汽车空调制冷系统检修

任务1　汽车空调制冷系统检修

【任务导入】

汽车空调和家用空调制冷原理是一样的，都是利用压缩制冷剂释放的瞬间，体积急剧膨胀，吸收大量热能的原理制冷。它的压缩机往往是安装在发动机上，并用皮带驱动，冷凝器安装在汽车散热器的前方，而蒸发器工作时从蒸发器出来的低压气态制冷剂流经压缩机变成高压高温气体，经过冷凝器散热管降温冷却变成高压低温的液体，再经过储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，最后流回蒸发器。制冷剂一遇低压环境即蒸发，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。液态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，膨胀阀控制制冷剂进入蒸发器，制冷剂进入蒸发器过多就不易蒸发，而过少，冷气量又会不够，因此膨胀阀是调节中枢。压缩机是系统的心脏，系统循环的动力源泉。

通过学习，掌握汽车空调制冷系统的组成及各部分的功用，汽车空调制冷系统的工作原理，制冷系统的常见故障等。

【任务分析】

汽车空调是汽车空气调节器的简称，它是空气调节器的重要分支。利用汽车空调可以获得新鲜而舒适的车内环境。目前，汽车空调控制的主要发展方向是电控技术的应用。

汽车空调系统的原理与其他空调系统是相同的，但汽车空调是移动式车载空调装置，它与固定式空调系统相比，工作条件更恶劣，随汽车行驶的颤振，空调系统的制冷剂比固定式更容易泄漏，空调系统的维修与保养也比固定式频繁，空调装置中通风系统在吸入新风时常常会将尘土吸入，堵塞过滤网及蒸发器，在清洗过程中又往往易把制冷剂泄漏到大气中去。

【相关知识】

一、汽车空调系统的功能

汽车空调系统的功能是在任何时刻都能对车内空气的温度、湿度、流动速度和洁净度等参数进行控制，为乘员提供舒适的车内环境，并能预防或除去附在挡风玻璃上的雾、霜或冰雪，以确保驾驶员的视野清晰与行车安全。现代技术的发展还可以为车内空气的其他指标，如成分、气味等进行调节与控制。

1．调节车内温度

调节车内温度是汽车空调的基本功能，汽车空调利用其制冷装置和加热装置调节车内空气的温度，使之保持在一个适宜的范围。

2．调节车内空气的流速和方向

空气的流速和方向对人体的舒适度影响较大，夏季，气流速度稍大，有利于人体降温，但过大的风速直接吹到皮肤表面，会使人感到不舒服，舒适气流的速度一般为0．25m/s左右。冬季，风速过大，会影响人体的保温，因此一般应控制在0．15～0．25m/s。根据人体生理特点，头部对冷较敏感，脚部对热较敏感，因此布置空调出风口时，应使冷风能吹到乘员的头部，暖风能吹到乘员脚部。

3．调节车内湿度

汽车空调通过制冷装置进行冷却、降温，去除空气中的水分，由采暖装置降低空气的湿度。目前，汽车上一般没用安装加湿装置，只能通过开车窗或通风设备，进行车内外通风调节。

4．净化车内空气

因为车内空间较小，当乘员较多时，车内易出现缺氧和二氧化碳浓度过高的情况。同时，发动机排出的废气和道路上的灰尘等都容易进入车内，所以，必须要求汽车空调具有补充车外新鲜空气和对车内外空气进行过滤、净化的功能。

另外，汽车空调还能除去挡风玻璃上的雾、霜、冰、雪，给驾驶员一个清晰的视野，确保行车安全。

二、汽车空调系统的组成

汽车空调系统一般由下列各个系统组成。

（1）制冷系统 对车内的空气或车外吸进来的新鲜空气进行冷却或除湿。

（2）采暖系统 对车内的空气或车外吸进来的新鲜空气加热，达到取暖、除湿的目的。

（3）送风系统 把车外的新鲜空气吸进车内进行换气并配置好适宜的气流。

（4）空气净化系统 用来除去车内的灰尘和异味。

（5）控制系统 此系统是将制冷、采暖、空气净化有机地组合，形成冷暖适宜的气流，并能对车内环境进行全季节、全方位多功能的最佳控制和调节。

另外，有些豪华型客车上还装有专门的加湿装置。

三、汽车空调系统的分类

（1）按照驱动方式不同，制冷系统可分为非独立式和独立式两种。非独立式制冷系统的压缩机由发动机驱动，空调的工作状态受发动机工况的影响，一般多用于中小型汽车上。独立式制冷系统压缩机由专用的发动机（或称副发动机）驱动，具有工作稳定、制冷量大，不受主发动机工况的影响等优点，多用于大、中型客车上。

