第四章第四章 汽车空调制冷系统主要部件汽车空调制冷系统主要部件(参考文献：张蕾主编，汽车空调.)4.2 冷凝器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冷凝器的管片材料最早是全铜的，现在大部分是全铝的，少量有采用铜管铝片的(主要用于大客车空调器，美国少数轿车上仍保留铜管铝片形式)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、管带式和鳍片式三种冷凝器的结构从管片式向管带式发展，并主要向平行流动式发展层叠式和平行流动式的内部结构又在不断发展，以利于进一步提高换热效率和减轻重量，平行流动式冷凝器从单元平行流动式发展成多元平行流动式由于采取减薄管片厚度、增加管子内肋片、翅片开切口、改变翅片形状及开口角度等措施，加大了翅片散热面积，强化了气侧和液侧的热交换效率上述发展，使冷凝器尺寸和质量大幅度降低目前我国轿车上主要采用全铝管带式和平行流动式冷凝器，大型客车上主要采用铜管铝片式冷凝器，中型客车上几种形式都有，以管带式为主。
如奥迪A6、宝莱、本田、别克、赛欧、上海帕萨特等车空调均采用平行流动式冷凝器，桑塔纳轿车采用的管带式冷凝器，即将改成层叠式蒸发器1．管片式管片式由铜质或铝质圆管套上散热片组成，如图 2-27 所示片与管组装后，经胀管处理，使散热片与散热管紧密接触，使之成为冷凝器总成这种冷凝器结构比较简单、加工方便，但散热效果较差一般用在大、中型客车的制冷装置上2．管带式管带式由多孔扁管与 S 形散热带焊接而成，如图 2-28 所示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3．鳍片式鳍片式是在扁平的多通道表面直接铣出鳍片状散热片，然后装配成冷凝器，其生产过程和结构如图 2-29 所示由于散热鳍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对于轿车，冷凝器一股安装在发动机冷却系统散热器之前，利用发动机冷却风扇吹来 的新鲜空气和行驶中迎面吹来的空气流进行冷却对于一些大、中型客车和一些小型客车， 冷凝器安装在车厢两侧或车厢后侧和车厢的顶部。
当冷凝器远离发动机散热器时，在冷凝 器旁都必须安装辅助冷却风扇进行强制风冷，加速冷却在安装冷凝器时，需注意以下两点：1)在联接冷凝器的管接头时，要注意哪里是进口、哪里是出口从压缩机输来的高压制冷剂蒸气，必须从冷凝器上端入口进入，再流动到下部管道，冷凝成液态的制冷剂再沿下方出口流出而进人储液干燥器，此顺序绝对不能接反否则会引起制冷系统压力升高、冷凝器胀裂的严重事故2)在未装联接管接头之前，不要长时间打开管口的保护盖，以免潮气进入4.3 膨胀阀膨胀阀膨胀阀也称节流阀，是组成汽车空调制冷装置的主要部件，安装在蒸发器入口处，如图 2-30所示，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和蒸发器出口蒸气异常过热在实际工作中，要求进入蒸发器的低温、低压液态制冷剂量不能过多或过少，进入蒸发器的液态制冷剂汽化沸腾后，只要足以吸收车厢内的热量，使车厢内的温度降低到调定温度即可若进入蒸发器中的制冷剂量过多，则不仅易使液态制冷剂不能完全汽化而进到压缩机气缸内产生液击现象损坏压缩机，而且还会导致蒸发器过度冷却，造成蒸发器表面结霜、挂冰，阻止空气通过蒸发器，使整个制冷系统的制冷能力下降；若进入蒸发器的制冷剂量过少，则液态制冷剂在蒸发器管内流动途中就已蒸发成气体，而在这之后的蒸发器中就没有液态制冷剂可供蒸发，从而使车厢内得不到足够的冷气。
