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J 模块8 汽车空调系统改装.pdf

J 模块8 汽车空调系统改装.pdf

上传者: austen 2013-12-25 评分1 评论0 下载3 收藏0 阅读量424 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《J 模块8 汽车空调系统改装pdf》,可适用于高等教育领域,主题内容包含汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调系统改装  模块汽车空调系统改装 学习目标 .知识目标()掌握汽车改装空调相关参数的计算和选择方法()掌握符等。

汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调系统改装  模块汽车空调系统改装 学习目标 .知识目标()掌握汽车改装空调相关参数的计算和选择方法()掌握车辆制冷系统或采暖系统的改装方法()掌握汽车改装空调后的性能测试方法。.技能目标()能编制汽车空调改装方案()掌握汽车空调改装技能。.情感目标养成“爱岗敬业、文明安全、高效低耗、优质求精、客户第一”的职业道德与职业情感。 . 汽车空调改装概述 .. 汽车空调改装的计算依据汽车上装用空调的目的是为了保证在任何气候和行驶条件下为乘员提供具备适宜的温度、湿度、空气流速、空气洁净度的舒适环境。而为了满足这些条件就必需配置供暖、制冷、除湿、加湿以及送风、通风、空气净化等装置。另方面为了保证驾驶员视野清晰、行车安全还需配置除霜装置。所以由于上述原因这些装置在汽车上之前必须考虑下列因素: ()由于车厢容积小人员密度大密封困难太阳辐射极大所需空调机组单位制热、制冷量较大。 ()由于汽车自重指标受到严格控制这便要求空调机组结构紧凑可靠性好重量轻体积小使用、维修方便。 ()空调机组制冷压缩机的动力由汽车发动机或专门的辅助发动机来驱动所以布置位置受到限制。 ()由于车内高度低而且受到行李架、座椅等的限制所以较难做到车厢内温度、气流分布均匀乘员直接受冷、暖风吹拂时较难做到头部和脚部保持合理的温度分布。 ()由于汽车内空间有限、空调机组各部件布置困难所以要想选用各种汽车都能通用的、质量高、体积小、结构紧凑的部件难度很大。 ()配置空调机组运行时对汽车燃油经济性、动力性等的影响应尽可能小对采用直连式空调机组时更应考虑这一点。 ()若配置直连式空调机组时应保证汽车在任何运行工况下都具有稳定的制热、制冷能力。 ()由于汽车是移动的而且车窗玻璃的面积在整车的面积占有近四分之一的比重所以对隔热保温提出了更高的要求。 .. 汽车空调改装的要求给车辆加装空调系统应满足以下要求: ()应根据车辆大小、乘员多少和使用环境合理选择空调设备做到既满足使用要求又无设备浪费。 ()应根据不同车型的结构特点采用不同的布置形式力求布置合理、使用维修方便。 ()送风管应遵循“头凉脚暖”的原则且管道要尽可能短弯通尽可能少。 ()制冷管道也要尽可能短以减少制冷剂的充注量。 .. 汽车加装空调的容量选择在改装汽车空调时必须掌握的有关参数有: .车外部环境参数改装时必须根据车辆使用地区的不同气候条件确定恰当的汽车外部参数这样计算车厢内负荷才可汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调系统改装  靠。为了具有可比性在估算时也可给出一个统一的车外参数。即通常把车外温度 、相对湿度 %作为汽车空调的夏季外界空气参数而把 和当地一月份平均相对湿度的平均值作为汽车空调的冬季外界参数以计算车内的冷热负荷。 .车内部环境参数主要是指对人体有影响的温度、相对湿度、流动速度及空气的成分等。参考国内外设计空调有关标准汽车车内环境参数可按如下选取。夏季车内温度范围 ~车内外温差 ~。也可按下式计算: TK=+l(Th)式中TK 为车内温度在距地板 m高处测量 Th 为车外温度车内相对湿度一般要求保持在%~%车内空气流速应控制在 ms。车内换气量按每一乘客为 ~m 3 h计并要求空气中 CO含量不超过 lmgL粉尘不超过 ~mgm 3CO2不允许超过 mgL。冬季客车、货车、轿车、旅游车温度宜控制在 。车内外温差不大于且乘员头部温度比车厢内平均温度低 ~腿以下部位温度比车厢内平均温度高 。车内相对湿度应小于 %车内空气流速不大于 ms新鲜空气供给量为 ~m 3 人小时车内 CO、CO2和粉尘含量不超过夏季车内的允许范围。 .车厢制冷时热流量 ()太阳辐射热这是车内热负荷的主要来源约占整车热负荷的一半。