作者：吴文琳 主编
出版社：化学工业出版社
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汽车空调检修及实例精粹试读：
前言
随着我国汽车工业的发展，汽车电子技术在汽车上的广泛运用，使得汽车空调系统的结构也越来越复杂，控制部分的电子化程度也越来越高，许多高级轿车已采用微电脑控制的自动空调系统。汽车空调的维修也面临更多的困难。为了满足广大汽车维修人员尽快掌握汽车空调的结构原理和维修技术，我们编写了本书。
本书从汽车空调维修工的实际需要出发，简明扼要地介绍了汽车空调系统的结构及工作原理，重点讲述了空调系统的维护与部件检修、故障的诊断及排除方法技巧,并精选了239例具有广泛代表性的汽车空调检修实例，读者可以举一反三，将故障的诊断与排除方法运用到其他类似的车型，为广大汽车维修人员快速提高汽车空调的维修技能提供了一条捷径。
本书分成五章，主要内容包括汽车空调系统的结构与原理、汽车空调电路图的识读、汽车空调系统的维护与检修、汽车空调系统故障的诊断与排除和汽车空调检修实例精粹。书末附有汽车空调故障代码，方便读者查阅使用。
本书简明实用，通俗易懂，操作性强。适合汽车维修人员、汽车驾驶人员和汽车工程技术人员使用，也可作为大中专院校相关专业和培训学校的参考教材。
本书由吴文琳主编，参加编写的人员还有林瑞玉、林国洪、林清国、陈玉山、许宜静、刘燕青、吴荔城、邱宗许、傅瑞聪、陈瑞青、黄国良、施先柏、杨向阳、林莆杨、林春霞、王元、王明顺等。在本书编写的过程中借鉴和参阅了大量文献资料和相关书籍，在此谨向资料的作者及编者深表感谢。
由于编者水平有限，书中不足之处在所难免，望广大读者批评指正。编 者第一章 汽车空调系统的结构与原理一、空调系统的组成与分类1.空调系统的组成与原理
为了提高汽车的舒适性，现代汽车都采用了汽车空调系统，简称空调。其作用是对车室内空气的温度、湿度、流速和清洁度等进行调节，并预防或去除风窗玻璃上的雾、霜和冰雪。创造出一个温度和湿度适宜，空气清新、洁净的环境，满足人们对汽车舒适性的要求。
汽车空调系统主要由制冷系统、采暖系统、通风系统(又称送风系统)和控制系统四个子系统组成,如图1-1所示。图1-1 汽车空调系统的组成
①制冷系统的作用是夏季为车内提供冷气。因此作为冷源的蒸发器的温度低于空气的露点温度，所以制冷系统还具有除湿和净化空气的作用。
②采暖系统又称为暖风系统,它的作用是在冬季为车内提供暖气以及为风窗玻璃除霜、除雾，根据获取热源的方法不同，汽车空调暖风系统可分为独立式和非独立式暖风系统两种类型。
独立式暖风系统是利用柴油或煤油等燃料在一个专门的燃烧装置内燃烧产生热量为车内提供暖气。独立式暖风系统的特点是供暖充分，不受汽车运行状态的影响。故主要用于需要较大供暖量的大、中型客车。
非独立式暖风系统是利用发动机工作时冷却液的余热(95℃左右)为车内提供暖气，因此也称为水暖式暖风系统。它的供暖量较小，但对小型客车和轿车来说足以满足车内供暖需求，因此广泛应用于小型客车和轿车。
③通风系统的功用是净化车内空气，保持车内空气新鲜舒适。汽车通风分为自然通风和强制通风两种形式。自然通风是利用汽车行驶时，在汽车内、外产生的风压来实现的换气通风。强制通风是利用鼓风机将车外空气强制送入车内来实现的换气通风。
④控制系统的功用是控制空调系统工作，实现制冷、采暖和通风。控制系统主要由电气部件、真空管路、操纵机构和控制开关等组成。控制系统一方面要对制冷和采暖系统的温度和压力进行控制;另一方面要对车内空气的温度、风量、流向进行操纵控制，从而实现空调系统的各项功能。
小提示大中型客车、小型客车和轿车空调系统的结构特点
①在大中型客车上,上述各系统通常独立安装并可单独使用。如在车顶安装两个或三个独立的强制换气扇用于车内通风换气,冬季采用独立的燃油燃烧式加热器为车内供暖;夏季则用专门的空调发动机(副发动机)驱动独立式制冷系统为车内提供冷气。
②在小型客车和轿车上,则将上述各系统有机结合起来,组成具有采暖、通风、降温、除湿、风窗玻璃除霜、除雾等功能的冷、暖一体化空调系统。这种空调系统冷、暖、通风共用一个鼓风机和一套操纵机构,采用冷暖混合式调温方式和多种功能的送风口,使整个空调系统具有总成数量少、占用空间小、安装布置方便、操作调控简单、温湿度调节精度高以及出风分布均匀等优点。
(1)普通汽车空调系统的组成与工作原理
普通汽车空调系统一般由制冷系统、采暖系统、通风系统、电气控制系统四大部分组成。严格来说，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 制冷系统主要由压缩机、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 采暖系统主要由加热器、水阀、水管、发动机冷却液等组成，如图1-3所示。图1-3 采暖系统