（2）按控制方式不同可分为手动空调、半自动空调、自动空调和微机空调。手动空调一般设有开关键、调温键和调风键等，操纵机构一般为拉索式；半自动空调一般用拉钮控制，设有温度选择键和功能键等，操纵机构一般为气动式；自动空调一般采用按键控制，其操纵机构大多是电控气动；微机空调一般采用触摸开关，它是用微机控制的空调系统，操纵机构一般为电动式。

（3）采暖系统按照热量的来源不同可分为发动机冷却水采暖和独立热源采暖两种。

在大、中型客车上，空调各系统通常独立安装并可单独使用。如在车顶上安装两个或三个独立的强制换气扇用于车内通风换气，冬季用独立的燃油燃烧式加热器为车内供暖，而夏季则用由专门的副发动机（空调发动机）驱动的独立式冷气系统为车内提供冷气。

在小型客车和轿车上，一般将上述各系统有机地结合起来，组成同时具有采暖、降温除湿、挡风玻璃除霜除雾等功能的冷、暖一体化空调系统（也称全空调系统）。

四、汽车空调制冷系统的组成和原理

1．汽车空调制冷系统的组成

汽车空调系统都采用以R12（氟利昂12）或R134a（新型无氟环保型制冷剂）为制冷剂的蒸气压缩式制冷循环系统，它主要有压缩机、冷凝器、储液干燥器、冷凝器风扇、膨胀阀和蒸发器等主要部件组成，各部件用耐压金属管道或特制的耐压橡胶软管依次连接，从而形成一个封闭的系统，系统内充有一定量的制冷剂和压缩机机油。汽车空调制冷系统各部件的一般布置如图8－1所示。

图8－1　汽车空调制冷系统

控制装置；2—进气罩；3—蒸发箱；4—低压管；5—空调压缩机；6—冷凝器；7—储液干燥器；8—高压管；9—膨胀阀；10—加热器

汽车空调的制冷系统原理如图8－2所示。压缩机由发动机曲轴皮带轮驱动旋转，将蒸发器中因吸热而汽化的低温低压制冷剂蒸气吸入后压缩成温度为70℃左右，压力为1．3～1．5MPa的高温高压制冷气体，经高压管送入冷凝器，经冷凝器冷却使高温高压的制冷剂气体冷凝成温度50℃左右、压力为1．0～1．2MPa的液态制冷剂后送入储液干燥器，在储液干燥器中除去制冷剂中的水分和杂质，然后经高压液体管道送入膨胀阀。经膨胀阀的制冷剂转换成压力为0．15～0．3MPa、温度为－5℃左右的低温低压湿蒸气并进入蒸发器。在蒸发器内由于容积增大、压力降低、制冷剂汽化，同时需要大量吸热，从而使制冷剂变为压力0．15～0．3MPa、温度为0～5℃的气态，使蒸发器表面及其周围空气的温度降低，当鼓风机将车外或车内空气强制吹过蒸发器表面时，空气便被蒸发器降温除湿，变为冷空气送进车厢内，在蒸发器内吸热汽化后的制冷剂蒸气再次被压缩机吸入，然后重复上述过程。

图8－2　空调制冷系统原理

压管；3—压缩机；4—高压管；5—冷凝器；6—储液干燥器；7—膨胀阀；8—压力开关

2．汽车空调制冷系统的基本工作原理

汽车空调制冷系统工作时，制冷剂以不同的状态在密闭系统内循环流动，每一循环包括如下四个基本过程。

1）压缩过程

当发动机带动压缩机运转时，压缩机吸入蒸发器出口处低温（0℃）低压（0．147MPa）的制冷剂气体，将其压缩成高温（70～80℃）高压（1．471MPa）的气体排出压缩机。

2）冷凝放热过程

高温高压的过热制冷剂气体进入冷凝器，压力和温度降低。当气体的温度降至40～50℃时，制冷剂气体变为液体，同时放出大量的热量。

3）节流膨胀过程

液态制冷剂流到储液干燥器后，在储液干燥器中除去水分和杂质，由管道流入膨胀阀。温度和压力较高的制冷剂液体通过膨胀阀装置后体积变大，压力和温度急剧下降，以雾状（细小液滴）排出膨胀装置。

4）蒸发吸热过程

低温低压的雾状制冷剂进入蒸发器后，通过蒸发器的壁面吸收蒸发器表面周围空气的热量而沸腾汽化，从而可降低车内空气温度。在鼓风机的作用下，车内的冷、热空气加速对流，提高了空调制冷效果。在蒸发器内吸热汽化后的制冷剂蒸气再次被压缩机吸入，然后重复上述过程。