其中照在车身外表面的太阳能被吸收为热量并通过车体传人车内。而照在玻璃外表面的太阳能则被吸收、透过均以热能形式传人车内。使车内座椅等设施温度升高。太阳辐射热的多少与太阳辐射强度太阳入射角及车身表面的颜色有关。 ()车身传导热量。指不考虑太阳辐射影响由车内外温差透过车厢 个面的门、窗玻璃进入车内的热量。为使车内温度维持在一定范围这便要求车身必须具有一定的隔热性能为此通常在车壁中敷设一定厚度的隔热材料。 ()外气导人热量。为了保持车内空气洁净度需要引入外气但外气较车内空气温度高湿度大因此外气的引入将带进大量的热量成为车内热负荷的重要组成部分。此外车门、窗和驾驶区操纵杆等处有缝隙汽车行驶时部分外气将由此渗入车内除带人灰尘外还带人大量热量。 ()人体散热量。车内乘员透过呼吸和身体表面向车内放出体内多余热量使车内温度升高湿度增大。 ()发动机散热量。指发动机运行时产生的热量进入车内。特别是前置式发动机的汽车热量传人车内更为严重。 ()电气设备产生的热量。随着汽车舒适程度的不断提高车内设置的电气设备配置越来越多功率也越来越大(如闭路电视、立体音响、电源变换器、安全报警显示、车用冰箱等)。这些电气设备和车内送风换气的风扇电动机工作时产生的热量都直接送人车内加大车内热负荷(电气设备产生的热量与其功率效率和工作时间长短有关)。 .车厢制热时冷负荷 ()加热车内空气及各种物体所需的热量。一般情况下汽车供暖装置多采用内外综合循环式即将车内的空气换气和抽入的外界空气混合送入供暖装置加热然后送人车内再将车内已降温的部分空气吸人加热再送人车内如此不间断循环以达到提高或保持车内温度的目的。而加热车内空气及其它物体所需的热量与供暖装置的风量、空气比热、比重、外气温度及车内需要保持的舒适温度有关。 ()通过车体各部分的散热量。由于车内外有温差存在车内的热量必然向车外传导这是供暖装置必须提供的主要热量。 ()换气损失热量。为了保证车内洁净度必须随时给车内更换新鲜的空气因此车内的热量必然随污浊空气排出而不断散失。同样车内温度也将随室外低温的新鲜空气的进入而降低。所以热气损失的热量多少与乘员人数、换气量大小有关。 ()泄漏热量。由于车厢有  个壁面组成因汽车配置需要壁面上分别设有门、窗、检修孔操作杆孔等虽然设计时已考虑了各种密封措施但仍会有缝隙存在这些缝隙便成为热量散失的通道。泄漏的汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调系统改装  热量与缝隙长度、宽度有关。综上所述车厢空间大小、乘员人数等计算出车厢负荷(包括冷、热负荷)以确定空调机容量的选用。通过统计计算后各种车型的各个负荷所占的比例见表 。一般在计算制冷压缩机容量时是采用先计算出以上各种负荷实际数值后仍将其作为该车总的热负荷。通常将总的热负荷乘以1~ 倍作为选用压缩机容量时的实际选用值。当然也可以参考下列数据选用。轿车类(包括箱式吉普车等直连式)制冷量 ~KW。 座面包车制冷量 KW 左右直连式。~ 座面包车制冷量 KW左右直连式。~ 座面包车制冷量 KW 左右直连式也可采用独立式。~ 座汽车制冷量 ~KW独立式居多也可采用非独立式。~ 座汽车制冷量 ~KW独立式居多数也可采用非独立式。由于我国大功率发动机不普及故 ~座汽车和  座汽车的空调系统多采用独立式。工程机械车辆制冷量 ~KW直连式。供暖方面一般轿车类座面包车和工程机械车辆采用余热式采暖即利用发动机冷却水取暖。大、中项汽车和  座以上的面包车配置与制冷量相当的容量的独立式供暖器。当然暖风机和供暖器的容量大小的选择还应考虑用户的气候条件高寒地区显然应适当选大些。表各种汽车热负荷及比例汽车种类乘员发热量空气泄漏损失车顶面传入量玻璃传入其它合计W%W%W%W%W%W%普通轿车(人)高档轿车(人)中型客车(人)中、大客(人)货车 .. 独立式汽车空调发动机的选用目前国内外的采用的独立式空调日益普及其具有特有的工况稳定不受车速限制不影响发动机工作等优点。大汽车改装空调选择发动机时除有一般性要求如寿命长、噪声低、尺寸小和振动小等要求外还要求考虑选择发动机的燃料供给种类。一般来说选用的发动机用油最好与汽车的主发动机一致这样可以用同一个油箱以节省空间。发动机的功率和转速是根据压缩机的转速和制冷量来决定的而压缩机的制冷量又由车内热负荷来决定。发动机在空调转速下供给的功率要比压缩机要求的功率有较大的富余通常储备系数 K取 ~。日本大型汽车(~ 座)独立式汽车空调的发动机的匹配见表 。发动机作为汽车空调配套使用时其转速比较稳定故发动机一般定高速和低速两个转速。空调制冷系统负荷变化不大制冷量在 KW 的 CL 压缩机消耗功率为 KW而 C 发动机在作为空调使用的工作转速下能产生 KW功率。