③通风系统(又称送风系统) 送风系统由进气模式风门、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瓶，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。图1-4 送风系统风门布置图
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、各种继电器等。
目前轿车的空调压缩机大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，很容易损坏，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。
普通汽车空调的工作原理是：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，因此借用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，在定压下气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;气化后的制冷剂蒸气，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，完成汽车空调的一个制冷循环。如此循环，借助于制冷剂状态的变化，达到制冷的目的。
(2)自动空调的组成与工作原理
自动空调和手动空调的机械部分基本是一致的。机械部分的故障诊断和修理方法也基本相同。自动空调和手动空调的区别在于空调的控制系统。如图1-5所示是自动空调控制系统的基本组成及控制原理。自动空调系统在普通(手动)空调系统的基础上，采用各种传感器、程序装置、伺服电动机和控制模块等带动执行机构。驾驶人通过操作控制器总成上的键来选择空调系统的工作模式和鼓风机转速。自动空调系统通过程序装置检测空气温度，调节气流混合门位置来达到并保持驾驶人预先设置的舒适程序。图1-5 自动空调控制系统的基本组成及控制原理
小提示
自动空调可以分为半自动和全自动空调两种,两者的主要差别在于是否有自诊断功能。半自动空调系统没有提供故障码存储器,全自动空调系统具有监控系统,监控系统随机存储器(RAM)存储诊断码。其次的差别是所拥有的执行机构的形式和传感器数量。汽车自动空调主要用于高级轿车。
①自动空调系统的功能 汽车自动空调系统不仅能按照乘员的需要送出温度和湿度最适宜的空气，而且可以根据需要自动调节风速、风量，还极大地简化了乘员的操作工作。汽车自动空调系统一般具有下列几种功能。
a.空调控制 包括温度自动控制、风量控制、运转方式自动控制、换气量控制等，以满足车内乘员对空调舒适性的要求。
b.节能控制 即压缩机运转工况的控制、换气量的最佳控制以及随温度变化的换气切换、根据车内外温度自动切断压缩机电源等的控制。
c.故障诊断储存 空调系统发生故障，电控单元(ECU)将故障部位用故障码的形式储存起来，在修理时能指示故障的部位。
d.故障、安全报警 主要包括制冷剂不足报警、制冷压力高压或低压报警、离合器打滑报警。
②自动空调系统常用传感器 自动空调系统一般由制冷、暖风、送风、操纵控制等系统组成。电子控制系统主要由传感器、执行元件(执行器)和空调电控单元(ECU)三部分构成。应用在自动空调系统的传感器主要有下列几种。
a.车内气温传感器(又称车内温度传感器、室温传感器) 车内气温传感器吸入车内空气，以确保乘客室的平均气温。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1-6所示。图1-6 车内气温传感器
b.车外气温传感器(又称车外温度传感器、大气温度传感器、环境温度传感器) 车外温度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。车外气温传感器如图1-7所示。图1-7 车外气温传感器
c.阳光辐射传感器 阳光辐射传感器如图1-8所示，它能检测太阳辐射的变化。图1-8 阳光辐射传感器
d.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，如图的1-9所示。有些自动空调器没有蒸发器温度传感器。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。图1-9 蒸发器温度传感器
e.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1-10所示。有些自动空调器不接收冷却液温度传感器信号。图1-10 冷却液温度传感器
③自动空调系统的执行元件 自动空调系统的执行元件一般包括伺服电动机、鼓风机及压缩机电磁离合器等，如图1-11所示。图1-11 自动空调系统的执行元件
