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制冷系统

汽车空调制冷系统由压缩机、冷凝器、贮液干燥器、膨胀阀、蒸发器和鼓风机等组成。各部件之间采用铜管(或铝管)和高压橡胶管连接成一个密闭系统。制冷系统工作时,制冷剂以不同的状态在这个密闭系统内循环流动,每个循环有四个基本过程: 1、压缩过程:压缩机吸入蒸发器出口处的低温低压的制冷剂气体,把它压缩成高温高压的气体排出压缩机。 2、散热过程:高温高压的过热制冷剂气体进入冷凝器,由于压力及温度的降低,制冷剂气体冷凝成液体,并排出大量的热量。 3、节流过程:温度和压力较高的制冷剂液体通过膨胀装置后体积变大,压力和温度急剧下降,以雾状(细小液滴)排出膨胀装置。 4、吸热过程:雾状制冷剂液体进入蒸发器,因此时制冷剂沸点远低于蒸发器内温度,故制冷剂液体蒸发成气体。在蒸发过程中大量吸收周围的热量,而后低温低压的制冷剂蒸气又进入压缩机。 上述过程周而复始的进行,达到降低蒸发器周围空气温度的目的。

1压缩机

不同的车型使用不同的压缩机,甚至同一种车型也有不同的压缩机,常用的压缩机结构类型有曲轴连杆式、斜盘式和旋转式等。在众多种类的压缩机里曲轴连杆式压缩机技术最成熟,因此,轿车空调中大部分采用曲轴连杆式压缩机。图5—18所示为曲轴连杆式压缩机工作原职图。活塞4由曲轴连杆6带动,在气缸5内往复运动。气缸盖上有两个阀片,一个是吸气阀片3,吸入低压制冷剂气体,另一个是排气阀片1,排出高压制冷剂气体。图5—18a所示活塞正在下行,压缩机处于吸气行程;图5—18b所示活塞正在上行,压缩机处于排气行程。图5—19所示为斜盘式压缩机的结构图。
  斜盘式压缩机内部结构只有一个旋转的斜盘,气缸分布在斜盘两侧,相对的两个气缸是一个缸孔,相对两个气缸中的两个柱寒也在斜盘两侧相对,并连成一体作双向往复运动,所以气缸总是成对出现。相对的两个柱塞也可理解成一个双向柱寒,中间有一个缺口,斜盘从缺口处插入,两者滑动连接,即:斜盘作旋转运动,柱塞作直线运动。当左侧的气缸吸气时,右侧便是压缩排气。图5—20所示为斜盘式压缩机工作原理示意图。
  斜盘式和曲轴式压缩机一样,都是靠活塞在气缸内的往复运动来压缩和传送制冷剂的,压缩行程所产生的高压气流会引起缸体振动和噪声,且曲轴由发动机直接带动,其转速受到限制。新型的旋转式压缩机,是利用多个转子在气缸中作回转运动,制冷剂蒸汽在回转过程中被逐渐压缩,这种压缩机无往复运动,其结构紧凑,振动及噪声都非常小,且能高速运转,有取代往复式压缩机的趋势。

2冷凝器

冷凝器的入口必须在顶部,冷凝后的液态制冷剂才能流到底部进入储液/干燥器。一般安装于发动机冷却液箱前面,借助于冷却风扇,及时把热空气吹出车外。在材料选择上,应使用热传导效果好的铝管或铜管。为了增加制冷剂与散热管的接触面积,一般把圆管做成扁平管,同时使用扁平管还增加了散热气流通道,增强了冷凝效果。通常进入冷凝器的制冷剂气体温度约为80~120℃,制冷剂的压力约为1400~1800kPa(14~18kgf/cm2),在冷凝器中制冷剂经空气冷却到液态的温度约为50~65℃。
  冷凝器的检查:冷凝器和发动机散热器安装在一起,检查时应先检查冷凝器外部散热片是否破裂、堵塞,接头和软管有无损伤、泄漏等。如散热片堵塞,应用清水冲洗,冲洗后用压缩空气吹干;若散热片弯曲,应用尖嘴钳或其他工具加以矫正。如发现冷凝器漏气,应进行焊补或更换。需要拆卸冷凝器时,应按照制冷剂排出方法缓慢地从冷凝器中排出制冷剂,拆开连接管后应及时封住管口,防止潮气进入。冷凝器修理装车后,制冷系统应补加50m1的制冷剂,并对接头进行漏气试验。