而膨胀阀可自动地控制进入蒸发器的制冷剂量，保证制冷系统的正常工作1．热力膨胀阀工作原理汽车空调系统用的感温式膨胀阀根据平衡力分为两种形式，即内平衡式热力膨胀阀和外平衡式热力膨胀阀其结构如图 2-3l 所示现以内平衡式热力膨胀阀为例说明其工作原理膨胀阀具有计量、调节和控制三大功能膨胀阀的计量孔可以释放制冷剂的压力(由针阀控制)，使之由高压变为低压，是制冷系统内低压侧的始点膨胀阀自动调节制冷剂流量的功能是依靠结扎在蒸发器出口管子上的感温包来实现的内平衡式热力膨胀阀工作原理如图 2-32 所示膨胀阀的开度决定于膜片所处的位置，膜片所处的位置决定于膜片的受力情况膨胀阀在工作时膜片所受的力有三个：膜片上方受感温包内饱和气体的压力 Pf，下方受由蒸发器进口导入的制冷剂压力 Pe和过热弹簧的压力 Ps当三个力处于平衡状态，即：Pf=Pe+Ps时，阀门处于某一开度，制冷剂流量保持一定不同的温度可以改变作用在膜片上方的压力 Pf，改变阀门的开度，从而调节制冷剂流量当压缩机不转动时，膜片上下两侧的压力相等，在弹簧作用下阀体将计量孔关闭，以防止制冷剂向压缩机倒流在压缩机运转后，在制冷剂的压力下，膜片下方的作用力减小，计量孔开启，制冷剂开始循环。
当温度变化时，膜片上方的压力 Pf也随之变化，计量孔开启的程度也就发生相应的变化，从而达到调节制冷剂流量的目的但在蒸发器的温度下降到 0℃以下，吹出的冷风也在 0～4℃时，恒温器便会自动切断离合器的电磁线圈回路中的电流，压缩机就停止运行，这样便可防止蒸发器发生冻结结果就会导致蒸发器温度回升，但当温度升高到恒温开关设定的温度时，恒温器便会自动接合离合器的电磁线圈又通电，压缩机又开始运行，蒸发器又进行供冷，内平衡膨胀阀系统便是这样通过恒温器和内平衡膨胀阀的开度变化来控制蒸发器的温度，保证制冷系统的正常工作的膨胀阀的压力弹簧，也可以人工调整当膨胀阀的出液量少，车厢内温度降不下来时，可通过调节螺钉 3 将压力弹簧调软些；相反，则可将压力弹簧调硬些由于节流后的压力是通过内平衡孔进入膜片下表面的，这个压力其实不是蒸发器出口压力，而是节流后的压力，它比蒸发器出口的压力略大因此相对外平衡阀来说，这种阀被称为内平衡膨胀阀当汽车空调不工作时．由于感温包的压力增加比蒸发器增加快，故阀心开始时是打开孔口的但是，随着时间的延长，蒸发器内温度增加，两者压力平衡，弹簧力使阀口关闭所以内平衡膨胀阀的阀口，在空调器不工作时，是保持关闭状态的，这样有利于保护压缩机在重新工作时不发生液击现象。
需说明的是内平衡式制冷系统是目前应用得最广泛的一种离合器制冷循环控制系统丰田、尼桑等经济型轿车和由此改装的轻型货车，都是应用这一系统国内装配的汽车和后来装上的空调制冷系统，也都是这一系统2．各类膨胀阀结构和工作原理(1) F 形热力膨胀阀 F 形膨胀阀的工作原理如图 2-33 所示感温包和蒸发器出口管接触蒸发器出口温度降低时，感温包、毛细管和薄膜上腔内的液体体积收缩，膨胀阀阀口将闭合，借以限制制冷剂进入蒸发器相反，如果蒸发器出口温度升高，膨胀阀阀口将开启，借以增加制冷剂流量感温包和蒸发器必须紧密接触，完全不能和大气相通如果接触不良，感温包就不能正确地感应蒸发器出口温度；如果密封不严，感应的温度是大气温度，所以要用一种特殊的空调胶带捆扎和密封感温包2) H 形热力膨胀阀 H 形热力膨胀阀是因其内部通路像字母 H 而得名，整个阀体在蒸发器上固定它有四个接口通往汽车空调系统，其中两个接口和标准膨胀阀的一样，一个接储液干燥器出口，另一个接蒸发器进口它还有两个接口，一个接蒸发器出口、另一个接压缩机进口，如图 2-34 所示压缩机首先将制冷剂压缩后送到冷凝器冷却液化，经干燥器后再进入 H 形膨胀阀，先进行节流减压，然后进入蒸发器蒸发、吸热。
