汽车空调系统毕业论文

摘要

随着汽车工业的迅猛发展和人民生活水平的日益提高，汽车开始走进千家万户。人们在一贯追求汽车的安全性、可靠性的同时，如今也更加注重对舒适性的要求。因而，空调系统作为现代轿车基本配备，也就成为了必然。

近年来环保和能源问题成为世界关注的焦点也成为影响汽车业发展的关键因素各种替代能源动力车的出现为汽车空调业提出了新的课题与挑战。

自本世纪20年代汽车空调诞生以来，伴随汽车空调系统的普及与发展，汽车空调的发展大体上经历了五个阶段：单一取暖阶段、单一冷气阶段、冷暖一体化阶段、自动控制阶段、计算机控制阶段。空调的控制方法也经历了由简单到复杂，再由复杂到简单的过程。作为汽车空调系统的电路控制方面也再不段的更新改进，同时，我国汽车空调的安装随着汽车业的发展以达到100%的普及性，空调已成为现代汽车的一向基本配备。给汽车空调的使用与维修问题带来新的挑战。论文最后以汽车空调故障检修的方法，对汽车空调系统的再深入探讨，以达到对汽车空调系统的了解，并运用在实际工作中。

（一）空调系统

1、空调系统的组成：汽车空调一般主要由压缩机、电控离合器、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、储液干燥器、管道（分高压管路、低压管路。）、冷凝风扇等组成。

（1）电磁离合器：在非独立式汽车空调制冷系统中，压缩机是由汽车主发动机驱动的。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。当空调开关接通时，电流通过电磁离合器的电磁线圈，电磁线圈产生电磁吸力，使压缩机的压力板与皮带轮结合，将发动机的扭矩传递给压缩机主轴，使压缩机主轴旋转。当断开空调开关时，电磁线圈的吸力消失。在弹簧作用下，压力板和皮带轮脱离，压缩机便停止工作。

（2）压缩机：作用是使制冷剂完成从气态到液态的转变过程，达到制冷剂散热凝露的目的。同时在整个空调系统，压缩机还是管路内介质运转的压力源，没有它，系统不仅不制冷而且还失去了运行的动力。本次使用的是叶片式压缩机。

用于汽车制冷系统的压缩机按运动型式可分为：往复活塞式、曲轴连杆式、径向活塞式、轴向活塞式、翘板式、斜板式、旋转、旋叶式、圆形汽缸、椭圆形汽缸、转子式、滚动活塞式、三角转子式、螺杆式、涡旋式。1）曲轴连杆式压缩机：它是一种应用较为广泛的制冷压缩机。压缩机的活塞在汽缸内不断地运动，改变了汽缸的容积，从而在制冷系统中起到了压缩和输送制冷剂的作用。压缩机的工作，可分为压缩、排气、膨胀、吸气等四个过程 2) 斜板式压缩机：它的润滑方式有两种，一种是采用强制润滑，用由主轴驱动的油泵供油到各润滑部位及轴封处。主要用于豪华型轿车或小型客车较大制冷量的压缩机。另一种是采用飞溅润滑，我国上海内燃机油泵厂生产的斜板式压缩机即是采用飞溅润滑。斜板式压缩机结构紧凑，效率高，性能可靠，因而适用于汽车空调。3）旋叶式压缩机：由于旋转叶片式压缩机的体积和重量可以做到很小，易于在狭小的发动机舱内进行布置，加之噪声和振动小以及容积效率高等优点，在汽车空调系统中也得到了一定的应用。但是旋转叶片式压缩机对加工精度要求很高，制造成本较高。4)滚动活塞式压缩机：滚动活塞式压缩机具有质量小、体积