a.进气伺服电动机 进气伺服电动机控制进气方式,电动机的转子经连杆与进气风门相连。当驾驶人使用进气方式控制键选择“车外新鲜空气导入”或“车内空气循环”模式时，空调ECU即控制进气伺服电动机带动连杆顺时针或逆时针旋转，从而带动进气风门闭合或开启，达到改变进气方式的目的。
b.空气混合伺服电动机 当驾驶员进行温度控制时，空调电控单元首先根据设置的温度及各传感器输送的信号计算出所需的出风温度，并控制空气混合伺服电动机连杆顺时针或逆时针转动，改变空气混合风门的开启角度，从而改变冷、暖空气的混合比例，调节风温至与计算值相符。电动机内电位计的作用是向空调ECU输送空气混合风门的位置信号。
c.出风模式伺服电动机 出风模式伺服电动机也叫气流方式伺服电动机。当驾驶人操纵面板上的某个出风模式键时，空调电控单元上的相应端子搭铁，而电动机内的驱动电路据此使电动机连杆转动，将送风控制风门转到相应的位置，打开某个送风通道。
d.最冷控制伺服电动机 最冷控制伺服电动机的风门有全开、中开和全闭三个位置。当空调电控单元使某个位置的端子搭铁时，电动机驱动电路使电动机旋转，带动最冷控制风门位于相应的位置上。
④空调电控单元(ECU) 空调电控单元又称空调控制器。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“系统放大器”、“自动空调器放大器”或“空调器ECU(电控单元)”。
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
控制器总成上的键是控制器的输入装置。控制器首先接收来自车内温度和车外温度传感器的输入信号，然后根据来自传感器和控制器总成上各键的输入，输出用于控制压缩机、电磁离合器、暖风加热器、热水阀以及模式门等的工作信号。
小提示手动与自动汽车空调的区别
①手动空调的风机转速、出风口温度及送风方式等功能是由驾驶人操纵和调节的。车内通风的温度控制是通过仪表板上的空气控制杆、温度控制杆、进气杆和风扇开关等来操纵通风管道上的各种风门来实现的。大多数经济型轿车都采用旋钮式的手动空调。
②半自动空调系统与手动空调系统的差别不大,其主要不同是半自动空调系统采用程序装置、伺服电动机或控制模块等操纵机构。半自动空调可以设定温度值,电脑自动保持恒温,但是风速是手动调节的。半自动空调一般装配在中档轿车上。
③全自动空调系统具有自诊断功能,可以及早发现故障隐患。全自动空调利用传感器随时检测车内外温度的变化,并把检测到的信号送给空调的电控单元(ECU)。ECU则按预先编制的程序对信号进行处理,并通过执行元件,不断地对风机转速、出风温度、送风方式及压缩机工作状况等进行调节,从而使车内温度、空气湿度及流动状况始终保持在驾驶人设定的水平上。全自动空调一般装配在中高档车上。
(3)全电动空调
现以丰田普锐斯轿车的电动空调为例，说明全电动空调系统的组成与工作原理。
①全电动空调系统的制冷原理 如图1-13所示，丰田普锐斯车全电动空调制冷系统主要由ES18型电动变频压缩机、冷凝器、储液干燥器、膨胀管、蒸发器及连接管路组成。当制冷系统工作时，空调变频器提供交流电驱动电动变频压缩机工作，电动变频压缩机从低压管路吸入低温、低压的气态制冷剂，将其压缩成高温、高压气态制冷剂(压缩过程)，再通过高压管道进入冷凝器，经冷凝器的冷却后，变为高温、高压的液态制冷剂(冷凝过程)，被送往储液干燥器，经过干燥过滤后，通过高压管道流入膨胀管，经膨胀管小孔节流，变成低温、低压雾状的液/气态混合物(降温降压)，送入蒸发器中，制冷剂在其内膨胀蒸发吸收大量的热量，气化成低温、低压的气态制冷剂(蒸发吸热过程)，重新被电动变频压缩机吸入进行再循环，在此过程中鼓风机不断地将蒸发器表面的冷空气吹入车内，达到制冷的目的。图1-13 普锐斯轿车系统制冷的组成
②全电动空调系统的制热原理 全电动空调系统制热原理如图1-14所示，主要由暖风液箱、电动冷却液泵、PTC加热器和鼓风机等组成。图1-14 全电动空调系统制热原理
当混合动力发动机冷却液温度高于规定的温度时，直流逆变器驱动电动冷却液泵把发动机的冷却液抽入暖风液箱中，加热周围的空气，鼓风机把被加热的热空气吹入车内。冷却液降温后通过散热器回到发动机。当混合动力发动机冷却液温度低于规定的温度，冷却液不能提供足够的热量或不能提供热量，这时PIC加热器加热空气，鼓风机把被加热的热空气吹入车内。
③丰田普锐斯车全电动空调系统的控制原理 如图1-15所示，丰田普锐斯车全电动空调系统是由空调ECU控制的全自动空调系统，主要由传感器、空调ECU和执行器三部分组成，采用模糊控制。空调ECU根据传感器检测驾驶室内外的空气温度、湿度、阳光总量、发动机状况、压缩机工作条件、温度设定信号、功能选择信号和风门的反馈信号等，进行分析、计算、比较，并发出指令，自动开启和关闭电动变频压缩机、冷凝器风扇、电动冷却液泵和PTC加热器，调整混合空气挡板位置，保持进风口和出风口处的最佳送风空气温度及空气流量。如检测到信号异常，则以故障代码的形式储存在空调ECU存储器中。图1-15 丰田普锐斯车全电动空调系统的控制原理
