汽车空调用冷冻润滑油的选择
1.冷冻润滑油的种类
我国冷冻润滑油的牌号有四个，即13号、18号、25号和30号。牌号越大，其粘度也越大。它们的性能如表1-4所示。表1-4 国产冷冻润滑油性能指标
进口的润滑油一般有SUNISO 3GS～SUNISO 5GS牌号的润滑油，其性能如表1-5所示。表1-5 进口SUNISO冷冻润滑油性能指标
2.汽车空调用冷冻润滑油的选择
冷冻润滑油的选择原则是，要充分考虑空调压缩机内部润滑油的工作状态，如吸气、排气温度等。根据冷冻润滑油的特性，在实际选用时，应以低温性能为主来选择，但也要适当考虑对热稳定性能的影响。
汽车空调制冷系统一般选择国产的18号、25号冷冻润滑油，或进口的SUNISO 5GS润滑油。
4.2.4 冷冻润滑油的使用注意事项和质量检查
1.冷冻润滑油的使用注意事项
1）冷冻润滑油易吸水，加注后应马上将盖拧紧。
2）不能使用变质浑浊的冷冻润滑油，否则会影响压缩机的正常运转。
3）不允许向系统添加过量的冷冻润滑油，否则会影响汽车空调制冷系统的制冷量。
4）不同牌号的冷冻润滑油不能混用，否则会变质。
5）在排放制冷剂时要缓慢进行，以免冷冻润滑油和制冷剂一起喷出。
6）更换制冷系统部件时，应适当补充一定量的润滑油，表1-6为更换轿车空调制冷系统部件需补加的冷冻润滑油量。表1-6 轿车空调更换部件时需补加的冷冻润滑油量
7）在加注制冷剂时，应先加润滑油，然后再加注制冷剂。
2.冷冻润滑油质量检查
冷冻润滑油的质量，可以通过化学分析和物理分析，判断出质量好坏。在使用过程中，还可从外观的颜色、气味直观地判断出质量好坏。常用的方法有对比法和滴纸法。
1）对比法。取干净标准的冷冻润滑油放入一试管内作为标准油，再把待查的油取出也放入同样大小的试管内进行比较，若被检查的油的颜色为浅黄色或桔黄色，则还可使用；若已变为红褐色的混浊液，就不能再使用。
2）滴纸法。将待查的冷冻润滑油取出一滴，滴在一张干净的白纸上，片刻后观察油滴的颜色，若其颜色很浅，且分布均匀，就表明油内无杂质，可以使用。
这两种方法可以观察到冷冻润滑油中是否混入了较多的水分和杂质，但不能确切地掌握润滑油变质的程度和原因。因此，要准确判断润滑油的质量，必须对它进行定性和定量分析，定期抽样，进行化验分析。
4.2.5 与R—134a相容的冷冻润滑油
制冷剂R—12、R—22都以矿物油作为润滑剂，但矿物油与R—134a不相容，目前能与R—134a相容的冷冻润滑油只有聚烃基乙二醇（PAG）和聚脂油（ESTER）两类。
1.聚烃基乙二醇（PAG）润滑油
PAG润滑油与R—134a不能完全互溶，低粘度时互溶性较好，高粘度时互溶性降低。PAG在高温的情况下可分解成水、酸、一氧化碳和二氧化碳，有可能造成压缩机镀铜现象。PAG与矿物油、R—12、R—22不相容，若原系统内存在有少量该物质时，将使PAG润滑性能降低。PAG与有些弹性材料不相容，吸水性也很强，其饱和吸水量可超过10%。
PAG润滑油主要用在R—134a制冷剂的初期。由于PAG的一些不利性能，实际应用的PAG油都经过了改性处理。
2.聚酯类润滑油（ESTER）
聚酯类润滑油是一种合成多元酸酯，由多元醇酯基础油和添加剂配制而成。其主要成分是季戊四醇、三甲基丙酮和各种直链或支链型酯酸。
聚酯油与R—134a互溶性好，与R—12、R—22等制冷剂也互溶，不会出现低温沉积现象。其吸水性比矿物油强，但水分与油是牢固结合的，在膨胀阀处不会结冰。原系统内残留的矿物油等物质对其性能影响不明显。由于在聚酯油中加了添加剂，故其耐磨性能良好。它与聚丁腈橡胶、氯丁橡胶等弹性材料相容性较好，与绝缘材料也有比较好的相容性。