小、零部件少、效率高、可靠性好以及适宜于大批量生产等优点。

（3）冷凝器：汽车空调制冷系统中的冷凝器是一种由管子与散热片组合起来的热交换器。其作用是：将压缩机排出的高温、高压制冷剂蒸气进行冷却，使其凝结为高压制冷剂液体。汽车空调系统冷凝器均采用风冷式结构，其冷凝原理是：让外界空气强制通过冷凝器的散热片，将高温的制冷剂蒸气的热量带走，使之成为液态制冷剂。制冷剂蒸气所放出的热量，被周围空气带走，排到大气中。汽车空调系统冷凝器的结构形式主要有管片式、管带式和鳝片式三种。1) 管带式它是由多孔扁管与S形散热带焊接而成。管带式冷凝器的散热效果比管片式冷凝器好一些(一般可高10%左右〉，但工艺复杂，焊接难度大，且材料要求高。一般用在小型汽车的制冷装置上。2) 鳝片式它是在扁平的多通管道表面直接锐出鳝片状散热片，然后装配成冷凝器，如图 13所示。由于散热鳝片与管子为一个整体，因而不存在接触热阻，故散热性能好；另外，管、片之间无需复杂的焊接工艺，加工性好，节省材料，而且抗振性也特别好。所以，是目前较先进的汽车空调冷凝器。

（4）蒸发器：也是一种热交换器，也称冷却器，是制冷循环中获得冷气的直接器件。其作用是将来自热力膨胀阀的低温、低压液态制冷剂在其管道中蒸发，使蒸发器和周围空气的温度降低。同时对空气起减湿作用。

（5）膨胀阀：膨胀阀也称节流阀，是组成汽车空调制冷系统的主要部件，安装在蒸发器入口处，是汽车空调制冷系统的高压与低压的分界点。其功用是：把来自储液干燥器的高压液态制冷剂节流减压，调节和控制进入蒸发器中的液态制冷剂量，使之适应制冷负荷的变化，同时可防止压缩机发生液击现象(即未蒸发的液态制冷剂进入压缩机后被压缩，极易引起压缩机阀片的损坏)和蒸发器出口蒸气异常过热。

（6）储液干燥器

储液干燥器简称储液器。安装在冷凝器和膨胀阀之间，其作用是临时储存从冷凝器流出的液态制冷剂，以便制冷负荷变动和系统中有微漏时，能及时补充和调整供给热力膨胀阀的液态制冷剂量，以保证制冷剂流动的连续和稳定性。同时，可防止过多的液态制冷剂储存在冷凝器里，使冷凝器的传热面积减少而使散热效率降低。而且，还可滤除制冷剂中的杂质，吸收制冷剂中的水分，以防止制冷系统管路脏堵和冰塞，保护设备部件不受侵蚀，从而保证制冷系统的正常工作。储液器出口端旁边装有一只安全熔塞，也称易熔螺塞，它是制冷系统的一种安全保护装置。其中心有一轴向通孔，孔内装填有焊锡之类的易熔材料，这些易熔材料的熔点一般为85℃-95℃。

（7）风机：汽车空调制冷系统采用的风机，大部分是靠电机带动的气体输送机械，它对空气进行较小的增压，以便将冷空气送到所需要的车室内，或将冷凝器四周的热空气吹到车外，因而风机在空调制冷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。

2、空调系统的工作过程：压缩机运转时，将蒸发器内产生的低温低压制冷剂蒸气吸入并压缩后，在高温高压（约700C，1471KPa）的状况下排出。这些气态蒸气流入冷凝器，并在此受到散热和冷却风扇的作用强制冷却到500C 左右。这时，制冷剂由气态变为液态。被液化了的制冷剂，进入干燥器，除去了水和杂质后，流入膨胀阀。高压的液态制冷剂从膨胀阀的小空流出，变为低压雾状后流入蒸发器。雾状制冷剂在蒸发器内吸热汽化变为气态制冷剂，从而使蒸发器表面温度下降。从送风机出来的空气，不断流过蒸发器表面，被冷却后送进车厢内降温。气态制冷剂通过蒸发器后又重新被压缩机吸入，这样反复循环即可达到制冷目的。

3、汽车空调主要功能包括以下4大部分: 制冷、制热、通风、除湿

制冷系统原理：汽车空调的压缩机依靠汽车发动机的动力提供,汽车在怠速状态下打开

空调制冷怠速会明显增大,油耗也会相应的增加,油耗增加的大小与环境温度有最直接的关系,环境温度高制冷剂膨胀的压力大,发动机驱动空调的消耗也相应加大,环境温度低油耗相应减少。

制热系统原理：汽车空调制热与压缩机没有丝毫关系,制热的热源不是空调本身获取的,是由汽车的散热水箱（中控台下面的暖风机总成内的副水箱）提供,早晨在热车前空调吹出来的是冷风,待热车后空调热风源源不断的送出来,制热本身基本没有能量消耗,是利用汽车的余热完成的.但在冬季，为了提升水温，加大喷油量，也使耗油量增加。但是只是在启动初期，等发动机运转正常，就是利用发动机的散热来供暖了。（而有的柴油车由于水温上升慢，为了一发动车就能享受到暖风，所以在暖风机里面加有电热丝）。

通风：通风分为内循环和外循环, 使用内循环时车内空气基本不与外界交流,使用外循环时位于挡风玻璃下的新风口会将外界的空气源源不断的送进来,以保持车内空气的清新.

