任务二 汽车空调系统工作原理认知
一、任务目标
通过对本任务的学习，应能：
1 描述汽车空调制冷系统的工作过程。
2 找到空调系统主要元件并描述其工作原理。
二、知识准备
空调制冷系统的功用是将车厢内的热量转移到车外，使车厢内凉爽舒适。
1．汽车空调制冷系统组成
空调制冷系统主要由压缩机、冷凝器、储液干燥器、膨胀阀、蒸发器、导管与软管、压力开关等组成，如图1-8所示。
图1-8 空调制冷系统组成
1）压缩机俗称空调泵，其作用是将低温低压的气态制冷剂压缩成高温高压的气体，并驱动制冷循环。
2）冷凝器的作用是对压缩机排出的高温高压制冷剂蒸气散热降温，使其凝结为液态中压制冷剂。
3）储液干燥器全称为储液干燥过滤器，主要作用为储存制冷剂、过滤水分与杂质、防止气态制冷剂进入蒸发器等。
4）膨胀阀有三种作用：
①节流作用。膨胀阀节流小孔将改变流入的液态制冷剂的压力，从高压变到低压。
②调节作用。安装在膨胀阀体上的恒温控制阀按照要求改变开启或关闭位置来控制通过节流孔的液态制冷剂流量。
③控制作用。恒温膨胀阀必须快速地对热负载工况变化做出反应。
5）汽车空调蒸发器属于直接风冷式结构，是制冷系统中的重要部件之一。
2．汽车空调制冷系统的工作原理
汽车空调制冷系统都是采用R134a（新型无氟环保制冷剂）为制冷剂的蒸气压缩式循环系统，它主要由压缩机、冷凝器、储液干燥器、膨胀阀、高低压管路、蒸发器、冷却风扇和鼓风机的配风装置等组成。各部件之间采用铜管（或铝管）和高压橡胶管连接成一个密闭系统，如图1-9所示。制冷系统工作时，制冷剂以不同的状态在这个密闭系统内循环流动，每一循环需进行4个基本过程：
图1-9 空调制冷系统及其工作循环
（1）压缩过程
压缩机将蒸发器低压侧（温度约为0℃、气压约为0.15MPa）的低温低压气态制冷剂压缩成高温（70～80℃）、高压（约1.5MPa）的气态制冷剂，送往冷凝器冷却降温。
（2）冷凝过程
送往冷凝器的过热气态制冷剂，在温度高于外部温度很多时，向外散热进行热交换，制冷剂被冷凝成中温，压力为1.0～1.2MPa的液态制冷剂。
（3）膨胀过程
冷凝后的液态制冷剂经过膨胀阀使制冷剂流过空间体积增大，其压力和温度急剧下降，变成低温（约-5℃）、低压（约0.15MPa）的湿蒸气，以便进入蒸发器中迅速吸热蒸发。在膨胀过程同时进行流量控制，以便供给蒸发器所需的制冷剂，从而达到控制温度的目的。
（4）蒸发过程
液态制冷剂通过膨胀阀变为低温低压的湿蒸气，流经蒸发器不断吸热汽化转变成低温（约0℃）、低压（约0.15MPa）的气态制冷剂，吸收车厢内空气的热量。从蒸发器流出的气态制冷剂又被吸入压缩机，增压后泵入冷凝器冷凝，进行制冷循环。
制冷循环就是利用有限的制冷剂在封闭的制冷系统中，周而复始地将制冷剂压缩、冷凝、膨胀、蒸发，在蒸发器中吸热汽化，对车厢内空气进行降温。
3．汽车空调制冷系统常见故障
汽车空调制冷系统常见故障及原因见表1-1。
表1-1 汽车空调制冷系统故障及原因
三、任务实施
1．实施方案
（1）质量要求
参照厂家的质量标准要求。
（2）组织方式
每四位同学一组，观察丰田卡罗拉轿车上的空调系统部件的工作过程，分别叙述各组成部件的工作原理，按照规范的操作流程进行作业。每组作业时间为20min。
（3）作业准备
1）技术要求与标准：
①作业时，维修人员应配备必要的安全防护设施，如防护手套和防护眼镜等，避免接触或吸入制冷剂和冷冻机油的蒸气及气雾。
②养成工具、零部件、油液“三不落地”的职业习惯，工具及拆下的零部件等都应整齐地放置在工具车及零件盘中。
2）设备器材，如图1-7所示。
3）场地设施：具有消防设施的场地。
4）设备设施：丰田卡罗拉轿车一辆，汽车空调实训台架一台，工具车，零件车。
5）耗材：干净抹布。
2．操作步骤
（1）认识压缩机
1）在车上找到压缩机，如图1-10所示。