由此可知，汽车空调制冷系统实际上是一个传热系统，通过制冷剂把车内的热量传送到车外，使车内温度降低。

【相关拓展】

一、制冷剂

在制冷系统中用于转换热量并循环流动的物质称为制冷剂。目前，汽车空调系统中使用的制冷剂有R12、R134a两种，其中，字母“R”是refrigerant（制冷剂）的简称。世界各国都统一使用美国制冷工程师学会（ASRE）编制的制冷剂代号系统。R12制冷剂无色、无味、无臭。当R12在空气中的浓度达到20%时，人便能感觉得到；当它的浓度达到80%时，则会引起窒息。R12不会燃烧和爆炸，但与明火接触时能分解出有毒光气。R12沸点低，在一个大气压力下其沸点为－29．8℃。R12与水的溶解性很小而极易溶解压缩机润滑油，它对金属和橡胶一般无腐蚀作用。众所周知，R12会对大气臭氧层起破坏作用，引起地球的温室效应，1987年，国际上制定了控制破坏大气层的《蒙特利尔协议》，我国于1996年加入该协议，并决定从1996年起，空调上的制冷剂改用R134a。与R12相比，R134a具有不同的物理和化学性质，R134a在一个大气压力下，沸点为－26．18℃，它与R12相似，具有无色、无味、无臭、无毒，渗透性强的特点，但它能腐蚀某些塑料，与聚烷乙二醇润滑油混合后就会腐蚀钢，在液态时能吸少量的水，而在气态时能吸收大量水分。R134a不适合R12的空调系统，如果将R134a误加注到R12的空调系统，将会出现许多问题，如压缩机工作不正常和制冷剂泄漏等。因此，必须对R12空调系统作必要的改动。

1．压缩机的润滑油使用方面

在整个空气调节循环过程中，压缩机润滑油通过与制冷剂融为一体参与循环，并对压缩机产生润滑作用。但是，R12配用的压缩润滑油不能溶于R134a。如果把这种油用于R134a空调系统，将会产生液击现象，从而损坏压缩机。因此，R134a系统必须使用专用的压缩机润滑油（俗称冷冻油），从原来的矿物质油改成合成油。

2．密封材料的使用

硝丁二烯（NBR）常被用作R12空调系统的管道O形垫圈、压缩机边缘和软管部分的密封材料。但是，R134a能溶解NBR，造成其膨胀。为此，专门开发一种RBR的橡胶密封材料，用于R134a空调系统。另外，R134a空调系统的O形垫圈比R12空调系统的要厚一些，以增强其密封性能。

3．排出和吸入软管的使用

由于现用软管内层NBR对R134a的渗透性要比R12的强得多，若这类软管仍用于R134a空调系统，将会使制冷剂不足的可能性大大增加。所以，R134a系统的排出和吸入软管采用不同的材料。

4．干燥剂的使用

R12空调系统的干燥剂是硅胶。但是，R134a的极性接近于水的极性，使得其同水一起被硅胶吸收，从而造成吸水能力大幅度下降。最终，由于水分在膨胀阀等狭小部位的收缩作用，导致制冷不充分，同时，在空调循环过程中产生腐蚀作用。所以用在R134a空调系统上的干燥剂材料是沸石。

5．系统匹配

当压缩温度在高负载下升高时，R134a系统的压力将比R12系统的压力高，这会导致制冷能力下降和压缩机负荷加重。为解决这一矛盾，R134a空调系统采取了以下主要措施。

（1）改进磁性离合器的性能。通过增加磁性离合器的传动力矩，使得R134a系统压缩机驱动能力得到提高。同时，转子的密封材料也做了更换，以改善其抗油性能。

（2）改进冷凝器热辐射性能。R134a空调系统使用的冷凝器中的散热片高度及管壁的厚度均作了调整，并在结构上做了改进。

（3）改变压力开关压力值的控制。

（4）改变膨胀阀流量特征。膨胀阀的开阀特性作了变动，使得R134a空调系统制冷能力与R12空调系统一致。

（5）改变系统的管道接头，以避免不正确的灌注。

二、压缩机润滑油

空调系统中采用的压缩机润滑油（俗称冷冻油）是一种在压缩机高、低温工况下均能正常工作的特殊润滑油。它的作用主要有：一是润滑压缩机；二是润滑整个空调系统运动部件的密封件及垫圈，保证膨胀阀的适当开启；三是冷却作用，能及时带走运动件表面摩擦产生的热量，防止压缩机因温度过高而损坏。

压缩机润滑油是清澈的浅黄色且无味的液体，它是强吸湿物质，它会吸收湿气，而湿气会对空调系统有很大的破坏作用，所以使用时要马上拧紧盖子。R134a的润滑油为合成油，常用聚烷乙二醇，R12的润滑油为矿物油，两种油在不同的空调系统中不能混用。

目前，国产的压缩机油有13、18、25、30四种牌号；进口压缩机油中SUNISO系列有3GS、4GS、5GS等。压缩机油R134a空调系统中使用的代号有PAG（聚烷乙二醇）及ESTER（聚酯类润滑油）等。

