车用空调机工作原理说明书

原理 结构 车用空调

维修手册解说篇

车用空调机00500453

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目 录

1.车用空调机概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-1.车用空调机中的空气调节 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-2.车用空调机的结构 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-3.空调机的类型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22.车用空调机基本原理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52-1.空调机基本原理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52-2.加热的基本原理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92-3.车用空调系统 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103.制冷循环主要部件的结构与运行 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163-1.制冷循环的构成部件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163-2.加热循环的构成部件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514.车用空调机控制 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534-1.鼓风机控制 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534-2.压缩机控制 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 544-3.电路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

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1.车用空调机概要

1-1.车用空调机中的空气调节

车用空调机中的空气调节指的是，整体或局部地调节温度，湿度和风量，以便为乘客创造一个最佳1-2.车用空调机的结构

车用空调机和房间空调机的主要不同在于车用空调机所用动力都由汽车发动机来提供。比如，发动机通过皮带使压缩机转动而使空调机吹出冷空气，加热器利用发动机冷却剂的热量而吹出热空气。

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B.

车厢中的部件结构图

车厢中的空调机组由鼓风机组、冷却机组以及加热机组组成。

降低风量、或起动和停止压缩机。

1-3.空调机的类型

根据空调机组安装的位置和常规的控制方式，车用空调机的分类如图所示。

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A.a.

按照安装位置分类

根据安装位置的不同，空调机的分类如下所示：前置空调机

冷却机组被深深地安装在仪表板的内部并与加热机组相连。鼓风机组吸进新鲜空气或者再循环的空气，接着又把空气反向吹出。一般地，冷空气出风口位于中央以及驾驶员和乘客的侧面。热空气则

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B.a.

根据控制系统分类手动空调机

及关闭或者开启通风口。

b.

自动空调机

使用手动空调机时，车厢中的温度可能会高出或低于所希望的温度，于是就必须对温度和风量的进行精确调整。相反，自动空调机则由电脑控制，对阳光的影响或周围温度的改变进行自动补偿来维

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2.车用空调机基本原理2-1.空调机基本原理

A.a.

空调原理

自然现象中的空调原理

空调原理存在于许多自然现象中。

子，譬如当我们把酒精涂到皮肤上，或园中撒水的时候会感到凉爽。

这种现象是由酒精或水从周围环境吸收起的。因为液体需要热量，才热量被吸收

的那一侧就会变得凉爽些在这些自然现象中非常显而易见用这些自然现象来使人们获得凉爽。

同样，当把一个装满冰水的杯子放在户子的外面会形成一些水滴蒸气被杯子中的冰水吸取热量而冷凝形成的。

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b.

空调设备的原理

当通过蒸发液体从周围环境吸收热量来使房间

爽时，如果让气体排放到空气中并不补充话是不现实的。为此，应该使蒸然后液化须从气体中吸收热量，但气体如果缩的话，则液化就相对容易些。对于实际设备来说，需要用压缩机给器从气体中吸收热量。

当物体的热量升高或降低时，其温度和状态

变。伴随物体状态变化的热量被称作潜热，物依靠这些改变来散发或吸收热量。

c.

对空调设备的要求

通常，空调设备中将极易蒸发的液体（即制冷剂）密封在设备内，通过管路循环在相连的装置中重复地进行气体、液体的转变。车用空调机通常在制冷循环中使用气体压缩。为使空调设备制冷效果好，应使用在尽可能低的温度下也可变为气体并且容易液化的制冷剂。在蒸发器中，制冷剂应该高

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B.

车用空调机的制冷循环

车用空调机的制冷循环包括压缩机、冷凝器、储液罐、膨胀阀和蒸发器。制冷剂在制冷循环中循环，室内的热量被蒸发器带走并通过冷凝器释放到汽车外面。

b.

c.

压缩机吸入在蒸发器中被蒸发的制冷剂气体并压缩，以便它在冷凝器中容易液化。制冷剂在压缩机中被压缩后即变成高温高压气体。冷凝器

冷凝器液化从压缩机来的高温高压制冷剂气体。制冷剂进入冷凝器即被冷却并从气体变为液体。此时，必须保证它在冷凝器出口被完全液化。如果在冷凝器中制冷不充分且仍留有制冷剂气体的话，那么制冷能力就会降低。储液罐

储液罐是制冷剂的临时储罐。在车用空调机中，由于使用发动机来驱动压缩机，所以压缩机的转速变化非常大。车厢中温度受外界空气温度的影响很大，特别是夏季，停放在太阳光照射下的汽车，其内部温度会非常高。所以当压缩机转速和车厢温度出现变化时，在循环中的制冷剂流量就会出现波动。储液罐就是用来控制这个波动。

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d.

e.