图1-10 压缩机的位置
2）描述压缩机的工作原理。
（2）认识冷凝器
1）在车上找到冷凝器，如图1-11所示。
2）描述冷凝器的工作原理。
（3）认识蒸发器
1）在车上找到蒸发器，如图1-12所示。
图1-11 冷凝器的位置
图1-12 蒸发器的位置
2）描述蒸发器的工作原理。
（4）认识膨胀阀
1）在车上找到膨胀阀，如图1-13所示。
2）描述膨胀阀的工作原理。
（5）认识储液干燥器
1）在车上找到储液干燥器，如图1-14所示。
2）描述储液干燥器的工作原理。
图1-13 膨胀阀的位置
图1-14 储液干燥器的位置
四、任务小结
1．汽车空调系统的工作原理
汽车空调系统在工作过程中主要是对车厢内空气进行冷却或加热、换气和空气净化，以此来实现车内温度和湿度的调节。通过对回风和送风模式的控制以及运转方式和换气量的控制来提高驾乘人员的舒适性。
2．汽车空调系统的车身布置形式
汽车空调系统设计原则是在可靠运行的前提下尽可能简单紧凑。
1）乘用车常常采用非独立式制冷装置，由发动机通过传动带驱动压缩机。
2）冷凝器通常放置在发动机散热器前部。
3）蒸发器大多放在仪表板中间或下方，也有分置于前部或后部的，以利送风均匀。
4）膨胀阀安装在蒸发器进口处。
5）观察窗、干燥过滤器和储液器设计成一整体。
冷气装置各部件之间的连接管道都采用软管，这样既可抵抗汽车的振动和颠簸，又便于安装。
现代乘用车多采用全空调方式，加热器芯与蒸发器芯置入一个壳体内，组成冷气、暖气、除湿为一体的空调系统，安装在仪表板内。
课堂练习
1）制冷剂离开蒸发器后在管路中是什么状态？甲说是低压状态；乙说是蒸气状态。谁正确？（ ）
A.甲正确
B.乙正确
C.两人均正确
D.两人均不正确
2）膨胀阀的功能是将（ ）节流减压。
A.高压制冷剂气体
B.高压制冷剂液体
C.低压制冷剂气体
D.低压制冷剂液体
3）空调系统中蒸发器的作用是（ ）。
A.控制制冷剂流量
B.吸收车厢中的热量
C.散发制冷剂热量
D.以上都不是
4）空调系统中冷凝器的作用是（ ）。
A.控制制冷剂流量
B.吸收车厢中的热量
C.散发制冷剂热量
D.以上都不是
5）汽车空调制冷循环四个工作过程的顺序是（ ）。
A.压缩、冷凝、膨胀、蒸发
B.压缩、膨胀、蒸发、冷凝
C.蒸发、冷凝、压缩、膨胀
D.蒸发、压缩、膨胀、冷凝
学习拓展
1．自动空调的工作原理
汽车自动空调是自行控制，它能根据车厢内外的各种传感器（车厢内温度传感器、车厢外温度传感器、日照强度传感器、蒸发器出口温度传感器、发动机冷却液温度传感器等）的输出信号，由电子控制系统中的控制中枢进行运算，计算出所需要的送风温度，然后把信息传递给执行机构，对风门、热水阀、电磁离合器、鼓风机等进行自动控制，按照乘员的要求使车厢内的温度保持恒定。
2．自动空调的组成
汽车自动空调系统由制冷系统、暖气系统、通风系统、电子控制系统、空气净化系统组成。其中电子控制系统包括空调电控单元（ECU）、传感器、执行元件等。
3．自动空调的分类
汽车自动空调按照控制系统分为电控气动控制系统、全自动控制系统和微型计算机控制系统。
1）电控气动控制系统：当选好空调功能键时，各种温度传感器的信号经电子放大器处理后转变成电流信号，再用真空换能器转变成真空度信号，作用于真空伺服驱动器上，使控制杆轴向移动，与其相连的风门开关、风机转速开关的位置也会发生改变从而控制温度和风量。反馈电位计把控制杆移动量反馈给电子放大器进而不断调节，使车内保持在预定温度内。
2）全自动控制系统：此系统利用电桥比较计算器和电磁阀取代了放大器和换能器。电桥由车外温度传感器、车内温度传感器、阳光辐射传感器和调温键电阻组成，它和比较器组成控制系统。
3）微型计算机控制系统：控制中枢为微型计算机，风门控制元件已较少采用真空执行器而用伺服电动机进行控制。微机控制系统更加精确、细致，调节更平顺。