表1-7、表1-8为PAG油与ESTER油性能比较，从表中可以看出，ESTER油与R—134a的相容性比PAG油与R—134a的相容性好。表1-7 PAG油与ESTER油性质比较表1-8 用于R—134a汽车空调的冷冻润滑油的特性比较
5 一般汽车空调系统的结构组成
完善的汽车空调系统一般由制冷系统、采暖系统、送风系统、电气控制系统四大部分组成。严格说来，还应包括空气净化系统。高级轿车装备有炭罐、空气滤清器和静电除尘式净化器等一套较完整的空气净化系统，但在普通型轿车中，空气净化的任务则由蒸发器直接完成。1.制冷系统
制冷系统由压缩机、冷凝器、储液干燥器、膨胀阀、蒸发器、冷凝器散热风扇、制冷管道、制冷剂等组成，如图1-2所示。图1-2 制冷系统结构2.采暖系统
采暖系统是由加热器、水阀、水管、发动机冷却液等组成，如图1-3所示。3.送风系统
送风系统是由进气模式风门、鼓风机（又称送风机）、混合气模式风门、气流模式风门、导风管等组成。汽车室内或室外未经调节的空气，经鼓风机作用送至蒸发器或暖风芯处，此时已被调节成冷空气或暖空气的空气流，根据风门模式伺服电动机开启角度而流向相应的出风口，如图1-4所示。4.控制电路
控制电路包括点火开关、A/C开关、电磁离合器、鼓风机开关及调速电阻器、各种温度传感器、制冷剂高低压力开关、温度控制器、送风模式控制装置、各种继电器。近几年来不少高级轿车上普遍采用了电脑自动控制，大幅度降低了人工调节的麻烦，提高了空调经济性和空调效果。图1-3 采暖系统供水管路1—加热器 2—发动机进水管 3—水阀 4—发动机出水管 5—预热管
目前轿车的空调压缩机都以汽车发动机作为动力源，压缩机的开停以电磁离合器动作决定，而电磁离合器的工作时机是以各种温度、压力、转速等信号为主要参考数据来决定的。为避免蒸发器表面温度过低，造成表面结霜，影响制冷效果，所以设有温度控制器（恒温器），用蒸发器表面温度作为控制信号，控制电磁离合器的动作。若压缩机温度过高，会造成高压部分因压力异常升高而损坏，所以设有过热开关或高压压力开关。如果系统制冷剂缺乏，则可能冷冻润滑油也缺乏，压缩机若在这种干摩擦情况下运转，容易损坏，因此系统必须设有低压压力开关，当系统压力过低时会自动切断压缩机的工作电源。
对于设有电脑控制的空调系统，其压缩机的开停（或水阀的开启度）可满足空调系统处于最经济状态和所要求的各种冷暖状态。
为了解决汽车怠速、加速等运行工况时的动力匹配及散热器冷却问题，以往常常采用中止压缩机运行的办法，近来比较多地采用提高怠速转速的办法。图1-4 送风系统风门布置图
6 自动汽车空调系统的结构组成
6.1 自动汽车空调简介手动控制空调系统，它只是按驾驶人所设定的鼓风机送出的空气温度和鼓风机转速不断运作。具体地讲，就是鼓风机的转速是以鼓风机控制开关设定的转速档位运转，它的转速是恒定不变的，而压缩机的通与断的动作变化，只按驾驶人所设定的温度来决定。它不能依据车内温度、车外环境温度的变化，而对冷气的负荷作出任何的修正动作。送风系统各个风门位置的变化也是直接由拉索将气流模式开关与风门刚性连接完成的。像太阳辐射、发动机热量、排气管热量、乘客所产生的热量等这些因素，会随时间推移使车内温度发生变化。所以，在必要时，必须重新调整这种空调器的鼓风机所送出的空气温度、鼓风机转速，或同时重新调整二者。
为了免去这类手动调节的麻烦，减轻驾驶人的疲劳，汽车工程师们又研制出了自动控制空调器。
自动空调器检测车内温度和车外温度、太阳辐射等，根据驾驶人所设定的温度，自动调节鼓风机所送出的空气温度和鼓风机转速，从而将车内温度保持在设定温度范围内。有些高级轿车的自动空调器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（出气控制）和压缩机控制，如图1-5所示。图1-5 空调自动控制系统
