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奥迪车系空调的工作原理与诊断(上)
来源:汽车维修与保养  作者:佚名  2014-06-08 08:45:59

    汽车空调已成为主动安全性中的一个因素,而且几乎被视为汽车安全技术要求中不可缺少的一部分。本文以奥迪汽车为例,介绍汽车空调制冷系统的原理、零部件的功能、制冷剂特性以及汽车空调的故障诊断。
    一、空调对舒适度的调节
    在某个特定的环境温度和大气湿度范围内,人们会感到舒适。作为主动安全的组成部分,驾驶者的身体状况是构成驾驶能力的一个关键因素。“车内气候控制系统”对驾驶者抗疲劳性和驾驶安全性有直接的影响。车内温度的舒适性受环境温度和空气流速的影响,详见图1。

    根据图1的舒适度曲线所示,在下列三种情况下,汽车驾乘人员的舒适度较高。

    汽车空调是一种将空气温度保持在人体感到舒适的水平以及兼具净化空气和除湿功能的系统,其目的就是为了减少或完全消除气候压力。无论汽车处于停止还是行驶状态,空调系统都可通过出风口吹出远低于外界温度的冷风。
    空调的另一效果是空气除湿和净化,这与降温功能同样重要。花粉过滤器和活性炭过滤器也有助于净化进入车内的空气。上述装置可使患有过敏性疾病的驾乘人员呼吸到清新的空气,感觉更舒适。

    二、制冷剂循环的工作原理
    要使物体冷却下来,就必须使其释放热量。汽车上使用的压缩制冷系统就可起到这个作用。制冷剂在闭路中循环,不断地从液体转变成气体,再从气体转变成液体,如此循环往复(图2)。

    制冷剂在压缩过程中被压缩为气态,在散热过程中冷凝,在降压和吸收热量的过程中蒸发。(注意,制冷过程并不生成冷空气,而是将车内空气中的热量吸走。)
    压缩机在回路的低压端吸入低温的气态制冷剂。制冷剂在压缩机中被压缩,导致热量上升,然后再被泵入回路的高压端。在这个阶段,制冷剂变为气态,且处于高温高压状态。
    制冷剂沿着一段较短的管路流向冷凝器。此时,流过冷凝器的空气将会吸收冷凝器中高温高压气态制冷剂的热量。当达到临界凝结温度时,制冷剂便会冷凝变成液体。在这个阶段,制冷剂变成液态,且处于高压和温度适中的状态。
    经过压缩的液态制冷剂继续向上流入狭窄通道。这种狭窄通道既可以是节流孔管,也可以是膨胀阀。一旦制冷剂到达狭窄通道后,便会被喷入蒸发器中,致使其压力下降。在蒸发器内部,喷入的液态制冷剂膨胀并蒸发。当新鲜暖空气流经蒸发器叶片时,将会被冷却,释放出蒸发所需的热量。如此一来,汽车内的温度便会下降到凉爽适宜的程度。在这个阶段,制冷剂变成蒸汽状态,处于低温低压状态。
    从蒸发器中流出,制冷剂又变成气体。制冷剂再次被吸入压缩机中,然后开始下一个循环过程。

    三、制冷剂循环回路中的主要部件
    汽车空调的制冷能力取决于不同汽车的具体安装条件以及车型。每个回路中都包含压缩机、冷凝器、储液干燥器、膨胀阀和蒸发器。此外,还可以根据回路的设计和要求装配与维修工作、温度传感器、高压压力开关和低压压力开关以及放油塞相对应的接头。回路中各个零部件的布局也因汽车的类型而异,某些系统的压缩机前方配有用于缓冲制冷剂振动的减振器(图3)。

    该制冷剂循环回路的压缩机出口制冷剂压力约为1AMPa,温度约为65℃,冷凝器出口制冷剂压力约为1AMPa,温度约为55℃,膨胀阀出口制冷剂压力约为0.12~1.4MPa之间;温度约为-7~55℃之间,蒸发器出口制冷剂压力约为0.12MPa;温度约为-7℃。回路中的实际压力和温度取决于瞬时的工作状态。环境温度为20℃且发动机转速在1500~2000r/min之间时,20分钟后达到所规定的值。
    环境温度为20℃且发动机静止时,空调管路的制冷剂压力将达到0.47MPa。下面首先介绍带膨胀阀的制冷剂循环回路中的各个零部件。
    1.压缩机
    汽车空调系统使用的压缩机是油润滑式容积式压缩机。只有在空调打开的情况下,压缩机才会运转,而且是通过电磁离合器加以控制(图4、图5)。



(1)压缩机的功能
    压缩机可以提高制冷剂的压力。与此同时,制冷剂的温度也随之升高。如果压力没有升高,空调中的制冷剂则不可能膨胀进而冷却。
    压缩机采用特殊的冷冻机油润滑。大约有一半的冻机油留在压缩机中,另一半冻机油则随着制冷剂一起循环。压缩机上通常装有压力截止阀,防止系统压力过高。
    压缩机吸入流过蒸发器的低温低压的气态制冷剂。对压缩机而言,最重要的是制冷剂需处于气态,因为液态制冷剂无法被压缩,而且会损坏压缩机,就如同水击力会损坏发动机一样。制冷剂经过压缩后,将以受热气体的形式推送到制冷剂回路的高压端。压缩机是制冷剂回路低压端与高压端之间的接口。
(2)压缩机的运转方式
    根据工作原理,汽车空调压缩机分为往复式、盘管式、叶片式、斜盘式压缩机。下面详细介绍斜盘式压缩机(图6)。

    斜盘式压缩机输入轴的旋转运动可通过斜盘而转换成轴向运动。一般有3~10个活塞围绕在输入轴周围(具体个数因压缩机类型而异)。每个活塞都配有一个吸入/压力阀。这些阀可以根据工作冲程有规律地自动打开/关闭。

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关键词:奥迪 汽车空调

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