第3章 制冷系统的温度控制

EPR-Ⅲ型蒸发器压力调节器的结构更简单，它只有一 个铜质波纹管作制冷剂的通道，进气口设置了一只锥形阀。 当蒸发压力高时，波纹管伸长，锥形阀打开；反之， 锥形阀关闭。EPR-Ⅲ型蒸发器压力调节器结构简单，但控 制精度较差。
图3 -19 EPR-Ⅲ型蒸发器压力调节器 1—O形圈； 2—阀体； 3—锥阀座；4—锥阀； 5—波纹管
3.2.1恒温器—内平衡膨胀阀循环制冷系统 1.恒温器—内平衡膨胀阀循环制冷系统的工作原理
图3-2 内平衡膨胀阀系统
2.恒温器的结构与工作原理 恒温器（Thermostat，亦称温度控制器或温度开关） 是一种温度检测、控制装置，能以自动断路或闭路的方式使 受控部件的温度保持在设定范围之内，且其动作温度可人为 或自动调整。 （1）机械式恒温器
图3-7 热敏电阻式恒温器工作原理图
3.2.2恒温器—H形膨胀阀循环制冷系统 1.恒温器—H形膨胀阀循环制冷系统的工作原理
图3-8 H形膨胀阀制冷系统
2.恒温器—H形膨胀阀循环制冷系统的优点 1）控制精度高，响应性好。 2）结构简单、紧凑，安装方便。 3）耐振动，运行事故少，可靠性高。H形膨胀阀直接安装 在蒸发器上，接头少，发生制冷剂泄漏的机率低。 4）能够在工作时调节蒸发器的过热度，维修调试方便。 恒温器—电磁离合器热力膨胀阀循环制冷系统适用于热 湿负荷和运行工况的变化都比较大的汽车空调系统，且空调 系统的工作对汽车动力（车速）的影响较小。 3.2.3恒温器—电磁离合器孔管循环制冷系统 恒温器—电磁离合器孔管循环制冷系统（Thermostat— Cycling Clutch Orifice Tube，CCOT）以孔管（Orifice Tube）来代替恒温器—电磁离合器热力膨胀阀循环制冷系统 中较复杂的膨胀阀，使得CCOT的系统结构更为简单。
POA阀的构造主要由活塞式吸气节流阀和波纹管控制的先导阀两部分 组成。阀上有五个接口，分别为蒸发器、压缩机、外平衡管、溢油管和压 力表接口。
图3-15 先导阀操纵的绝对压力吸气节流阀（POA阀）
3.3.3组合式先导阀操纵的绝对压力吸气节流阀制冷系统 前述的STV制冷系统和POA制冷系统接口太多，容易 造成制冷剂的泄漏和使空气、水分进入到制冷系统。由于接 头太多，安装、维护的工作量也大。 为了克服这些问题，又出现了将上述这些控制阀组合在 一起的组合式先导阀操纵的绝对压力吸气节流阀制冷系统。 在组合式先导阀操纵的绝对压力吸气节流阀制冷系统 中，将储液干燥器、外平衡膨胀阀、POA阀集成在一个体积 较大的制冷剂储罐中，简化了结构，克服了POA制冷系统的 缺点。 这种集成在制冷剂储罐中的控制阀称为罐中阀（Valves In Receiver，VIR）。因此，组合式先导阀操纵的绝对压力 吸气节流阀制冷系统也称罐中阀制冷系统（VIR制冷系统）。
1.VIR制冷系统理
2.VIR阀的构造和工作原理
图3-17
VIR阀的结构
3.3.4蒸发器压力调节器控制的制冷系统
蒸发器压力调节器控制的制冷系统以蒸发器压力调节器 （Evaporator Pressure Regulator，EPR）为控制元件， 实现对制冷系统的控制。 EPR制冷系统主要用在克莱斯勒汽车公司和丰田公司 的中、高级汽车上。 1.EPR制冷系统的工作原理 蒸发器压力调节器装在压缩机的入口处，而不是在蒸发 器出口处。由于安装位置的差异，蒸气的过热度有所不同。 所以EPR系统的平衡设计值（蒸发压力）相对于其它制冷 系统略有提高。
