汽车空调系统的认识

时间：2024-11-05 百科知识版权反馈

【摘要】：掌握汽车空调系统的作用与组成，掌握空调制冷循环系统、空调通风、取暖、配气系统和空调电气控制系统的基本构成与工作原理。空调是汽车现代化的标志之一，已成为现代汽车的标准装备。压缩机是汽车空调制冷系统的心脏，其作用是维持制冷剂在制冷系统中的循环流动，吸入来自蒸发器的低温、低压制冷剂蒸气，压缩制冷剂蒸气使其压力和温度升高，并将制冷剂蒸气送往冷凝器。

学习单元1．1　汽车空调系统的认识

学习目标

掌握汽车空调系统的作用与组成，掌握空调制冷循环系统、空调通风、取暖、配气系统和空调电气控制系统的基本构成与工作原理。

空调即空气调节，是指在封闭的空间内，对空气温度、湿度、流速及空气的清洁度进行部分或全部调节的过程。空调是汽车现代化的标志之一，已成为现代汽车的标准装备。

1．1．1　汽车空调系统的作用与组成

1．汽车空调的作用

汽车空调的主要功能是调节车内的温度、湿度、气流速度、空气洁净度等，从而为乘员创造清新舒适的车内环境。

（1）调节车内的温度：汽车空调在冬季利用其采暖装置升高车室内的温度。轿车和中小型汽车一般以发动机冷却循环水作为暖气的热源，而大型客车则采用独立式加热器作为暖气的热源。在夏季，车内降温则由制冷装置完成。

（2）调节车内的湿度：普通汽车空调一般不具备这种功能，只有高级豪华汽车采用的冷暖一体化空调器，才能对车内的湿度进行适量调节。它通过制冷装置冷却、去除空气中的水分，再由取暖装置升温以降低空气的相对湿度。但目前在汽车上还没有安装加湿装置，只能通过打开车窗或通风设施，靠车外新风来调节。

（3）调节车内的空气流速：空气的流速和方向对人体舒适性影响很大。夏季，气流速度稍大，有利于人体散热降温；但过大的风速直接吹到人体上，也会使人感到不舒服。舒适的气流速度一般为0．25m／s左右。冬季，风速大了会影响人体保温，因而冬季采暖时气流速度应尽量小一些，一般为0．15～0．20m／s。根据人体生理特点，头部对冷比较敏感，脚部对热比较敏感，因此，在布置空调出风口时，应采取上冷下暖的方式，即让冷风吹到乘员的头部，暖风吹到乘员的脚部。

（4）过滤、净化车内的空气：由于车内空间小，乘员密度大，车内极易出现缺氧和二氧化碳浓度过高的情况。汽车发动机废气中的一氧化碳和道路上的粉尘、野外有毒的花粉都容易进入车内，造成车内空气污浊，影响乘员的身体健康，因此必须要求汽车空调具有补充车外新鲜空气、过滤和净化车内空气的功能。一般汽车空调装置上都设有进风门、排风门空气过滤装置和空气净化装置。

2．汽车空调系统的组成

完善的汽车空调系统一般由制冷系统、取暖系统、配气系统、电气控制系统四大部分组成，严格说来，还应包括空气净化系统。高级轿车装备有碳罐、空气滤清器和静电除尘式净化器等一套较完整的空气净化系统，而在普通轿车中，空气净化的任务则由蒸发器直接完成。

（1）制冷系统：由压缩机、冷凝器、储液干燥器（或集液器、积累器）、膨胀阀（或膨胀节流管、孔管）、蒸发器、冷凝器散热风扇、制冷管路、制冷剂等组成，如图1－1－1所示。

图1－1－1　制冷系统的结构

1—压缩机；2—感温包；3—蒸发器；4—鼓风机；5—膨胀阀；6—储液干燥器；7—冷凝器

压缩机输出侧、高压管路、冷凝器、储液干燥器和液体管路构成高压侧；蒸发器、积累器、回气管路、压缩机输入侧和压缩机油池构成低压侧。压缩机是空调系统高、低压侧的分界点；膨胀阀或孔管是高、低压侧的另一分界点。制冷剂的压缩、冷凝、膨胀和蒸发，是汽车空调的基本过程，而实现这一过程是依靠高、低压侧的各种组件完成的。

