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1、第四章第四章 汽车空调的采暖、通风与净化系统汽车空调的采暖、通风与净化系统 汽车安装空调系统的目的是为了调节车内空气的温度、湿度，改善车内空气的流动，并且提高空气的清洁度。因此汽车空调系统主要由制冷系统、采暖系统、分配通风系统、空气净化系统等几个部分组成。第一节第一节 汽车空调采暖系统汽车空调采暖系统一、汽车空调采暖系统的主要作用一、汽车空调采暖系统的主要作用 1加热器和蒸发器一起将冷热空气调节到人所需要的舒适温度2冬季供暖3车上玻璃除霜二、汽车空调供暖系统的分类二、汽车空调供暖系统的分类（一）根据所使用的热源不同，可分为非独立式供暖系统和独立式供暖系统。（一）根据所使用的热源不同，可分为非独
2、立式供暖系统和独立式供暖系统。1非独立式供暖系统非独立式供暖系统 非独立式供暖系统，也可称为余热式供暖系统，它利用汽车排气余热或发动机冷却循环水的余热作为热源并引入热交换器，由风机将车内或车外空气吹过热交换器而使之升温。余热式供暖系统又分为余热水暖式供暖系统和余热气暖式供暖系统两种形式。1）余热水暖式供暖系统）余热水暖式供暖系统利用发动机的冷却水为热源来供暖的系统，称为余热水暖式供暖系统。轿车、货车和小型面包车常用这种装置。 2）余热气暖式供暖系统）余热气暖式供暖系统利用汽车排气余热来供暖的系统，称为余热气暖式供暖系统，主要有以下两种形式。（1）热交换器式）热交换器式这种装置的工作原理是在发动
3、机的排气管上，安装一个热交换器作加热空气。 （2）热管式）热管式利用热管换热器，回收发动机排气中的余热，主要用大型汽车的冬季暖。 2独立式供暖系统独立式供暖系统大型豪华旅车、客车以及在寒冷地区使用的汽车，常用独立式供暖系统。所谓独立式，即它的运行独立于发动机。根据被加热介质的不同，分为气暖式加热器和水暖式加热器。 （二）根据空气循环方式，汽车供暖系统又分为内气式、外气式、内外混合式（二）根据空气循环方式，汽车供暖系统又分为内气式、外气式、内外混合式1内气式（又称内循环式）内气式（又称内循环式）是指利用车内空气循环，将车厢内部空气（用过的）作为载热体，让其通过热交换器升温，使升温后的空气再进入车
4、厢内取暖。 2外气式（又称外循环式）外气式（又称外循环式）是指利用车外空气循环，全部使用车外新鲜空气作为载热体，让其通过热交换器升温，使升温后的空气再进入车厢内取暖。 3内外气并用式（又称内外混合式）内外气并用式（又称内外混合式）是指既引进车外新鲜空气，又利用部分车内的原有余气，以新旧空气的混合体作为载热体，通过热交换器，向车厢里供暖。 三、汽车空调采暖系统的构造与原三、汽车空调采暖系统的构造与原理理（一）余热式采暖系统（一）余热式采暖系统1余热水暖式采暖装置余热水暖式采暖装置（1）余热水暖式采暖装置的结构）余热水暖式采暖装置的结构与工作原理与工作原理水暖式加热系统的结构组成如图4-1所示图4
5、-1余热水暖式暖风加热系统结构图工作原理：工作原理：从发动机出来的冷却液经过节温器，在温度达到80时，节温器开启，让发动机冷却液流到供暖系统的加热器，在节温器和加热器之间设置了一个热水控制开关，用来控制热水的流动，冷却液的另一部分流到散热器。冷却液在加热器散热，加热周围的空气，然后再用鼓风机将热空气送到车内；冷却液从加热器出来，在水泵的泵吸下，又重新进入发动机的散热器内，冷却发动机，完成一次供暖循环。如图4-2所示。图4-2余热水暖式暖风加热系统水暖式采暖系统的暖风机结构如图4-4所示。图4-4水暖式采暖系统分解图（2）水暖式采暖系统主要部件）水暖式采暖系统主要部件水暖式暖风机水暖式暖风机水暖