BST压缩机消耗 KWGP 发动机能生产KW 功率。 .. 制冷系统的设计与选配车辆上加装空调系统主要从以下几个方面考虑: .空调冷负荷估算。由于汽车空调负荷受到许多因素的影响各种车型制造质量有很大区别计算出来的负荷与实际情况有较大差异但车内温度稍微有些变化对其使用性影响不大。在实际应用中有时可凭实际的装车经验选取空调设备也可以根据车辆和座位选用。目前国内外乘用车、客车空调所选用的负荷为以下数值范围。乘用车(普通、豪华型) :~kW 货车、工程机械车辆:~kW  座以下客车:kW  座左右客车:kW 左右汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调系统改装  表日本汽车独立式空调发动机的配置空调型号产冷量(KW)配套发动机型号工作转速(rmin)连续额定功率(KWmin)BSTGP(高速)(低速)BSDQP(高)(低)BSDDQBSHDRPCLC .压缩机的选配。压缩机的选配是根据空调负荷决定的。假设有一辆普通型汽车冷负荷取 kW。因为空调制冷系统的一切能量都来源于压缩机。冷负荷是 kW则压缩机应根据能量守恒选配功率必须大于 kW一般取压缩机功率是冷负荷的 ~ 倍如选 SD 压缩机。 .膨胀阀的选配。为了满足 kW 冷负荷的要求系统制冷量应达 kW即 =冷吨故选用容量为  冷吨的膨胀阀如选用内平衡式热力膨胀阀或较大孔径的节流管。 .热交换器的选配。制冷系统的蒸发器与冷凝器是根据压缩机的排量和膨胀阀来选取。采暖(如用冷却液)散热器选用阻力小的有必要更换大水泵以免影响发动机的散热。 .鼓风机的选配。鼓风机是根据压缩机的排量与型号配套选取的。 . 汽车空调改装的方法 .. 安装步骤对于图  所示的普及型直连式空调系统安装步骤如下: ()首先切断车上的直流电源。 ()然后在发动机机体上找一合适位置并根据这一位置的具体情况配置压缩机架。 ()固定压缩机架然后装上压缩机。压缩机安装时压缩机脚和架的固定脚之间的间隙要保证在 mm 以下。如间隙过大时要用垫圈充填其间隙。 ()根据车辆的前部结构把冷凝器固定在水箱前部垂直安装。保持冷凝器与水箱表面的距离为 ~ mm。 ()把储液干燥器固定在适当的位置并保持竖直位置。 ()在车内选择蒸发器送风机的最佳位置并进行固定。 ()在车身上相应的位置为排水管 、低压管、高压管 钻好穿过孔并套上橡胶过孔圈。 ()联接所有的管道根据管道的具体走向用管卡进行固定。 ()接通空调系统所有电源。 ()试压检漏、抽真空、充灌制冷剂。 .. 空调系统的布置与安装车辆加装空调系统在可靠的前提下尽可能的简单紧凑。加装空调常常采用直联方式驱动压缩机。压缩机由发动机带动为了避免影响发动机怠速稳定性和车辆加速性能在压缩机上装有电磁离合器这样遇到紧急情况或车辆加速时会自动分离在不需要冷气时也容易断开压缩机。汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调系统改装  采暖散热器都放在脚坑或座椅下方蒸发器大多数放在仪表台中间或是下方也有分置于车的前后部以利送风均匀。膨胀阀安装在蒸发器的进口处。鼓风机安装在蒸发器的前后或左右使空气通过蒸发器表面进入车内。图通用空调系统冷凝器安装采用竖置通常放在发动机水箱的前部靠水箱的风扇抽风强迫冷凝器对流散热但是这样安装对水箱的散热有不良影响水箱内的水容易沸腾。配置时应考虑二者之间的距离。必须更换功率大的或叶片多的冷却风扇且护风圈的间隙要小以防止风量的损失再换耐高压的冷却水箱的水箱盖。也可采用在冷凝器前增设电动风扇这样除增加风量外还使冷凝器的冷却不受车辆行驶速度的影响。空调管道通常采用高压气液通用软管和低压气液通用软管既考虑到防震又便于安装布置。鼓风机耗电较多原来的蓄电池应更换一个容量更大的还需换一个大一些发电量的发电机。 .. 控制电路的连接控制部分主要是电磁离合器控制和冷凝器风扇控制。最简易的是采用开关与恒温控制器其控制电路如图 和图  所示。当然也可装成全自动甚至电脑控制但是那将成本很高不合算这里不作介绍。连接时根据具体车辆的电路与熔断器布置选择适当的熔断器接线柱或加装新的熔断器进行连接。空调开关一般在仪表板上选一个方便的位置进行固定。图电磁离合器控制电路图冷凝风扇控制电路电磁离合器线圈恒温控制器蒸发器冷凝风扇电动机恒温控制器空调开关蓄电池熔断器冷凝器熔断器蓄电池冷凝器压缩机架压缩机送风机吊架蒸发器送风机排水管低压软管铝管储液干燥器高压软管储液干燥器箍汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调系统改装  .. 将 R制冷系统改为 Ra制冷系统 .