（2）取暖系统：由加热器、水阀、水管、发动机冷却液等组成，如图1－1－2所示。

（3）配气系统：由进气模式风门、鼓风机、混合气模式风门、气流模式风门、导风管等组成。汽车室内或室外未经调节的空气，经鼓风机作用送至蒸发器或加热器处，此时已被调节成冷空气或暖空气的空气流，根据风门模式伺服电动机开启角度而流向相应的出风口，见图1－1－3。

（4）控制电路：包括点火开关、A／C开关、电磁离合器、鼓风机开关及调速电阻器、各种温度传感器、制冷剂高低压力开关、温度控制器、送风模式控制装置、各种继电器。近几年来高级轿车上普遍采用了计算机自动控制，大幅度降低了人工调节的麻烦，提高了空调经济性和调节效果。

图1－1－2　取暖系统供水管

1—加热器；2—发动机进水管；3—水阀；4—发动机出水管；5—预热管

图1－1－3　配气系统风门布置图

1．1．2　汽车空调制冷循环系统

1．汽车空调制冷循环系统的工作原理

蒸气压缩式制冷装置由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器这四大部件加上一些辅助设备，用管道依次连接组成。同样，汽车制冷系统也由制冷四大部件以及辅助设备和耐氟软管组成，制冷剂在封闭的系统中循环流动。下面就图1－1－4说明其制冷基本原理。

压缩机运转时，将蒸发器内产生的低压低温蒸气吸入气缸，经过压缩后，使蒸气的压力和温度增高后排入冷凝器。在冷凝器中高温高压的制冷剂蒸气与外面的空气进行热交换，放出热量使制冷剂冷凝成高压液体，然后流入干燥贮液器，并过滤流出。

经过膨胀阀的节流作用，压力和温度急剧下降，制冷剂以低压的气液混合状态进入蒸发器。在蒸发器里，低压制冷剂液体沸腾气化，吸取车厢内空气的热量，然后又进入压缩机进行下一轮循环。这样，制冷剂便在封闭的系统内经过压缩、冷凝、节流和蒸发四个过程，完成了一个制冷循环。

在制冷系统中，压缩机起着压缩和输送制冷剂蒸气的作用，它是整个系统的心脏。膨胀阀对制冷剂起节流降压作用，同时调节进入蒸发器制冷剂液体的流量，它是系统高低压的分界线。蒸发器是输出冷量的设备，制冷剂在其中吸收被冷却空气的热量实现降温。冷凝器是放出热量的设备，从蒸发器中吸收的热量连同压缩机消耗功能所转化的热量一起从冷凝器让冷却空气带走。压缩机所消耗的功起到了补偿作用，只有消耗了外界的功，制冷剂才能把从车内较低温度的空气中吸取的热量，不断地传递到车外较高温度的空气中去，从而达到制冷的目的。

图1－1－4　汽车空调制冷系统的工作原理图

当然，为提高空调系统的可靠性、安全性和舒适性，在系统中还有不少辅助控制元件，而且大型客车空调器比轿车空调器更复杂。图1－1－5是客车上采用的冷气装置流程示意图。图中除了基本循环的流程外，还有一路旁通回路。旁通回路的作用是调节制冷量，可根据热负荷大小来调整制冷量大小。

当热负荷较小时，电磁阀打开，有一半的制冷剂直接流到压缩机吸气管，而不经过冷凝器、储液器、蒸发器等部件。因此，制冷量减少，同时也减少了发动机的负载。当环境温度较低时，由于低压的作用而使自动旁通阀打开。这样，还能减少制冷量使得蒸发器能够除霜。这种除霜方法称为压力式除霜。

2．汽车空调制冷循环系统的组成

汽车空调制冷系统由压缩机、热交换器、储液干燥器（或集液器）、膨胀阀（或孔管）、温度和压力控制装置、压缩机保护系统等组成，下面分别介绍主要功能部件的结构、原理。

1）压缩机

压缩机是汽车空调制冷系统的心脏，其作用是维持制冷剂在制冷系统中的循环流动，吸入来自蒸发器的低温、低压制冷剂蒸气，压缩制冷剂蒸气使其压力和温度升高，并将制冷剂蒸气送往冷凝器。压缩机和膨胀阀是制冷系统中低压和高压、低温和高温的分界。

