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浅谈汽车空调系统
作者: 峻宇 来源: 网友推荐 日期: 2003年06月10日

空调A/C(Air Conditioning)是指具有空气调节功能的装置,是用人工的方法将空气的温度、湿度、洁净度和流动速度调节到符合人体舒适的要求。就一般的轿车空调而言,其空调系统仅能起着降低车厢内的空气温度和使空气不断循环的作用;但现在一些高级轿车的空调装置已朝智能化方向发展,能够按照预选指令自动调节车厢内的空气温度、湿度和流动速度,乘员坐在里面有一种四季如春的清鲜感觉。

一.汽车空调系统的组成

汽车空调的组成与家用分体式空调类似,其主要由制冷剂、蒸发器、压缩机、冷凝器、储液罐和膨胀阀构成,并利用制冷剂的不断变态循环来达到制冷效果。

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汽车空调系统构成图

(图中英文翻译:EVAPORATION CORE:蒸发器芯;SUCTION HOSE:抽气软管;LOW PRESSURE VAPOR:低压蒸气;LOW PRESSURE SERVICE ACCESS GAUGE PORT VALVE:低压检测仪表接口端口阀;HIGH PRESSURE SERVICE ACCESS GAUGE PORT VALVE:高压检测仪表接口端口阀;ADAPTER REQUIRED:转换接头;COMPRESSOR:压缩机;CLUTCH CYCLING PRESSURE SWITCH:循环压力离合器开关;SUCTION ACCUMULATION:储液罐;DISCHARGE HOSE:输出软管;HIGH PRESSURE VAPOR:高压蒸气;SPRING LOCK COUPLING:弹簧锁耦合;ORIFICE TUBE IN LIQUID LINE:液体管路中的阻尼孔;LIQUID HOSE:液体软管;HIGH PRESSURE:高压;FRONT OF VEHICLE:车辆前方

1.制冷剂

制冷剂又称雪种或冷媒,是一种易于蒸发的液体,其化学形态的转变(液态-气态-液态)是空调制冷功能的基础。汽车空调通常采用氟里昂气体R12和R-134a作为制冷剂,其中R12是使用历史较长且较普遍的一种制冷剂,但是由于R12内含会破坏大气臭氧层而导致温室效应的氯分子,所以数年前世界各国代表签定的蒙特利尔议定书已明确规定停止生产和使用氟里昂R12。R-134a制冷剂是九十年代开始使用的品种,由于其不含对臭氧层有破坏作用的氯分子,并对汽车原空调系统的改动较少,所以被联合国有关组织推荐使用,现在国内外新车的空调系统很多都使用了R-134a制冷剂。

R-134a与R12空调系统相比,两者热力性质和系统结构相似,最大的不同之处是冷冻油。冷冻油是一种与制冷剂相溶,能够对压缩机起润滑作用,且化学性质稳定的液体润滑剂。R12的冷冻油是可溶于R12之中的矿物油。R-134a的分子极性较强,与R12润滑矿物油不相溶,若共用R12矿物油则无法对R-134a空调系统起润滑作用,R-134a的冷冻油一般是用一种叫做PAG或酯类的润滑剂。此外,R-134a制冷剂会溶化R12空调系统的密封材料。所以,R-134a制冷剂与以前的R12制冷剂不存在互换性,并且,使用R-134a的车载空调系统,厂方都会在压缩机、冷凝器、蒸发器、橡胶管和灌充设备上注明R134a的标志以示区分。

2.蒸发器

蒸发器结构犹如一台小型散热器,雾状制冷剂流过其内部曲折盘绕管路时发生汽化,送风风扇旋转将车内空气不断地通过蒸发器表面被吸取热量后,变成了冷风,再由风管道吹出,起到降低车厢内温度的作用。

3.压缩机

压缩机的功能是将汽化后的制冷剂通过压缩再次转变为液体,为下一个制冷循环提供充足的液态制冷剂。压缩机由发动机曲轴通过皮带驱动,发动机不起动时空调机也不工作;相反,空调机工作以后,需要使用发动机的部分输出功率来驱动压缩机,所以会降低发动机的功率。另外,压缩机还装有电磁离合器,进而允许驾驶者可以根据需要通过开关按钮来启闭汽车空调。汽车空调压缩机主要有转子式空压机、旋涡式空压机和可变容量式空压机等几种类型。

4.冷凝器

冷凝器形如散热器,通常安装在散热器的前面。其主要功能是使经压缩机压缩后变为高压高温的制冷气体通过带有散热片的冷凝管路,并靠外部空气冷却,使制冷气体还原成液体。近年来,为了增加冷凝器的送风量,除散热器的冷却风扇外,很多汽车还装备了电动风扇,确保了当汽车行驶风不足时冷凝器仍能获得所需要的散热能力。