图3-3 机械式恒温器结构简图 1—接线柱； 2—温差调节螺 钉； 3—动触点； 4—静触点； 5—调温螺钉；6—固定架； 7—调温轴； 8—控温板； 9—主弹簧；10—调温凸轮； 11—毛细管； 12—膜盒； 13—杠杆
图3-4 机械式恒温器实物照片
调温装置由凸轮、转轴、调节螺钉几部分组成，其功能 是使恒温器能在最低温度至最高温度的范围内对任一设定温 度产生控制动作。 恒温器触点开关的 断开点（即触点断开时对 应的蒸发器表面的温度数 值）是根据调节轴调定位 置的变化而变化的，触点 的断开点与闭合点的位置 彼此平行，其工作温度特 性如图3-5所示。
（图3-21），通过动态调节热 气旁通阀的阀口开度，将部分 高压侧气体（热气）旁通到低 压侧，便可对制冷系统的制冷 能力进行动态调节。
从本质上讲，热气旁通阀 属于电子膨胀阀的一种。在其 他结构参数不变的条件下，只 需更换口径不同的阀芯，即可 获得不同的控制容量，以扩大 热气旁通阀的适用范围。
图3-21 热气旁通阀（HGBV阀）实物照片
图3-1 液击瞬 间的制冷剂形态
3.1.2 压缩机液击的预防
防止蒸发器表面结冰，是预防压缩机出现液击现象的根 本措施，而预防蒸发器表面结冰的关键是控制蒸发器的温度。 也就是说，汽车空调制冷系统的温度控制，其核心问题就是 蒸发器温度的控制。
目前，主要的控制措施有控制蒸发器表面温度和控制制 冷剂蒸发压力两种方法。这两种方法均是通过节流装置和蒸 发器控制阀、恒温器来实现对蒸发器温度的控制的。 相应地，汽车空调制冷系统的温度控制分为离合器循环 控制系统和蒸发器压力控制系统两大类，并在这两类控制系 统的基础上衍生出其他控制系统。
在恒温器—电磁离合器孔管循环制冷系统的基础上，又 推出了压力开关—电磁离合器孔管循环制冷系统。
压力开关—电磁离合器孔管循环制冷系统淘汰了恒温器， 以压力开关取而代之。
图3-10 用压力开关控制的CCOT制冷系统
3.3 基于蒸发器压力控制的制冷系统
3.3.1吸气节流阀—外平衡膨胀阀制冷系统
1.工作原理
图3-13 POA制冷系统
图3-14 美国通用汽车公司的POA制冷系统 1—压缩机；2—电磁离合器；3—冷凝器；4—储液干燥器；5—高压液体管路；6— 高压气体管路；7—低压气体管路；8—加热软管；9—鼓风机电机；10—POA阀； 11—蒸发器；12—膨胀阀；13—消音器
2.POA阀的构造和工作原理
3.3.5热气旁通阀控制的制冷系统 1.工作原理
图3-20 热气旁通阀控制的制冷系统（HGBV制冷系统） 1—过冷器；2—干燥器；3—压缩机；4—辅助发动机；5—视液窗；6—外平衡式热力膨胀阀；7—蓄电池； 8—温度控制器；9—外平衡管接口；10—感温包；11—蒸发器；12—外平衡管；13—热气旁通阀；14—储 液罐；15—冷凝器
1.恒温器—电磁离合器孔管循环制冷系统的工作原理
图3-9 CCOT制冷系统 1—冷凝器；2—压缩机；3—集液器；4—溢油孔； 5—电磁离合器线圈； 6—恒温器；7—蒸发器；8—蓄电池；9—孔管
2.恒温器—电磁离合器孔管循环制冷系统的优点 1）压缩机起动转矩小，系统的运行经济性好。 2）系统可靠性高，机件使用寿命长。 3）运行噪声低，舒适性好。 得益于上述优点，CCOT制冷系统已经广泛应用在对运 行经济性要求较高的中、低档乘用车上，在高档乘用车上的 应用也有日益扩大的趋势。 3.压力开关—电磁离合器孔管循环制冷系统