C.a.(1)

b.

膨胀阀： （在冷却机组中）

膨胀阀是一个在蒸发器下部保持压力的阀门。通过阀门的喷射，高压液态制冷剂被变成容易蒸发的低压、低温制冷剂雾。蒸发器： （在冷却机组中）

蒸发器通过从周围的散热片和管子吸收热量来把制冷剂变成气体从而使车厢冷却。在蒸发器中，雾状制冷剂从车厢吸收热量被突然蒸发，蒸发器出口周围的制冷剂被完全气化。制冷剂

车用空调机制冷剂

HFC-134a因为下列原因被用在车用空调机中。

不损坏制冷剂管路中用于吸收安装在发动机上压缩机震动的橡胶管。可以保护环境不破坏臭氧层。潜热高，易液化。不燃不爆。

无毒无腐蚀性且不损害食物或衣服。容易购买。制冷剂特性

车用空调机中的制冷剂HFC-134a的特性如下。从曲线图可以明显地看出，高压的制冷剂即使在高温下也能保持液态，而在低压时-10℃仍易蒸发。例如，如果它在0℃时变成气体，那么蒸发器也是0℃，而通过的空气则会被冷却。如果降低压力以便在-5℃变成气体，蒸发器同样要保持在-5℃，那么就会结霜，空气不能通过，这样就无法完成制冷。制冷剂气体必须被再次液化,但在夏季，汽车中的冷凝器不可能保持在40℃这样的温度。如今，可以做到的是，如果冷凝器中的压力超过1.7 MPa（约17 kgf/cm2 G），保持冷凝器在60℃，HFC-134a就可在60℃液化。因此，曲线显示，如果气体在冷凝器入口处的温度大约80℃，那么降温20°就可使冷凝器出口处气体液化。

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2-2.加热的基本原理

A.

加热原理

通常，在车用空调机中，通过发动机加热的发动机冷却液和来自车厢的冷空气进行热交换，使车厢内升温。水泵把发动机冷却液送到加热器芯，而水阀则控制流量。

∈

∈

SD0017C

B.a.

分类

有两种类型，即空气混合型和流量控制型，通常采

用空气混合型。空气混合型

这种方式是通过控制加热器芯的热空气和空气合门的冷空气比率，来实现最佳温度。b.

流量控制型

水阀控制流过加热器芯

器芯和通过它的空气的温度。

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2-3.车用空调系统

在车用空调系统中，为了保持车厢的最佳状况，鼓风机通过新鲜空气和内部空气之间的进气切换，净化空气并控制风量；冷却机组控制湿度；加热机组控制出风温度和出风口。

空调机项目

123456

整体图如下。

设备鼓风机组鼓风机组鼓风机组冷却机组加热机组加热机组

新鲜/内部空气进口控制

净化风量控制湿度控制出风温度控制出风口控制

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A.

风量控制（出风口风量控制）

风量控制通过改变鼓风机的鼓风机风扇速

进行。

B.

新鲜/再循环空气入口调节（切换空气入口）再循环方式(RECIRC)，只循环车厢中的空气；

鲜空气方式(FRESH)，用来和车外空气进行交；还有中间方式。近来，一些车辆部吸进新鲜空气并使内部空气沿底部循环而用了双层控制。

a.b.

再循环方式

当制冷负荷很大、在隧道中、在交通堵塞时，或者新鲜空气有可能污浊的时候就采用这种方式。新鲜空气方式

采用这种方式可以吸入新鲜空气并在加热时防止车窗结霜。

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c.

新鲜/再循环空气双层控制

当选择新鲜空气方式（室外空气进入）时，车厢会因空气混合门处于MAX-HOT位置而突然变热，在通常系统中加热效率将低于再循环方式下的加热效率，因为全部的空气都来自车外（冷空气）。新鲜/再循环空气双层控制依据控制环境从车厢顶部吸入新鲜空气并从底部循环内部空气*1。同时保持和再循环空气一样的加热效率，并可以防止再循环方式中很容易发生的车窗结霜。

*1:当空气混合挡板处于MAX-HOT位置时使用，空气入口处于新鲜空气方式，而出风口则处于FOOT 或者FOOT/DEF方式。在

一些车辆中，鼓风机速度和车辆速度也成为本控制的操作条件。

空气过滤器安装在鼓风机组的风扇

去花粉、灰尘及其他颗粒，净化和新鲜空气。一些过滤器还采用活性碳来除味。

D.

