1、绍 兴 职 业 技 术 学 院毕业论文(2009 届）汽车空调的构造与发展学生姓名 学 号 系 别 机电工程系 专 业 机电一体化 指导教师 完成日期 目 录摘 要 .1引言 .11 汽车空调技术简介 .21.1 汽车空调的过去与未来 .21.2 汽车空调的特点 .21.3 汽车空调的特定工作环境要求汽车空调的制冷、制热能力尽可能的大 .32 汽车空调的原理 .32.1 汽车空调的工作原理 .32.2 制冷系统原理 .32.3 制热系统原理 .42.4 通风 .42.5 除湿 .43 汽车空调的组成 .43.1 电磁离合器 .43.2 压缩机 .53.3 冷凝器 .53.4 蒸发器 .63.5
2、 膨胀阀 .63.6 贮液干燥器 .63.7 孔管 .63.8 积累器 .63.9 风机 .73.10 电磁旁通阀 .73.11 主轴油封 .74 汽车空调的发展 .74.1 汽车空调市场进入发展新阶段 .74.2 用户观念正在改变 .74.3 产品需求日趋个性化 .84.4 技术发展环保节能化。 .8结论 .8参考文献： .91汽车空调的构造与发展摘 要 ： 由于现在自己在做汽车空调出风口相关的工作，想到空调对汽车里的舒适起到了巨大的作用不管夏天还是冬天都需要用到空调。然后我对汽车空调的构造和发展这一方面产生了兴趣，并仔细的了解了下。随着汽车工业的迅猛发展和人民生活水平的日益提高，汽车开始走
3、进千家万户。人们在一贯追求汽车的安全性、可靠性的同时，如今也更加注重对舒适性的要求。因而，空调系统作为现代轿车基本配备，也就成为了必然。年来环保和能源问题成为世界关注的焦点也成为影响汽车业发展的关键因素各种替代能源动力车的出现为汽车空调业提出了新的课题与挑战。自本世纪 20 年代汽车空调诞生以来，伴随汽车空调系统的普及与发展，汽车空调的发展大体上经历了五个阶段：单一取暖阶段、单一冷气阶段、冷暖一体化阶段、自动控制阶段、计算机控制阶段。空调的控制方法也经历了由简单到复杂，再由复杂到简单的过程。作为汽车空调系统的电路控制方面也再不段的更新改进，同时，我国汽车空调的安装随着汽车业的发展以达到 100
4、%的普及性，空调已成为现代汽车的一向基本配备。关键词： 汽车空调 压缩机 构造 引言汽车诞生距今已有 100 多年了，但第一台汽车空调装置直到 1927 年才出现。当时汽车空调的内容仅仅是加热器和通风系统。1940 年，英国 Packard 汽车公司第一次提供了通过制冷方式使车内空气凉爽的方法。第二次世界大战后，汽车空调开始有了实质性的发展，在技术上和数量上都有了很大的提高。随着汽车工业的迅猛发展和人民生活水平的日益提高，汽车开始走进千家万户。人们在一贯追求汽车安全性、可靠性的同时，如今也更加注重对舒适性的要求。因而，空调系统作为现代轿车基本配备，也就成了必然。目前，汽车空调已经广泛应用在现代
5、汽车上。它不仅可以改善驾驶员的工作条件，提高其工作效率和驾驶安全性，同时还可以提高汽车等级，改善汽车的乘坐舒适性。汽车空调不再是一种奢侈品，而是汽车现代化的重要标志之一。目前发达国家乘用车空调安装率已达 90%以上，而且大多数采用自动控制。我国虽然起步较晚，但近年来发展也很快。近年来环保和能源问题成为世界关注的焦点，也成为影响汽车工业发展的关键因素。各种替代能源动力车的出现为汽车空调业提出了新的课题与挑战。随着我国国民经济水平的日益提高及汽车工业的飞速发展，汽车正逐步进入家庭，在近几年汽车保有量急剧增加的同时，人们对汽车舒适性的要求也越来越高了。汽车空调装置作为汽车舒适性的一个重要方面，我国汽