小提示丰田普锐斯车全电动空调系统的特点
与普通汽车的空调系统相比较,全电动空调系统具有如下优点。
①空调压缩机由电动机直接驱动,即使发动机熄火,空调也能发挥最大效率。
②空调与发动机的运转各自独立,空调的运转不会降低汽车的行驶性能。
③采用电动冷却液泵和PTC(正温度系数)加热器,发动机熄火后空调的制热系统仍可以正常工作。
④实际油耗下降20%。2.空调的分类
汽车空调的分类方法很多，可以按功能、驱动方式、结构形式、送风方式和空调自动控制程度等进行分类。
(1)按功能分类 汽车空调系统按功能不同，可分为单一功能型、冷暖合一型、全功能型。
①单一功能型 空调制冷系统和采暖系统各自单独工作，制冷和采暖系统各自分开，由两个完全独立的冷风机和暖风机所组成，各有各的送风机，控制系统也是完全分开的。这种空调主要用于大型客车和载货汽车上。
②冷暖合一型 它是在暖风机的基础上增加蒸发器芯子和冷气出风口(把暖风水箱和蒸发器装在一个机箱内)，但制冷和采暖各自分开，不能同时工作,共用一个内/外气进风口，分别设置冷、热气出风。目前许多轿车大多采用这种结构型式的空调。
③全功能型 这种空调是集制冷、除湿、采暖、通风、净化于一体，既可供冷气，又可供暖气，还可进行通风、除霜、除雾、除尘和调节温度等工作。
该系统在蒸发器和加热器之间设置了一个可以连续改变角度的混合风门。从蒸发器流出来的空气可以随混合风门的开度部分或全部通过加热器，流过加热器的空气和未流经加热器的空气在空调器内预先混合，再经风门送至各风口。混合风门的设置大大改善了对空气相对湿度的调节能力。夏季可以通过调节混合风门的开度来调节冷湿空气的再加热程度；冬季可通过调节混合风门的开度调节暖风的湿度。目前乘用车空调绝大部分都采用全功能型。
(2)按驱动方式分类 汽车空调按驱动方式可分为非独立式、独立式和电力驱动空调三种。
①非独立式空调 非独立式空调又称皮带式或被动式空调，由压缩机、冷凝器、储液干燥器、膨胀阀、蒸发器、控制电路及安全保护装置等组成。汽车发动机带动压缩机工作，中间通过电磁离合器的吸合或脱离来控制压缩机的运转与停止。非独立式空调需要消耗整车发动机10%～15%的动力，直接影响汽车的加速性能和爬坡能力，同时其制冷量受汽车行驶工况影响。
②独立式空调 独立式空调又称主动式或辅机带动式空调，它不用整车发动机而另外配备一个发动机用于带动空调压缩机的驱动方式。为了与整车发动机相区别，往往将另外配备驱动压缩机的发动机称为辅助发动机，而将整车发动机称为主发动机。
独立式空调大多用于大客车，其制冷压缩机和风机均由辅助发动机驱动，制冷和采暖功能集于一身。
独立式汽车空调系统的空调制冷压缩机由专用的空调发动机(也称副发动机)驱动，汽车空调系统的制冷性能不受汽车工况的影响，工作稳定、制冷量大，但由于其加装了一台发动机，不仅成本增加，而且其体积和重量也增大，这种类型的空调系统多用于大、中型客车。
③电力驱动空调 电力驱动空调用于特种车辆，例如混合动力汽车、雷达指挥车、营房车等。主要是在停车时空调处于工作状态，利用车上的电源，此时压缩机由电动机驱动，但同时仍需增加直流电源(汽车空调的电气元件是按直流电方式工作的)。三电公司推出的涡旋式电动压缩机就是以电力为动力源的，又如丰田普瑞斯混合动力汽车的空调也是采用电力驱动空调的。
(3)按结构形式分类 按结构形式分类,可分为整体独立式空调、分体式空调、分散式空调。
①整体独立式空调 这种空调装置往往是整体式空调，即将辅助发动机、压缩机、冷凝器、蒸发器等安装在一个底架上，底架固定在汽车底盘上，各总成之间通过传动带、管路连接成工作系统，再与整车风道相连，通过车内送风管将冷风送入车室内。压缩机由辅助发动机驱动工作。
空调系统和辅助发动机装在一个机架上，成为完整的独立装置。一般布置在汽车中部车架下，也有安装在汽车后部车架上，与风道和冷气箱的出风口相连，回风口一般直接与车身座椅下方的地板相连。
②分体式空调 分体式空调的结构形式也是独立式空调的一种，即将辅助发动机、压缩机、冷凝器、蒸发器部分或全部分开布置。
现以车顶置分体式空调为例进行说明。这种空调蒸发器与冷凝器组合成一体，与压缩机分开。压缩机由主机或辅助机带动。由辅机带动的侧压缩机与辅机组合在一起，有专用机架，机架上还有发动机散热器、辅助发电机等。
分体式空调的热交换装置有三种方式:第一种是在汽车车顶上方，称车外顶置式空调器；第二种是放在汽车后侧，称后置式空调器；第三种是与压缩机组对称放在车架侧面，称为底置分体式空调器。
③分散式空调 分散式空调的结构形式往往是非独立式空调。由于非独立式空调系统的压缩机必须由整车发动机驱动，故压缩机必须安装在发动机上，蒸发器和冷凝器等根据工作要求分散安装在汽车相关位置，并用管道相连接形成制冷系统。
分散式空调是将蒸发器、冷却器及压缩机(或压缩动力机组)各自组成独立总成，分散安装在汽车各个部位，目前大部分中、小型汽车都采用这种空调装置。
