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1、第十二章 汽车的通风、采暖与制冷,概述,通风,采暖,制冷,车身的隔热与密封,1,概述,（1）汽车在行驶过程中，前置发动机的排气、燃油蒸气和路面扬起的尘土都会进入车厢或驾驶室。此外，乘客还会排出二氧化碳、这些都会污染车内的空气。如果车内空气过热、过冷或污染，必然会干扰驾驶员的注意力和反应能力，并且影响乘客的舒适性。,（2） 影响人体舒适的因素是：噪声、振动、减速度、一氧化浓度、二氧化碳浓度、温度、湿度和风速。其中温度、湿度和风速称为舒适感觉的三要素。,2,为了保证车厢内有良好的气候条件，车身设计应满足以下要求：,1）车内有足够的新鲜空气，以防止乘员疲劳、头痛和恶心。,2）车内空气流动应均匀，车厢
2、内各部分的空气流速差不应太大，无穿堂风和大的涡流循环，只能在车厢内部允许有局部祸流。,3）车厢内的相对湿度，一般以保持在3070%为宜。,4）车内气压应比车外稍高，以防止进入缝隙风和灰尘。,5）冬季，希望车内保持一定地温度。,3,通风系统的作用是向车厢内输送新鲜空气，并把污浊空气排到车厢外，使车厢里的空气满足设计要求。通风系统是汽车上不分季节、长期运转的系统。,通风,4,车内的通风系统：自然通风和强制通风。,一，自然通风,（1）形成方法：,自然通风是利用行车时相对运动所产生的气流压力差形成的。,（2）优点：,不需要消耗能源且结构简单。,（3）缺点：,通风不均匀，易造成车厢内的穿堂风，靠近窗口或
3、风口处风速会很大。自然通风的进风量取决于车速，而车速变化将会影响通风量。,5,组成自然通风系统的车窗有以下几种结构型式:,1）曲面玻璃的前风窗一般是固定的(不可开的)，这类车厢前部的通风靠装置在风窗前的前围外盖板上的通风阀或平头车前围上的通风阀。在顶盖上带有帽檐的情况下，通风阀还可以开在帽檐下面。通风阀的不足之处是通风作用有限。,2）旋转窗。,通风窗随垂直或倾斜的轴转动。当打开旋转窗行车时，空气从旋转窗的前面进入车厢，从后面排出，形成自然通风。这种空气循环不是穿堂风，因此效果好。,6,3）侧窗,轿车和货车驾驶室车门上一般均采用升降玻璃。大客车的侧窗玻璃有密封式和开启式两种前者用干带空调的车，后
4、者又可分为升降式和推拉式两种。升降式的玻璃窗可以全部开启，故通风效果好，但其严重缺点是摇窗机构复杂，使用不方便，密封性较差。推拉式则可克服上述弊病，但其不足之处是开度较小，通风量不够。因此，往往采取在顶盖上开窗的办法来加以补偿。,根据需要，有时还可以在驾驶员身旁开通风口或加抽风机。但通风口绝不能设在对着驾驶员腿部关节的地方。,7,二，强制通风,（1）形成方法：,强制通风是用换气扇将空气送入车内，这种措施需要有能源和设备。在备有冷暖气设备的车身上、多半采用通风，采暖和制冷的联合装置。,布置通风装置时，应把行驶中 车身的表面压力分布特性和车 身结构结合起来一起考虑。 测定车身表面压力分布时，一 般
5、系用车身模型或实车进行风 洞。,8,各种通风装置的进风口位置,用打开前部车门三角窗的方法导入气体,从前围上部直接导入外气,设在散热器面罩两侧的通风口经过通风道导入外气,从前围上部的狭缝导入外气，从乘客的脚下和仪表板的两侧进入车内,从前围导入外气，自前面两侧进入车内,9,无论是自然通风或是强制通风，为了提高通风效果，通风口的设置都应利用汽车行驶产生的气动压力。进风口应设计在正压力较大的地方，例如前围的正面和前风窗下部。,10,采暖,一，暖气装置按热源分类：,（1）非独立式 利用汽车发动机工作时的剩余热量。其中又有两种:利用发动机冷却称为水暖式，利用发动机排气系统的热量，称为气暖式。,（2）独立式