系统改造的必要性 R(二氟二氯甲烷)由于换热效率高、无色无臭、不燃烧、化学稳定性好在正常使用状态下不会对人体造成不良影响因而汽车空调以前大量使用 R 作为制冷剂。但是当 R 升入大气平流层受到强烈的紫外线照射后会分解出游离态的氯原子催化分解臭氧分子导致臭氧层浓度降低形成臭氧空洞危害地球环境直接威胁人类健康。根据  年的《蒙特利尔议定书》我国汽车工业总公司于  年发文规定:到  年各汽车厂都不得再把 R 作为新车的空调制冷剂原有车辆的空调制冷剂也必须逐步地由 R 改为 Ra。同时我国政府向国际环保组织承诺:我国生产 R 的工厂到  年将被限产到  年产量的 %到 年所有生产 R 的工厂都将停止生产。因此对原有车辆的 R空调制冷系统的改装是关系到环境保护和人类健康的大问题。由于 Ra与 R 相比具有不同的物理特征和化学性质(如表  所示)系统改造后可减少制冷剂用量并提高制冷量。因为: ()Ra 的汽化潜热值高于 R 约 %即相同制冷量的前提下Ra 的用量可以比 R 减少约 %但是Ra 的饱和蒸气比容高出 R 约 %两项相抵工质的容积流量还约减少%。 ()在 ~的蒸发温度段Ra 饱和蒸气压比 R 略低在冷凝温度段 Ra的饱和蒸气压则稍高于 R即 Ra 的工作压差高于 R。但是由于Ra 的液态导热系数大于 R可以弥补之不足。在保持制冷系统不变的情况下将制冷剂 R 换成 Ra替换之后的系统性能从输出冷量这一主要指标看还稍有提高。 .系统改造需替换的内容在用 Ra替代 R 时制冷系统也必须进行如下改造才能满足制冷剂 Ra 的要求。 ()选用新型干燥剂或更换干燥瓶。用于 R系统的干燥剂主要是置于接收器或干燥器中的硅胶。而硅胶若在新系统中应用就会使 Ra 与水一起被硅胶吸收原因是 Ra的极性接近于水的极性从而造成硅胶吸水能力大幅下降而制冷剂中有水分导致不充分制冷或不制冷。因此必须选用新型干燥剂有效地除去 Ra 系统中的水分目前沸石作为首选干燥剂应用于 Ra 系统中它基本不吸收制冷剂 Ra 且干燥性能良好。更简易的方法就是直接更换干燥瓶。 ()改用新型软管。用于 R 系统的橡胶软管是三层结构内衬多为丁腈人造橡胶。使用 Ra 时由于 Ra的分子直径小传统三层橡胶软管产生泄漏的可能性增大因此橡胶软管应采用为 Ra设计的四层(在三层橡胶软管内增加  层尼龙内衬最外层则采用三聚乙丙烯橡胶)且内衬为氯丁橡胶或尼龙的橡胶软管。这种橡胶软管柔软、耐热而且还防水。表Ra和R的特性对比表项目RRa代号CFCHFCa分子式CCLFCHFCF分子量沸点()临界温度()临界压力(kPa)项目RRa临界密度(kgm)汽化潜热(kJkg)饱和蒸气压(kpa)汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调系统改装  续表项目RRa饱和蒸气比容(mkg)导热系数(kJmbarK)饱和液常压气动力黏度(CP)饱和液常压气水的溶解性(gg)臭氧破坏系数(ODP)O温室效应系数(GWP)适用干燥剂硅胶(AXH)沸石(XH.XH)与矿物油的互溶性相溶不相溶与橡胶的互溶性氯丁橡胶、氟橡胶、丁腈橡胶可用氯丁橡胶、高丁腈橡胶可用 ()换用新型密封材料。R 空调系统的管道O 形密封圈、压缩机边缘和软管部分的密封材料均用丁腈橡胶(NBR)制成。制冷剂 Ra 能造成丁腈橡胶(NBR)的膨胀失效因此原系统中所有作密封之用的 O 形密封圈均要换为用于 Ra空调系统的聚丁腈橡胶(HNBR)材料的 O 形密封圈。 ()换用新型冷冻机油。在制冷压缩机中使用的润滑油通常称为冷冻机油与制冷剂溶为一体参与空调循环具有润滑、降温和密封的作用。R配用的矿物性冷冻机油与 Ra 不相溶若应用于 Ra系统则将严重影响制冷效果及压缩机寿命因此必须用与Ra 相溶的 PAG 和 ESTER 两类冷冻机油。 .系统匹配由表  可知当压缩温度在高负载下升高时Ra系统的压力将比 R 系统的高这将导致冷却能力下降、压缩机负载加重。为此 Ra 系统必需采取相应措施加以解决。 ()改善电磁离合器的性能。由于 Ra 的压力在高温下比 R 的高压缩机需要用更大的力量来压缩制冷剂因此只能通过增加压缩比或压缩机转速来解决。无论那种方式其核心都是增加电磁离合器的传动力矩以保障 Ra 系统的压缩机获得较大的驱动力。 ()改善冷凝器的散热性能。由于高温条件下 Ra 的压力高于 R为取得相同的制冷效果提高冷凝器的换热能力则是最有效的方法。为此需增加 Ra 系统冷凝器的散热面积、改变冷凝器内部管路及管壁结构目前多采取更换新型、高效、低阻的多路流动冷凝器的方法。