空调系统的工作原理

时间：2022-11-06 百科知识版权反馈

【摘要】：汽车空调制冷系统正是基于这一原理来进行制冷的。不和散热器一起安装的冷凝器都加装专用电动风扇来强制空气流动，有的风扇上装有离合器，风扇线路与电磁离合器线圈并联，在使用制冷系统时，电动风扇才同时工作。当冷凝器压力过高时，易熔合金立即熔化，将贮液器内的高压制冷剂全部释放，起到安全保护作用。

任务二　空调系统的工作原理

【任务目标】

掌握汽车空调系统的工作原理及其控制电路。

【任务分析】

学习汽车空调制冷系统的工作原理及各部件的工作原理，掌握空调制冷系统的控制电路。

【相关理论】

一、汽车空调制冷系统的工作原理及控制电路

（一）汽车空调制冷系统的工作原理

1.制冷工作过程

如图8-13所示，压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器以及储液罐等由特制的橡胶软管或金属管连接起来，以形成一个封闭的制冷循环管路，制冷剂在管路中作气态、液态、气态„„的循环变化。液体经过加热会变成气体，气体冷却后又变成液体。由液体变为气体要吸收热量，由气体变成液体要放出热量。汽车空调制冷系统正是基于这一原理来进行制冷的。

图8-13　制冷过程

2.制冷工作原理

如图8-14所示，当开启汽车空调制冷时，压缩机转动，将蒸发器中的低温低压制冷剂蒸气吸入压缩机并压缩成温度为70℃左右，压力为1.3～1.5MPa的高温高压制冷剂蒸气排出，经高压管送入冷凝器。并在此受到散热器和冷凝器冷却风扇的强制冷却，使高温高压制冷剂气体冷凝为温度50℃左右、压力为1.3～1.5MPa的中温高压制冷剂液体后送入储液干燥器。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热力膨胀阀，经热力膨胀阀节流膨胀变为压力0.15～0.3MPa，温度为1～4℃的低温低压雾状制冷剂后进入蒸发器。该低温低压的雾状制冷剂便通过蒸发器壁面吸收周围空气的热量而沸腾汽化，使蒸发器表面及其周围空气的温度降低。鼓风机将车外或车内空气强制吹过蒸发器表面时，空气便被蒸发器冷却而变成冷空气送进乘室内降温。在蒸发器内吸热汽化的制冷剂蒸气再次被压缩机经低压管吸入，然后重复上述过程。制冷剂在制冷系统中不断循环，便可使蒸发器始终保持很低的温度而用于车内空气的降温除湿。

图8-14　制冷循环工作原理

3.压缩机工作原理

如图8-15所示，压缩机工作时，压缩机的曲轴由驱动离合器带动而旋转，活塞连杆机构在主轴的带动下，在汽缸内作往复运动，完成吸气、压缩和排气。

4.冷凝器工作原理

如图8-16所示，当汽车停止或行驶速度很慢时，冷凝器周围的空气靠汽车散热器冷却风扇强制流动。不和散热器一起安装的冷凝器都加装专用电动风扇来强制空气流动，有的风扇上装有离合器，风扇线路与电磁离合器线圈并联，在使用制冷系统时，电动风扇才同时工作。

图8-15　翘板式压缩机

图8-16　冷凝器工作原理

5.贮液干燥器的工作原理

如图8-17所示。贮液干燥器上除安装有从冷凝器来和到膨胀阀去的管路接头外，还安装有易熔安全塞。当冷凝器压力过高时，易熔合金立即熔化，将贮液器内的高压制冷剂全部释放，起到安全保护作用。汽车空调制冷设备中的易熔塞的熔化温度一般为105℃，如果冷凝器内的压力由于散热不良而异常上升，使冷凝温度达到105～110℃时，易熔塞就会熔化而冲开，排泄高压制冷剂，以防止破坏性事故发生。

视液镜用来显示系统中制冷剂的流动情况，当发生缺液或含有水分时，视液镜的观察玻璃能显示不同的颜色和气泡同时还能观察管路中冷冻油的流动情况。在观察玻璃下设置有随水分含量变化而变化的批示片，水分极少时呈淡蓝色，水分增多时变为淡红色。有些汽车空调系统中视液镜直接安装在过滤器与膨胀阀之间，也可旁通在立管或水平管上。

制冷剂液体经滤网过滤后，由出口流出进入膨胀阀。干燥剂的种类很多，常用的有无水氯化钙、硅胶、活性氯化铝和分子筛等。无水氯化钙的吸水能力强，其缺点是吸水后易成糊状堵塞系统，因此只能作临时性吸潮剂。硅胶使用广泛，吸水后呈粉红色，干燥后呈深蓝色，故称之为变色硅胶。它可较长时间的存放在系统中使用。

6.膨胀阀的工作原理

如图8-18所示，在膨胀阀前，制冷剂为高压液体，而膨胀阀之后是低温饱和液体和蒸气的雾状混合物。利用膨胀阀对流入蒸发器的制冷剂加以控制，一方面得到最大限度的制冷量，另一方面又要保证液态制冷剂在进入蒸发器前完全蒸发。