1．PAG（聚烷乙二醇）

它是一种人工合成油，有两种基本型，虽已进入实用阶段但存在如下问题：

（1）具有高吸湿能力，易使制冷系统的节流元件（毛细管或膨胀阀）发生冰堵，因此要加大空调系统中干燥剂的吸湿能力；

（2）高温下，它与R134a的溶解性降低，甚至不可溶，因此要特别注意改善系统的冷凝条件，勿使其温度或压力过高；

（3）润滑性比矿物油稍差。

特别提示：聚烷乙二醇的吸湿能力比矿物油的吸湿能力高近10倍。

2．ESTER（聚酯类润滑油）

ESTER是一种全成多元醇酯，由多元醇酯基油和添加剂配制而成。它与R134a互溶性好，与R12也互溶，不会出现低温沉积现象。其吸水性比矿物油强，但水分与油是牢固结合的，在膨胀阀中不会结冰。原系统内残留的矿物油等物质对其性能影响不明显。由于在聚酯油中加发添加剂，故其耐磨性良好。它与聚丁腈橡胶、氯丁橡胶等弹性材料相容性较好，与绝缘材料也有较好的相容性。

三、汽车空调制冷系统的主要部件

1．压缩机

空调系统的压缩机安装在发动机前端，由发动机曲轴V形带轮驱动，其功用是驱动制冷剂流动，将低温、低压气态制冷剂压缩成高温、高压气态的制冷剂。

汽车空调压缩机采用容积型压缩机，大多采用斜盘式、摇板式和曲轴连杆式压缩机等。它们都是利用活塞在汽缸中作往复运动来改变压缩室的容积吸入制冷剂和增压。

1）斜盘式压缩机

如图8－3所示，斜盘式压缩机主轴有一斜置的驱动盘，当主轴旋转时，斜盘亦随之旋转，驱动活塞在缸体内作往复运动，当它使某个活塞向左运动时，其相对应的活塞就向右运动，由于是双向运动，倘若是三个活塞，则起到6缸的作用。

图8－3　斜盘式压缩机

这种压缩机结构紧凑，转动扭矩小，运动的平稳性较高，并且效率高，性能可靠，最适合小型高速车辆使用。

电磁式离合器安装在压缩机的前端，由曲轴皮带轮通过皮带来驱动。它由吸盘、皮带轮和线圈等组成，其结构如图8－4所示。当电磁绕组断电时，压板与皮带轮端面有一定的间隙。由于主轴与压板相连，所以，当发动机转动时，皮带轮空转。而当电磁绕组接通时，利用电磁吸力将压板与皮带轮紧紧吸合在一起，从而驱动压缩机的活塞，即压缩机开始工作。

图8－4　电磁离合器结构

1—附件（螺母、键、垫片、挡圈、挡圈导线压板）；2—吸盘组件和皮带轮；3—轴承；4—线圈

2）摇板式压缩机

摇板式压缩机的结构如图8－5所示。活塞和摇板用连杆相连，各汽缸以压缩机轴线为中心，均匀分布，摇板中心用钢球作支承以实现轴向定位。圆锥齿轮限制摇板只能摇动不能转动。工作时，主轴带动与其固定连接的传动板一起旋转，由于传动板是楔形的，迫使摇板左右移动，但受圆锥齿轮限制，不能旋转，只能像跷板一样移动。跷板任何一边向后移动，相对的另一边就向前移动，带动活塞完成膨胀、吸气、压缩、排气四个过程。

图8－5　摇板式压缩机

（a）结构图；（b）原理图

1—主轴；2—油封总成；3—滑动轴承；4—端面滚动轴承；5—前缸盖；6—斜形板；7、11—圆锥齿轮；8—缸体；9—钢球；10—摇板滚动轴承；12—连杆；13—活塞；14—阀板杆；15—吸气腔；16—压盖；17—阀板；18—排气阀片；19—排气腔；20—压紧弹簧；21—摇板；22—压盖缸垫

3）曲轴连杆式压缩机

目前，曲轴连杆式压缩机大多用在大型的公共汽车、旅游车上，轿车上很少采用。

实践与体验：在拆装压缩机时，仔细区分摇板式压缩机与斜盘式压缩机的结构差异。

2．冷凝器

空调系统的冷凝器一般安装在发动机散热器前面，其功用是将压缩机排出的高温、高压气态制冷剂冷凝成高温（50～55℃）、高压（1 100～1 400kPa）液态制冷剂。

冷凝器的热交换能力应当是蒸发箱的热交换能力与压缩机做功之和。冷凝器的散热面积通常比蒸发器大一倍，其散热面积越大，冷却效果越好。为了保证更好的冷却效果，提高制冷能力，常在冷凝器前装有电控辅助风扇，风扇有高速和低速两个挡位。在安装冷凝器时，应注意从压缩机排出的制冷剂必须由冷凝器的上端入口进入，其出口必须在下方，否则会引起制冷系统压力升高，有可能导致冷凝器胀裂。