制冷剂蒸发成气体后再次进入膨胀阀，从阀中出来后回到压缩机再循环当蒸发器的温度过低时，恒温器切断离合器的电磁线电路，压缩机停止运行温度升高后，恒温器自动接通离合器电路，压缩机开始运行由此可见 H 形膨胀阀同内平衡膨胀阀一样，能够根据蒸发气体的温度来自动调节供给蒸发器的制冷剂量在高压液体进口和出口之间，有一个球阀控制的节流孔，节流孔的开度大小由弹簧和感温器控制感温包内部的制冷剂直接感受从蒸发器出来的蒸气温度，以控制杆下部球阀的上下运动，并与弹簧一起控制流量的大小当蒸发器的温度高，则感温包内制冷剂压力增大，克服弹簧压力，球阀开度增大，制冷剂流量增加，制冷量增大反之亦然H 形热力膨胀阀结构紧凑、性能可靠而适合汽车空调的需要常用于循环离合器系统，它采用恒温器和 H 形膨胀阀共同完成制冷系统的循环通断运行H 形膨胀阀制冷系统目前已为许多著名的汽车厂家采用，如北京切诺基吉普车、奔驰 230E 型汽车、克莱斯勒汽车等克莱斯勒公司把低压开关、恒温器一起装在 H 形膨胀阀上3) 电子膨胀阀 电子膨胀阀采用蒸发器出口的温度或压力信号，经过控制器，实现多功能的流量控制和调节，其制冷剂流量调节范围大，蒸发器出口过热度偏差小，允许系统负荷波动范围大，很适合用于具有能量调节的系统。
而且还可以通过指定的调节程序，扩展电子膨胀阀的很多控制功能汽车空调系统采用电子膨胀阀后，可以通过蒸发器出口的温度和压力等参数，由微型计算机控制器控制制冷系统的运行，使汽车空调系统高效运行电子膨胀阀由检测、控制和执行三部分构成按驱动方式分，有电磁式和电动式两类，而电动式又分为直动型和减速型电磁式膨胀阀如图 2-35a 所示电磁线圈通电前，针阀处在全开位置；通电后，由于电磁力的作用，由磁性材料制成的柱塞被吸引上升，与柱塞联成一体的针阀开度变小针阀的位置取决于施加圈上的控制电压(线圈电流)，因此可以通过改变控制电压来调节膨胀阀的流量其流量特性如图 2-35b 所示电动式膨胀阀用电动机驱动，电动机直接带动阀针作上下移动的为直动型，其结构和流量特性如图 2-36 所示直动型膨胀阀电动机转子的转动，主要是依靠电磁线圈间产生的磁力进行的，转矩南导向螺纹变换成阀针直线移动，从而改变阀口的流通面积转子的旋转角度及阀针的位移量与输入脉冲数成正比电动式膨胀阀的另一种形式是减速型，其结构和流量特性如图 2-37 所示减速型膨胀阀的工作原理是：电动机通电后，高速旋转的转子通过齿轮组减速，再带动阀针作直线移动由于齿轮的减速作用大大增加了输出转矩，使得较小的电磁力可以获得足够大的输出力矩，所以减速型膨胀阀的容量范围大。
减速型膨胀阀的另一特点是电机组合部分与阀体部分可以分离，这样只要更换不同口径的阀体，就可以改变阀的容量4.4 孔管孔管(CCOT)孔管是固定孔口节流装置，两端都装有滤网，以防止系统堵塞和膨胀阀一样，孔管也装在系统高压侧，但是取消了储液干燥器，因为孔管直接连通冷凝器出口和蒸发器进口孔管的构造很简单，在一根工程塑料管的中间装置了一条节流用的铜管，铜管的内孔孔径为 4mm，塑料管两端装有金属过滤网塑料外表面有密封用 O 形橡胶密封圈一端插进蒸发器，一端插进从冷凝器来的橡胶管，其结构如图 2-38 所示由于孔管没有运动件，所以结构简单，不易损坏，唯有滤网会发生堵塞，这时只需拆下孔管，换上一个新的即可孔管不能改变制冷剂流量，液态制冷剂有可能流出蒸发器出口因此装有孔管的系统，必须同时在蒸发器出口和压缩机进口之间，安装一个积累器，实行气液分离，以防液击压缩机中、低档汽车空调系统多采用孔管，称为循环离合器系统，其成本低廉且利于节油孔管制冷系统用恒温器来控制离合器的电路，达到控制压缩机的运行，控制蒸发器的温度，防止其发生冰堵现象的目的4.5 蒸发器蒸发器蒸发器的基本要求同冷凝器，因其置于车内，其防腐蚀性能没有冷凝器要求高，但车内空间有限，因此对其体积提出了更。