自动控制空调器是在传统的手动控制空调器的基础上，加装了一系列检测车内、车外和导风管空气温度变化以及太阳辐射的传感器；改良执行器的结构和控制，设计了智慧型的空调控制器。控制器能根据各传感器所检测的各温度系数（传感器将电阻的变化输入至控制器），经内部电路处理后，单独或集中对执行器的动作进行控制。同时，自动空调还具备完善的自我检测诊断功能。在自动空调系统中所使用的温度传感器均采用负温度系数的热敏电阻，其特性如图1-6所示。热敏电阻阻值的变化是随着温度的升高而减小，反之，则电阻变大。图1-6 温度传感器特性6.2 结构组成
6.2.1 传感器
1.车内气温传感器（车内温度传感器、室温传感器）
车内气温传感器吸入车内空气，以确定乘客室的平均气温。以前多采用电动型车内气温传感器（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器型，如图1-7所示。图1-7 车内气温传感器a）外形 b）结构
2.车外气温传感器（车外温度传感器、大气温度传感器、环境温度传感器）
组成结构如图1-8所示，车外气温传感器包在一个树脂壳内，以免对温度的突然变化作出反应。这将使其能准确地检测到车外的平均气温。
3.阳光辐射传感器
阳光辐射传感器如图1-9所示，它能检测太阳辐射的变化。
4.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1-10所示。有些自动空调器没有蒸发器传感器。在采用热敏电阻型除霜设备的空调器中，蒸发器有两个热敏电阻，一个用于除霜设备，一个用作蒸发器温度传感器。
5.冷却液温度传感器
冷却液温度传感器检测发动机冷却液的温度，如图1-11所示。有些自动空调器不接收冷却液温度传感器信号。图1-8 车外气温传感器
6.2.2 控制器
控制器分为两种类型：一种采用IC（集成电路），一种采用微电脑。这些控制器称为图1-9 阳光辐射传感器图1-10 蒸发器温度传感器a）普通型 b）带除霜电阻型图1-11 冷却液温度传感器“系统放大器”“自动空调器放大器”或“空调器ECU（电子控制单元）”。
采用IC放大器控制的自动空调器，称为“放大器控制型自动空调器”；而采用微电脑的放大器或空调器ECU控制的，则称为“微电脑控制型自动空调器”，如图1-12所示。图1-12 微电脑控制型自动空调器
6.2.3 执行器
执行器包括鼓风机电动机、压缩机、风门伺服电动机等元器件，如图1-13所示。图1-13 执行器
第2章 汽车空调本体结构原理
1 概述
1.1 汽车空调本体结构尽管汽车空调系统多种多样，但其基本结构相差不大。一般单冷式空调系统由下面几部分组成：压缩机、冷凝器、干燥过滤器、膨胀阀、蒸发器、送风机等部分（图2-1）。
它的工作原理如下：压缩机运转时，将蒸发器内产生的低温低压制冷剂蒸气吸入并压缩后，在高温高压（约70℃，1471kPa）的状况下排出。这些气态制冷剂流入冷凝器，并在此受到散热器和冷却风扇的作用强制冷却到50℃左右。这时，制冷剂由气态变成液态。被液化了的制冷剂，进入储液干燥器，除去水分和杂质后，流入膨胀阀。高压的液态制冷剂从膨胀阀的小孔流出，变为低压雾状后流入蒸发器。雾状制冷剂在蒸发器内吸热汽化变成气态制冷剂，从而使蒸发器表面温度下降。从送风机进来的空气，不断流过蒸发器表面，被冷却后送进车厢内，使车厢内降温。气态制冷剂通过蒸发器后又重新被压缩机吸入，这样反复循环即可达到制冷的目的。图2-1 单冷式制冷系统工作原理示意图1.2 汽车空调本体对配置制冷压缩机的要求