6、式暖风机有两种，一种是单独式暖风机，另一种是整体空调器。单独式暖风机由加热器、风扇、外壳组成，如图4-3所示。图4-3单独式暖风机整体空调器将加热器和蒸发器装在一个箱子里，共用一台风扇，两者之间用阀门隔开，如图4-5所示。图4-5整体空调器热水阀热水阀热水阀用来控制采暖机的冷却液通路，通常装在加热器入水管的前面。热水阀有两种：一种是拉绳控制阀，另一种是真空控制阀。拉绳控制阀在手动空调中使用，依靠人工移动调节键来移动开关的钢索，以关闭或打开控制阀，如图4-6所示。图4-6拉绳冷却液控制阀真空控制阀可以用于手动空调，也可以用于自动空调。它主要由一个封闭膜片盒、活塞和阀体所组成，如图4-7所示。膜片
7、盒内有膜片（橡胶片）、弹簧和真空管接头。控制真空冷却液阀的是真空膜片盒，真空从发动机的进气歧管或真空罐引来。 图4-7真空冷却液控制阀（3）风道布置）风道布置水暖式采暖系统的进、排风装置是由进风筒、出风筒、出风口和控制风门等组成，如图4-8所示。 图4-8水暖式采暖系统风控装置图4-9所示为水暖式内外混合循环暖风装置。 图4-9水暖式采暖系统风道布置图2余热气暖式加热装置的结构与工作原理余热气暖式加热装置的结构与工作原理气暖式供暖系统是利用发动机的排气余热进行车厢采暖。 气暖式采暖系统按布置可分为直热式和间接换热式。（1）直热式）直热式直热式是采用铸铁圆形暖气管或用薄铁板制成的圆形、方形暖气管
8、，在车内通道处地板上前后纵向布置，前端接于发动机排气管后。 （2）间接换热式）间接换热式间接换热式由风机、热交换器、暖风管道和控制元件等四部分组成。余热气暖式暖风装置按空气加热器结构不同，可分为热交换器式和热管式两种型式。热交换器式热交换器式汽车余热气暖热交换器式采暖装置结构是在发动机的排气管上安装一个热交换器用于加热空气。工作时，将通往消声器的阀门关闭，汽车废气就进入热交换器内，用于加热热交换器外的冷空气，冷空气通过热交换器吸收热量后温度升高，由风机吹入车厢内用于采暖和除霜，如图4-10所示。 图4-10余热气暖热交换器式采暖装置结构 热管式热管式利用小型热管式换热器，高效回收汽车发动机排气
9、中的余热，用于大型汽车的冬季采暖。汽车发动机的废气通过废气进口进入热管换热器的加热段，使“碳钢氨”重力式热管（垂直安装）内的氨液真空蒸发，蒸气在热管冷凝段放出热量，加热由汽车车头窗下通风口进入的新鲜空气，加热后的新鲜空气由风机吹送到车厢内用于采暖。如图4-11所示。 图4-11热管换热器安装结构这类采暖装置有效地利用了排气余热，在8m长以上客车上装用，车内外温差可达到30以上。如图4-12所示。图4-12客车热管式采暖装置布置（3）废气水暖式采暖系统）废气水暖式采暖系统 废气水暖系统是在总废气出口处，安装一个带翅片的热水器，700800的高温废气加热流过热水器的水，这种水是乙二醇和水的液体，温
10、度达到105左右，再将热水送到空调器的加热器加热空气，送到车内调节温度，如图4-13所示。图4-13废气水暖系统 （二）独立式供暖系统（二）独立式供暖系统1独立气暖式采暖装置结构与工作原理独立气暖式采暖装置结构与工作原理独立气暖式供暖系统这种装置一般由燃烧室、热交换器、燃油供给系统、空气供给系统、控制系统等组成，如图4-14所示。 图4-14独立气暖式加热器结构图其工作过程为：风扇电机接通电源，带动助燃空气风扇和暖风风扇，同时油泵向燃烧室供油，油在燃烧室进口处雾化与自助燃空气进口进来的空气混合，由火花塞点火燃烧。燃烧产生的热量经热交换器与由冷风进口进来的冷风进行热交换，冷风变为暖风由暖风出口供