6、车空调的安装随着汽车工业的发展已达到 100%的普及型，空调已成为现代汽车的一项基本配备。21 汽车空调技术简介1.1 汽车空调的过去与未来汽车空调是指对汽车座厢内的空气质量进行调节的装置。不管车外天气状况如何变化，它都能把车内的湿度、温度、流速、洁度保持在驾驶人员感觉舒适的范围内。最原始的汽车空调仅是开窗换气式。最早的汽车空调装置始于 1927 年，它仅由加热器、通风装置和空气过滤器三者组成，且只能对车室供暖。准确地讲，汽车空调的历史，应该从制冷技术应用在车上开始。20 世纪 30 年代末期美国的几部公共汽车上装上了应用制冷技术的冷气装置。直到 20 世纪 60 年代，应用制冷技术的汽车空调
7、才开始逐步地普及起来。以后，人们对汽车空调的兴趣逐年增加，汽车空调技术日趋完善，功能也越来越全面。它的发展大体上可以分为如下几个阶段：单一供暖空调装置阶段 始于 1927 年，目前在寒冷的北欧，亚洲北部地区，汽车空调仍使用单一供暖系统。单一供冷空调装置阶段 始于 1939 年，美国帕克汽车公司率先在轿车装上机械制冷降温空调器。目前单一降温的汽车空调仍在热带、亚热带部分地区使用。冷暖型汽车空调阶段 始于 1954 年，原美国汽车公司，首先在轿车安装于冷暖一体化空调器，这样汽车空调才具备了降温、除湿、通风、过滤、除霜等空气的调节功能。该方式目前仍然大量的使用在低档车上，是目前使用量最大的一种方式。
8、自控汽车空调装置阶段 由于前述的冷暖型汽车空调需依靠人工调节，这既增加上司机的工作量，还使控制不理想。通用汽车公司 1964 年率先在轿车上应用自控汽车空调。自控空调只需预先设定温度装置，便能自动地在设定的温度范围内运行。装置根据传感器随时检测车外温度，自动地调制装置各部件工作，达到控制车外温度和行驶其他功能的目的。目前，大部分的中高级轿车，高级大客车都装备自控空调电脑控制汽车空调阶段 自 1977 年美国通用汽车公司、日本五十铃汽车公司，同时将自行研制的电脑控制汽车空调系统装上各自的轿车上后，即预示着汽车空调技术已发展到一个新阶段。电脑控制的汽车空调功能增加，显示数字化，冷、暖、通风调控三位
9、一体化。电脑按照车内外的环境所需，实现了调节的精细化。通过电脑控制实现了空调运行与汽车运行的协调，极大地提高了制冷效果，节约了燃料，从而提高了汽车的整体性能和舒适程度。目前电脑控制的空调都装上豪华型轿车上。1.2 汽车空调的特点众所周知汽车空调是以采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的泄露，结果破坏了整个空调系统的工作条件，严重的会损坏制冷系统的压
10、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，由于制冷剂的泄露而引起的空调故障约占全部故障的 80%。32)汽车空调所需的动力均来自发动机。其中轿车、轻型汽车、中小型客车及工程机械，空调所需的动力和驱动汽车的动力均来自一台发动机。这空调称非独立空调系统。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。虽然非独立空调系统会影响汽车的动了性，但它相对于独立空调，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，耗油量会增加 10%到 20%（与车速有关） 。发动机输出功率减少 10%到 1
11、2%。1.3 汽车空调的特定工作环境要求汽车空调的制冷、制热能力尽可能的大汽车空调的特定工作环境要求汽车空调的制冷、制热能力尽可能的大。其原因如下：（1）夏天车内的乘客密度大，产热量大，热负荷高；冬天采暖人体所需的热量亦大。（2）为了减轻自重，汽车隔热层一般很薄，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在车厢内达到舒适的环境，就要求其制冷量特别大。对非独立的空调系统来说，由于发动机工况频繁变化，所以制冷系统的制冷机变化大。比如发动机在高速和怠速运行时，转速相差10 倍。这必然导致压缩