汽车空调冷凝器常见的有管片式、管带式和平流式三种结构。如图8－6所示，管片式冷凝器是较早采用的一种冷凝器形式，它用胀管法将铝翅片胀紧在圆铜管上，铜管的端部用U形弯头焊接起来，这种冷凝器清理焊接氧化皮较麻烦，而且散热效率较低。管带式冷凝器采用一根扁形管，弯成蛇形，管内用隔筋隔成若干孔道，管外用0．2mm铝片焊在上下两管外皮处，铝片折成皱纹状以增大散热面积。桑塔纳2000系列轿车由于使用R134a制冷剂后，系统压力升高，为提高冷凝效果，已将桑塔纳LX型轿车上采用的管片式冷凝器，改进为传热效果更好的全铝管带式平流冷凝器。平流式冷凝器由输入端接头进入圆柱主管中，再分别同时流入多个扁管中，并平行地流至对面的主管，再集中经过跨接管流至冷凝器输出端接头。

图8－6　冷凝器的常见结构

（a）管片式；（b）管带式；（c）平流式

3．蒸发器

空调系统的蒸发器一般安装在副驾驶席一侧杂物箱下方。其功用是将来自膨胀阀的低温、低压湿气状制冷剂在其管道中蒸发，汽化成为气态制冷剂，吸收大量热量，使蒸发器及周围空气温度降低，同时对空气起除湿作用。

蒸发器的结构主要由制冷剂流通管道和散热片组成。常见的有管片式、管带式和层叠式（或称板翅式）三种。前两种蒸发器的结构、材料基本与冷凝器相同，层叠式蒸发器由两片冲成复杂形状的铝板叠在一起组成制冷通道，每两片通道之间焊接蛇形散热带，将一个个单层叠置焊接后，再焊上集流箱构制而成。它具有结构紧凑，热效率高的优点，但其焊接工艺难度大，通道易堵。目前，运用较广。

图8－7　储液干燥器结构

1—窥视玻璃；2—过滤器；3—干燥剂；4—引出管；5—组合开关

4．储液干燥器

储液干燥器安装在冷凝器和膨胀阀之间。它一般由外壳、过滤器、干燥剂、玻璃观察窗和引出管等组成，如图8－7所示。

储液干燥器的功用是储存制冷剂、吸收制冷剂中的水分及过滤制冷剂中的杂质。当含有蒸气的液态制冷剂进入储液干燥器后，使液态和气态制冷剂分离。液态制冷剂通过膨胀阀进入蒸发箱，多余的制冷剂可暂时储存在储液罐中。干燥剂用于吸收制冷剂中的水分，由于水分与制冷剂结合会生成酸或结冰，因此干燥器可防止机件腐蚀或冰块堵塞膨胀阀。滤网用于过滤制冷剂中的杂质，防止膨胀阀堵塞。

在储液干燥器上设有观察窗，可用它来判断系统内某些故障。当气温在21℃以上，启动发动机后，再以怠速运转，将空调控制开关拨至最冷（Max）位置，鼓风机开到最高挡，注意观察液窗上有无气泡。如果仅有短暂的气泡出现，而后消失，说明空调系统工作正常；如果气泡一直存在，可能是制冷剂不足或其他故障，应及时检修。

特别提示

安装储液干燥器时，它的进口（打有标记“IN”）应与冷凝器出口相连接。

储液干燥器要直立安装，倾斜度不要大于15°，否则，液态与气态制冷剂将不能完全分离。在空调系统的安装和维修过程中，干燥器必须最后一个安装到系统中，防止空气进入干燥器。

5．膨胀阀

膨胀阀的主要功能如下：

（1）节流降压，把高温、高压的液态制冷剂节流降压，转化为低温、低压的湿蒸气，送入蒸发器；

（2）自动调节制冷剂流量，由于制冷负荷和压缩机转速的改变，要求流量相应调节，以保持车室内温度稳定；

（3）控制向蒸发器的供液量，防止液击和异常过热现象。

空调系统采用的膨胀阀常见有内、外平衡式膨胀阀、H形膨胀阀和膨胀节流管四种。

1）内平衡式膨胀阀

内平衡式膨胀阀如图8－8所示，它主要由感温包、毛细管、膜片、弹簧、滤网、阀芯及阀体等组成。其工作原理是，阀芯受膜片控制上下驱动，使制冷剂通过的孔大小变化来调节制冷剂的流量。当冷气系统刚工作时，感温包贴在蒸发器出口端，由于制冷剂流量偏少，此处过热气体所占蒸发器出口端的通道加长，温度偏高，感温包内的气体受热膨胀，向膜片施压，克服弹簧弹力和蒸发器的气压，使阀芯开度增大，从而增加了制冷剂流量，加大吸热量；当蒸发器出口处温度降低时，感温包中的制冷剂收缩，膨胀阀膜片上方的压力减小，膜片上移，阀芯开度减小，则喷入蒸发器的制冷剂减少，使制冷量减小；当压缩机停止工作，膨胀阀膜片上方的压力与蒸发器入口处压力相等，膨胀阀弹簧作用使球阀关闭，防止制冷剂倒流压缩机。

