空调系统设计手册

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1、奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车有限公司 空调系统设计手册空调系统设计手册 编制：编制： 审核：审核： 批准：批准： 乘用车工程研究一院乘用车工程研究一院 电器电子部电器电子部 空调系统设计手册空调系统设计手册 编号：编号： 版本信息更新时间更新描述 002007 年 01 月初版 012007 年 12 月内容补充 关联文件版本最后修改时间本文件与关联文件的关系 空调循环系统设计指南002007 年 7 月被引用 空调面板设计 know-how012007 年 8 月被引用 空调管路设计 know-how002007 年 7 月被引用 压缩机设计 know-how012007 年 8 月被引用 HV

2、AC 总成设计 know-how012007 年 8 月被引用 冷凝器设计 know-how012007 年 8 月被引用 管路设计 know-how012007 年 7 月被引用 进风滤清器设计 know-how002007 年 8 月被引用 目目 录录 系统组成篇系统组成篇 1 汽车空调概述8 1.1 汽车空调的功能 .8 1.2 汽车空调自动调节功能 .8 1.3 经济运行控制功能 .8 1.4 全面的显示功能 .8 1.5 故障检测和安全功能 .8 2 汽车空调的特点和分类及布置8 3 汽车空调系统的制冷剂和润滑油9 3.1 制冷剂 .9 3.1.1 制冷剂的种类和编号. 10 3.1

3、.2 制冷剂的性质10 3.1.3 对制冷剂的要求13 3.1.4 制冷剂的选用.14 3.2 润滑油 .16 3.2.1 润滑油的作用16 3.2.2 润滑油的特性16 3.2.3 润滑油的使用17 4 汽车空调系统的组成与工作原理 .18 4.1 制冷系统19 4.2 暖风系统：19 4.3 通风系统：19 4.4 空气净化系统：19 4.5 控制系统：19 5 汽车空调制冷系统 .20 5.1 制冷系统的组成与工作原理20 5.2 空调系统主要部件的结构与工作原理 22 6 制冷系统的控制与调节.29 6.1 电磁离合器 .29 6.2 蒸发器温度控制器(温控器) .29 6.3 压力开

4、关 .30 6.4 旁通电磁阀： .31 6.5 汽车空调系统压力控制 .31 7 汽车空调系统的车速控制 32 7.1 控制装置 .32 7.2 论怠速继电器 .32 7.3 怠速提升装置 .32 7.4 制装置： .33 8 汽车空调基本控制电路 33 8.1 电源控制电路： .33 8.2 鼓风机控制电路： .33 8.3 电磁离合器控制电路： .33 8.4 发动机转速控制电路： .34 8.5 温度控制电路： .34 9 汽车空调系统中的其他控制 34 10 暖风系统35 11 通风系统36 12 空气净化系统36 13 电控单元与执行器36 13.1 单元的组成 .36 13.2

5、汽车的半自动空调系统 .37 13.3 车外温度传感器 .37 13.4 汽车全自动空调系统 .38 13.5 鼓风机电路 .38 13.6 车内空气循环状态电路 .39 13.7 怠速提高电路 .39 13.8 冷凝器风扇电动机电路 .39 14 汽车空调系统常见故障及其诊断方法40 14.1 电气控制系统故障 .40 14.2 机械部分故障 .40 14.3 制冷剂和冷冻润滑有引起故障 .40 14.4 汽车空调系统故障诊断方法 .40 14.5 利用短路实验方法判断系统控制电路的工作状况 .43 15 总结43 循环系统篇 1 产品图样及设计文件编号原则.44 2 概念分析设计阶段.47

6、 3 部件(系统)设计阶段.48 4 CFD 技术在汽车空调上的应用 115 4.1 CFD 技术简介 115 4.2 CFD 在汽车行业上的应用 116 4.3 CFD 在汽车空调上的应用 116 4.4 CFD 分析与分析整改结合的案例分析 118 5 CFD 分析流程、任务提交及相关技术要求、评审整改125 5.1 CFD 分析流程 .125 5.2 CFD 分析任务提交及相关技术要求 127 6 整车环模测试认可阶段130 7 重大历史问题排查流程及实例132 控制系统篇 1 控制系统简述158 2 目前公司的空调控制系统现状159 3 空调控制系统159 4 电动空调控制系统163