12、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，质轻、量小，能在所有限的空间进行安装。目前空调的总比重比 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水或废气余热，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 汽车空调的原理2.1 汽车空调的工作原理压缩机运转时，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
13、（约700C，1471KPa）的状况下排出。这些气态蒸气流入冷凝器，并在此受到散热和冷却风扇的作用强制冷却到 500C 左右。这时，制冷剂由气态变为液态。被液化了的制冷剂，进入干燥器，除去了水和杂质后，流入膨胀阀。高压的液态制冷剂从膨胀阀的小空流出，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为气态制冷剂，从而使蒸发器表面温度下降。从送风机出来的空气，不断流过蒸发器表面，被冷却后送进车厢内降温。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目的。2.2 制冷系统原理汽车空调的压缩机依靠汽车发动机的动力提供汽车在怠速状态下打开空调制冷怠速会明显增大油耗也会相应的增
14、加油耗增加的大小与环境温度有最直接的关系环境温度高制冷剂膨胀的压力大发动机驱动空调的消耗也相应加大环境温度低油耗相应减少。42.3 制热系统原理汽车空调制热与压缩机没有丝毫关系制热的热源不是空调本身获取的是由汽车的散热水箱（中控台下面的暖风机总成内的副水箱）提供早晨在热车前空调吹出来的是冷风待热车后空调热风源源不断的送出来制热本身基本没有能量消耗是利用汽车的余热完成的.但在冬季，为了提升水温，加大喷油量，也使耗油量增加。但是只是在启动初期，等发动机运转正常，就是利用发动机的散热来供暖了。（而有的柴油车由于水温上升慢，为了一发动车就能享受到暖风，所以在暖风机里面加有电热丝）。2.4 通风通风分为
15、内循环和外循环 使用内循环时车内空气基本不与外界交流使用外循环时位于挡风玻璃下的新风口会将外界的空气源源不断的送进来以保持车内空气的清新.2.5 除湿空调制冷的过程就是除湿的过程从制冷时产生的大量冷凝水就可以看出来了在湿度较大的阴雨天气或是温差太大的时候车内的玻璃上容易起雾打开空调驱雾就是一个除湿的过程。3 汽车空调的组成 汽车空调一般主要由压缩机、电控离合器、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、贮液干燥器、管道、冷凝风扇等组成。汽车空调分高压管路和低压管路。3.1 电磁离合器 在非独立式汽车空调制冷系统中，压缩机是由汽车主发动机驱动的。在需要时接通或切断发动机与压缩机之间的动力传递。另外，当压缩机过载时
16、，它还能起到一定的保护作用。因此，通过控制电磁离合器的结合与分离，就可接通与断开压缩机。 当空调开关接通时，电流通过电磁离合器的电磁线圈，电磁线圈产生电磁吸力，使压缩机的压力板与皮带轮结合，将发动机的扭矩传递给压缩机主轴，使压缩机主轴旋转。当断开空调开关时，电磁线圈的吸力消失。在弹簧作用下，压力板和皮带轮脱离，压缩机便停止工作。 53.2 压缩机作用是使制冷剂完成从气态到液态的转变过程，达到制冷剂散热凝露的目的。同时在整个空调系统，压缩机还是管路内介质运转的压力源，没有它，系统不仅不制冷而且还失去了运行的动力。1）用于汽车制冷系统的压缩机按运动型式可分为： 往复活塞式 曲轴连杆式 径向活塞式