除湿：空调制冷的过程就是除湿的过程,从制冷时产生的大量冷凝水就可以看出来了,在湿度较大的阴雨天气或是温差太大的时候车内的玻璃上容易起雾,打开空调驱雾就是一个除湿的过程。

图1 空调系统原理图

4、空调系统电路图及电路控制：

（1）空调控制器：由空调控制器电路图可知，空调控制器一共有18个接脚。空调控制器13号脚接12V电源，经6号脚搭铁。1号脚控制前空调电磁阀，但由于实际需要，已取消了该脚的连线；10号脚为反馈给发动机ECU的ACT信号，在此也未连接；14号脚为怠速提升真空开关阀，在电路连接中用二极管代替。在空调控制器中，一共利用了14个脚，1号、8号、10号、18号没有使用。

（2）电磁离合器继电器控制电路：由电路图可知，空调控制器的15号脚为低电平时，电磁离合器电磁阀工作。空调离合器工作需要满足以下几个条件：（1）空调双压力开关接通，只有空调制冷管路压力正常（0.21～2.62MPa）时，双压力开关才接通；（2）前后蒸发器热敏电阻所处温度高于4℃；（3）空调放大器11号脚经前空调开关和前鼓风机开关接地或空调控制器2号脚经后空调开关接地；（4）空调放大器5号脚输入点火信号。

（3）后电磁阀控制电路：空调控制器在2、11号脚都接地时，连接空调控制器9号脚的后电磁阀工作。

（4）冷凝器风扇电路控制原理：冷凝器风扇控制原理电路如图4中左侧所示。它由冷凝器主继电器、冷凝器风扇1号继电器、冷凝器风扇2号继电器、风扇转速控制继电器、左右风扇电动机和高压开关（高压开关装于高压管路中，在压力上升至高于1.77MPa时，开关断开；压力下降至低于1.37MPa时重新接通。）等组成。电路工作过程如下：

1）点火开关不接通时，主继电器、2号继电器、转速控制继电器的常闭触电接通，左右风扇电动机两个端子都搭铁，电动机处于动力阻尼状态，使风扇扇叶不会因外力而转动。

2）点火开关接通，但未接通空调开关时，主继电器工作，常开触点吸合，高压开关接通转速控制继电器线圈通电，常闭触点断开；2号继电器线圈通电，常开触点吸合。左右风扇电动机经1号继电器常开触点而串联，但由于此常开触点处于断开状态，电动机都不运转。

3）点火开关接通，接通前空调鼓风机开关和前空调开关或接通后空调开关时，电磁离合器继电器线圈通电，触点吸合，1号继电器线圈通电，常开触点接通，左、右电动机串联通电，电动机低速运转。当鼓风机开关放在高速时，制冷量增加，高压管路压力由低上升到1.77MPa时，高压开关断开，转速控制继电器和2号继电器的线圈断电，它们的常闭触点接通，左、右电动机并联通电，电动机高速运转。如果制冷量不断减小，高压开关接通，转速控制继电器和2号继电器的线圈通电。常闭触点断开，常开触点接通，两个电动机又串联通电，以低速运转。