图8－8　内平衡式热力膨胀阀

图8－9　外平衡式热力膨胀阀

2）外平衡式膨胀阀

外平衡式膨胀阀的工作原理与内平衡式膨胀阀基本相同，如图8－9所示。只是向上施于膜片的压力是由一外平衡管从蒸发器出口处引入的，这样就弥补了由蒸发器入口至出口端内部压力损失的影响，可加大阀芯调节范围和准确度，缩小过热气体所占通道空间，从而提高蒸发器的制冷量。

3）H形膨胀阀

桑塔纳2000系列轿车采用H形膨胀阀，如图8－10所示，主要由阀体、感温元件、调节杆、弹簧、球阀等组成。由于它的感温元件直接安装在阀体内，不受环境及感温包的移、接接触不实等影响，因而调节灵敏度和制冷效率更高。

4）膨胀节流管

膨胀节流管结构如图8－11所示。它用一根节流用的细铜管装在一根多孔工程塑料管内，两端均有滤网，出口端接蒸发器，入口端接冷凝器。液体制冷剂经滤网从进口进入节流管从其小孔喷出，由于体积增大、压力降低，使其进入蒸发器很快汽化。

膨胀节流管没用运动件，且结构简单，制造成本低，工作可靠性高，加之节省能耗（因为气液分离器，压缩机在纯气态制冷剂下启动容易，可节能15%～30%），压缩机使用寿命长。在大众、丰田、通用、福特等汽车公司普遍采用。

图8－10　H形膨胀阀

1—感温元件；2—调节杆；3—球阀；4—弹簧；5—阀体

图8－11　膨胀节流管结构

由于制冷剂经过此装置时只能节流，不能对制冷剂的流量进行调节，故当蒸发器的温度降到一定值后，可由恒温器来对离合器进行通断控制，从而调节制冷剂的流量。也有用防霜压力开关对离合器通断进行控制，如图8－12所示。这种孔管静态节流与离合器通断控制相结合的形式称为孔管节流系统。

图8－12　压力开关控制的孔管节流系统

5）气液分离器

气液分离器是内装干燥器且把气液制冷剂分离开的容器。它是与膨胀节流方式配套的装置，安装在蒸发器出口与压缩机进气管之间，其结构原理如图8－13所示。

图8－13　气液分离器

1—干燥剂；2—滤网；3—泄油孔；4—出气管；5—测试孔口

当空调系统工作时，制冷剂进入气液分离器，液体沉入容器底部，气体从顶部被吸至压缩机中。气液分离器底部有小孔允许少量的制冷剂和滑润油进入压缩机。因为要容纳较多的气态制冷剂，所以该容器较大。

当压缩机停止工作后，膨胀节流管不能关死，管的两端高低压力平衡迅速，压缩机重新启动时负荷较小，启动容易，有一定的节能作用，但容易产生液击。而气液分离器将液态制冷剂储存起来，阻止其回到压缩机内，从而防止液击。目前，不少轿车上使用了这种装置。

6）压力开关

空调系统中设有一个或几个压力开关，有高压开关、低压开关和高低压开关三种。

低压开关有两种：一种设在高压回路中，其主要目的是为了保护压缩机不在缺少制冷剂的情况下工作，以免压缩机因缺润滑油而损坏，同时也起到防止低温情况下制冷系统工作而造成蒸发器结冰；另一种低压开关是设在低压回路中，测量吸气压力，用来控制高压旁通阀的除霜作用或者控制压缩机的运转。低压开关的接通压力约为300kPa。当制冷系统压力高于300kPa时，低压开关接通，空调系统投入工作，当系统压力低于200kPa时，低压开关断开，使空调系统停止工作。

高压开关是当系统在异常高压情况下工作，保护系统不受损坏的装置（元件）。它有两种形式，一种是自动切断电磁离合器的电路使压缩面停转，当高压一侧的压力高于2．1～2．5MPa时，触点断开；另一种是接通冷却风扇高速挡电路，自动提高风扇转速，以降低冷凝器的温度和压力，当制冷系统的压力高于1．5MPa时，高压开关接通，当系统压力低于1．2MPa时，高压开关断开。

高低压开关的结构基本相同，只是动、静触点位置不同而已。

7）温控开关

温控开关是汽车空调系统中温度控制的一种开关元件，感受的温度有蒸发器表面温度、冷却水温度和大气温度等。常见的有蒸发器温控开关、水温开关、环境温度开关等。当蒸发器表面温度低于一定值，或发动机水温高于一定值，或环境温度低于一定值时，都会使压缩机停止工作。