17、轴向活塞式 翘板式 斜板式 旋转式 旋叶式 圆形汽缸 椭圆形汽缸 转子式 滚动活塞式 三角转子式 螺杆式 涡旋式 图 1-1 图 1-2 图 1-3曲轴连杆式压缩机如（图 1-1）它是一种应用较为广泛的制冷压缩机。压缩机的活塞在汽缸内不断地运动，改变了汽缸的容积，从而在制冷系统中起到了压缩和输送制冷剂的作用。压缩机的工作，可分为压缩、排气、膨胀、吸气等四个过程。2) 斜板式压缩机 斜板式压缩机如（图 1-2）它的润滑方式有两种，一种是采用强制润滑，用由主轴驱动的油泵供油到各润滑部位及轴封处。主要用于豪华型轿车或小型客车较大制冷量的压缩机。另一种是采用飞溅润滑，我国上海内燃机油泵厂生产的斜板式压
18、缩机即是采用飞溅润滑。 斜板式压缩机结构紧凑，效率高，性能可靠，因而适用于汽车空调。3）旋叶式压缩机 旋转叶片式压缩机如（图 1-3）由于旋转叶片式压缩机的体积和重量可以做到很小 ，易于在狭小的发动机舱内进行布置 ，加之噪声和振动小以及容积效率高等优点 ，在汽车空调系统中也得到了一定的应用 。但是旋转叶片式压缩机对加工精度要求很高 ，制造成本较高 。4)滚动活塞式压缩机 滚动活塞式压缩机具有质量小、体积小、零部件少、效率高、可靠性好以及适宜于大批量生产等优点。 3.3 冷凝器 汽车空调制冷系统中的冷凝器是一种由管子与散热片组合起来的热交换器。其作用是：将压缩机排出的高温、高压制冷剂蒸气进行冷却
19、，使其凝结为高压制冷剂液体。 汽车空调系统冷凝器均采用风冷式结构，其冷凝原理是：让外界空气强制通过冷凝器的散热片，将高温的制冷剂蒸气的热量带走，使之成为液态制冷剂。制冷剂蒸气所放出的热量，被周围空气带走，排到大气中。 汽车空调系统冷凝器的结构形式主要有管片式、管带式和鳝片式三种。1) 管带式它是由多孔扁管与 S 形散热带焊接而成，管带式冷凝器的散热效果比管片式冷凝器好一些(一般可高 10%左右 ，但工艺复杂，焊接难度大，且材料要求高。一般用在小型汽车的制冷装置上。2) 鳝片式它是在扁平的多通管道表面直接锐出鳝片状散热片，然后装配成冷凝器，由于散热鳝片与管子为一个整体，因而不存在接触热阻，故散热
20、性能好；另外，管、片之间无需复杂的焊接工艺，加工性好，节省材料，而且抗振性也特别好。所以，是目前较先进的汽车空调冷凝器。63.4 蒸发器也是一种热交换器，也称冷却器，是制冷循环中获得冷气的直接器件。其作用是将来自热力膨胀阀的低温、低压液态制冷剂在其管道中蒸发，使蒸发器和周围空气的温度降低。同时对空气起减湿作用。3.5 膨胀阀膨胀阀也称节流阀，是组成汽车空调制冷系统的主要部件，安装在蒸发器入口处，是汽车空调制冷系统的高压与低压的分界点。其功用是：把来自贮液干燥器的高压液态制冷剂节流减压，调节和控制进入蒸发器中的液态制冷剂量，使之适应制冷负荷的变化，同时可防止压缩机发生液击现象(即未蒸发的液态制冷
21、剂进入压缩机后被压缩，极易引起压缩机阀片的损坏)和蒸发器出口蒸气异常过热。 3.6 贮液干燥器贮液干燥器简称贮液器。安装在冷凝器和膨胀阀之间，如图 20 所示，其作用是临时贮存从冷凝器流出的液态制冷剂，以便制冷负荷变动和系统中有微漏时，能及时补充和调整供给热力膨胀阀的液态制冷剂量，以保证制冷剂流动的连续和稳定性。同时，可防止过多的液态制冷剂贮存在冷凝器里，使冷凝器的传热面积减少而使散热效率降低。而且，还可滤除制冷剂中的杂质，吸收制冷剂中的水分，以防止制冷系统管路脏堵和冰塞，保护设备部件不受侵蚀，从而保证制冷系统的正常工作。 贮液器出口端旁边装有一只安全熔塞，也称易熔螺塞，它是制冷系统的一种安全
