淺析汽車空調制冷系統結構及原理

劉海明，陳猛

（長城汽車股份有限公司技術中心，河北省汽車工程技術研究中心，河北 保定 071000）

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淺析汽車空調制冷系統結構及原理

劉海明，陳猛

（長城汽車股份有限公司技術中心，河北省汽車工程技術研究中心，河北 保定 071000）

隨著汽車的普及，人們對汽車空調的使用已經不陌生，但其結構及原理大多數人并不了解，本文因此，對汽車空調制冷系統的結構及原理進行了簡單的講述。

汽車空調；制冷系統；結構；原理

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.06.053

CLC NO.: U463.85+1 Document Code: B Article ID: 1671-7988 (2016)06-153-03

前言

步入21世紀以來，隨著汽車工業的迅猛發展，汽車已經不屬于高端人士的象征，而是已經步入大眾家庭的日常生活之中。隨著汽車的普及，人們已經不只是追求出行方便，而是對汽車的乘坐舒適性、安全及節能等性能方面要求越來要高。

汽車空調的功用是調節汽車內的溫度、濕度及空氣清新度，用以提高乘坐舒適性，避免因車內寒冷或悶熱導致駕駛員注意力不集中，從而導致危險的產生。自從1971年我國在紅旗牌轎車上裝上第一臺空調器開始，近幾十年來，汽車空調發展迅速，自動化程度也越來越高，但是結構及原理大體不變。

1、汽車空調制冷系統的結構

車內的熱源主要為外部的熱空氣、路面散發的熱量、陽光的照射、發動機散發的熱量以及乘員自身產生的熱量等等。汽車空調制冷系統的功能是吸收車內空氣中的熱量和水分，從而降低車內的溫度，使乘員感到舒適。汽車空調制冷系統主要由壓縮機、蒸發器、膨脹閥、儲液干燥器和冷凝器等部件組成。

1.1壓縮機

壓縮機是一個動力源，其在制冷系統中的作用類似于心臟在人體內的作用。壓縮機將蒸發器中的低溫低壓的氣態制冷劑吸入后進行壓縮，然后將壓縮后變成高溫高壓的氣態制冷劑送到冷凝器中，從而使制冷劑在制冷系統中循環使用。

壓縮機的種類一般分為往復式和回轉式兩大類，其中往復式壓縮機又包括有曲軸式、斜盤式和輻射式三種；回轉式壓縮機包括旋轉式、渦旋式和螺桿式三種[1]。

由于壓縮機一般是安裝在發動機上，轉速隨著發動機的轉速變化而變化，所以壓縮機在結構和性能上有如下幾方面的要求：

（1）在發動機高速轉動時，壓縮機油耗要少，避免發動機動力不足；

（2）在發動機低速運轉時，壓縮機要保證此時也有足夠的制冷能力；

（3）要求壓縮機能耐高溫、高壓和沖擊，保證良好的密封性能。

1.2蒸發器

蒸發器是一種換熱裝置，它是利用低溫低壓的液態制冷劑在汽化時吸收周圍大量的熱量的原理來達到車內溫度迅速降溫的目的。

蒸發器有管片式、管帶式和層疊式三種結構。其中管片式蒸發器與管片式冷凝器基本相同；管帶式蒸發器的扁管寬度要比管帶式的冷凝器的扁管寬度要寬一些，且扁管是豎向彎曲的。

1.3膨脹閥

膨脹閥一般安裝在蒸發器的入口上，它的功用是將從冷凝器中流出的高溫高壓的液態制冷劑節流降壓為低溫低壓的霧狀制冷劑，從而使進入蒸發器中的制冷劑汽化吸收車內的熱量。

膨脹閥的另一個功用是根據制冷負荷的變化及壓縮機的轉速的改變而調節和控制制冷劑流量，從而使車內溫度穩定。

汽車空調制冷系統的膨脹閥常用的是熱力膨脹閥，其又可分為內平衡式、外平衡式和H型膨脹閥[2]。膨脹閥的安裝應是直立安裝，不能傾倒狀態下安裝；對于不同的制冷劑，要選用與所選制冷劑匹配的膨脹閥。