(4)按送风方式分类 按送风方式不同,可分为直吹式和风道式两种。
①直吹式 直吹式空调系统的冷气或暖气直接从空调器送风口吹出，一般小客车、中小型货车均采用这种送风方式。
②风道式 风道式空调系统的冷气或暖气经空调器处理后用风机使其通过风道，流经车厢顶部或座位下的各风口送至车内，此种方式送风较均匀，冷气或暖气可送到人体头部或脚部等所需要的部位。这种方式空调系统主要用在中、大型客车上。
风道式空调系统又可分为两侧送风和中央送风两种。两侧送风其风道布置在车顶两侧转角处，一般不占车内有效空间，对乘员起立和行走影响不大。但要求车窗框离车顶要有一定距离。中央送风的风道布置在车顶中央，与两侧送风相反，为了不影响乘客起立和行走，风道必须做得扁而宽，同时车厢宜设计得较高。
(5)按自动控制程度分类 按自控程度分类可分为手动控制、半自动控制及全电脑控制三种。
①手动调节空调 手动调节汽车空调由驾驶员拨动控制板的功能键和转动调节旋钮完成对温度、通风机构和风向、风速的调节。
②半自动控制空调 半自动空调系统与手动空调系统的主要不同是半自动空调系统采用程序装置、伺服电动机或控制模块等操纵执行机构。它是通过程序装置检测空气温度和气流混合风门位置来达到驾驶员的舒适程度。
③全电脑控制空调 全电脑控制空调由人工设定，控制单元控制自动运行，包括制冷机的运行、暖风水阀的开启角度、混合风门及新风门的开启角度、鼓风机的风速选择等。送风门的开闭则有钢丝绳索、真空作动器及微电动机三种操纵(包括混合风门及新风门的开闭)方式。它在高级豪华型车辆上采用。
自动控制空调可由电子控制器根据各相关传感器的电信号，自动对温度、风量及风向等进行调节，能够对车内空气环境进行全季节、全方位、多功能的最佳调节和控制。3.空调的制冷剂和冷冻润滑油
(1)制冷剂的种类
前汽车上所使用的制冷剂有R12和R134a两种。空调制冷剂R12会破坏大气层中的臭氧层而导致温室效应，所以已停止生产，R12将逐渐被R134a所取代。R22制冷剂在大、中型制冷压缩机上使用。
小提示制冷剂在使用中应注意事项
①制冷剂R12遇到明火或与加热的金属接触会分解产生有毒气体,应防止其接触过热物体。
②R12与R134a是互不相溶的,任何情况都不得混用,也不能相互替代,即使少量混合也会对空调系统产生严重的损坏。因此用于R12的维修设备,如管路接头歧管压力表及回收设备等,绝不可用于R134a。
③液态制冷剂是危险品,一旦溅入眼睛可引起失明或皮肤受损等伤害事故,在工作时必须戴护目镜和穿戴防护工作服及手套。万一溅入眼睛,不要揉,应用大量的冷水(不要用热水)冲洗眼睛,并立刻找医生做专门处置。如果液态制冷剂粘在皮肤上会使皮肤冻伤,此时也要用大量的冷水冲洗以减缓制冷剂对皮肤的冻伤。
④存放制冷剂的房间应保持通风良好,空气中含有少量的制冷剂是无害的,但其蒸发在密闭的空间时,会使人缺氧昏迷或失去知觉,甚至死亡。
⑤制冷剂钢瓶或容器应小心轻放,为防止损坏,应使用合适的阀门扳手开或关,在存储和取用制冷剂时所有的钢瓶应向上直立。
⑥不可加热制冷剂钢瓶,盛装制冷剂钢瓶的温度不可超过51.7℃,若钢瓶达到54.4℃,液态制冷剂严重膨胀,将使静压力上升很高。
⑦不得将制冷剂放入大气,只能使用专门的回收设备。将空调系统中的制冷剂回收时,回收钢瓶内收集的制冷剂量不得超过其标明容量的80%。
⑧R134a能燃烧,必须避免泄漏,更不能靠近火源。
⑨制冷剂具有强吸湿性,容器和制冷系统管路应避免直接与空气接触,注意防污染。
⑩冷冻润滑油罐必须盖紧。每次维修空调时,必须检查压缩机的油位,需要加冷冻润滑油时应先查阅生产厂家的说明及要求,不能使用与生产厂家推荐的等级和型号不同的油。不要把制冷剂从一个容器倒入另一个容器,不要把用过的制冷剂倒回容器。检查工具、管路、接头等,使其保持清洁。
(2)空调冷冻润滑油
空调压缩机使用的润滑油称为冷冻润滑油或冷冻机油，是一种在高、低温工况下均能正常工作的特殊润滑油，在空调系统中起到润滑、冷却、密封和降低压缩机噪声等作用。它是用于润滑整个系统密封件和垫圈的，另外有少量的冷冻润滑油被制冷剂所携带而在系统中循环，这种制冷剂和冷冻润滑油的混合物必须保证制冷系统的恒温膨胀阀和各个管路正常的运转。
①冷冻润滑油的种类 国内冷冻润滑油牌号有4种：即13号、18号、25号和30号，牌号越大，其黏度也越大，进口冷冻润滑油一般有SUNISO 3GS～SUNISO 5GS牌号。
②空调冷冻润滑油的选择 选择冷冻润滑油要充分考虑空调压缩机内部润滑油的工作状态，如吸排气温度等，根据润滑油的特性，在实际选用时，应以低温性能为主来选择，但也要考虑对热稳定性的影响。
小提示冷冻润滑油的正确使用
①不同牌号的冷冻润滑油不能混用,否则会变质。
②不能使用杂质浑浊的润滑油,否则会影响压缩机正常运转。
③不允许向系统内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在加注制冷剂时,应先加润滑油,然后再加制冷剂。