图1－1－5　客车制冷装置流程图

1—压缩机；2—排气管；3—冷凝器；4—旁通路；5—风扇；6—过冷器；7—截止阀；8—储液器；9—供液管；10—高压继电器；11—过滤器；12—视液器；13—膨胀阀；11—高压表；11—鼓风机；16—蒸发器；17—低压继电器；11—低压表；19—感温包；20—平衡管；21—自动旁通阀；22—电磁阀；23—截止阀

汽车空调压缩机与一般用途的压缩机相比，在结构和性能上有下列特殊的要求：

（1）制冷能力强，尤其要求有良好的低速性能，以确保汽车在低速行驶和怠速时也有足够的制冷能力。

（2）节省动力，尤其是汽车在高速行驶时动力消耗不能过大，否则不仅使经济性降低，还会影响汽车的动力性。

（3）对于轿车和轻型汽车来说，压缩机必须在发动机舱有限的空间内安装固定，因此要求压缩机的体积和质量都要小。

（4）汽车在高温怠速情况下，发动机舱里的压缩机温度可达120℃；汽车行驶时颠簸振动也很大，要求压缩机在高温和颠振的情况下能正常工作。

（5）要求压缩机启动、运转平稳，振动小，噪声低，工作可靠。

用于汽车制冷系统的压缩机按运动形式可分为：

按压缩机工作时工作容量是否变化可分为定容量式和变容量式。

2）热交换器

汽车空调中的冷凝器和蒸发器统称为热交换器。热交换器的性能直接影响汽车空调的制冷性能，而且金属材料消耗大、体积大。它的重量要占整个汽车空调装置重量的50%～70%，它所占据的空间直接影响汽车的有效容积，布置起来又很困难，所以，使用高效热交换器是极为重要的。

（1）冷凝器：其作用是把压缩机排出的高温、高压制冷剂气体，通过冷凝器将热量散发到车外空气中，从而使高温、高压的制冷剂气体冷凝成较高温度的高压液体。汽车空调冷凝器有管片式、管带式及平行流式三种结构形式。

（2）蒸发器：其作用是将经过节流降压后的液态制冷剂在蒸发器内沸腾气化，吸收蒸发器表面周围空气的热量而降温，风机再将冷风吹到车室内，达到降温的目的。

汽车车厢内的空间小，对空调器尺寸有很大的限制，为此要求空调器（主要是蒸发器）具有制冷效率高、尺寸小、重量轻等特点。

汽车空调蒸发器有管片式、管带式、层叠式三种结构。

（3）储液干燥器与集液器：

①储液干燥器。串联在冷凝器与膨胀阀之间的管路上，使从冷凝器中来的高压制冷剂液体经过滤、干燥后流向膨胀阀。在制冷系统中，它起到储存、干燥和过滤制冷剂中杂质的作用。

储液器的功能是储存液化后的高压液态制冷剂。根据制冷负荷的大小需要，随时供给蒸发器。同时还可补充制冷系统因微量渗漏的损失量。

干燥的目的是防止水分在制冷系统中造成冰堵。水分主要来自新添加的润滑油和制冷剂中所含的微量水分。当这些水分－制冷剂混合物通过节流装置时，由于压力和温度下降，水分便容易析出凝结成冰，造成系统堵塞的“冰堵”故障。

在中小型汽车空调系统中，一般将具备储液、干燥、过滤三种功能的装置组成一体，这个容器称为储液干燥器。图1－1－6是其结构原理图。从冷凝器来的液态制冷剂，从入口处进入，经滤网和干燥剂除去水分和杂质后进入引出管，从出口流向膨胀阀。

图1－1－6　储液干燥器

干燥剂是一种能从气体、液体或固体中除掉潮气的固体物质，一般常用的有硅胶及分子筛。分子筛是一种白色球状或条状吸附剂，对含水分低、流速大的液体或气体有极高的干燥能力。它不但使用寿命长，还可经再生处理后重新使用，缺点是价格较贵。