【任务实施】

一、实施环境

（1）汽车空调实训室。

（2）轿车、汽车空调、专用工具等。

（3）相应的维修手册或资料。

二、实施步骤

常用检修工具及设备如下所述。

1．通用工具

通用工具即是普通的汽车维修工具，一般都较熟悉，但汽车空调维修也必不可少。常用的通用工具有各种扳手，如活动扳手、开口扳手、梅花扳手、管子扳手、呆扳手等；各种一字、十字旋具；各种钳子，如钢丝钳、鲤鱼钳、尖嘴钳、电工钳等；除此之外，还有榔头、电筒，以及各种钻头等工具。

2．常用设备

汽车空调维修的常用设备有温度计、压力表和真空压力表，万用表，电烙铁，手电钻，以及乙炔－氧气焊割设备。

3．专用工具与设备

1）歧管压力表组

歧管压力表组（见图8－14）是汽车空调系统维修中必不可少的设备，它与制冷系统相接，可以进行制冷剂排空、抽真空、加注制冷剂、添加冷冻机油及诊断制冷系统故障等。

（1）歧管压力表组的组成。歧管压力表组是由高压表、低压表、高压手动阀（HI）、低压手动阀（LO）、阀体及三个软管接头组成。歧管压力表组配有不同颜色的三根连接软管，一般规定蓝色软管用于低压侧（接低压工作阀），红色软管用在高压侧（接高压工作阀），黄色（也有绿色）软管用在中间，接真空泵或制冷剂罐。

图8－14　歧管压力表组的结构示意

1—高压工作阀接口；2—加注、抽真空接口；3—低压工作阀接口；4—低压手动阀；5—阀体；6—低压表；7—高压表；8—高压手动阀

（2）歧管压力表组的工作过程。

①高压手动阀（HI）和低压手动阀（LO）同时关闭，可对高、低压侧压力进行检测。

②高压手动阀和低压手动阀同时打开，全部管道连通。此时接上真空泵则可对系统进行抽真空。

③高压手动阀关闭，而低压手动阀打开，则可由低压侧充注气态制冷剂。

④高压手动阀打开，而低压手动阀关闭，则可由高压侧充注液态制冷剂，也可排出制冷剂，使系统放空。

2）制冷剂注入阀

目前，为便于充注，市场上出现有罐装制冷剂，但它必须有一只注入阀配套才能开罐使用。注入阀的结构见图8－15。它主要由手柄、接头、板状螺母和阀针组成，使用方法如下。

图8－15　制冷剂注入阀

1—板状螺母；2—软管接头；3—手柄；4—阀针；5—衬垫；6—制冷剂罐

（1）将注入阀手柄逆时针旋转，使阀针完全缩回，然后将板状螺母也旋至最高位置。

（2）把注入阀装在罐的顶部，然后顺时针转动板状螺母，使其与罐顶上的螺纹连接，于是，注入阀便固定在罐的顶部。

（3）将歧管压力表中间的软管与注入阀的接头连接，拧紧。

（4）顺时针方向旋转手柄，阀针将把罐顶刺破。

（5）加注制冷剂时将手柄逆时针旋转，使阀针提起，与此同时打开歧管压力表相应的手动阀，开始向系统加注。

（6）如要停止加注，可再顺时针转动手柄，使阀针下落将被刺穿的小孔封闭，同时关闭歧管压力表的手动阀。

【相关拓展】

近年来，随着计算机的普及和电子技术的发展，使得空调系统的控制系统日益完善，空调设备的性能也越来越高。运用这种空调系统能进行全天候的空气调节，集制冷、采暖、通风于一体，在人为设定的最佳温度、湿度及风量的情况下，该系统可根据车内人员数量和其他情况的变化进行多挡位、多模式的调整，从而设定最佳值，使车内始终保持舒适的人工气候环境；同时还可以进行故障自动诊断和数字显示等功能；高效节能，向小型轻量化方向发展。要进一步降低空调装置的整体重量和外形尺寸，必须提高各组成装置的结构紧凑度和效率。为此，各方面正致力于改进各部件的结构、完善各部件的制造工艺、改进空调装置的布局，提高空调装置的性能。因此结构紧凑、体积小、重量轻、效率高、节省动力、噪声低、工作可靠、启动性能好的变排量汽车空调将会应运而生。