7、5 自动空调控制系统166 6 测试规范部分177 前前 言言 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。 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：1、单一取暖阶段，2、单一冷气阶段，3、冷暖一体化阶段，4、自动控 制阶段，5、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。 主要历程如下： 汽车空调的发展随着汽车整体技术的不断发展，经历了从低级到高

8、级，从简单到多功能的 阶段，其发展可以概括为五个阶段。 (1)单一供热空调装置阶段：始于 1927 年，目前在寒冷的北欧、亚洲北部地区，汽车空调 仍在使用单一供热系统。 (2)单一供冷空调装置阶段：始于 1939 年，美国帕克汽车公司率先在轿车上装用机械制冷 温控空调器。目前仍用在热带、亚热带部分地区使用 (3)冷暖型汽车空调装置阶段：始于 1954 年，汽车空调才具备了调温、除湿、通风、过滤、 除霜等对空气的调节功能。目前仍然大量地用在中抵档车上，是目前使用量最多的一种方式。 (4)自控汽车空调装置阶段：美国通用汽车公司 1964 年率先在轿车上应用自控汽车空调， 只需预先设定温度控制，自动

9、保持在温度范围内工作。装置根据传感器随时检测车内外温度， 自动地调控装置各部件工作，达到控制车内温度和行使其他功能的目的。目前大部分中高级轿 车、高级大客车都配装自控空调。 (5)电脑控制汽车空调阶段：自 1977 年美国通用汽车公司、日本五十铃汽车公司同时将自 行研制的电脑控制汽车空调系统装上各自的轿车，预示着技术的一个新阶段。 目前电脑控制空调都装在豪华型轿车上。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，给汽车空调系统的设计思路带来全新的挑战。 奇瑞汽车有限公司 空调系统设计手册

10、 编制日期：2007-12-8编者：范名江版次：01页次：- 8 - 第一部分第一部分 系统组成篇系统组成篇 1 汽车空调概述汽车空调概述 1.11.1 汽车空调的功能汽车空调的功能 完善的汽车计算机控制的空调系统可以对车内空气的温度、湿度、清洁度、风度和通风等进行 自动调节，并使车内空气以一定的速度和方向流动，给乘客提供一个良好的乘车环境，保证在各种 外界气候和条件下使乘客都处于一个舒适的空气环境中，并能够防止车窗玻璃结霜，使驾驶员保持 清晰的视野，为安全驾驶提供基本保证。计算机控制的空调系统可以实现以下功能： 1.21.2 汽车空调自动调节功能汽车空调自动调节功能 包括车内温度和湿度自动调

11、节、回风和送风模式自动控制以及运转方式和换气量控制等控制功 能。电控单元将根据驾驶员或乘客通过空调显示控制面板上的按钮进行的设定，使空调系统自动运 行，并根据各种传感器输入的信号，对送风温度和送风速度及时地进行调整，使车内的空气环境保 持最佳状态。电控单元还可以根据气候变化通过选择送风口，改变车内的温度分布。 1.31.3 经济运行控制功能经济运行控制功能 当车外温度与设定的车内温度较为接近时，电控单元可以缩短制冷压缩机的工作时间，甚至在 不启动压缩机的情况下，就能使车内温度保持设定状态，达到节能目的。 1.41.4 全面的显示功能全面的显示功能 通过安置在汽车仪表盘上的空调显示控制面板，可以

12、随时显示当时的设置温度、车内温度、车 外温度、送风速度、回风和送风口状态以及空调系统运行方式等信息，使驾驶员能够及时全面地了 解空调系统的工作状态。 1.51.5 故障检测和安全功能故障检测和安全功能 电控单元通过自诊断系统可以对系统的状态进行检测，并对故障情况进行判断，当系统中出现 故障时，使系统传入相应的故障安全状态，防止故障进一步扩大。 2 2 汽车空调的特点和分类及布置汽车空调的特点和分类及布置 汽车上使用的空调器性能要求有以下几点： (1)应能尽快地从炎热天气下的停车状态达到车内舒适的温度(急速降温)。 (2)在寒冷的天气里，发动机启动后，应能尽快使车内暖和起来(急速升温)。 奇瑞汽