为了保证系统安全工作，目前使用的储液干燥器上都安装了高、低压保护开关。

图1－1－7　集液器

1—测试孔口；2—干燥剂；3—滤网；4—泄油孔；5—出气管

②集液器：与储液干燥器类似，但它装在系统的低压侧压缩机入口处。装有集液器的空调系统通常使用孔管，因而它是孔管式循环离合器空调系统的特征之一。

集液器的主要功能是防止液态制冷剂液冲击压缩机。因为压缩机是容积式泵，设计上不允许压缩液体。集液器也用于贮存过多的液态制冷剂，内含干燥剂，起储液干燥器的作用。结构见图1－1－7。

制冷剂从集液器上部进入，液态制冷剂落入容器底部，气态制冷剂积存在上部，并经上部出气管进入压缩机。在容器底部，出气管回弯处装有带小孔的过滤器，允许少量积存在管弯处的冷冻油返回压缩机，但液体制冷剂不能通过，因而要用特殊过滤材料。

低压侧的压力控制器，如循环离合器系统控制蒸发器温度的压力开关，常装在集液器上。集液器中干燥剂的组成和特性，和储液干燥器内完全一样。

（4）膨胀节流装置：主要有热力膨胀阀、H型膨胀阀与膨胀节流管等。下面分别对其进行介绍。

①热力膨胀阀：是制冷系统中自动调节制冷剂流量的元件，广泛应用于各种空调制冷系统中。热力膨胀阀的工作特性好坏直接影响整个制冷系统能否正常工作。热力膨胀阀具有节流降压、自动调节制冷剂流量和控制制冷剂流量、防止液击和异常过热发生等作用。

②H型膨胀阀：是一种整体型膨胀阀，它取消了外平衡式膨胀阀的外平衡管和感温包，直接与蒸发器进出口相连。

H型膨胀阀因其内部通路形同H而得名，其安装位置及工作原理如图1－1－8所示。它有4个接口通往空调系统，其中两个接口和普通膨胀阀一样，一个接集储器干燥器出口，另一个接蒸发器进口。但另外两个接口，一个接蒸发器出口，另一个接压缩机进口。感温包和毛细管均由膜片下面的感温元件所取代，感温元件处在进入压缩机的制冷剂气流中。H型膨胀阀结构紧凑、性能可靠，符合汽车空调的要求。

H型膨胀阀安装在蒸发器的进出管之间，阀上端直接暴露在蒸发器出口工质中，感应温度不受环境影响，也不需要通过毛细管而造成时间滞后提高调节灵敏度。由于该膨胀阀无感温包、毛细管和外平衡接管，可免除因汽车颠簸、振动使充注系统断裂外漏以及感温包包扎松动，而影响膨胀阀的正常工作，提高了膨胀阀的抗振性能。

③膨胀节流管：是一种固定孔口的节流装置，其两端都装有过滤网，以防堵塞。膨胀节流管直接安装在冷凝器出口和蒸发器进口之间。

由于其不能调节流量，液体制冷剂很可能流出蒸发器而进入压缩机，造成压缩机液击。为此，装有膨胀节流管的系统，必须同时在蒸发器出口和压缩机进口之间，安装一个气液分离器（集液器、积累器），实现液、气分离，避免压缩机发生液击。

图1－1－8　H型膨胀阀工作原理图

膨胀节流管的结构如图1－1－9所示。它是一根细铜管，装在一根塑料套管内；塑料套管外环形槽内装有密封圈。因塑料套管连同膨胀节流管都插入了蒸发器进口管中，密封圈就是用来密封塑料套管外径和蒸发器进口管内径向间的配合间隙的。膨胀节流管不能维修，坏了只能更换。

图1－1－9　膨胀节流管

1—出口滤网；2—孔口；3—密封圈；4—进口滤网

由于膨胀节流管没有运动部件，结构简单、成本低、可靠性高，同时节省能耗，很多轿车都采用这种节流方式。

1．1．3　汽车空调通风、取暖、配气系统

在相对封闭的汽车车厢内，为了满足舒适性的要求，除了能够对温度进行调节、大量新鲜空气的及时补充外，还要对狭小的车厢内部空间的气流进行调配。汽车空调通风、取暖与配气系统正是完成上述任务的重要组成部分。