THE
END
制冷系统的工作原理和其它系统类似，都是将蒸发压力 控制在高于0.308MPa，以防止蒸发器表面结冰。
2.蒸发器压力调节器
图3-18 EPR-Ⅱ型蒸发器压力调节器 1—活塞支承弹簧； 2—先导阀座； 3—先导阀； 4—先导阀弹簧；5—活塞； 6—O形圈； 7—波纹管固定板； 8—波纹管；9—阀体； 10—小孔
3.2 恒温器—电磁离合器循环制冷系统
恒温器—电磁离合器循环制冷系统多用于经济型乘用车 和载货汽车空调上。根据其采用的节流装置的不同，又可分 为恒温器—电磁离合器热力膨胀阀循环制冷系统 （Thermostat—Cycling Clutch Thermal Expansion Valve） 和恒温器—电磁离合器孔管循环制冷系统（Thermostat— Cycling Clutch Orifile Tube）两大类，具体的结构形式多种 多样，各具特色。
图3-5 恒温器触点的工作温度特性
图3-6 机械式恒温器工作原理 1—电磁离合器线圈；2—偏心弹簧；3—毛细管；4—波纹管；5—调节轴；6—调节 凸轮； 7—调节弹簧；8—调节螺钉；9—触点；10—蓄电池；11—杠杆
（2）热敏电阻式恒温器 热敏电阻式恒温 器所用的感温元件是 一支圆片状的热敏电 阻，安装在蒸发器的 出风口处。由热敏电 阻把蒸发器温度的变 化转换为电信号，传 送到放大器进行放大 之后，通过继电器控 制电磁离合器线圈得 电回路的通断，进而 实现恒温控制。
图3-11 吸气节流阀（STV阀）制冷系统的工作原理
2.吸气节流阀 吸气节流阀（Suction Throttling Value，STV）的构造 如图3-12所示。其作用是控制蒸发器蒸发压力不得超出一定 的压力范围，以防止蒸发器表面结冰。
图3-12
吸气节流阀（STV阀）
3.3.2先导阀操纵的绝对压力吸气节流阀制冷系统 吸气节流阀—外平衡膨胀阀制冷系统容易受到海拔高度 变化的影响，控制精度较差，且主膜片处容易出现制冷剂泄 漏问题。 因此，吸气节流阀—外平衡膨胀阀制冷系统已经被先导 阀操纵的绝对压力吸气节流阀（Pilot Operated Absolute Suction Throttling Value，POA）制冷系统所取代。 1.POA制冷系统的工作原理 POA制冷系统的工作原理如图3-13所示。制冷剂经压缩、 冷凝后，在外平衡膨胀阀的节流、膨胀和控制下，进入蒸发 器蒸发吸热。蒸发器出来的低压制冷剂气体，经过POA阀的 压力控制后，再回到压缩机。
热气旁通阀（Hot Gas By-pass Valve，HGBV）的 功用是：当蒸发器表面温度降到0℃时，将从冷凝器中出来 的高温、高压液态制冷剂送到蒸发器出口，以控制蒸发压 力，使其不低于0.308MPa，以防止蒸发器表面结冰。
热气旁通阀由温度控制器通过电路控制，热气旁通阀 的开启可使高压侧压力降低0.1MPa，低压侧压力升高 0.04MPa。 热气旁通阀控制的制冷系统亦称HGBV制冷系统，特别 适用于乘员流动量大且车速缓慢的城市客车（公共汽车）， 已在欧洲和美国的公共汽车上广泛使用，我国的城市客车也 已开始这种汽车空调制冷系统。 2.热气旁通阀 在制冷压缩机进、排气管之间，连接一个热气旁通阀