如果仍用原 R 系统的冷凝器必须增加冷凝器冷却风扇的排量(即更换功率更大的风扇电动机或加装电子风扇)或加装冷凝器高效聚风罩以增加通过冷凝器散热片的空气量提高冷凝效率。 ()改进蒸发器的结构。为提高 Ra 系统蒸发器的换热能力达到良好的制冷效果蒸发器内部改变了制冷剂流动的方式提高了换热效率外部表面采用亲水处理以改变凝露状况进出口形状及恒温器感温包位置也适当调整以利于提高制冷能力目前 Ra系统多采用层叠式蒸发器。但在实际改装过程中为了减少改装成本在未发现蒸发器泄漏的情况下可以不更换蒸发器。 ()改进膨胀阀的结构。Ra 系统与 R 系统相比采用的膨胀阀有 方面差异:由于 Ra与 R 特性不同要获得与 R 相同的制冷能力Ra 采用的膨胀阀开启压力值必需重设 由于 Ra、R对金属的相容性不同故 Ra 采用的膨胀阀的内部弹簧材料由弹簧钢改为不锈钢 膨胀阀接口尺寸不同R系统为英制Ra 系统为公制(也称米制)。 ()改用新型安全阀。对于 R 系统当压力特别高时其配置的熔化螺栓熔化制冷剂释放到外界以此来保护系统系统中全部的制冷剂都将释放到大气中。为避免上述情况发生Ra 系统采用压力安全汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调系统改装  阀替代熔化螺栓。正常情况下压力开关可控制压缩机停机压力安全阀不会被触发:如果系统压力超过 MPa 则压力安全阀被触发开起将有部分制冷剂释放到大气中当系统压力降至 MPa以下时压力安全阀关闭停止制冷剂的释放。 ()改变压力开关的控制值。由于 Ra 与 R 循环过程中压力不同故系统中压力控制开关的设定值也不会相同。Ra 系统的低压控制值低于 R而高压控制值则高于 R。 ()改变管道接头形状。如果 R 系统的制冷剂或 O 形密封圈被错误地用在 Ra 系统中则会给系统造成严重的损害胀起的密封圈会导致压缩机工作不正常及制冷剂的泄漏。Ra 系统采用两端带槽的管道接头并对接头的形状及尺寸做了改动结构的改变避免了不正确的灌注和管道连接同时也提高了密封效果。 ()改变加液阀接口形状。为了加快制冷剂充注、减少泄漏、防止错加 R 制冷剂Ra 系统加大了加液阀的气门心尺寸及外形尺寸结构也做了相应调整。加液阀接头则改用弹簧偶合型的快速接头以利于维修和加注制冷剂。 .. 将定排量制冷系统改为变排量制冷系统 .改装变排量制冷系统的可行性将定排量制冷系统改装为变排量制冷系统的核心问题是空调压缩机的改装。变排量压缩机的主要特点就是可以通过不断调节活塞行程来适应车内负荷的变化。与传统的定排量制冷系统相比变排量压缩机改变了传统的离合器启闭压缩机的调节方式不仅压缩机运行连续平稳不会引起汽车发动机周期性的负荷变化而且空调送风温度波动小有利于提高车内环境的舒适性可以保持几乎恒定且刚好略高于结霜点的蒸发温度防止了蒸发器表面结霜提高了系统除湿能力可以降低能耗节约燃油。因此变排量制冷系统替代定排量制冷系统是发展的必然趋势。但是目前社会上将乘用车的定排量制冷系统改装为变排量制冷系统的情况较少这是因为改用变排量的压缩机后配置节流元件会出现一些特殊问题同时冷凝器、蒸发器等其他制冷系统部件可能也需要重新匹配改装的成本过大。如何在较合理改装成本的前提下改装可靠、节能、高效的变排量制冷系统呢 以下提出 种改装方案。这 种方案各有其明显的优点与缺点改装时应根据具体情况加以合理的选择。 .变排量压缩机和热力膨胀阀组成的制冷系统热力膨胀阀是制冷系统最常使用的节流元件变排量压缩机在系统组成时就会考虑到与热力膨胀阀的配置。如图  所示为变排量压缩机和热力膨胀阀组成的汽车空调制冷系统示意图。但是对由日本三电公司的  缸变排量压缩机和热力膨胀阀组成的汽车空调制冷系统进行了试验研究测试结果表明系统发生了振荡现象。有人在试验研究的基础上对热力膨胀阀进行了改进使热力膨胀阀即使在全关时也一直保持微量恒定旁通这样解决了系统低空调负荷时的振荡问题但未解决在高空调负荷时的振荡问题。也有人用改进后的 缸变排量压缩机和热力膨胀阀组成汽车空调制冷系统对此系统的稳定性问题进行试验研究和理论分析的结果表明:蒸发器出风温度 Ta、压缩机排气压力 Pd、压缩机摆盘箱压力 Pc、蒸发压力 Pe和蒸发器出口制冷剂过热度 SHb 等都随时间发生等幅周期性变化。在由变排量压缩机和热力膨胀阀组成的系统中有两个相对独立的制冷剂流量调整装置即变排量压缩机和热力膨胀阀。两流量调节装置均为自力式调节机构各由不同的参数控制。变排量压缩机是根据压缩机吸气压力为控制信号来调节压缩机活塞行程和压缩机主轴每转一周的排量。热力膨胀阀是以蒸发器出口制冷剂的过热度为控制信号对制冷剂流量进行比例调节的。