图2 空调系统外电路图

图3 空调系统内电路图

四、作业过程

1、设计台架及固定基本总成：

设计台架：画出台架的示意图，

并标明实际尺寸（台架示意图见下

图……）用卷尺测量并切割出所需要

的方钢铁、三角铁。

1）1号台架：（见左图）

焊制台架→装上移动轮子→在台架

上固定前后两个蒸发器（注意管路连

接的合理性）→安装信号发生器、驱

动电机总成→用铆钉机固定电路控

制面板→固定基本控制开关、调速器

等：包括空调系统的控制电路、压缩

机驱动电机的控制电路及点火信号

发生器的控制电路→在板上画空调电路图→测量切割电路图画板支架（角铁56+15cm两条）→钻孔固定电路图画板支架→将画好的电路图板用铆钉固定到支架上

2）2号台架：（见下图）

焊制台架→装上移动轮子→切割出压缩机、驱动电机固定架（角铁30cm两条、100cm两条）→利用皮带及钢尺对比压缩机、驱动电机、皮带轮张紧器三者的位置关系（注意：在处理三者关系时要考虑压缩机的管路连接）→钻孔并固定压缩机与驱动电机→再次对比压缩机、驱动电机、皮带轮张紧器三者的位置关系→将压缩机、驱动电机固定架焊到台架上→安装冷凝器及冷凝器风扇

2、管路连接：测量裁剪所需空调管→用铝套将管

头与软管连接起来，用瘪压机压固→连接各个接头

时要装上相应的密封圈→按规定力矩拧紧各管接

头。（注意连接的管路中管不能弯曲幅度太大。）

高压端：压缩机→冷凝器（上端接头）→储液

干燥器（分入口与出口）→三分管入口→分两条路

→一条经双压力开关、高压开关组合开关到前蒸发

器高压端接头→另一条经后空调电磁阀到后空调

蒸发器高压端接头

低压端：压缩机→低压三分管→前后蒸发器出

口

3、按照电路图连接电路

（1）三相异步电动机电路连接：首先，固定

漏电开关、起动开关、断路器及电机调速器。接着，

按照图……用四线制电线将个部件连

接起来。四线制插头连接方法见图6；

连接漏电开关时要特别注意：四个接线

柱不能乱接，要按照开关上的电路图连

接。有一条接地线是特定的，接错将导

致漏电开关漏电电路烧毁。

（2）安装点火信号发生器驱动电

动机及连接电路（驱动电机调速器电源

有三个接线柱，由上而下分别连接到交

流电L、N、搭铁端；调速器到驱动电机

的插接头安插接头电线颜色对应插接），该电机跟变压器共用一个220V电源插头，三角插头连接图如左图

图10 三角插头连接图

（3）按照空调系统电路图安装空调系统电路（空调系统电路图见图2，空调控制器插座外观图、空调控制器外接插头外形图见下图图11、图12）

图11 空调控制器插座外形图图12 空调控制器外接插头外形图

电路连接步骤及注意事项：

1）按照电路图连接冷凝器风扇及压缩机电磁离合器电路

2）连接前鼓风机控制电路及后鼓风机控制电路

3）用一个12脚的外接插接头按上图图……连接空调控制器的各个脚接线

4）连接空调控制器各脚

5）连接启动开关电路

6）将个电源线分别经过熔断丝连接到电源接线柱

7）将电路中个处搭铁连接到电源搭铁接线柱

8）连接好电路后，用万用表测量电源正负极连线端是否有短路，然后分别打开电路个开关查看电路各部分是否正常

9）按照压缩机电磁离合器工作条件，检查压缩机电磁离合器是否正常

注意：电路连接过程中要注意继电器的各脚作用，不能接错；各熔断丝不同（前鼓风机15A、后鼓风机分别7.5A、冷凝器风扇分别10A、电源15A）；空调总AC开关中有一个二极管，不能接反。在连接电路过程中，要根据电路的电流大小选择不同的电线（主要看电线

0.5 0.8 1.0 1.5 2.5 3.0 4.0 6.0 10 13

横截面

积（mm2）

11 14 20 22 25 35 50 60

允许载

流（A）

4、添加压缩机润滑油与制冷剂

（1）润滑油添加：拆下压缩机的吸入管接头，将150克左右的压缩机专用润滑油倒入压缩机。添加润滑油过程中要同时慢慢转动压缩机，使润滑油顺利吸入压缩机。加油完成后，将压缩机吸入管接头接好。

（2）制冷剂添加：

1）抽真空及检漏：对系统进行真空作业，以抽去制冷循环系统的水分，防止因水结冰堵塞制冷系统的管路。以下为抽真空及检漏的具体步骤：

①将歧管气压表的高低压管（高压软管为红色、低压软管为蓝色）分别安装到空调系统高低压维修接口，将黄色软管的一端接压力表的中部，另一端接真空泵。

②打开歧管压力表高压侧和低压测两侧的阀门，开启真空泵抽空，抽真空至歧管气压表低压侧显示为750mmHg或更高，保持750mmHg或更高显示压力，抽真空10min。