汽车空调制冷压缩机主要采用容积式压缩机。汽车空调压缩机的动力，大部分来自汽车发动机。因此根据汽车本身的特点，对应用的压缩机提出如下的特殊要求。
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。所以在汽车的不同工况下，对压缩机的性能要求是矛盾的。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。即要求压缩机起动转矩小，不破坏发动机的稳定工况。压缩机本身的振动小，噪声小。
5）制造容易，价格低廉。
2 汽车空调压缩机应用概况
目前正式应用在汽车空调上的压缩机不少于30种，按其运动形式和主要零件形状，压缩机分类如图2-2所示。
汽车空调制冷压缩机的结构、性能、特点及应用情况如下。
1）曲轴连杆式压缩机是使用时间最早、最长的第一代产品，目前仍然应用在家用制冷装置和空调器上。中型曲轴连杆式压缩机仍在公共汽车和旅游客车上大量应用。
2）摆盘式和斜盘式活塞压缩机是第二代产品。它的优点是没有连杆，主轴上惯性较小，结构紧凑。从1953年至今，汽车空调应用中仍以它为主。
3）径向活塞式压缩机虽然20世纪70年代便已问世，但它在应用过程中，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。往复活塞式压缩机共同的特点是活塞做往复运动。所以，运动惯性力大，转速的提高受到了限制。这样在相同体积下与其他制冷机比较，其制冷量小，振动大，容积效率较低。特别是惯性力对转速的限制，是它们可能被旋转式压缩机所取代的根本原因。
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润滑油来润滑和密封，所以润滑系统较复杂。图2-2 汽车空调压缩机分类
5）涡旋式压缩机为第四代。它的特点是基本具备了汽车对空调压缩机提出的要求和特性，是一种最有前途的压缩机。目前应用在轿车上的一些型号已全面地显示了它的优越性，但其在大型客车上的应用还有一段距离。
目前，大型汽车上的空调压缩机仍然采用曲轴连杆式。这是因为它可以按照需要的制冷量，配置多缸制冷压缩机，既便于生产，又便于维修。它的低速性能亦比其他压缩机好，所以特别适用于在大制冷量需求的汽车空调上采用。
旋叶式压缩机的结构很理想，但它的旋叶片是滑移式的，所以磨损严重，寿命短，维修量大。另外由于转子旋转到气缸空间容积最大处时，叶片由于摩擦力和伸长量大，导致叶片振动，产生泄漏振纹以致折断。因此它的速度、排气压力受到限制，制冷量亦较低。所以还需进一步改进，才能得到广泛应用。
滚动活塞式压缩机具有很多优点。它完全克服了旋叶式的上述缺点，制造工艺亦较简单，滚动活塞式压缩机的最大缺点是：容积效率、制冷系数都会随着转速的增加而下降。这样压缩机在高速时，制冷效果不佳，能耗也增加。这点在汽车空调上显然不适合，对它进行改进很有必要。
三角转子压缩机由于有汪克尔式发动机几十年的研制经验，采用合理的密封结构，使气体的泄漏量大大减少，从而使它在低转速下仍有较高的制冷能力和容积效率。由于它允许采用较高的压缩比，所以制冷能力强，应该说这种压缩机在汽车空调上是有广阔前景的。但在高速运转情况下出现的系统润滑困难和磨损较大，以及相应的压缩机离合器的离合振动问题都还有待解决。
螺杆式压缩机的最大特点是工作可靠性最高，寿命最长。适合于应用在汽车空调上。但是在同样的制冷量情况下，它的重量最大，是绝热效率最低的压缩机。因为它依靠两个螺杆啮合的空间来吸气，由于啮合空间小，所以排气量亦小，单位重量的制冷量就小。螺杆式压缩机还需要大量润滑油来润滑和密封螺杆的啮合面，带走大量热量。所以绝热效率最低，能量利用率低，即制冷系数比较低。吸气压力变化引起的附加功耗以及低速性能差也是它的致命弱点。所以螺杆式压缩机目前主要应用在大型客车的独立式空调系统上。