随着世界上能源紧缺形式的日趋严重，国家对工业产品节能、环保的要求日趋严格，一些符合节能、环保要求的新型汽车空调压缩机得到人们的青睐。发展绿色制冷剂是大势所趋，符合环保要求的新型制冷剂的应用也将成为制冷压缩机行业的一个热点问题。其中，二氧化碳等一些新型环保制冷剂得以应用和发展。空调压缩机是空调系统的核心部件，其功能是借助外力维持制冷剂在制冷系统内的循环，吸入来自蒸发器的低温、低压的制冷剂蒸气，压缩制冷剂蒸气使其温度和压力升高，并将制冷剂蒸气送往冷凝器，在热量吸收和释放过程中，实现热交换。也就是说，压缩机的能力和特征决定了制冷系统的能力和特征。传统氟利昂系列的制冷剂破坏大气臭氧层。基于环保要求，在国内制冷行业中首先掀起了研制新型制冷剂的潮流，随之而来的就是汽车空调行业。近年来，国外一些研究人员关注的热点转向二氧化碳作为新型制冷剂替代老式制冷剂的应用与推广。二氧化碳将成为车用空调的新型制冷剂。二氧化碳对产生温室效应影响极小，作为制冷剂的二氧化碳主要来自工业废气，其化学特性稳定，不可燃，没有腐蚀性，对人体无害。目前已有装有二氧化碳车用空调系统的奔驰轿车投放市场。但是由于国内二氧化碳空调压缩机技术尚不成熟，还没有得到很好的应用。因此，尽快使先进技术进入市场，形成先期优势，是我国汽车空调企业亟待解决的问题。

【复习延伸】

常用的汽车空调制冷系统的检漏方法有目测检漏法、皂泡检漏法、染料检漏法、检漏灯检漏法、电子检漏仪检漏法、抽真空检漏法和加压检漏法等几种。

1）目测检漏法

目测检漏法是指用肉眼查看制冷系统（特别是制冷系统的管接头）部位有否润滑油渗漏痕迹的一种检漏方法。因为制冷剂通常与润滑油（冷冻机油）互溶，所以在泄漏处必然也带出润滑油，因此，制冷系统管道有油迹的部位就是泄漏处。

2）皂泡检漏法（肥皂水检漏）

皂泡检漏是指在检漏时，对施加了压力的制冷系统，用毛刷或棉纱蘸肥皂水涂抹在被检查部位，查看被检查部位是否有气泡产生的一种检漏方法。若被检查的部位有气泡产生，则说明这个部位是泄漏处（点）。肥皂水检漏法简便易行，而且很有效，但操作比较麻烦，维修工采用此法检漏时，必须要求细致、认真。

3）染料检漏法（着色检漏）

确定冷漏点或压力漏点，把黄色或红色的颜料溶液通过表座引入空调系统，这是个理想的方法。染料能指出漏点的准确位置，因为漏点周围有红色或黄色两种染料积存，并且不会影响系统的正常运行。

有的制冷剂中含有染料，如杜邦公司生产的加有红色染料的制冷剂R12，其注入空调系统方法和注入R12完全一样。

4）检漏灯检漏法

检漏灯（卤素灯）检漏是指在检漏时，利用卤素与吸入的制冷剂燃烧后产生的不同颜色火焰进行检漏的一种方法。

5）电子检漏仪检漏法

检查时，应当遵照电子检漏仪制造厂家的有关规定。一般按下列步骤进行：

（1）转动控制器或敏感性旋钮至断开（OFF）或0位置；

（2）电子检漏仪接入规定电压的电源，接通开关。如果不是电池供电，应有5min的升温期；

（3）升温期结束后，放置探头于参考漏点处，调整控制器和敏感性旋钮至检漏仪有所反应为止，移动探头，反应应当停止，如果继续反应，则是敏感性调整得过高，如果停止反应，则是调整合适；

（4）移动寻漏软管，依次放在各接头下侧，还要检查全部密封件和控制装置；

（5）断开和系统连接的真空软管，检查真空软管接头处有无制冷剂蒸气；

（6）如发生漏点，检漏仪就会出现类似放置在参考漏点处的反应状况；

（7）探头和制冷剂的接触时间不应过长，也不要把制冷剂气流或严重泄漏的地方对准探头，否则会损坏探测仪的敏感元件。

6）抽真空检漏法（负压检漏）

抽真空检漏是指通过做气密性试验法进行检漏，是对制冷系统抽真空以后，保持一段时间（至少60min），观察系统中的真空压力表指针是否移动（即指针是否发生变化）的一种检漏方法。要指出的是，采用这种方法检漏，只能说明制冷系统是否泄漏，而不能确定泄漏的具体部位。

7）加压检漏法（正压检漏）

加压检漏法是指将压力为1．5～2MPa的氮气、二氧化碳或混有少量制冷剂的氮气、二氧化碳等介质加入制冷系统中，再用肥皂水或卤素检漏灯进行检漏的一种方法。这种方法常用于空调制冷系统中的制冷剂全部漏光时的检漏。要注意的是，在高压条件下操作时尽量不要用空气压缩机加压或制冷系统本身的压缩机加压，因为这样会使制冷系统带入一部分水分。