1.4儲液干燥器

1.4.1儲液干燥器的主要功用

（1）臨時性儲存制冷系統中的部分制冷劑，根據制冷負荷的變化，對提供給蒸發器的制冷流量進行控制變化；

（2）補充制冷系統中的微量泄露，避免因制冷系統中出現微量滲漏時，造成制冷劑供應量不足；

（3）去除制冷劑中的水分，避免因制冷劑中含有水分時對金屬造成腐蝕以及因制冷劑中存有水分時導致在膨脹閥處結冰，造成堵塞，從而影響制冷劑的流通；

（4）過濾制冷劑中的雜質，避免因制造時處理不凈，伴有塵土，碎渣等雜質或因水分對金屬腐蝕導致脫落的雜質影響制冷劑的流通及加速壓縮機的磨損。

1.4.2儲液干燥器應安裝

（1）儲液干燥器應安裝在通風良好，離熱源較遠的地方；

（2）儲液干燥器應直立安裝，傾斜度不應大于15°；

（3）儲液干燥器安裝時應注意安裝標示，不要接反；

（4）若在工作過程中，發現儲液干燥器進出口溫差很大，則說明儲液干燥器中的干燥劑可能出現了問題，造成了內部堵塞，此時需要更換儲液干燥器；

（5）在空調系統的安裝過程中，為防止空氣進入干燥器，干燥器必須最后一個接入空調系統中。

1.5冷凝器

冷凝器是同蒸發器一樣，也是一種換熱裝置，其功用是通過散熱風扇將冷凝器中制冷劑由氣態轉化為液態時排出的熱量釋放到空氣中，將高溫高壓的氣體變成為中溫中壓的液體。

冷凝器一般有管片式、管帶式、鰭片式和平流式四種結構[3]。管片式冷凝器因為結構簡單，加工方便，散熱效率差等特點常用于客車上；管帶式冷凝器加工復雜，散熱效率比管片式冷凝器要好，一般用于轎車及SUV上；鰭片式冷凝器因為加工需要專用的銑削設備，加工非常困難，成本較高，所以一般極少數汽車上采用此種冷凝器；平流式冷凝器是根據管帶式冷凝器改進而來的，它比管帶式冷凝器性能更優良，常用于轎車、SUV和MPV等車型上。

冷凝器在安裝時，必須使從壓縮機排出的高溫高壓的制冷劑氣體從冷凝器上端入口進入，下端出口排出，否則會使制冷系統壓力增高，冷凝器膨脹裂開。

2、汽車空調制冷系統的原理

制冷系統的制冷原理主要分為四個工作過程，此四個過程一直循環反復，保證制冷系統穩定持續的運行。

（1）壓縮過程

此過程主要由發動機帶動壓縮機運轉，壓縮機吸入蒸發器出口處的低溫低壓的制冷劑氣體，把它壓縮成高溫高壓的氣體后，輸送到冷凝器。此過程的主要作用是壓縮機增壓，使氣體易于液化。在壓縮過程中，制冷劑狀態不發生變化，而溫度和壓力不斷升高，形成過熱的氣體。

（2）冷凝過程

高溫高壓的過熱制冷劑氣體進入冷凝器后與外部空氣進行熱交換，由于溫度的逐漸降低，當降低至 40~50°的時候，制冷劑氣體便開始冷凝成液態，放出大量的熱，此過程的作用是放熱，冷凝。在此過程中，制冷劑由氣態逐漸向液態轉變，冷凝后的制冷劑為中溫中壓的液體。

（3）膨脹過程

從冷凝器底部流出的中溫中壓的制冷劑液體流向儲液干燥器，經過干燥脫水和過濾后流向膨脹閥，經膨脹閥降溫降壓后以霧狀進入到蒸發器。此過程的作用是將制冷劑降溫降壓，使之由中溫中壓液體迅速的變成為低溫低壓液體，以便于吸熱，控制制冷能力以及維持制冷系統正常運行。

（4）蒸發過程

經膨脹閥降溫降壓的制冷劑液體流入蒸發器，在制冷劑蒸發過程中吸收周圍大量的熱量，從而降低車內溫度，此時制冷劑成為低溫低壓的氣體，而后流出蒸發器，壓縮機再次吸入。在此過程中，制冷劑由液體變成氣體，但壓力不變，蒸發后的制冷劑為低溫低壓的氣體。

3、結束語

本文主要講述了汽車空調制冷系統中的主要部件的功用、安裝方式以及分類；講述了制冷系統的循環過程，以及在循環過程中制冷劑的狀態變化。但是講述的并不深入，對汽車空調制冷系統的各個主要部件的各種形式并沒有更深層的剖析。另外，汽車空調系統除了制冷系統外，還包括有供暖系統和通風系統，此三個系統共同組成空調系統總成。供暖系統和通風系統較制冷系統簡單，在此就不做敘述了。

[1] 麻友良等.汽車空調技術[M].北京:機械工業出版社，2009.

[2] 林鋼等.汽車空調原理及維修[M].北京:北京大學出版社，2008.

[3] 崔選盟等.汽車空調結構、原理與維修[M]. 北京:北京大學出版社，2005.

Elementary introduction of the structure and principle of automobile air conditioningrefrigerating system

Liu Haiming, Chen Meng
（R&D Center of Great Wall Motor Company, Automotive Engineering Technical Center of Hebei, Hebei Baoding 071000）

With the popularity of cars,the use of automotive air conditioning has not strange to people,but most people is not clear of the structure and principle, therefore,in this paper, accounting for the structure and principle of automotive air conditioning refrigerating system.

the automobile air conditioning; refrigerating system; structure; principle

劉海明，就職于長城汽車股份有限公司技術中心，河北省汽車工程技術研究中心。

U463.85+1

B

1671-7988 （2016）06-153-03