汽车空调系统的基本功用是调节车厢内空气温度，为乘员提供舒适的乘坐环境，提高驾驶舒适性和行驶安全性。最原始的汽车空调方式是开窗换气，此后在1927年出现了单一供暖空调系统。1939年，单一制冷空调系统安装在汽车上。1954年，冷暖型空调系统安装在汽车上，并且具有降温、除退、通风、过滤、除霜等调节功能。1964年以前，汽车空调系统主要依靠人工控制，此后自动控制技术应用于汽车空调系统。1977年，配有电脑芯片的汽车空调系统安装在汽车上，该系统能够进行数字化显示，控制更精确，与动力系统的协调性更好，舒适性也有了较大提高。
    从汽车发展史来看，虽然汽车空调系统的出现比汽车发明的时间晚了半个多世纪，但并不影响它成为最受用户喜爱的附件系统。目前，汽车空调系统已成为标准配置系统，它体现的不仅仅是汽车的舒适性，还包括安全性、智能性及节能环保性。
    由于汽车普遍配置冷暖型空调系统，因此本章将汽车空调系统分为三大部分：制冷系统、供暖系统和控制系统，下面介绍相关部件及结构原理。

    一、制冷系统的结构原理及部件组成
    1．制冷系统的结构原理及热力学术语解释
    （1）制冷系统的基本结构原理
    汽车制冷系统是通过系统内部的工质（即工作介质）放热、吸热（即热交换过程）来实现制冷功能的。为了有效地进行热交换，一方面工质需要相变，在系统中设有压缩机和膨胀节流装置，通过压力的变化实现气、液相的转换；另一方面，在系统中设有热交换部件，也就是冷凝器和蒸发器，通过放热、吸热实现与环境之间的热交换。因此，我们常说的五大部件包括：空调压缩机、冷凝器、储液干燥器、膨胀节流装置和蒸发器。这种结构与民用、工业用制冷系统的结构是相同的。汽车制冷系统的结构原理见图1。