22、保护装置。其中心有一轴向通孔，孔内装填有焊锡之类的易熔材料，这些易熔材料的熔点一般为 85-95。3.7 孔管 孔管是固定孔口节流装置。两端都装有滤网，以防止系统堵塞。和膨胀阀一样，孔管也装在系统高压侧，但是取消了贮液干燥器，因为孔管直接连通冷凝器出口和蒸发器进口。孔管不能改变制冷剂流量，液态制冷剂有可能流出蒸发器出口。因此，装有孔管的系统，必须同时在蒸发器出口和压缩机进口之间，安装一个积累器，实行气液分离，以防液击压缩机。 孔管是一根细钢管，它装在一根塑料套管内。在塑料套管外环形槽内，装有密封圈。有的还有两个外环形槽，每槽各装一个密封圈。把塑料套管连同孔管都插入蒸发器进口管中，密封圈就是密封
23、塑料套管外径和蒸发器进口管内径间的配合间隙用的。安装使用后，系统内的污染物集聚在密封圈后面，使堵塞情况更加恶化。就是这种系统内的污染物，堵塞了孔管及其滤网。这种孔管不能修，如需维护，只能清理滤网。坏了只有更换，孔管内孔的积垢，也不能清理。3.8 积累器 用孔管代替膨胀阀时，汽车空调制冷系统要在低压侧安装积累器。积累器是一种特殊形式的贮液干燥器，用于回气管路中的气液分离，滤网设计有特殊要求，只许润滑油从中通过，而不允许液态制冷剂从中通过。使用孔管的汽车空调制冷系统，总是存在一种可能性：制冷剂离开蒸发器时，还是液体。为了防止液态制冷剂损坏压缩机，必须在蒸发器出口和压缩机进口之间设置积累器，以防止液
24、态7制冷剂通过。液态制冷剂在积累器中蒸发，然后以气态形式进入压缩机。3.9 风机 汽车空调制冷系统采用的风机，大部分是靠电机带动的气体输送机械，它对空气进行较小的增压，以便将冷空气送到所需要的车室内，或将冷凝器四周的热空气吹到车外，因而风机在空调制冷系统中是十分重要的设备。 风机按其气体流向与风机主轴的相互关系，可分为离心式风机和轴流式风机两种。 3.10 电磁旁通阀 电磁旁通阀多用于大、中型客车的独立式空调制冷系统，其作用是控制蒸发器的蒸发压力和蒸发温度，防止蒸发器因温度过低而结霜。电磁旁通阀一般安装在贮液干燥器与压缩机吸入阀之间。 3.11 主轴油封 主轴油封损坏，会引起雪种和润滑油泄漏。
25、一般可以从有关的油迹来确定泄漏的地方。也可将压缩机拆下，浸入水中，以进出、口不没入水中为度。将排气口堵住，再从进气口加气压。从有关冒气泡的地方很容易确诊是不是主轴油封泄漏。4 汽车空调的发展4.1 汽车空调市场进入发展新阶段 随着我国经济的稳步增长，人们的生活水平和消费水平也有相应的提高，有车一族的数量也越来越多，因而对汽车乘驾舒适性的要求有了更高的标准，汽车空调行业也应运而生。在全球汽车电子产业规模持续增长，应用比例不断提高的大环境下，随着中国汽车保有量和销售量的提高，以及消费者对汽车驾乘舒适性的追求，使得中国汽车空调的市场规模进一步扩大。报载 2005 年我国市场销售汽车空调 339 万套，同比增长 32.94%; 销售额达到了 26 亿元人民币，同比增长 30%。从销售量增长情况来看，2005 年中国汽车空调市场的增长高于整年市场 15%左右的增长速度;但是我们也应该看到，在市场需求快速增长的背后，中国汽车空调市场正在进入新的发展阶段，市场竞争进一步深化，表现出一系列新的特点。4.2 用户观念正在改变如今，随着中国经济的持续稳步增长，居民收入都得到了一定的增加，生活水平和消费能力也相应提高，消费观念也在逐步改变，更多的人开始追求生活的舒适化。这反映到汽车消费中，就体现在追求汽车的内饰，安装多媒体影音系统和汽车空调，以及要求人性化的设计等方而。比如，现在载货