⑤冷冻润滑油容易吸水,用后应马上将盖拧紧。
⑥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。
⑦更换制冷系统部件时,应适当补充一定量的润滑油。二、空调制冷系统的结构原理与部件组成1.空调制冷系统的基本结构原理
(1)空调制冷系统的组成
汽车空调制冷系统主要由压缩机、冷凝器、储液干燥器、膨胀阀、蒸发器、低压管路、高压管路、控制器、制冷剂和电磁离合器等组成。
(2)制冷系统的工作原理
在汽车空调系统中，压缩机由发动机曲轴上的驱动带驱动旋转，并将蒸发器中因吸收车内热量而气化的低压气态制冷剂R134a，经低压软管和低压阀吸入压缩机。低温、低压气态制冷剂经压缩机压缩后，变成高温(约65℃)、高压(约1300kPa)的气态制冷剂，经高压阀和高压软管送入发动机散热器前面的冷凝器。制冷剂在冷凝器中由车外空气冷却成为高温(约55℃)、高压(约1300kPa)的液态制冷剂，并从冷凝器底部流向储液干燥器。经储液干燥器过滤、脱水后，由高压软管送入热力膨胀阀。经热力膨胀阀节流降压后，变成低温(约-5℃)、低压(约150kPa)的液态制冷剂进入蒸发器，并在蒸发器内大量吸收蒸发器管壁及周围空气的热量而蒸发气化，使蒸发器表面及其周围的车内热空气温度降低(从而产生冷源)。当鼓风机将车内热空气或车外热空气强制吹过蒸发器表面时，热空气便被蒸发器冷却而变成冷气送回车内空间，从而达到降低车内温度的目的。液态制冷剂在蒸发器内吸热气化为低温(约为0℃)、低压(约150kPa)的气态制冷剂，并经低压软管由压缩机再次吸入，从而完成制冷循环。
从而可见，汽车空调制冷系统的制冷流程为压缩→冷凝→膨胀→蒸发，循环往复。汽车空调系统制冷基本原理如图1-16所示。图1-16 汽车空调系统制冷基本原理
小提示汽车空调膨胀阀系统、膨胀管系统的不同点
①汽车空调膨胀阀的制冷循环 只要驾驶员开动空调,电磁离合器就总是处于啮合状态,从不断开,压缩机始终处于运行状态,靠吸气节流阀或靠绝对压力阀把蒸发器温度控制在0℃左右。这种循环系统中的膨胀阀可以根据制冷负荷的大小调节制冷剂的注入量。膨胀阀系统也称为传统空调系统。
②汽车空调膨胀管式的制冷循环(CCOT) 电磁离合器时而啮合,时而断开,压缩机根据车室内外温度时而运行,时而停止运行,因此也称为循环离合器系统。循环离合器系统也有使用膨胀阀的,但只是作为一种节流装置而已。
与膨胀阀式的制冷循环无本质的差别,只不过将可调节流量的膨胀阀换成不可调节流量的膨胀管,使其结构更加简单。为了防止液态的制冷剂进入压缩机而造成压缩机损坏,故这种循环系统将储液干燥器安装在蒸发器的出口,并按照它所起的作用更名为集液器,同时进行气液分离。液体留在罐内,气体进入压缩机。其他部分的工作过程与膨胀阀式的制冷循环相同。2.空调制冷系统的部件组成
在空调制冷系统中，压缩机起着压缩和输送制冷剂气体的作用。膨胀阀起节流降压作用，同时调节进入蒸发器制冷剂液体的流量，是系统高低压的分界线。蒸发器是输出冷气的设备，制冷剂在其中吸收被冷却空气的热量，使空气降温。冷凝器是放出热量的设备，蒸发器中吸收的热量、压缩机消耗的功所转化的热量一起从冷凝器上散发出去，被冷却空气带走。
(1)空调压缩机
空调压缩机是汽车空调系统的主要部件之一，它是制冷系统中低压和高压、低温和高温的转换装置。压缩机的功用是：①使压缩机进口处呈低压状态，使蒸发器携带潜热(包括吸收了车室内热量)的制冷剂流出蒸发器，这种低压状态可使制冷剂进入蒸发器；②将低压气态制冷剂压缩成高压气态制冷剂。压缩机的这两项功能只要有一个失效就会导致空调系统内的制冷剂无法循环，空调系统将工作不良或无法制冷。空调系统的压缩机工作时，吸气阀吸入制冷剂，压缩后从排气阀排出。
用于汽车制冷系统的压缩机按其运动形式可分为往复活塞式和旋转式两大类，具体分类如图1-17所示。图1-17 汽车空调压缩机分类
汽车制冷系统的压缩机按其工作时工作容量是否变化可分为定排量式和变排量式。变排量压缩机可根据空调系统的制冷负荷自动改变排量，使空调系统运行更加经济。目前广泛采用的是各种斜盘式和摆盘式压缩机。
①曲轴连杆式压缩机类型 近年来中、小型汽车大多采用斜盘式和旋转式压缩机，很少使用曲轴连杆式压缩机，而大客车仍主要采用曲轴连杆式压缩机。
曲轴连杆式压缩机的结构与发动机相似，一般采用双缸结构，曲轴回转，带动连杆使活塞进行往复运动，吸入和压缩气体。活塞上部的缸体上装有进、排气阀总成，在曲轴和壳体之间装有防止制冷剂泄漏的轴封。为保证零部件的正常运动，在曲轴箱内充有规定数量的压缩机润滑油及供油设施。
②旋转斜盘式压缩机 旋转斜盘式压缩机也称斜板式压缩机，是一种轴向往复活塞式压缩机，如图1-18所示。目前，它是汽车空调压缩机中使用最广泛的一种。国内常见的轿车，如奥迪、捷达以及富康等轿车的空调系统均采用斜盘式压缩机。图1-18 旋转斜盘式压缩机的结构