6、 利用燃料在燃烧器中燃烧所产生的热量。,二，暖气装置按空气的循环方法分类：,（1）内气式 利用车内空气循环。,（2）外气式 利用车外空气循环。,（3）内外气并用式。,为了保证车内空气湿度以及有害气体的浓度能控制在允许范围内，客车上应尽可能采用外气式，至少应采用内外气井用式。,11,（一），非独立式暖气装置：,1） 采用水冷式发动机的冷却水作为热源，将冷却水引入车厢内的热交换器中，由风机将车车厢内的空气(内气式)或外部空气(外气式)吹过热交换器而使之升温。,2）由干这种取暖方式简单、经济、所以各类汽车都广泛应用。尤其是轿车和货车驾驶室等容积较小的车身，其效果较好。,轿车、货车用水暖式暖风装置参数
7、,3）暖风装置的暖风应该流经驾驶员座位左右的空间，在车内应均匀分布。为了防止风窗玻璃上结霜，还应使暖风通过风窗玻璃下面的出风口，使暖风吹到风窗玻璃上，以保持风窗玻璃内侧温度在露点之上。,12,发动机冷却系散 热器中的热水由进水 管从发动机水套引出， 再通过出水管返回发 动机冷却系。进、排 风系统是由进、出风 筒，出风口和控制风 门组成。暖风机本体 由直流电动机、鼓风 机、散热器、本体进 风口、机箱和本体出 风口以及螺旋室等组 成。,13,水暖式暖风设备的控制方案：,1）利用电动机的变速来改变风量；,2）利用改变暖风设备进、出口阀的开度来增减送风量；,3）利用进水阀门控制流量；,4）利用热交换前
8、机箱上的空气旁通管机构或冷风进风口阀门，控制暖气和冷风的混合比。,14,2.气暖式,利用发动机工作时排出高温废气取暖的装置称为气暖式暖风装置，它特别适用于安装风冷发动机的汽车。采暖措施是把冷空气导入串联于排气管的热交换器里，使其接受发动机排气带来的热量，通过热交换器使其稳定升高，然后导入车厢内。,优点：,既不需要在汽车上增加热源，又不增加发动机本身热量消耗，成本较低，经济性好，使用方便。,缺点：,发热量的大小直接受汽车发动机工况的影响，例如;汽车下长坡发动机处于怠速情况下，发热量很小，当发动机停止工作时，热源就没有了。,15,（二）独立式暖气装置（又称汽车加热）,1）独立式暖气装置具有单独的热
9、源。它与发动机工况无关，冬季还可用来预热发动机。,2）独立式暖气装置采用水或空气作为传热介质。它可分为空气加热器、水加热器以及空气与水的综合加热器等几种。,16,加热器的工作原理：,汽车加热器实质上是燃烧器和热交换器的组合体。燃烧器中的燃料燃烧时产生的热量被介质吸收，传热介质通过管道或散热器释放出热量，以达到提高车厢温度的目的。,汽车加热器 由燃烧室、热 交换器、供给 系统和电气控 制系统四部分 组成。,加热器的基本组成：,17,燃烧室是燃料进行燃烧产生热量的场所。要求其结构简单、制造方便、装拆容易、燃烧效率高、燃烧稳定性好、燃烧强调高。,热交换器是进行热传递的设备。通过流经热交换器的介质(空
10、气或水)吸收燃烧室释放的热量，即将冷态介质转换为热介质，然后送到需要暖气的空间。一般热交换器与然烧室之 间是双层结构，要求密封性好、不漏气、不漏水。,供给系统包括燃料供给系统、助燃空气供给系统和热交换介质的供给系统。燃料供给系统随燃料种类之不同，结构也各异。燃用液体燃料(柴油或煤油)时，燃料供给系统主要由液压泵电机、液压泵(柱塞泵或齿轮泵)、燃油电磁阀和油箱等组成。,电气控制系统有手动控制和自动控制两种型式。为了保证汽车加热器正常工作，该系统可用来控制各种电机(如风扇电机、液压泵电机和水泵电机)、电磁阀、点火器(如电热来或高压电弧点火器)以及各种自动控制元件(如火焰感温器、过热保护器、定时继电
11、器等)。,18,汽车加热器按热交换介质又可分为下列三种：,1.空气加热器热交换的介质为空气的汽车加热器称为空气加热器。空气加热器的用途较广，冬天可以取暖、除霜，还可改善发动机的启动性能。夏天可以不点火、不燃烧，只启动风扇电机作为通风机使用，以加速车厢内的空气循坏。,2.热交换器的介质为水的汽车加热器，称为水加热器。水加热器主要用于预热水冷式发动机，改善发动机的启动性能，也用于驾驶室和车厢的取暖。,3.热交换器的介质是既有空气又有水的汽车加热器称为空气和水综合加热器。,19,三、除霜器,除霜器用于消除严寒季节在前窗和)后窗台集结的霜和冰雪。目前大多数汽车除霜去雾是采用暖气装置的热空气吹向玻璃的方
