汽车空调用于调节车室内空气温度、湿度、流速、流向和空气清洁度,为驾乘人员创造一个比较舒适的车内环境。按照功能分为五个子系统:制冷系统、采暖系统、通风系统、控制系统和空气净化系统。 1.空调制冷系统组成。 空调制冷系统的主要部件有压缩机、储液罐、蒸发器和冷凝器等(图5.4-1)。其基本原理就是利用制冷剂由液态转变为气态或气态转变为液态的过程,吸收或释放热量。
2.空调制冷循环。
制冷剂循环回路(图5.4-2)分为四个部分:低压,气态形式;高压,气态形式;高压，液态形式;低压,液态形式。在管道内制冷剂也可以分为两种不同的物质状态—气态与液态。
小贴士:
进入压缩机内的制冷剂必须是气态的,否则会损坏压缩机。
一种物质在三态变化时,将伴随着吸收或释放热量。液态变为气态(蒸发)时吸收热量；
气态变为液态(冷凝)时释放热量。汽车空调系统的制冷原理就是利用制冷剂由液态转变为气态或气态转变为液态的过程,吸收或释放热量。汽车空调制冷循环,具体过程由以下四个部分组成。
(1)压缩过程。低温低压的气态制冷剂被压缩机吸入,并压缩成高温高压的制冷剂气体。该过程的主要作用是压缩增压,这一过程是以消耗机械功作为补偿。在压缩过程中制冷剂状态不发生变化,而温度、压力不断上升,形成过热气体。
(2)冷凝过程。制冷剂气体由压缩机排出后进入冷凝器。此过程的特点是制冷剂的状态发生改变,即在压力和温度不变的情况下,由气态逐渐向液态转变。冷凝后的制冷剂液体呈高温高压状态。
(3)节流膨胀过程。高温高压的制冷剂液体经膨账胀阀节流降压后进入蒸发器。该的作用是制冷剂降温降压、调节流量、控制制冷能力。其特点是制冷剂经过膨胀阀时力、温度急剧下降,由高温高压液体变成低温低压液体。
(4)蒸发过程。制冷剂液体经过膨胀阀降温降压后进入蒸发器,吸热制冷后从蒸发器出口被压缩机吸入。此过程的特点是制冷剂状态由液态变化成气态,此时压力不变。节流后,低温低压液态制冷剂在蒸发器中不断吸收气化潜热,即吸收车内的热量又变成低温低压的气体,该气体又被压缩机吸入再进行压缩。
3.两区域空调系统。
驾驶员和前乘客在左右两侧独立调节温度以及从五个不同强度等级中选择各自所需的自动程序。选择某一自动程序后,系统自动控制车内风量和空气分布。由于左右两侧独立自动调节,因此称为两区域空调系统(图5.4-3)。
4.四区域空调系统。
后座区乘员也可以通过附加安装的后座区自动空调操作面板和控制单元选择单独调节温度及自动空气分布。可通过四个操作区域对车内四区域独立进行调节。
自动运行模式通过按压AUTO按钮启用。在自动运行模式下通过多次按压翘板按钮“鼓风机挡”选择强度等级。通过按钮“ALL”可以使针对所有座位的设置(温度、自动模式强度或风量、空气分布)与针对驾驶员的设置同步,如图5.4-4和图5.4-5所示。
与两区域空调系统不同的是,四区域空调系统在后座区域内带有另一个操作面板和控制单元,因此也允许后座区域乘员通过五个不同强度等级实现温度、风量和空气分布的全自动调节。
5.暖风和空调器。
空气通过鼓风机电动机与暖风和空调器之间的防尘套进入暖风及空调器的滤清器壳体。
在滤清器壳体内,新鲜空气运行模式和循环空气运行模式下的空气通过组合过滤器(使用活性炭)进行净化,随后输送到蒸发器和暖风热交换器。空气根据暖风和空调系统的设置以及外部与内部温度情况首先在蒸发器处进行冷却,必要时重新在暖风热交换器处进行加热(图5.4-6)。
新鲜空气进气装置见图5.4-7;循环空气进气装置见图5.4-8。
6.离子灭菌器。
有些高级轿车装有暖风和空调器的离子灭菌器,需要时可在车辆处于休眠模式时启月离子灭菌器。通过空气的部分离子化可以避免蒸发器上滋生细菌和因此产生异味。