    各部件之间采用铜管（铝管）或高压橡胶管相连接，形成密闭回路，制冷剂以不同的状态在这个密闭回路中循环，即在气体一液体一气体之间发生相态变化。在制冷系统工作期间，空调压缩机吸人低温低压气态的制冷剂，将其压缩成高温高压气态的制冷剂，然后由泵压人冷凝器，冷凝器利用散热风扇（冷却风扇）吸人的车外空气进行散热，使高温高压气态的制冷剂变为中温高压液态的制冷剂。制冷剂流向储液干燥器，经过吸湿与过滤之后到达膨胀节流装置。膨胀节流装置相当于毛细管，在节流的作用下，制冷剂急剧膨胀，其压力迅速降低，满足沸腾的温度和压力条件。流人蒸发器的制冷剂从车厢内的空气中吸收蒸发所必需的潜热，鼓风机加快热交换过程，车厢内空气被冷却，同时制冷剂汽化，形成低温低压的制冷剂。流出蒸发器的制冷剂被吸人空调压缩机。这样，制冷剂在制冷系统内不断循环，带走车厢内的热量，实现制冷功能。
    （2）热力学术语解释
    为了更好地理解制冷系统的工作原理，提高维修技术，这里介绍一些与制冷原理相关的热力学术语。
    1）汽化。物质有气态、液态、固态三种状态，在一定条件下可以相互转化。由液态转变为气态的相变过程称为汽化过程。汽化有两种方式：蒸发和沸腾。在任何温度下，液体表面发生的汽化现象称为蒸发，蒸发过程的快慢与液体表面温度下的饱和压力、气体空间中的液体分压力差及蒸发表面积有关。液体温度越高，蒸发就越快。将一定压力下的液体加热到相应的饱和温度时，液体表面和液体内部同时进行的剧烈汽化现象称为沸腾。液体沸腾时的温度称为沸点。通过增加或降低压力，可以使液体的沸点升高或降低。
    蒸发和沸腾虽然都属于汽化现象，但还是有区别的。一定压力下的液体在任何温度下都可蒸发，而只有温度达到相应压力下的沸点时，液体才能沸腾。对液体进行加热，可使之沸腾；对液体进行降压，也可使之沸腾。空调制冷系统的蒸发器中所进行的制冷剂相变过程是在蒸发压力下的沸腾过程。R'134a制冷剂的沸点在1个标准大气压下为－26. 5 ℃，制冷剂在流过节流膨胀装置之后，一部分液体汽化便是因压力降低引起的。汽化产生的气体与未汽化的液体同时进入蒸发器，进行沸腾和吸热过程。
    2）冷凝。当过热蒸气或饱和蒸气与低于其饱和温度的壁面接触时，蒸气便冷凝成液体，并释放出冷凝热量。气体的凝点与沸点之间有相似之处，区别在于液体加热会使之沸腾，气体放热会使之凝结。在汽车空调系统中，蒸发器对车厢内空气湿度的作用，能够使空气中过多的水蒸气凝结。这就是一种除湿过程，在使用空调中可加以运用，例如夏天雨季行车时，风窗玻璃凝结有水汽，此时可以进行空调制冷，在降低车厢内温度的同时，凝结的水汽便会慢慢消失。
    3）饱和蒸气。饱和蒸气是用于描述密闭容器里的液体和气体的术语。这种液气状态存在于空调制冷系统中。有两个术语需要理解：过冷和过热。过冷是指液体的温度刚好低于它的沸点，过热是指气体的温度升到高于它的沸点。如果对密闭容器里的饱和蒸气进行加热，就会使一些液体沸腾。沸腾会导致密闭容器里的压力升高，压力的升高会促使沸点升高。如果热量被释放掉，压力则会随着气体凝结而降低，沸点也会相应降低。因此，当液体沸腾时，压力的升高与温度的升高是成比例的，由此可导出理想气体方程式，即压力与温度成正比，压力与容积成反比。
    对照压力／温度关系图，可以理解制冷系统内部的制冷剂压力与温度之间的关系。一旦我们测出制冷剂压力（通过空调压力表），那么应该知道此段管路中制冷剂的正常温度。这是因为对于一种特定的液体来说，它的饱和蒸气温度与压力之间有常数的关系。如果二者不对应，那么说明系统有故障。对于特定温度来说，低于正常压力表明系统处于缺少液体的状况，高于正常压力表明制冷剂受到污染或使用的制冷剂不正确。
    4）压缩加热。将气体压缩到高压状态，就会使气体的温度升高。这是因为当气体被压缩时热能变得更加集中，热量由此而增加。根据热力学第二定律，自然界的热量可以自发地从高温物体传向低温物体，而不能自发地从低温物体传向高温物体。运用到空调制冷系统，就是对制冷剂进行加压，使其温度升高，然后通过冷凝器将热量释放到大气中，而热量的流动使制冷剂变为液体，满足后面的蒸发吸热的工况要求。
    5）膨胀制冷。压缩气体，可使气体的温度升高；膨胀气体，可使气体温度降低。定量的气体在膨胀之后会使热能在较大范围内扩散，并进行吸热而使周围空气的温度降低。在空调制冷系统中，膨胀制冷过程是在节流膨胀装置、蒸发器及其管路中进行的。
    6）过冷度。过冷度表示液态制冷剂离开冷凝器时，实测到的温度和制冷剂理论冷凝温度之间的差值。制冷剂的理论冷凝温度是根据制冷系统的高压侧压力值计算出来的。对于一个工作良好的制冷系统，流出冷凝器的制冷剂必须有一定的过冷状态，它表示制冷剂放热充分，已从气态转换为液态。R134a制冷剂的过冷值必须在4～13℃之间。
    7）过热度。过热度表示液态制冷剂离开蒸发器时，实测到的温度和制冷剂理论蒸发温度之间的差值。制冷剂的理论蒸发温度是根据制冷系统的低压侧压力值计算出来的。对于一个工作良好的制冷系统，流出蒸发器的制冷剂必须有一定的过热状态，它表示制冷剂吸热充分，已从液态转换气态。R134a制冷剂的过热值必须在4～13℃之间。
    8）焙。焙表示热能和热能做的功，做功大小取决于工质的温度和压力。我们也可以将熔简单地更换为物质所食的热能。对于制冷系统而言，我们可以利用焙图（即根据温度和压力）判断制冷剂的状态（液态、气态或饱和状态），这种分析方法对于检修冷凝器、蒸发器是非常有用的，因此也是规范的检修方法。下面将进行相关内容介绍。

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