图8-17　贮液干燥器

图8-18　膨胀阀的工作原理

7.蒸发器工作原理

如图8-19所示，蒸发器接收来自膨胀阀的低压雾状制冷剂，空气中的热量通过蒸发器管道传到制冷剂中。当雾状制冷剂达到其蒸发的温度和压力时，制冷剂立即沸腾蒸发，并不断吸收蒸发器管壁传来的大量热量，同时蒸发为低压气态的制冷剂又回到压缩机进口，重新增压循环。为提高空调制冷装置制冷效果，通常在蒸发器的前面或后面安装一个电动鼓风机，以强制乘客室内的热空气吹向蒸发器管道，提高热交换率。

图8-19　蒸发器的工作原理

8.电磁离合器的工作原理

如图8-20所示，当电磁线圈通电时，产生强大的磁场，将衔铁吸引，带轮将发动机的动力传递给主轴，使压缩机工作。当电磁离合器断开电源时，磁场消失，吸力消失，衔铁离开电磁线圈，切断压缩机和发动机的联系，压缩机停止工作。

图8-20　电磁离合器的工作原理

9.温度控制器的工作原理

（1）电子式温度控制器工作原理：如图8-21所示，电子式温度控制器一般采用负温度系数的热敏电阻作为感温元件，用以检测蒸发器出风口温度，配以电子比较电路，将热敏电阻的电阻变化转换为电压变化，便可带动控制电磁离合器的继电器动作，达到对车内温度控制的目的。车内温度高低的调整是靠空调控制面板上的温度调节电阻来调节的。

图8-21　电子是温度控制器工作原理

（2）机械压力式温度控制器的工作原理：如图8-22所示，当蒸发器温度变化时，毛细管中的感温物质也发生变化，对应的波纹管也发生变化。温度升高，波纹管伸长推动机械杠杆机构使触点闭合，电磁离合器线圈通电，压缩机旋转，制冷装置循环制冷。如果车内温度降到设定的温度以下，波纹管缩短，弹簧帮助复位，使触点脱开，电磁离合器线圈断电，压缩机停止工作。

图8-22　计息压力是温度控制器的工作原理

1电磁离合器线圈；2偏心弹簧；3毛细管；4波纹管；5轴；6调节凸轮；

7调节弹簧；8调节螺丝；9触点；10蓄电池。

（二）汽车空调制冷系统的控制电路

1.冷凝器散热风扇电动机的控制电路

如图8-23所示，为了使压缩机排出的高温高压制冷剂蒸发快速冷却液化，一般在冷凝器前或后增设散热风扇电机，有高速、低速两种控制，采用电阻降低或改变电动机电阻值的方法（单个电机）来改变风扇电机的转速。

图8-23　风扇电动机的两种控制电路

2.鼓风机控制电路

目前汽车空调中均是通过外接鼓风机电阻或功率晶体管的方式来控制电机转速。

（1）外接鼓风机电阻控制电路：如图8-24所示，鼓风机电阻串连在鼓风机开关与鼓风机电机之间，其电压降被用于改变电机的端电压，控制电机转速和调节空气流量。

当马达运转时，变阻器会变热，需要冷却，因此，被安装在鼓风机马达前、蒸发箱内使之通风良好。

图8-24　外接鼓风机电阻控制电路

（2）外接功率晶体管控制电路：空调控制器通过改变晶体管基极电流的大小使鼓风机在不同转速下工作，其控制电路如图8-25所示。

图8-25　晶体管控制电路

（3）晶体管与鼓风机电阻组合型控制电路：鼓风机控制开关有自动挡和不同转速的选择模式，如图8-26所示，当鼓风机转速控制开关处于自动挡时，鼓风机的转速由空调电脑控制，一旦人为操纵开关选择不同转速后，便自动取消空调电脑的控制功能。

图8-26　晶体管与鼓风机电阻组合型控制电路

3.汽车空调系统的基本控制电路

图8-27　空调系统的基本控制电路

1温控器；2压缩机工作指示灯；3电磁离合器；4鼓风机电机；5鼓风机调速电阻；

6空调及鼓风机开关；7蓄电池。

4.装有冷凝器冷却风扇的空调控制电路

图8-28　冷凝器冷却风扇的空调控制电路

1温控器；2压缩机工作指示灯；3冷凝器冷却风扇电机；4电磁离合器；5继电器；

6鼓风机电机；7鼓风机调速电阻；8空调及鼓风机开关；9蓄电池；a接蓄电池正极。

5.装有发动机转速检测继电器的空调控制电路

图8-29　发动机转速检测继电器的空调控制电路

1点火线圈；2发动机转速检测继电器；3温控器；4压缩机工作指示灯；5冷凝器冷却风扇电机；6电磁离合器；

7继电器；8鼓风机电机；9鼓风机调速电阻；10空调及鼓风机开关；11蓄电池；12接蓄电池正极。

二、汽车空调供暖系统的工作原理

如图8-30所示，不使用暖气时，冷却液通过水泵将发动机内高温冷却液泵入散热器，散热后的冷却水由散热器出水管回到发动机。使用暖气时，经发动机分流出的高温冷却液送入采暖装置的加热芯，冷空气在鼓风机的作用下，通过加热器被加热后，由不同的出风口吹向乘客室，暖风还可以通过风窗玻璃下面的出风口，吹到风窗玻璃上，以保持风窗玻璃内侧温度在露点之上防止起雾或结霜。