由于蒸发器的热容量、制冷剂从蒸发器入口到出口的流动和状态变化、感温包的热容量、感温包毛细管的压力传递以及阀内机械动作等系列的时间滞后使流量调节对过热度图变排量压缩机和热力膨胀阀组成的汽车空调制冷系统示意图变排量压缩机蒸发器H型膨胀阀储液干燥器冷凝器汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调系统改装  的响应滞后。两流量调节装置之间的唯一联系是均与压缩机吸气压力有关但是吸气压力又由压缩机控制几乎保持恒定。当系统参数或空调负荷发生变化时一旦变排量压缩机和热力膨胀阀流量调节不匹配就会产生系统振荡。因此虽然采用变排量压缩机和热力膨胀阀组成的方案是较简便的改装方式但由于系统稳定性的问题难以解决限制了变排量压缩机和热力膨胀阀汽车空调制冷系统的应用。目前汽车变排量空调系统的节流装置均采用节流管有些车辆为解决振动问题还采用加装消声器的方法加以排除。 .变排量压缩机和节流管组成的制冷系统该系统是由变排量压缩机、冷凝器、节流管、蒸发器和气液分离器组成如图  所示。它与图  表示的变排量压缩机和热力膨胀阀组成的汽车空调制冷系统相比除了节流元件由热力膨胀阀改为节流短管外还取消了冷凝器后的储液罐并在压缩机和蒸发器之间设置了气液分离器。由于该汽车空调制冷系统的变容量特性节流管作为固定阻尼节流元件无法保证蒸发器出口的制冷剂在低空调负荷下的完全蒸发。因此在压缩机和蒸发器之间设置了气液分离器使未蒸发完的液态制冷剂分离出来暂存于气液分离器的下部。由于该气液分离器置于高温的发动机舱内它很快就会继续蒸发成为气态从而保证了压缩机的安全。由于节流管结构简单为无反馈开环流量控制装置保证了系统的可靠运行。所以在变排量压缩机汽车空调制冷系统中变排量压缩机和节流管组成的汽车空调制冷系统目前应用最广。但这种方案也有节流管无法与变排量压缩机在变容量范围内达到系统高效运行和气液分离器分离出来的液态制冷剂不能有效地利用等缺点且改装中需解决节流管、气液分离器布置等问题。 .变排量压缩机和电子膨胀阀组成的制冷系统图  为变排量压缩机和电子膨胀阀组成的汽车空调制冷系统示意图该系统由变排量压缩机、冷凝器、储液罐、电子膨胀阀和蒸发器组成。通过输入参数进入控制器利用控制器的控制算法得出控制电子膨胀阀电磁线圈的电压或脉冲电机的驱动脉冲信号从而实现了膨胀阀对流量的调节。这种方案除了换装变排量压缩机以外还必须改装电子膨胀阀并且这是改装的关键问题以保证系统稳定性和变容量范围内系统最佳运行工况。改装应在基于合理的控制方案和控制算法的前提下选用元件因此在方案的设计中必须注意以下问题: ()系统静态和动态特性。深入了解控制对象的特性是寻求合理的控制方案和控制算法的基础。对系统中各部件的静态和动态特性进行理论分析和试验研究用理论建模和系统辨识相结合的方法得出各部件的静态模型和动态模型。然后根据各部件参数之间关系建立系统静态和动态模型。根据模拟计算和试验研究的结果分析系统静态和动态特性。 ()系统稳定性原则。由于该系统有变排量压缩机和电子膨胀阀两个流量调节装置所以同样存在系统稳定性问题。在以上系统静态和动态研究的基础上分析满足系统稳定性条件下的电子膨胀阀特性要求得出系统稳定性区域。 ()控制方案和控制算法。为减少电子膨胀阀流量调节对过热度的响应滞后电子膨胀阀对蒸发器出口端制冷剂过热度的检测可采用热敏电阻或压力信号。采用热敏电阻来检测时用两只热敏电阻一图变排量压缩机和节流管组成的汽车空调制冷系统示意图变排量压缩机冷凝器节流管蒸发器气液分离器图变排量压缩机和电子膨胀阀组成的汽车空调制冷系统示意图变排量压缩机蒸发器电子膨胀阀控制器储液干燥罐冷凝器汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调系统改装  只测量蒸发温度另一只测量蒸发器出口温度。采用压力信号来测量是对蒸发器出口端压力进行测量并经物性程序将其转化为蒸发温度。由于蒸发器内压力的变化比温度的变化迅速因此使控制器能及时地对过热度的变化做出反应。电子膨胀阀流量调节对过热度的响应滞后问题也可以采用前馈加反馈的复合调节方法解决。如将压缩机转速作为前馈信号根据转速变化调节膨胀阀供液量再结合反馈进行复合调节。由于系统的非线性特性采用模糊算法有一定优势也可考虑 PID控制算法和模糊控制算法结合使用发挥各自算法的优点达到较好的控制效果。变排量压缩机和电子膨胀阀组成的汽车空调制冷系统改装方案是一种最有发展前途的系统配置代表汽车空调制冷系统的发展方向但改装方案复杂需要对系统静态和动态特性进行深入了解确定合理的控制方案和控制算法以保证系统稳定性和变容量范围内系统最佳运行。 .. 车辆加装空调系统的设计与安装有些车辆由于开发较早或因性价比的原因当时没有考虑在车上设置空调。现在随着社会的发展这些产品已进入衰退期但由于价廉可靠性高易于维修等优点尚有一定的生命力。