11、入车厢内。 2独立水暖式暖风装置的结构与独立水暖式暖风装置的结构与工作原理工作原理独立水暖式供暖系统独立水暖式供暖系统的工作原理与气暖式基本相同，不同的是加热介质是水而不是空气，用水泵代替了风扇。独立式水暖式暖风加热装置的结构如图4-15所示，它由热交换器、风机、电动机及外壳等组成。图4-15独立水暖式加热器结构图其工作过程为：风扇电机接通电源，带动助燃空气风扇和暖风风扇，同时油泵向燃烧室供油，油在燃烧室进口处雾化与自助燃空气进口进来的空气混合，由火花塞点火燃烧。燃烧产生的热量经热交换器与由进水口进来的冷水进行热交换，冷水变为暖水后从出水口输送到安装于车内的暖风加热器，使鼓风机送来的车厢内空气
12、（内气式）或外部空气（外气式）与暖风加热器中的热水进行热交换，鼓风机再将加热后的空气送入车厢内。整个加热器的运行由控制装置控制。第二节第二节 汽车空调的通风装置与净化装置汽车空调的通风装置与净化装置为了保证乘员健康，汽车空调不断地将新鲜空气送入车内取代污浊空气，并通过净化设备，提高车内空气的清新度的过程，称为通风净化。一、通风装置一、通风装置将新鲜空气送进车内，取代污浊空气的过程，称为通风。根据我国对轿车、客车的空调新鲜空气要求，换气量按人体卫生标准最低不少于20m3/h人，且车内的CO2的体积分数一般应控制在以下，风速在汽车空调的通风方式一般有动压通风、强制通风和综合通风三种。（一）动压通风
13、（一）动压通风 动压通风也称自然通风，它是利用汽车行驶时对车身外部所产生的风压为动力，在适当的地方开设逆风口和排风口，以实现车内的通风换气。图4-17轿车空调风的循环 普通轿车车身的模型进行风洞试验的表面压力分布图如图4-16所示。动压通风时，车内空气的流动如图4-17所示。 图4-16轿车车身表面风压分布动压通风时，大型客车车内空气的流动如图4-19所示。 图4-19大客车空调风在车内的循环 （二）强制通风（二）强制通风强制通风是利用鼓风机强制将车外空气送入车厢内进行通风换气的，它可克服动压通风系统在车速低或停车时车内空气流速太低或不流动，使人觉得不舒服的缺点。 （三）综合通风（三）综合通风
14、综合通风是指一辆汽车上同时采用动压通风和强制通风。 二、汽车空调的空气净化装置二、汽车空调的空气净化装置汽车空调的净化包括两部分：车室外空气的净化和车内循环空气的净化。 1对粉尘的净化对粉尘的净化汽车在公路上行驶，粉尘是汽车空调的最大污染物。根据粉尘特性的不同，除尘净化可以采取过滤除尘和静电除尘两种。（1）过滤除尘装置）过滤除尘装置过滤除尘是在空调系统的送风和回风口处设置空气滤清装置，它的原理主要是对尘埃进行筛滤和拦截，其次是借助惯性作用和扩散作用。 （2）静电除尘装置）静电除尘装置静电除尘是在空气进口的过滤器后再设置一套静电除尘装置或单独安装一套用于净化车内空气的静电除尘装置。 下图为静电除
15、尘式空气净化过程图。静电除尘器的工作原理是以静电除尘方式把微小的颗粒尘埃、烟灰及汽车排出的气体中含有的微粒吸附在集尘板上。其工作过程是通过高压放电时产生的加速离子通过热扩散或相互碰撞而使浮游尘埃颗粒带电，然后在高压电场中库仑力的作用下，克服空气的阻力而被吸附在集尘电极板上，如图4-21所示为静电除尘原理图。图4-21静电除尘器工作原理图4-22所示为实用的静电集尘式空气净化装置结构示意图，它通常安装在制冷、采暖采用内循环方式的大客车上，采用这种装置净化后的空气清洁度很高，可以充分满足汽车对舒适性的要求。 图4-22静电除尘式空气净化装置结构示意图（3）汽车空调常用的过滤器）汽车空调常用的过滤器