活塞处于前端极限位置是排气的终点，活塞的另一端则处于吸气的终点。当主轴带动斜盘转动时，斜盘驱动活塞做轴向移动，活塞在前后缸体中同时做轴向运动，等于两个活塞做双向运动。斜盘转动一周，前后两个气缸各完成一个循环，相当于两个气缸工作。
③摆盘式压缩机 摆盘式压缩机也称摆板式(又称单向斜盘式)压缩机，是一种轴向活塞式压缩机，往复式单向活塞结构，如图1-19所示。它与旋转斜盘式属同一类型，是目前汽车空调中应用最广泛的机型。图1-19 摆盘式压缩机的剖面图1—后盖；2—阀板；3—排气阀片；4—排气腔；5—弹簧；6—后盖缸垫；7—主轴；8—轴封总成；9—滑动轴承；10—端面滚动轴承；11—前缸盖；12—楔形传动板；13,18—锥齿轮；14—缸体；15—钢球；16—摆盘圆柱滚子轴承；17—摆盘；19—连杆；20—活塞；21—阀板垫；22—听气腔
小提示
摆盘式压缩机和斜盘式压缩机的工作原理基本相同,是将靠在主轴传动板上的摇板的摇摆运动变为单向活塞沿轴向的往复运动。它与旋转斜盘式压缩机的主要差别是:旋转斜盘式压缩机是由斜盘直接驱动活塞往复运动的,而摆盘式压缩机则是由传动板带动摇板,由摇板驱动活塞往复运动的。由于防旋齿轮和防旋销的作用,摇板不能跟着传动板旋转,只以主轴为轴心被推着摆动。摇板通过两端带有球铰的双球头连杆与活塞相连接,跟着摇板摆动,活塞在气缸内沿轴向往复运动。斜盘式压缩机与摆盘式压缩机的结构比较如图1-20所示。图1-20 斜盘式压缩机与摆盘式压缩机的结构比较
④变排量压缩机 不带电磁离合器的空调压缩机通常都是变排量空调压缩机，如图1-21所示。这种压缩机目前配置在新款和高档汽车上。变排量空调压缩机按结构划分有摇板型、叶片型和蜗杆型等几种。目前自动空调系统大多使用变排量斜盘式(摇板型)空调压缩机。图1-21 变排量空调压缩机的结构原理
变排量空调压缩机采用常啮合的传动方式，其传动带轮上设有橡胶件，橡胶件不仅起着传动和减振的作用，而且当空调压缩机出现过载或锁死故障时，橡胶件被切断，从而避免出现严重的机械故障。
⑤电控可变排量压缩机 电控可变排量压缩机的工作原理与机械变排量压缩机都是相似的，不同之处在于电控可变排量压缩机的调节阀具有一个电磁单元，操纵和显示单元从蒸发器出风温度传感器获得信号作为输入信息，从而对压缩机的功率进行无级调节，控制阀由机械元件和电磁单元组成。机械元件按照低压侧的压力关系借助于一个位于控制阀低压区的压力敏感元件来控制调节过程。电磁单元由操纵和显示单元通过500Hz的通断频率进行控制。
电控可变排量压缩机在无电流的状态下，调节阀阀门开启，压缩机的高压腔和压缩机曲轴箱相通，高压腔的压力和曲轴箱的压力达到平衡。满负荷时，阀门关闭，曲轴箱和高压腔之间的通道被隔断，曲轴箱的压力下降，斜盘的倾斜角度加大直至排量达到100%；关闭空调或所需的制冷量较低时，阀门开启，曲轴箱和高压腔之间的通道被打开，斜盘的倾斜角度减小直至排量低于2%。当系统的低压较高时，真空膜盒被压缩，阀门挺杆被松开，继续向下移动，使得高压腔和曲轴箱被进一步隔离，从而使压缩机达到100%的排量。当系统的吸气压力特别低时的，压力元件被释放，使挺杆的调节行程受到限制，这就意味着高压腔和曲轴箱不再能完全被隔断，从而使压缩机的排量变小。
(2)空调冷凝器
冷凝器的作用是对压缩机排出的高温、高压制冷剂通过其金属管壁和翅片将热量释放到大气中去，从而使高温、高压的气态制冷剂冷凝成中温、高压的液态制冷剂。气体状态的制冷剂在冷凝器中得到液化或冷凝，制冷剂进入冷凝器时几乎为100%的蒸气，而当其离开冷凝器时并非为100%的液体，因为仅有一定量的热能在给定时间内由冷凝器排出。因此，少量的制冷剂以气态方式离开冷凝器，但由于下一步是储液干燥器，故制冷剂的这种状态并不影响系统的运行。
(3)储液干燥器
储液干燥器主要由储液罐、干燥剂和过滤器组成。它的作用是：①储存制冷剂；②过滤水分、杂质；③防止气态制冷剂进入蒸发器；④储液干燥器提供了系统内液态制冷剂的缓冲空间，能及时调整和补充供给恒温膨胀阀液态制冷剂的流量，以保证系统内制冷剂流动的连续性和稳定性；⑤部分储液干燥器上部出口端装有一个玻璃视液镜，用于观察制冷剂在工作时的流动状态，从而可判断制冷剂量是否合适；⑥有些车型的储液干燥器上装有压力开关，可在系统压力不正常时，中止压缩机的工作；⑦有些储液干燥器上装有维修阀，供维修制冷系统时安装压力表和加注制冷剂之用。
由于膨胀节流装置不同，储液干燥器的安装位置也不同。一般来说，在装配膨胀阀的制冷系统中，冷凝器出口后部设有储液干燥器，从储液干燥器出来的制冷剂已是具有一定冷度的液态制冷剂；在装配节流管的制冷系统中，储液干燥器安装在空调压缩机的低压管路上，这种储液干燥器又称为集液器，可防止液态制冷剂被直接吸入空调压缩机。
视液镜也称观察窗，其功用是在加注制冷剂时，观察制冷剂加注量是否到位，也用来判断空调系统制冷量是否不足，是否由于制冷剂泄漏导致制冷剂减少。