5.储液罐

储液罐是暂时存储高压制冷剂的装置,此外还起到分离未完全液化的制冷气体和液体状制冷剂的作用;同时,储液罐中还内装了去除制冷剂中水分的干燥剂;另外,其还备有清除异物的滤清器。圆筒形的储液罐通常是垂直布置的,其上部设有观察玻璃窗,可以由此观察循环的制冷剂流量。

6.膨胀阀

膨胀阀其实就是一种节流阀,当液状制冷剂通过时,膨胀阀促进制冷剂汽化,从而使制冷剂形成喷雾状后流进蒸发器,并通过蒸发器的作用后起到降温目的。膨胀阀一般与蒸发器安装在一起。另外,驾驶者既可以通过驾驶室中控台上的旋转开关来直接调节膨胀阀的节流开度,也可以通过温度传感器来调整膨胀阀的节流开度,进而实现控制制冷剂的喷雾量,以达到改变制冷能力的目的。

二.空调系统的工作方式

汽车空调的基本工作原理是:液体制冷剂具有常温下可汽化的特点,当遇热变成蒸气时吸收周围的热量;当遇冷变成液体时释放本身的热量。空调系统就是利用制冷剂这个特点将车厢内区域的热量带走,转移到车厢以外的地方去,进而达到降温目的。空调系统的工作方式如下:从蒸发器出来的低压气态制冷剂流经压缩机后变成高压高温气体,经过冷凝器散热管降温冷却变成高压低温的液体,再经过贮液干燥器除湿与缓冲,然后以较稳定的压力和流量流向膨胀阀,经节流和降压后流向蒸发器。制冷剂一旦遇到低压环境即蒸发,吸收大量热能。车厢内的空气不断流经蒸发器,车厢内温度也就因此降低。制冷剂流经蒸发器后再次变成低压气体,又重新被吸入压缩机进行下一次的循环工作。

在整个系统中,膨胀阀是控制制冷剂进入蒸发器的开关,制冷剂进入蒸发器太多就不易蒸发;但制冷剂进入蒸发器太少则车厢内冷气又会不够,因此膨胀阀是空调系统的调节(控制)中枢,同时,压缩机是空调系统的心脏,系统循环的动力源泉。

三.夏季空调保养与使用的注意事项

1. 夏季到来之前,应该去专业的维修点对空调系统做一次全面的换季维护。其中包括:彻底清洁容易附着灰尘、滋生细菌的蒸发器、风道、进出风口的调节板和开关等处;冲洗冷凝器叶片,以保持进气通畅;全面检查空调系统是否存在泄漏故障或隐患;清洁或更换空调系统的空气过滤网;检查制冷剂是否足量;检查电路系统是否存在故障或短路和断路隐患;检查空调压缩机与发动机的传动皮带张紧力是否适当等。另外,对空调系统进行一次全面的除臭杀菌处理也至关重要。

2. 经常或定期通过观察窗查看制冷剂的流动情况。空调系统及制冷剂量正常时,观察窗中应能看到有液体流过;若观察窗中气泡量过多,则说明制冷剂不足,此时如果空调系统的制冷效果也有明显下降的话,则需要及时对空调系统进行检修,必要时需补充制冷剂。

3. 当空调出现制冷效果差等故障时,应及时关闭空调,以防故障进一步扩大或恶化,空调故障一般应请专业人士检修。

4. 防止不洁空气进入汽车。在尘土飞扬的道路上行驶时,应将空调空气入口置于再循环(RED)位置,即将空调置于内循环模式,可有效防止车外灰尘通过空调进气风道进入车厢。

5. 炎热时,应将车内热空气排出。如果汽车在阳光下停放的时间较长,车内很热,此时打开空调后,应将车窗玻璃打开一段时间,待车内热气排出后再关闭车窗。

6. 发动机大负荷工作时,应暂时关闭空调。炎热夏季,当车辆处于较长时间的爬坡等高负载行驶时,为了防止发动机过热,应暂时关闭空调,否则发动机一旦过热,不仅会影响汽车行驶,而且还会影响空调的使用。

7. 合理选择空调的风速挡位。在汽车正常行驶中,为防止蒸发器过度结霜,空调的送风速度不应长时间置于最低位置。但是当车速低于25公里/小时时,应将风速开关置于最低挡位,以免车辆因发电量不足而产生其它行车故障。

8. 先启动发动机,后开空调,以免出现发动机启动困难的现象。

9. 不要在开着空调的停驶汽车内长时间休息或睡眠,以免引起一氧化碳中毒的恶性人员伤亡事故;使用车内空调时,要经常将车窗适度打开,进行通风换气,以保持车内空气新鲜;车内的坐垫、顶棚、地毯等处极易藏污纳垢,也要经常注意清洁。