16、初效过滤器初效过滤器中效过滤器中效过滤器高效过滤器高效过滤器静电除尘过滤器静电除尘过滤器水淋式过滤器水淋式过滤器图4-24水淋式过滤器图4-23高效过滤器2汽车空调的除臭去毒汽车空调的除臭去毒利用活性炭除臭利用活性炭除臭利用活性炭来除臭仍然是汽车空调除臭的主要方法，它能吸附空气中有毒有气味的成分，如汗臭、烟臭和人体发出的各种异味，其次还能吸收有害的氯化物和硫化物。 （2）催化反应器去毒）催化反应器去毒活性炭只能吸附有气味的气体，对汽车空调最常存在的有毒气体CO、NOx、HC等几乎不起吸附作用。近年来已经研究出高效除去汽车空调中常有的有毒气体的方法，就是使用催化反应器。当带着有毒的CO、NOx和
17、HC化合物的气体通过催化反应器时，在催化剂的作用下，CO、NOx、HC化合物在较低的温度下（250350），很快进行化学反应，转化为无毒性的CO2、N2和H2O，其化学反应方程式为：（3）负离子发生器）负离子发生器现代医学研究发现，空气中含有三类离子，即：轻离子、中离子、重离子，三种离子都是带电离子，其中带负电荷的轻离子称负离子，对人体健康有益，其它的离子对人体有害。 负离子发生器一般利用电晕放电法使空气离子化。其原理如图4-25所示。 图4-25空气负离子发生器器工作原理利用针状电极和金属网电极之间的高电压作用产生不均匀的电场，使空气电离。当针状电极上加上负高压脉冲时，就会将针状电极附近的空
18、气电离化，电离产生的正离子被负电极吸收，而负离子空气通过金属网正极，在风扇作用下，送到空调车内，成为负离子空气。负离子发生器的电压约50kV，脉冲频率为50Hz，通常采用的风速在10m/s以内。 3空气净化器空气净化器 空气净化器是一种将除尘和去毒及除臭功能集于一身的空气清洁器，它由电离部、集尘部、活性炭吸附器等三部分组成，如图4-26所示。图4-26空气净化器 第三节第三节 汽车空调配气方式与气流组织形式汽车空调配气方式与气流组织形式一、汽车空调的配气方式一、汽车空调的配气方式汽车空调配气系统的基本结构如图4-27所示，它通常由三部分构成：第一部分为空气进口段，主要由用来控制新鲜空气和室内循
19、环空气的风门叶片和伺服器组成；第二部分为空气混合段，主要由加热器和蒸发器组成，用来提供所需温度的空气；第三部分为空气分配段，使空气吹向面部、脚部和风窗玻璃上。 图4-27汽车空调送风系统空调送风系统的工作过程如下：车外新鲜空气+车内循环空气进入风机空气进入蒸发器冷却由风门调节进入加热器的空气进入各吹风口。 汽车空调配气方式有以下几种：（一）按功能分类（一）按功能分类汽车空调配风方式按功能可分为冷暖分开型、冷暖合一型和全功能型。1.冷暖分开型冷暖分开型制冷和采暖系统各自分开，由两个完全独立的冷风机和暖风机所组成，各有各的送风机。相应的控制系统也是完全分开的。制冷时完全是吸人车内空气，采暖时既可吸
20、人车内空气，也可吸人车外新鲜空气。如图4 -28所示，图4-28冷暖分开型汽车空调示意图2冷暖合一型冷暖合一型在暖风机的基础上增加蒸发器心和冷气出风口，但制冷和采暖各自分开，不能同时工作。目前许多轿车(如桑塔纳轿车等)都还采用这种结构型式。如图4-29所示。图4-29冷暖合一型汽车空调示意图3全功能型全功能型全功能型汽车空调集制冷、除湿、采暖、通风和净化于一体，既可供冷气，又可供暖气，还可进行通风、除尘。北京切诺基吉普车空调系统就属这种类型，图4-30所示为其空气处理系统示意图。 图4-30全功能型汽车空调空气处理系统示意图（二）按空气流动路径分类（二）按空气流动路径分类汽车空调配风方式按空气