13、车有限公司 空调系统设计手册 编制日期：2007-12-8编者：范名江版次：01页次：- 9 - (3)在平常行驶状态中，不受气象状态和行走状态的左右，能保持稳定的舒适温度。 (4)车内的空气流动应自然、萧静。 (5)对发动机和燃油消耗以及动力性能的影响应尽可能的小。 手动汽车空调的风机转速、出风温度及送风模式等功能是由驾驶员操作和调节。微机控制自动 空调利用传感器随时检测车内温度及车外环境温度的变化，并把检测到的信号传送给空调的电子控 制(ECU)，ECU 则按预先编制的程序对信号进行处理，并通过伺服电机等控制元件，不断地对风机 转速、出风温度、送风温度、送风模式及压缩机工作状况等进行调节，

14、从而使车内温度、空气温度 及流动状态始终保持在设定的水平上。微机控制自动空调还具备自我诊断功能，以利于对电控元件 及线路故障的检修。 汽车空调的分类： (1)按驱动方式分类：独立式空调、非独立式空调。 (2)按送风方式分类：直吹式空调、风道式空调。 (3)按功能分类：冷暖分开型、冷暖合一型、全功能型。 (4)按结构型分类：整体式空调、分体式空调、分散式空调。 (5)按区域分：分单区域、多区域空调系统 轿车由于其自身空间限制，常常采用直联方式驱动压缩机。压缩机由发动机带动，为了避免影 响主发动机怠速稳定性和汽车加速性能，其压缩机均采用电磁离合器，这样遇到紧急情况时会自动 分离。其空调装置配置的冷

15、凝器大部分都装在主发动机之前，因此散热效果会受到影响，散热器内 的水容易沸腾。配置时应考虑二者之间的距离，且冷凝器护风圈的间隙要小，以防止风量的损失。 目前，以采用了在冷凝器前增设了风扇的方式，这样除增加风量外，还是冷凝器的冷却不受汽车行 驶速度的影响。它的驱动电源是蓄电池。 蒸发器总成(HVAC 总成)一般安装在驾驶室，这样就设法降低蒸发器和鼓风机出口的阻力，以 减少风量损失并降低噪声。空调管道通常采用高压气液通用软管和低压气液通用软管，除考虑到防 震外，便于安装布置。 3 3 汽车空调系统的制冷剂和润滑油汽车空调系统的制冷剂和润滑油 3.13.1 制冷剂制冷剂 汽车空调制冷系统中循环流动的

16、：工作介质叫制冷剂(义称制冷工质)，由于受到制冷压缩机所做 压缩功的作用，它在系统的各个部件问循环流动，从而进行能量的转换和传递，完成制冷机向高温 热源放热和从低温热源吸热的过程，实现制冷的目的。制冷剂是随着制冷技术的发展而发展的， 1834 年美国人铂金斯发明世界上第一台制冷机，采用的制冷刑是乙醚(CH30CH3)。1866 年二氧化碳 (cq)被用作制冷剂。1872 年波义耳发明以氨(NH3)为制冷剂的压缩机。876 年使用二氧化硫(5Q)为制 冷剂。氯甲烷(cH3C1)在 1878 年开始使用。到 20 世纪 30 年代一系列的卤代烃，美国杜邦公司称 其为氟利昂(FMn)的制冷剂相继问世。氟利昂 12(即 R12)于 1991 年发明，随后 R11、R114、N13 阳 2 等陆续出现。这些热力性能优良、无毒、不燃，能适应不同温度区域的工作流体显著地改善了 制冷机的性能，大大促进了制冷与空调工业的发展。随后于 20 世纪 50 年代开始使用共沸制冷剂， 奇瑞汽车有限公司 空调系统设计手册 编