涡旋式压缩机性能优良，工作可靠，体积小，重量轻，适合于各种档次的轿车上，但应用在大型客车上，还有许多技术难题有待解决。
为了保护地球的有限资源，减少环境污染，各国对汽车的每100km耗油量都做出严格的限制。加装空调后，汽车油耗增加7%～10%。因此，节能型汽车空调压缩机是今后的发展方向。很显然，在高速下调节压缩机的制冷输出量，降低发动机的能量消耗，保证汽车具有优良的动力性和车内的舒适性，以及降低油耗是当今各类型压缩机开发研制的方向。
变容量压缩机便是根据上述要求提出来的。它可以根据发动机的转速、车内的温度、自动地调节压缩机输出的制冷量，达到压缩机能量的输出与车内热负荷的完美匹配，从而进一步提高汽车的舒适性和降低汽车的燃油消耗。
各类型压缩机都可根据自身的结构特点，通过简单的方法，达到变容量调节。曲轴连杆式、斜盘式、滚动活塞式等压缩机的能量调节都是突变性的、分级的，这无疑不利于车内空调环境的稳定，对发动机的稳定工况亦有不利影响。节能效果也不太明显。
摆盘式、螺杆式、涡旋式三种压缩机，输出的能量控制是无级变化的。它能根据发动机的转速、车内温度，自动地调节压缩机的制冷量。压缩机的无级变化的能量控制节能效果十分显著，且能大大提高车内空调的舒适性，是车用制冷压缩机的发展方向。
3 汽车空调制冷压缩机结构原理
3.1 活塞式压缩机结构原理活塞式压缩机是目前应用最广泛的压缩机，约占整个汽车空调压缩机市场的80%。其中曲轴连杆式压缩机基本用于大型公共汽车和旅游客车。斜盘式或摆盘式压缩机则绝大部分应用于轿车和中小型客车。
3.1.1 曲轴连杆式压缩机
1.工作原理
曲轴连杆式压缩机对制冷剂蒸气的压缩，是通过活塞在气缸内往复运动来完成的（图2-3）。它的动力是通过带轮从发动机输入的。压缩机的工作过程由压缩、排气、膨胀，进气等四个过程组成。图2-3 曲轴连杆式压缩机工作原理a）进气过程 b）排气过程1—排气阀片 2—阀板 3—进气阀片 4—活塞 5—气缸 6—曲轴连杆
1）压缩过程：进气过程结束后，活塞在曲轴连杆的带动下，开始向上运动。此时进气阀片和排气阀片都关闭。随着气缸容积不断减小，蒸气压力不断升高，温度也不断增加，当气缸内压力略超过排气阀片的弹性力时，它便打开，开始排气过程。
2）排气过程：排气阀打开后，被压缩的气体不断排出，虽然活塞仍不断向上运动，但气缸内的蒸气压力已不再升高。直到曲轴连杆活塞运动到上止点为止，排气过程结束。
3）膨胀过程：由于进气阀结构和制造安装工艺等原因，在压缩机活塞的顶部和阀板间存在一间隙，该容积称为余隙容积。由于它的存在，排气过程结束时，仍然有一定数量的高压蒸气残留在余隙里。当活塞开始从上止点下移时，余隙内的高压蒸气首先膨胀，排气阀片在排气腔内压力作用下关闭。活塞继续下行，余隙内蒸气不断膨胀，直至压力略低于进气腔内压力时，进气阀片打开，开始进气。
4）进气过程：当余隙容积内的剩余气体膨胀，压力略低于进气腔内压力时，进气阀片打开，蒸气被吸入气缸内，随着活塞的下移，气缸容积不断扩大，低压蒸气不断被吸入。由于进气惯性和阀片弹性的惰性，活塞下移到下止点并往上移动的一段时间后，进气阀片方关闭，停止进气。这样压缩机便进入下一个循环。压缩机便是这样周而复始地重复着上述循环过程，把低压制冷剂蒸气变成高压蒸气。
2.布置和结构图2-4 气缸的布置形式a）直列式 b）V型 c）W型 d）S型
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