③关闭歧管气压表高压侧和低压侧两侧的阀门，关闭真空泵。（注意：如果关闭真空泵时两侧的阀门（高压侧和低压侧）都开着，则空气会进入空调系统。）

④检查系统密封性：真空泵停止后，高压和低压两侧的阀门关闭5min，歧管气压表的读数应保持不变。提示：如果显示压力增加，则有空气进入空调系统，检查O型圈和空调系统的连接状况。（注意：如果抽真空不足，空调管道内的水分会冻结，将阻碍制冷剂的流动并导致空调系统内表生锈。）

2）安装制冷剂罐：

①连接阀门和制冷剂罐，检查加注罐连接部件的盘根，逆时针转动手柄升起针阀，逆时针转动阀盘并将其升起。（注意：要在针阀升起前安装加注罐，否则针阀会插入加注罐，从而导致制冷剂泄漏。）把阀门旋进加注罐直到和盘根紧密接触，然后紧固阀盘以卡住阀门。（注意：不要顺时针转动手柄，否则针将插进加注罐，从而导致制冷剂泄漏。）

②把加注罐安装到歧管气压表上：完全关闭歧管气压计低压侧和高压侧的阀门，把制冷剂罐安装到歧管压力计中间的黄色加注软管；顺时针转动手柄直到针阀在制冷剂罐上钻个孔；逆时针转动手柄退出针阀；按下歧管压力计的空气驱除阀放出空气直到制冷剂从阀门释出。（注意：如果用手按下气体驱除阀，释放出的空调气体就会粘到手上等处，从而冻伤，因此要用螺丝刀等按住阀门。）

3）从高压侧加注制冷剂：驱动电机不工作时，打开高压侧阀门加入制冷剂直到低压表到大约0.98MPa（1kg/cm2）;加注后，关闭阀门。（注意：一定不要让压缩机工作，空调压缩机运行时，不从低压侧加注将导致空调压缩机缺油拉伤；也不要打开低压侧阀门，制冷剂在空调压缩机内通常为气体状态，如果从高压侧加注而低压侧阀门开着，液态制冷剂进入低压侧，此时若空调压缩机开始工作就会出现损坏。）

4）检查漏气：用电子检漏器按顺着空调管路检查系统的漏气情况。

5）从低压侧加注制冷剂：关闭高压侧阀门后，起动驱动电机并运行空调（具体操作方法见第……页），打开歧管压力计，计入规定量的制冷剂。加注条件：电机转速为1500r/min；鼓风机速度控制开关处于高位；A/C开关开；打开点火信号发生器。（注意：低压侧加注制冷剂时制冷剂罐倒置将使制冷剂以液态进入压缩机。压缩液体将损坏压缩机；不要加注过量，否则将导致制冷不足；更换加注罐时，关闭高低压两侧的阀门；更换后，打开驱气阀，从中部的软管（绿色）和歧管压力表中放出空气；发动机工作时，不要打开高压侧的阀门，这将导致高压气体回流至加注罐，并造成破裂。）根据歧管压力表的压力检查制冷剂的加注量：在制冷剂加注量达到规定量时，歧管压力表的压力也应达到规定值，其规定的压力分别是低压侧：0.15~0.25MPa（1.5~2.5kgf/cm2）;高压侧：1.37~1.57MPa（14~16kgf/cm2）。但是，由于本空调压缩机由一个1500W的电动机驱动，负荷太大将导致电机损坏。为此，本次空调系统的制冷剂加注量为低压0.22MPa（2.2 kgf/cm2）；高压1.1MPa（11 kgf/cm2）。符合要求后，关闭低压侧阀门并关闭空调；把歧管压力表车辆侧维修阀门合制冷剂罐阀门上拆掉；提示：歧管压力计所示压力随外部空气温度而有轻微变化；外部温度高时，加注制冷剂困难，

可用空气或冷水降低冷凝器的温度；外部温度低时，可用温水加热制冷剂罐，这样可使加注比较容易。

6）检查空调系统运转正常：通过观察孔检查加注量、检查漏气和空调制冷状况。

（3）启动空调，将空调各鼓风机调到最高风速，检测到各鼓风机进风口的温度为19℃，制冷出风口温度为9℃，制冷效果良好。