3蒸发器

蒸发器的功能与冷凝器相反,它把从膨胀阀减压后流出的液态制冷剂蒸发成低压气体,在蒸发过程中,从车室内吸收热量,使车室内空气温度降低。经冷却的空气凝结空气中的水分,形成小水珠附着在蒸发器冰凉的金属管壁或散热片上,使车室内的空气保持干燥低温,令人感觉舒适。
  蒸发器的检查:蒸发器一般安装在车内隐蔽的地方,检查时应先拆除外部装饰件,并拆下蓄电池接地线。需要拆下蒸发器时,应缓慢排出制冷剂,并及时封住拆卸的管口。在蒸发器上一般安装有压力开关和膨胀阀,拆卸时应注意保护。蒸发器的检查和冷凝器相同,应检查散热片有无堵塞、裂纹等,如堵塞应进行清洁处理;如更换蒸发器,应向压缩机补注40~50m1的压缩机润滑油。安装完毕后,应抽真空,补加制冷剂并对空调制冷系统进行性能试验。

4储液/干燥器

制冷剂经冷凝器冷却液化后储存在储液/干操器内,并进行干燥吸湿处理,去除制冷剂中的水分,因为若进入系统的水分过多,干燥剂饱和而失效,会导致水分在膨胀管或膨胀阀出口处凝结而造成冰塞,同时水分还会使R12产生强腐蚀性的盐酸及氢氟酸,严重腐蚀管路。干燥剂也可放在一个金属网筛袋内,并用一个金属弹簧悬挂起来;也可直接将干燥剂袋放入罐中无须定位,如果摇动干燥器罐听到响声是正常的。汽车空调系统在运动中存在强烈振动,空调压缩机的磨损管路内壁腐蚀颗粒的剥落,形成一些游离颗粒随制冷剂一起流动。这样会加剧系统内机械磨损,同时可能引起系统堵塞,因而空调系统还应有过滤制冷剂的功能。一般小型汽车上的空调系统都是将储液、干燥、过滤三者于一体,以使结构紧凑、装配方便。这种类型的储液干燥器结构如图5—21所示。
  储液/干燥器一般装于空调系统的高压侧,也有汽车将储液/干燥器装于空调系统低压侧蒸发器的出口处,以保证系统中过量的液态制冷剂不进入压缩机。为了直观地看到系统中制冷剂的状态,在储液/干燥器的上端开有观察窗。
  观察窗用来直接观察系统中制冷剂的流动并确定制冷剂量是否过量或不足、系统运行是否正常等。观察窗一般安装在储液/干燥器的出口侧,也可放在液体管路中任何一点。当系统正常运行时,视窗中无气泡;若有气泡,表示系统有故障或泄漏。但在冬天里,视窗中出现持续气泡是正常现象。从观察窗对制冷剂流动情况进行检查及判断的方法如图5—22所示。
  1)如果从观察窗看到很清晰,说明两种可能:系统内是空的,没有制冷剂,看起来像个空玻璃瓶;系统内制冷剂充足,看起来像盛满水的玻璃瓶。要区别这两种情况,可以检查出风口有无冷气送出来。
  2)如果从观察窗看到常起气泡,说明系统内制冷剂不足。但是,如果系统内制冷剂充足,也可能有气泡,那是由于制冷剂含有潮气的缘故,此时应更换新的储液/干燥器。如更换新的储液/干燥器,应补加20m1的润滑油和一定量的制冷剂。
  3)如果从观察窗看到气泡数量猛增,看起来像是泡沫,说明系统内制冷剂严重不足。
  4)如果从观察窗看到机油条纹,说明系统内没有制冷剂。运行时油滴挂在观察窗上,有时油滴离开观察窗,玻璃上留下了油痕。
  5)如果向冷凝器喷水后不见观察窗内出现气泡,则表明制冷剂量过多。
  有的储液/干燥器上还装有易熔塞,易熔寒是一种保护装置。当系统压力及温度异常时即可泄放制冷别,以保护空凋系统的安全。易熔塞一般装在储液/干燥器头部,用螺塞拧入。螺塞中间是一种低熔点的铅锡合金,当制冷剂温度达到95~105℃时,易熔合金熔化,制冷剂溢出,以避免系统中其他零件的损坏。在R134a系统中,取消了易熔塞,而用压力安全阀来代替。
  储液/干燥器安装在冷凝器和膨胀阀之间,其入口标有“IN“或“→”,安装时与冷凝器出口联接不可接反。另外应注意,R12和R134a干燥器中的干燥剂不相容。储液/干操器的检查:如需要拆卸干燥器时,应缓慢排出制冷剂,拆卸输入和输出管后,应及时封住管口储液/干燥器应定期维护,即时更换或烘干干燥剂,清除滤网上的杂质,并清洗滤网,保持储液/干燥器对液态制冷剂有效的储存、过滤、干燥功能。当空调制冷系统进行维修时,储液/干燥器的滤网干燥剂必须更换,因干燥剂吸湿性很强,如果将它暴露在空气中,在不超过5min时间内它就会失效,故应使它保持密封状态,一旦打开应很快把它置于储液/干燥器内。如果干燥剂无法更换,应更换整个储液/干燥器。如果空调制冷系统发生脏堵或水堵,必须抽空,并更换储液/干燥器。