21、流动路径可分为再热空气混合式、冷风和热气并进式和半空调方式。 1.再热空气混合式再热空气混合式新鲜空气和循环空气经风门调合后，由风机吹向蒸发器进行冷却，再经过风门进入加热器加热，处理后的空气分别按功能要求从出风口送人车内。图4-31所示为再热空气混合式配气流程图。从图中可看出其工作过程为：车外空气+车内空气进入风机混合空气进入蒸发器冷却由风门调节进入加热器加热进入各吹风口。 图4-31空气混合式汽车空调送风流程图2全热式配气系统全热式配气系统如图4-32所示为全热式配气流程图。从图中可看出其工作过程为：车外空气+车内空气进入风机混合空气进入蒸发器冷却出来后的空气全部进入加热器加热后的空气由各风
22、门调节风量分别进入各吹风口。图4-32全热式汽车空调送风流程图3冷风和热气并进式冷风和热气并进式新鲜空气和循环空气经风门配送后。由风机吹出，空气经由调风门调节后进人并联的蒸发器和加热器，蒸发器的冷风从上面吹出，对着人身上部，而热空气对准脚部吹并起除霜作用。如图4-33所示。 图4-33冷风与热气并进式配气工作原理图4半空调方式半空调方式新鲜空气和循环空气经风门调合后，由风机吹入蒸发器冷却，再经过风门，部分进入加热器加热，冷气出风口不再调试。其模式如图4-34所示。图4-34半空调工作模式同样，风门配送处理后的空气，若蒸发器不开，则空气全部进入加热器，送出暖风；若加热器不动，送出全部是冷风；若两
23、者都不动，则送出的是自然风。其系统结构如图4-35所示。 图4-35半空调配气系统二、汽车空调的气流组织形式二、汽车空调的气流组织形式1.气流选择调节气流选择调节现代轿车空调系统的出风口分别设置了中央出风口、边出风口、脚下出风口、和风挡玻璃除霜出风口等不同的出风口，可以根据需要，选择不同的出风口出风，这种功能是通过控制面板上的气流选择调节拨杆或旋钮进行调节，调节的情况如下：（1）吹面部仪表-空气流主要来自议表板通风口。见图4-36所示。图4-36面部出风位置（2）吹面部和脚下双层面-空气流来自地通风口和议表板通风口。见图4-37所示。图4-37面部和脚下出风位置（3）吹脚下地板-空气流主要来自
24、地板通风口,见图4-38所示。图4-38脚下出风位置（4）除霜风挡玻璃空气流主要来自风档玻璃通风口,见图4-39所示。图4-39除霜位置（5）除霜和吹脚地板风挡玻璃空气流主要来自地板通风口和风档玻璃通风口，见图4-40所示。图4-40除霜和脚下位置2.空气进气选择调节空气进气选择调节空气调节系统可以选择进入车内的空气是外部的新鲜空气还是车内的非新鲜空气，如果选择外部新鲜空气称为外循环，选择车内空气则称为内循环。这种选择可以通过控制面板上的内外循环选择按钮或拨杆控制进气口处的调节风门实现，见图4-41所示。图4-41空气进气选择风门三、汽车空调车内典型送风量配送系统的温度调配控制三、汽车空调车内典型送风量配送系统的温度调配控制 目前，汽车上装用的空调基本上采用冷暖一体化空调器。其风量配送系统的温度调配控制如图4-42所示。 图4-42风量配送系统的温度调配控制示意图其空气温度调配和输送分配如下：空气的清新度是由风门来调节和控制的，循环空气在风扇吸力下进入空调器。风门在A位置，则将外来新鲜空气送入空调器；当风门在B位置时，则鼓风机供车内空气自循环使用；有些空调的风门可以在A和B之间的任意位置，这样可供外来空气和车内空气进行调配。