12、法。,20,一，汽车冷却系统的设计特点：,制冷,（一）制冷原理,汽东冷气系统设计是利用制冷剂蒸发时需吸收蒸 发潜热的基本原理。,从热力学中已知， 逆卡诺循环是理想的 制冷循环。蒸汽压缩 制冷循环就是按照逆 卡诺循环原理进行 的。,21,（二）制冷剂,制冷剂：在冷气系统中，将被冷却物体的热量连续不断地转移到环境介质(空气或水)中去的工作物质。,根据汽车的特点，制冷剂具有如下功能：,1）在大气压力下，沸点应低于室温。,2）在液体状态下，易于控制其沸点，因而容易控制其吸热能力。,3）蒸发潜热要大。蒸发潜热愈大，则制冷剂单位质量所吸收的热量会越多。,4）无毒无味，不易着火，不易燃烧。,22,5）化学稳
13、定性好，在制冷剂的工作温度和工作压力范围内，应不分解、聚合，无救烧和爆炸的危险。,6）对管道和普通散属无锈蚀性，使各种零件能经久耐用。,7）不会降低润滑油的作用。,8）凝固点要低于蒸发器的工作温度。,根据汽车制冷装置的工作温度范围，目前绝大部分汽车采用氟里昂。,23,（三）制冷系统的结构,汽车制冷系统的主要特点：,1）汽车车厢容积小，要求制冷的负荷大。,2）制冷压缩机的动力不能用电力，而要用汽车发动机或专门安装的辅助发动机驱动。,3）汽车上的空间紧凑，制冷装置布置很困难。,4）由汽车发动机直接驱动压缩机时，制冷的能量受车速影响较大。,5）车厢高度较低，送风困难，车厢内灼温度分布不易均匀。,24
14、,1.压缩机,压缩机是压缩和输送制冷剂蒸发的装置。,（1）压缩机的驱动：,1）轿车制冷用的压缩机基本上都是用汽车发动机来驱动的。,2）大客车驱动方案有四种：,由发动机直接驱动（非独立式）,装备辅助发动机驱动（独立式）,由汽车发动机发电，使用电动机驱动,使用油泵和油马达驱动,25,（2）设计轿车制冷装置的压缩机时，考虑以下因素：,1）汽缸排量。一般设计的排量在0. 0780.164L范围内。但为了在汽车怠速时提高制冷装置的性能，活塞排量应选得略高些。,2）外形尺寸。要求压缩机的外形尺寸必须小，结构要紧凑，尤应严格控制压缩机的长度和高度。,3）压缩机的转矩特性。为了使制冷装置平稳地运转，如果所需的
15、压缩机排量较大时，应考虑压缩机设计成三缸或四缸的结构。,4）质量。压缩机的质量一般应控制在714kg内。,26,2 冷凝器,冷凝器：是热交换器。用来除去蒸发器中被制冷剂所吸收的热量以反压缩机压缩制冷剂所产生的热量。通过冷凝器散热可把制冷剂蒸汽变成液体。,1）冷凝器的传热面积，按大气温度为45时自然对流冷却的传热系数来汁算。,冷凝器：是热交换器。用来除去蒸发器中被制冷剂所吸收的热量以反压缩机压缩制冷剂所产生的热量。通过冷凝器散热可把制冷剂蒸汽变成液体。,设计冷凝器时，必须考虑以下几点：,2）确定冷凝器厚度时迎风面积要大、厚度要薄，使空 气易于流过。,27,4）为了改善低速行时冷凝器的冷却性能，防
16、止空气从发动机侧面倒流向发动机冷却系统的散热器，散热器风扇 应安装防护罩。,5）冷凝器材料应进行耐腐蚀处理。,3）安装冷凝器后，会使汽车冷却系统的散热器风量减少，其减少量不应超过25。,28,蒸发器是使液态制冷剂在低压下蒸发，并用其蒸发潜热 起到冷却空气作用的设备。,3 蒸发器,热而湿的空气通过蒸发器时，碰到冰冷的管芯和传热片，空气骤冷下来，空气中的水汽被疑结附在金属壁而流走，冷而干的空气被送入车厢内，使车厢里环境舒适。,29,澎胀阀的作用在于根据车内负荷自动调节输入蒸发器的制冷剂流量。,4 膨胀阀,膨胀阀装配在蒸发器的进口处。膨胀阀一般是由感温筒、膜片、针阀、弹簧和阀体等组成。,30,1.小型化、轻量化；,（五）汽车制冷系统的发展趋势,2.节能；,3.操作自动化；,4.提高舒适性；,5.研制新型汽车空调装置。,31,一，隔热,车厢的隔热是很重要的。如果车厢隔热性能差，热(冷)损失将会变大，这样势必消耗加热(或制冷)设备更多的能量。而且，隔热性能差，会使车厢内表面对人体的热辐射增加，甚至由于车厢内外壁面温度差太小而出