5电磁离合器

电磁离合器是发动机和压缩机之间的一个动力传递机构,受空洞A/C开关、温控器、空调放大器、压力开关等控制,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,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。
  在汽车空调系统中,电磁离合器一般安装在压缩机前端面,成为压缩机的一部分。电磁离合器有两种型式,一种为旋转线圈式,即电磁线圈与带轮一起转动。另一种是固定线圈式,即电磁线圈不转动,只有带轮转动。后者应用较广泛。
  电磁线圈固定在压缩机的外壳上,摩擦板与压缩机轴相连接,在弹簧作用下,摩擦板和带轮脱离。带轮通过轴承套在轴上,随发动机长期旋转。只要电磁线圈不通电,则带轮与压缩机轴是分离状态,即空转;当电流通过电磁线圈时,电磁线圈产生电磁吸力,使压缩机的摩擦板与带轮吸合,将发动机的扭矩传递给压缩机轴,使压缩机轴旋转。
  电磁离合器的故障诊断主要是对电磁线圈进行检查,检查方法如下:
  (1)电压检测法 如图5—25所示,检查电磁
  离合器供电电压,应省24V或12V电压,如不正常,应检查空洞开关和线路。
  (2)电流检测法 如图5-26所示,电磁线圈在12V时,电流一般为3.0~3.6A,电阻为3.6~4.0Ω如果线圈短路则电流会过大;若电流值为0,则说明线圈断路。如果电阻过小为短路;电阻无穷大,则为断路。电磁线圈在24V时,电流强度为4~5A,电阻为4.8~6Ω。
  空调开关和电磁线圈一般工作比较稳定可靠,出现故障的机会较少,当压缩机电磁离合器不能结合时,应先检查控制继电器及空调的电控元件等,在确认电磁线圈上工作电压不正常后,才需检测电磁线圈是否有故障。
  压缩机电磁离合器噪声异常的故障现象与排除方法如表5—1所示,压缩机的故障现象及修理方法如表5-2所示。

6集液器

集液器又称为积累器或液气分离器,它和储液/干燥器类似,通常装在膨胀管式空调系统中,因而它是膨胀管式空调系统的特征之—。集液器的另一名称是回气积累器,它的主要功能是防止液态制冷剂液击压缩机。因为压缩机是容积式泵,设计上不允许压缩液体。集液器装在系统低压侧,制冷剂从集液器上部进入,液态制冷剂落入容器底部,气态制冷剂积存在上部,并经上部出气管进入压缩机。由此可见,集液器积累的是液态制冷剂,它使制冷剂气液分离。在容器底部,出气管回弯处装有带小孔的过滤器,允许少量积存在出气管回弯处的冷冻油返回压缩机,但液体制冷剂不能通过,因而要用特殊过滤材料。集液器也用于储存过多的液态制冷剂,内含干燥剂,起储液/干燥器的作用。控制蒸发器温度的压力开关,常装在积液器上。

7风机

汽车空调系统采用的风机,大部分是靠电机带动的气体输送机械,它对空气进行增压,以便将冷、暖空气送到所需要的车厢内,或将冷凝器四周的热空气吹到车外,因而风机在空洞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。
  1.离心式风机
  离心式风机的空气流向与风机主轴成直角,它的特点是风压高、噪音小。蒸发器通常采用这种风机,因为风压高可迅速将冷空气吹到车厢内,工作效率较高。噪音是设计空调的一项重要指标,车厢内噪音小,乘员不致于感到不适而过早疲劳。离心式风机主要由电动机、风机轴(与电动机同轴)、风机叶片、风机壳体等组成,如图5—28所示。风机叶片有直叶片、前弯片、后弯片等形状,随叶片形状不同,所产生的风量和风压也不同。
  2.轴流式风机
  轴流式风机的空气流向与风机主轴平行,它的特点是风量大、风压小、耗电少、噪音大。冷凝器通常采用这种风机,因为风量大可将冷凝器四周的热空气迅速吹走。耗电少是车用电器最重要的要求。而风压小、噪音大的缺点,对冷凝器来说不是大问题,因为冷凝器安装在发动机前部,只要将其四周的热空气吹离即可,并不要求将热空气吹很远,所以风压小不影响冷凝器正常工作;另外安装在车厢外面的风机噪音大也不会影响到车内。轴流式风机主要由电动机、风机轴、风机叶片、键等组成,如图5—29所示。叶片固定在骨架上,叶片常做成三、四、五片不等,叶片骨架穿在电机轴上,由键带动旋转。

8汽车空调软管结构

汽车空调软管主要用于输送液态或气态制冷剂,有持久的耐热性、耐臭氧性和耐油性。软管带有尼龙衬层,极大地提高了软管的抗渗透能力,减少了对大气臭氧层的破坏。汽车空调软管结构图如图5—30所示、管接头外形图如图5—31所示、桑塔纳2000空调软管如图5—32所示。

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