为了延长这些产品的寿命和改善使用环境可以在原车的基础上加装空调系统。 . 汽车加装空调后的性能测试 .. 检漏、加注制冷剂汽车空调安装完毕后应首先检查各部件的连接是否牢固。接着进行正压查漏合格后再抽真空检漏然后充灌制冷剂并用检漏仪检漏确保无漏后方可试机、调试。 .检漏、抽真空通过歧管压力表向空调制冷系统充入氮气此时压力表的低压阀应关闭当高压表指示 MPa时把高压阀关闭这时用肥皂水查漏重点检查各连接头和焊缝处。当发现有排气声或出现泡沫时说明该处泄漏应及时处理。全部检查、处理后将系统内氮气放出一部分使系统保持 MPa 的压力。然后再关闭高压阀门使系统保压min压力不下降方算合格。在正压试验完后放出系统中的氮气按实际需要加注一定量的冷冻机油将系统接上真空泵然后起动真空泵打开高、低压阀抽真空轿车一般抽真空约 ~min大汽车抽真空约 ~min时这时低压表应为 MPa 以下。应注意若长时间抽真空真空度没变化时应检查连接管路是否有泄漏处。关闭高、低压阀保持 min左右进行真空检漏真空表指示无变化方说明合格。 .加注制冷剂按一般操作规程排除加液管空气后将低压阀打开使制冷剂进入空调制冷系统这时应记录充人系统的制冷剂量。当压力表指针达MPa 左右时(环境温度不同该值有变化)关闭低压阀按使用说明书上操作方法开机使制冷压缩机工作(应注意这时送风机、温控开关都开到最大)再慢慢打开低压阀使制冷剂充人系统。当制冷剂充人量达到规定的充人量时关闭低压阀这时视液镜中应看不到气泡。然后停机查漏特别要检查低压侧因停机后低压侧压力较高有漏处易发现。检漏重点仍是连接处、焊缝处。确实认为无漏时可开机调试。 .. 性能测试空调系统检修改装和维修完成之后应进行外部检查和性能试验以检查制冷系统的工作情况。 .外部检查使汽车空调制冷系统运转采用“一看、二听、三摸、四测”的经验方法检查系统的运转是否正常。 ()看。用眼睛观察空调系统各个零件是否处于正常工作状态。通过储液干燥器的观察窗观察制冷剂是否适量。起动空调让空调系统处于最大制冷状态观察储液干燥器的观察窗。如果观察窗几乎透明制冷剂流动稳定发动机转速变化时可能会出现气泡说明制冷剂是适量的。观察各接头处是否有油污和灰尘。如果有油污和灰尘则制冷剂可能己泄漏。观察冷凝器表面是否脏汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调系统改装  污散热片是否变形。 ()听。听电磁离合器有无刺耳的噪声。如果有噪声则可能是电磁线圈老化吸力不足通电后由于打滑而产生噪声也可能是离合器片因磨损而造成间隙过大使离合器打滑。听压缩机是否有液击声如果有液击声可能是制冷剂过多或膨胀阀开度过大所致应释放部分制冷剂或调整膨胀阀。 ()摸。高压管路的表面一般比较热如果某处特别热或进出口温差特别明显说明这个地方可能发生堵塞。用手感觉压缩机的进气管和排气管之间应该有明显的温差前者发凉而后者发烫。用手感觉比较冷凝器的进入管和排出管的温度正常情况下前者热一些冷凝器上部温度比下部温度要高。用手摸储液干燥器其前后的温度应该一致。压缩机输出管到膨胀阀输入端之间是制冷剂的高温高压区其温度应该均匀一致。低压管路比较凉用手摸膨胀阀前后应有明显的温差即前热后凉。膨胀阀出口到压缩机之间软管的温度应该低而不结霜正常情况下应为结霜后即化用肉眼看到的只是化霜后结成的水珠。用手感觉车内出风口应有凉的感觉车内外保持 ~的温差。 ()测。通过看、听、摸只能发现比较明显的不正常现象对于一些复杂的故障还要借助仪器对制冷系统进行测试。常用的检测工具与检测如下: )用检漏计。用检漏计检查整个系统各接头是否有泄漏。这里要特别注意压缩机主轴轴封的泄漏问题。到目前为止汽车空调压缩机的主轴轴封泄漏制冷剂的问题还没有得到完全的解决。如果用精密的电子检漏仪调整最小挡总能发现压缩机的轴封有微量的制冷剂泄漏出来。目前最通常的判断是:将电子检漏仪的灵敏度调整为 g 年泄漏即报警。如果小于 g 年则认为是允许的不会妨碍空调系统工作。这个泄量用卤素检漏灯是不能检出的。卤素检漏灯在每年泄量为 g时不能检出:每年 g其火焰微绿色每年漏量 g火焰颜色变为淡绿色。很明显若汽车空调系统的制冷量每年漏量为 g其制冷性能已经严重受损而不能正常工作。所以这里可以明白汽车空调检漏的方法是用电子检漏仪和皂泡法卤素灯只能作辅助检查不能作为出厂的质量检漏工具。 )用歧管压力表将歧管压力表的高、低压表分别接在压缩机的排气、吸气口的检修阀上检查制冷系统的压力。运转压缩机使发动机的转速保持rmin然后观察歧管压力表的读数。 )用万用表用万用表可以检查出空调电路故障判断出电路是断路还是短路。 )用温度计用温度计可以判断出冷凝器、蒸发器、储液干燥器是否有故障。蒸发器:正常情况下蒸发器的表面温度在不结霜的前提下越低越好。冷凝器:正常情况下冷凝器的入口温度为 冷凝器出口温度为 左右。对微机控制全自动空调系统还要结合自诊断系统进行综合分析和判断。 .性能试验经过外部检查和必要的调整后可认为汽车空调制冷系统具备基本的运转能力此时应进行性能试验以评估改装的效果。 ()检测程序。性能试验是为了考察制冷系统的制冷效率应按照以下检测程序进行 )把汽车停在阴凉处将歧管压力表的高压和低压两侧分别与压缩机对应的检修接头连起来 )关闭汽车的所有门窗起动发动机使压缩机的转速维持在高速 )将温度控制开关调整到最冷位置把冷气的窗口全部打开 )当车厢内的温度为 ~时对采用 Ra制冷剂的车辆而言歧管压力表读数为:高压 ~ kPa低压 ~kPa )测量冷气出口处的温度用干湿球温度计检测相对湿度 )观察观察窗的液流情况。 .测试方法具体的测试方法如下: ()测试压力。把歧管压力表的高压和低压分别接在压缩机的两检修阀或高、低管路的充、排气阀上起动发动机使压缩机转速维持在 rmin左右打开冷气开关把风量置于最高挡把调温旋钮置于最冷处使制冷系统运转 min以上使各个部件有充分的时间以稳定其工作状态。在有冷气吹出的情况下观察窗内应看不到有气泡产生。然后观察低压表的读数当车厢温度为 ~时压力应为 ~lkPa。低压压力的高低是由车厢里的空气温度决定的车厢里温度高其读数就偏高车厢里温度低其读数就偏汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调系统改装  低。如低压表读数太低说明系统中有的地方被堵塞或是制冷剂数量不足如太高说明制冷系统中存在的空气或制冷剂数量太多也可能是压缩机效率降低。高压压力的高低主要受周围空气温度的影响高压压力一般应为 ~MPa。如果高压表的读数太低而且在观察窗里有气泡产生则说明制冷剂数量不够如果高压表的读数太高可能是制冷剂太多或是制冷系统中存在空气也可能是冷凝器散热不好。 ()测试温度与湿度。检测高低压压力之后再测定车厢内的降温效果把干湿球温度计放在制冷系统的进气口处把玻璃棒温度计放在冷气的出口处。测量车厢内空气的相对湿度。测量制冷系统进气口处(蒸发器进口)干湿球温度计的干球和湿球的温度根据所测得的干球和湿球的温度值利用湿空气曲线图(如图“模块七的图空气温湿图”所示) 求出蒸发器出气口处的温度的相对湿度。例如设蒸发器进气口处的干球温度和湿球温度分别为 和 则在“模块七的图空气温湿图”中虚线的交叉点的相对湿度为 %。测量制冷系统进气口和排气口的温度差。先观测制冷系统排气口的玻璃棒温度计的指示值再观测制冷系统进气口处干湿球温度计的干球温度计指示值两者温差值即所求进气口与排气口的冷气温度差。 .评定制冷性能根据求出的空气相对湿度及进气口与排气口的冷气温度差在标准性能曲线图(如“模块的图汽车空调性能曲线图”)上找出评定根据。如果这两个坐标值的交叉点在标准性曲线图上两条阴影线的包络范围之内则示制冷性能良好:如果交叉点在这个区域外则说明制冷系统的制冷性能不良还需要继续进行调整。 .道路实验汽车空调经过上述测试后有条件的应进行道路实验。实验时汽车应满载额定乘员在晴天少云、有日光照射外界气温不低于风速不大于 ms太阳辐射强度为()jcmmin、硬实、干燥、树阴少的公路上中速行驶进行降温能力、保温性能、爬坡性能等与气温有密切关系的项目实验。测量车内的气流分布与温度分布时测量点应布置在相当人坐着姿势的耳朵高度但不会影响呼吸的部位。做降温实验时应先将汽车停放阴凉处门窗全开人员下车使车内的温度平衡然后人员迅速上车起步、开冷气开始记录。每隔~min记录一次直到连续三次记录相差不多为止。做空调开、关与经济性对比实验时要尽量做到两种实验的外界工况条件相同开空调时压缩机正常运转。 复习思考题 .简述汽车改装空调相关参数的计算和选择方法。 .简述汽车制冷系统的改装方法。 .简述汽车采暖系统的改装方法。 .汽车空调改装应注意的事项有哪些? .简述汽车改装空调后的性能测试方法。 .怎样汽车空调的 R系统改装为 Ra 系统? .怎样汽车空调的定排量压缩机制冷系统改装为变排量压缩机制冷系统? .以某一车型为例编制汽车空调改装方案。 自主实训题 .汽车自动空调控制部件的识别实训。.汽车自动空调控制部件的拆装和调整实训。.汽车自动空调的故障诊断实训。注:自主实训是指按照指定的实训项目由学生自主组织实训:确定实训的目标选择实训工具、设备和材料制定实训的步骤采取适宜的方法编制实训考核表进行自我考核。

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