另外,汽车空调的一般换季检测的开销约为300元;但是其大修费用则高昂的多,一般经济型轿车的大修价格约在4000元左右,而中档车则需要6000元左右,所以车主平时也应该做好汽车空调的保养工作。建议车主在不使用空调的季节,每隔1~2周打开空调运行10分钟左右,使各部件的防漏垫圈保持湿润以防开裂,这对防止制冷剂泄漏具有重要的作用。

四.汽车空调系统常见故障

自1940年美国PACKARD公司率先将机械冷冻装置应用于汽车工程以来,汽车空调技术已日臻完善;同时由于汽车空调开启并不频繁,所以汽车空调通常出现故障现象较少。但是由于汽车空调故障维修时需要一些专用的工具和技术,因此一旦空调出现故障,通常需要送抵维修站检修,驾驶者切勿自行拆机,以免产生更为严重的故障或导致其它更为严重的后果。汽车空调系统常见的故障及原因主要有:

1.不制冷

驱动皮带松动或断裂

压缩机失效或压缩机离合器打滑

膨胀阀存在故障

膨胀阀、干燥器或制冷剂管路阻塞

保险丝熔断

系统泄漏

2.制冷量不足

制冷剂不足

驱动皮带松动

压缩机离合器打滑

冷凝器阻塞

蒸发器阻塞

系统轻微泄漏

过滤器或膨胀阀部分阻塞

五.最新汽车空调技术

1.抗菌净化新技术

汽车空调系统在抗菌净化等领域的技术进步几乎与家用空调保持同步,例如能够99.9%地吸附空气中粉尘、油烟气等0.3微米以下的颗粒污染物的活性碳过滤网;能够创造富氧空气及具有滤清和杀菌作用的负离子发生器等装置都已经应用于汽车空调。在当前“非典”事件的推波助澜下,被誉为当今世界上最先进的抗菌净化新技术的“光触媒”材料也逐步应用于汽车空调中。

喷涂于空调过滤网的“光触媒”的主要成分是纳米级二氧化钛。二氧化钛吸收阳光中的紫外线后,内部电子被激发,形成活性氧类的超氧化物。其超强的氧化能力可以破坏病毒细胞的细胞膜,使细胞质流失死亡;凝固病毒的蛋白质,抑制病毒的活性;并捕捉、杀除空气中的浮游细菌,杀菌能力达到99.997%。同时,二氧化钛受光后生成的氢氧自由基能对有机物质和有害气体进行氧化还原反应,将其转化为无害的水和二氧化碳,从而达到净化环境、净化空气的功效,能从根本上解决车内空气的污染,不仅效果显著,而且对人体绝对安全。另外,据欧美国家权威机构试验室测试,每平方厘米的光触媒的脱臭能力为高性能纤维活性碳的150倍。所以,采用“光触媒”空气过滤网的汽车空调将具有更为高效的抗菌净化作用,其车内空气往往比车外空气更洁净、更安全。据悉,在日本,营业用车辆每月都要进行一次消毒工作,但是使用“光触媒”处理后的车辆,在5年内都不必再做任何消毒工作。

2CO2空调系统

近来,日本电装公司宣布,在丰田的燃料电池混合乘用车FCHV中安装了以二氧化碳作制冷剂的车载无氟空调。这种汽车空调是电装与丰田共同开发的,是“全球首次”应用于量产车中的无氟空调。目前,汽车空调的制冷剂一般使用替代氟里昂R-13a,但是二氧化碳制冷剂对地球温室效应的影响程度只有R-134a的1/1300左右;同时,二氧化碳是不燃物,不仅对人体无害,而且其可由化学工厂排放的气体精制蒸馏而得到,成本便宜,所以二氧化碳制冷剂在汽车空调领域具有广阔的发展前景。由于二氧化碳制冷剂空调需要在高压下运转,所以采用二氧化碳制冷剂的汽车空调系统的压缩机及热交换器上的管材和接头等零部件都需要进行改进设计才能满足其高压无泄漏的运作需要。

3.奔驰四区域智能空调

奔驰新E级车标准配置的新型四区域智能空调系统能够确保驾驶者、前排乘客及后排两侧乘客可以根据各自所需在四个区域内独立调节温度及气流。其四区域温度控制器Thermotronic通过一个微处理器和多个传感器自动监控车内各区域的温度、阳光的射入强度及吸入的空气质量,进而自动调节车厢温度及鼓风机的设定,以营造清新舒适的内部乘坐空间。车内的露水传感器能够自动测量车厢内的空气湿度,以避免车窗出现水汽。座椅扶手的鼓风机能确保输出的暖风或冷风保持在最佳的温度水平。另外,其控制台显示屏相当清晰,整个系统易于操控。

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奔驰新E级车标准配置了新型四区域智能空调系统

(转载请注明来源: 汽车制动网/chebrake.com 责任编辑:elizabeth)

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