在不少汽车空调系统中，视液镜多安装在储液干燥器上，优点是结构紧凑，可靠性较高。但在有些情况下，如加注制冷剂时，在储液干燥器上观察制冷剂不方便或无法观察，视液镜则安装在高压管路系统上；另外采用CCOT系统时，由于气液分离器上不能装视液镜，视液镜需安装在高压管路系统上。
小提示集液器与一般储液干燥器的区别
①集液器安装在制冷系统的低压区,而储液干燥器则安装在系统的高压区。
②集液器和储液干燥器存储的都是液态制冷剂,但集液器存储的这些制冷剂会在低压区慢慢地自然蒸发,离开集液器的只是气态制冷剂,因而起到气液分离的作用。而储液干燥器留下的多余的液态制冷剂,用以调节运行的需要。
③集液器中主要是气体,所以要求容积比较大,因而集液器尺寸一般比较大,而储液干燥器的尺寸一般比较小。
(4)膨胀节流装置
膨胀节流装置用于对高温、高压的液态制冷剂进行节流，液态制冷剂因压力降低而雾化，从而吸热、气化。汽车空调工作环境比家用空调恶劣得多，汽车在行驶过程中，由传动带传动的空调压缩机，其排量不断变化，外界热负荷也不断变化。这就要求膨胀节流装置能够持续进行调节，其参考指标与空调制冷系统相匹配。根据系统的结构及工作方式不同，膨胀节流装置分为两种：热力膨胀阀；节流管。
①热力膨胀阀 热力膨胀阀简称为膨胀阀，它是根据蒸发器出口制冷剂过热度的大小来调节制冷剂流量的。结构型式和工作原理不同，膨胀阀的工作方式也不同。按照平衡方式进行分类，膨胀阀分为内平衡式和外平衡式两种，其中外平衡式膨胀阀有F型和H型两种结构型式。按照调节方式(静止过热度)进行分类，膨胀阀分为内调式和外调式两种。内调式膨胀阀一般配置在中、小型汽车中，其静止过热度参数(弹簧预紧力)在出厂前已调好，此后在系统维护过程中不必再进行调节，而且装到车上之后，维修人员也无法进行调节。外调节式膨胀阀的静止过热度参数由生产厂家调好，在此后的维护过程中还可以根据空调系统的实际运行情况，对外调式膨胀阀进行调整。外调式膨胀阀一般配置在大型豪华客车中，这是因为空调系统的制冷功率大，时间久了容易造成膨胀装置的性能下降。外调式膨胀阀可以通过手动方式进行调整，从而有利于空调制冷系统维护，如图1-22所示。图1-22 膨胀阀的结构原理
从冷凝器流出的制冷剂是高压饱和的液态制冷剂，进入膨胀阀之后，由于节流作用，制冷剂压力迅速下降，出了膨胀阀之后，流体通道突然变大，饱和液态制冷剂迅速膨胀，变成低温、低压的不饱和液体，即气、液两相状态的制冷剂。制冷剂开始蒸发、气化、吸热，实现制冷。另外，膨胀阀还能够根据外界热负荷的大小来调节进入蒸发器的制冷剂流量，使发器处于最佳工作状态。桑塔纳2000系列轿车的膨胀阀安装位置如图1-23所示。图1-23 桑塔纳2000系列轿车的膨胀阀安装位置1—鼓风机；2—真空阀；3—加热器芯；4—出水口；5—进水口；6—制冷剂进口(来自储液器)；7—制冷剂出口(通往压缩机)；8—膨胀阀；9—蒸发器芯；10—温控器；11—进风罩滤网；12—进风罩；13—车厢温度开关
②节流管 采用节流管的空调制冷系统与变排量压缩机相匹配。节流管实际上就是一根细管，它主要起到增加流动阻力的作用。由于此段空调管路中没有设置储液干燥器，因此制冷剂可直接进入节流管，制冷剂压力迅速降低，来自冷凝器的常温、高压液态制冷剂，变成低压、液态制冷剂。制冷剂流出节流管后，因流通面积突然扩大而迅速膨胀，变成低温、低压的两相制冷剂，并在蒸发器内部蒸发而吸热，实现制冷。节流管的结构如图1-24所示。图1-24 节流管的结构
(5)蒸发器
蒸发器和冷凝器一样，也是一种热交换器，亦称冷却器，是制冷循环中获得冷气的直接器件。其外形近似冷凝器，但比冷凝器窄、小、厚。其结构型式如图1-25所示，主要由管子和散热片组成，在蒸发器的下方还接有水盘和排水管。图1-25 蒸发器的结构型式
蒸发器的作用与冷凝器的作用相反，它是用来吸热的。制冷系统工作时，高压液态制冷剂通过膨胀阀膨胀而压力降低，变成湿蒸气进入蒸发器芯管，吸收散热片及周围空气的热量。鼓风机将冷气吹送到车厢，达到降温目的。蒸发器通常装在仪表板后的风箱内，依靠鼓风机使车外空气或车内空气流经蒸发器，以便冷却与除湿。大型乘用车配置两个蒸发器，一个装在车前部，另一个装在车后部双蒸发器控制如图1-26所示。图1-26 双蒸发器控制
小提示新一代超薄型(RS)蒸发器结构的特点
新一代超薄型(RS)蒸发器由一个箱体、管道和冷却叶片组成。由于管道为挤压模塑形成的微孔管道,因此不但获得了很好的热量传递性能,也实现了蒸发器的薄壁化构造(38mm)。同时,新一代超薄型(RS)蒸发器通过缩小冷却叶片高度、管道厚度和散热片间距,促进了热量传递,芯部采用薄型材料,因而实现了小型化和轻量化。此外,蒸发器上采用了清洁涂层,可以抑制因细菌繁殖而产生的异臭,并且在蒸发器表面采取了无格处理,起到了环保的效果。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]