如图5.4-9所示,离子灭菌器作为独立部件通过卡口式接口安装在暖风和空调器上至蒸发器的进气区域。它主要由一个平板模块构成,这个陶瓷平板表面覆有钢化玻璃,正面和背面带有印制导线,在此通过装置内部的高压电时部分空气离子化。离子化的空气与冷凝水发生化学反应,在蒸发器壳体内产生过氧化氢,过氧化氢可以清除蒸发器上的细菌和微生物，而防止车内出现异味。根据暖风和空调系统的环境及运行条件决定是否启用离子灭菌器。
7.空调压缩机。
斜盘式压缩机(图5.4-10)是目前汽车空调的主要机型,经过不断的技术改进,该压缩机已具有尺寸小、重量轻和功耗小等优点。斜盘式压缩机是轴向往复活塞式,活塞的往复直线运动是依靠主轴带动斜盘或楔块转动时产生位置变化而产生的,它的活塞是双向作用,因此斜盘压缩机的往复惯性力能完全自然地得到平衡,往复惯性力矩也能得到平衡。
外部调节式空调压缩机带有控制单元,无级控制压缩机内的调节阀。系统根据通风温度、车外温度、车内温度以及蒸发器规定温度和实际温度,通过脉冲宽度调制电压信号，改变压缩机曲柄箱内的压力比例。斜盘的倾斜位置随之改变,因此确定了排量和制冷功率。
即使空调系统已关闭,多楔带也会带动压缩机继续转动。因此可以在最小0~2%至最大100%之间调节压缩机功率和输送能力。
例如,如果需要较高的制冷功率,控制单元就会控制调节阀。脉冲宽度调制电压信号使调节阀内的柱塞移动。电压供给的持续时间确定了调节行程,通过调节可以改变高压与曲柄箱内压力之间的调节阀开启截面面积。
9.外部储液干燥器。
储液罐作为制冷剂的膨胀容器和储罐使用。由于运行条件不同,例如蒸发器和冷凝器上的热负荷以及压缩机转速等,因此泵入循环回路内的制冷剂量不同。为了补偿这种波动，空调系统安装了一个储液罐。来自冷凝器的液态制冷剂收集在储液罐内,蒸发器内冷却空所需要的制冷剂继续流动。
干燥剂与少量的水发生化学反应并借此将水从循环回路中清除。根据具体型号,干燥剂可以吸收6~12g水。吸收量取决于温度,温度降低时吸收量提高。例如,如果温度为40℃时干燥器饱和,那么60℃时水会再次析出。
压力传感器安装在储液罐上,该传感器根据空调系统内的高压压力输出一个电压信号，信号传输给数字式发动机电子系统模块。此后发动机电子系统模块输出用于辅助风扇输出级的控制电压,从而控制响应的风扇挡。
干燥器(图5.4-12)还可以过滤掉压缩机磨损产生的颗粒、安装时的污物或类似物质。
制冷剂从上面进入储液罐内并沿着壳体内侧向下流动,然后必须经过过滤干燥器以清除水分,制冷剂向上流动。干燥器上方有一个滤网,借此可以过滤可能存在的污物。滤芯与能够吸水的海绵相似。分子滤网和硅胶吸附水分,除了水分外活性氧化铝还可以吸附酸。
有些车辆空调系统中,干燥器集成在冷凝器内,不再是独立的部件。
10.膨胀阀。
膨胀阀(图5.4-13)根据蒸发器出口处制冷剂蒸气所谓的“过热”参数来调节至蒸发器的制冷剂流量。在运行条件下能够蒸发的制冷剂通过膨胀阀输送到蒸发器中,这样即可最佳地利用整个热交换面积。膨胀阀作为制冷剂循环回路中高压和低压部分的一个分隔点安装在蒸发器前。为了使蒸发器达到最佳制冷能力,系统根据温度和压力调节经过膨胀阀的制冷剂流量。
制冷剂的压力和温度通过蒸发器出口处的膨胀阀来测量。膨胀阀头部用来测量所吸入制冷剂的温度,制冷剂的压力则作用在隔膜底侧。打开阀门时阀针克服弹簧力向下移动,因此液态制冷剂流入蒸发器内。制冷剂蒸发,压力和温度就会降低。
通过对蒸发器出口处气态制冷剂的压力和温度变化的控制,便可实现膨胀阀阀门的打开和关闭。
如果蒸发器出口处的温度降低,则隔膜腔内的探测气体收缩,阀针向上移动并减少至蒸发器的制冷剂流量:相反,如果蒸发器出口处的温度升高,则这个流量增加。蒸发器出口处压力升高时将为关闭阀门提供支持,压力降低时将为打开阀门提供支持。只要空调系统处于运行状态,这个调节过程就会不断进行。