湿度控制（通过控制蒸发器出口温度来实现）当空调机以再循环方式运行时，乘客的呼吸会

加湿度并使车窗结霜。如果车外的湿度很大时采用新鲜空气方式，就会增使乘客感觉不舒服。为避免这样的情况可以除去客厢中的湿度并保持舒适湿气结霜的极限值0℃可最大程而，除湿工作也会使驱动压缩机所需的动力加。因此，除了冬季车窗容易结霜时，可以采调高蒸发器出口温度来设定湿度范围，用经济效的控制可以节约能源。

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E.

a.

出风温度控制

出风温度通过风扇电机产生的风量来调节，冷空气来自蒸发器中的低温制冷剂，热空气来自发动机的热水。控制温度的方法是，空气混合系统，分别把穿过蒸发器和加热器芯的冷空气和热空气混合并吹出所要求的温度的空气，再加热系统会把空气从蒸发器送到加热器芯。大多数汽车采用空气混合系统，而一些豪华汽车则采用再加热系统。此外，空气混合门可以用机械方法动作，直接通过伺服电动机或通过拨动杆以及线缆动作。空气混合系统

因为空气混合门（控制加热器芯加热器芯的再加热空气的比例）和空气混合室（均匀地混合热冷

b.

再加热系统

本系统通过把冷空气从蒸发器送到加热器芯来控制温度。与空气混合系统不同，它不需要空气混合

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F.

出风口控制

已按正确比例调节过温度的空气从适当的出风口吹出。每个出风口都有一个用来关闭和打开的门，并能以许多组合的形式将风吹到所需方向。每个出风口分配的风量概述如下所示。

出风口方式

面部脚部F/D（脚部/除霜部）除霜部

分配的原理

当希望把风送到身体的上半部时采用。

当希望把风送到脚部时采用，可以通过从除霜出风口吹出一部分风来防止车窗结霜。 当在寒冷地区驾驶汽车挡风玻璃结霜时采用FOOT方式。 车窗除霜。

B/L (双方向) 当希望把风送到身体的上半部和脚部时采用。

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G.

门的类型

通常，空气混合门和出风口控制门都使用平板门，但要求有向里旋转的空间；所以一些豪华车辆使用占用空间少的薄膜挡板。

本系统由薄膜挡板、步进电机、传动轴、辅助传动轴、中间轴和带有导线或皮带轮的双轴传动机构组成。薄膜挡板靠安置在辅助传动轴侧面的弹簧的力量而完全张开。利用步进电机的正转/反转能

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3.制冷循环主要部件的结构及运行3-1.制冷循环的构成部件

在车用空调机中，制冷剂是密封在管路中循环的，在此期间制冷剂汽化和液化，然后再汽化，在制冷循环中如此反复运行以获得冷空气，在加热循环中，发动机冷却液循环，从冷却液的热量中获得热风。在此将说明制冷循环包括的主要部件。

a.

功能

压缩机是由电磁离合器和一个由发动机带动的

过电磁离合器的皮带驱动。首先，蒸态制冷剂汽化并通过从车厢内吸收温、低压制冷剂。然后，体并传送到冷凝器。

*1:至于DL皮带轮，请查看“电磁离合器和DL皮带轮”部

分。

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b.

分类和历史

车用空调机中的压缩机分为往复型和旋转型。往复型有曲轴型、旋转斜盘型和摆动斜盘型，旋转型有涡杆型和叶片型。图表示了压缩机类型的采用历史。因为各时期所有的空调机必须做的是制冷，要满足市场上车辆质轻、紧凑、安静、节能以及舒适度的需求，各种类型压缩机都在发展。一般说来，起初使用的是曲轴型压缩机，但是为适应小型安静型车辆的需求，现在正在使用涡杆型压缩机--旋转型压缩机的一种。现今，为了满足节能及舒适度的需求，各种类型的压缩机都采用可变容量压缩机。

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c.往复型压缩机

(1)曲轴型压缩机A)特征

往复型压缩机是最基本的型号，它由曲轴、连杆、以及活塞组成。它可靠性高，但是因为其扭矩的

B)

构造

通过曲轴，可以将旋转改变为活塞的上升和下降。曲轴是通过两端的轴承来支撑的。当曲轴完成一个周期、它带动活塞一上一下吸入并压缩气体。汽缸上部的下面装有一个带阀

片的吸入口（吸入阀），上面装有一个排出口（排出阀）。

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