1．汽车通风与空气净化装置

1）通风装置

为了健康和舒适，汽车车厢内空气要符合一定的卫生标准。这需要输入一定量的新鲜空气。新鲜空气的配送量除了考虑人们因呼吸排出的二氧化碳、蒸发的汗液、吸烟以及从车外进入的灰尘、花粉等污染物，还必须考虑造成车内正压和局部排气量所需的风量。将新鲜空气送进车内，取代污浊空气的过程，称为通风。

新鲜空气进入量必须大于排出和泄漏的空气量，才能保持车内压力略大于车外的压力。保持车内空气正压的目的是防止外面空气不经空调装置直接进入车内，而且能防止热空气泄出，以及避免发动机废气通过回风道进入车内，污染空气。

因此，对车厢内进行通风换气以及对车内空气进行过滤、净化是十分必要的，汽车通风和空气净化装置也是汽车空调系统的重要组成部分。

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。

（1）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，在适当的地方开设进风口和排风口，以实现车内的通风换气。

进、排风口的位置决定于汽车行驶时车身外表面的风压分布状况和车身结构形式。进风口应设置在正风压区，并且离地面尽可能高，以免引入汽车行驶时扬起带有尘土的空气。排风口则设置在汽车车厢后部的负压区，并且应尽量加大排气口的有效流通面积，提高排气效果，还必须注意到防尘、噪声以及雨水的侵入。

图1－1－10　轿车车身表面风压分布

图1－1－10所示是用普通轿车车身的模型进行风洞试验的表面压力分布图。由图可见，车身外部大多受到负压，只有在车前及前风窗玻璃周围为正压区。因此，轿车的进风口设在车窗的下部正风压区，而且此处都设有进气阀门和内循环空气阀门，用来控制新鲜空气的流量。一般在空调系统刚启动，而且车内外温差较大时，关闭外循环气道，采用内循环方式工作，这样可以尽快降低车内温度。排风口设置在轿车尾部负压区。

由于动压通风不消耗动力，且结构简单，通风效果也较好，因此，轿车大多设有动压通风口。

（2）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。这种方式需要能源和通风设备，在冷暖一体化的汽车空调上，大多采用通风、供暖和制冷的联合装置，将外气与空调冷暖空气混合后送入车内，此种通风装置常见于高级轿车和豪华旅行车上。

（3）综合通风：指一辆汽车上同时采用动压通风和强制通风。采用综合通风系统的汽车比单独采用强制通风或自然通风的汽车结构要复杂得多。最简单的综合通风系统是在自然通风的车身基础上，安装强制通风扇，根据需要可分别使用和同时使用。这样，基本上能满足各种气候条件的通风换气要求。

综合通风系统虽然结构复杂，但省电、经济性好，运行成本低。特别是在春秋季节的天气，用动压通风导入凉爽的外气，以取代制冷系统工作，同样可以保证舒适性要求。这种通风方式近年来在汽车上的应用逐渐增多。

2）空气净化装置

汽车空调系统采用的空气净化装置通常有空气过滤式和静电集尘式两种。前者在空调系统的送风和回风口处设置空气滤清装置，它仅能滤除空气中的灰尘和杂物，因此，结构简单，只需定期清理过滤网上的灰尘和杂物即可，故广泛用于各种汽车空调系统中。后者则是在空气进口的过滤器后再设置一套静电集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，它除具有过滤和吸附烟尘等微小颗粒杂质的作用外，还具有除臭、杀菌、产生负氧离子以使车内空气更为新鲜洁净的作用。由于其结构复杂、成本高，所以，只用于高级轿车和旅行车上。

图1－1－11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1－1－11　静电集尘式空气净化装置

1—粗滤器；2—集尘电极；3—充电电极；4—负离子发生器；5—风机；6—活性炭过滤器

2．汽车空调取暖系统

现代汽车空调已发展成为冷暖一体化装置，不仅能制冷，而且能制热和通风，成为适应全年性气候的空气调节系统。汽车空调取暖系统主要作用是能与蒸发器一起将空气调节到乘员舒适的温度；在冬季向车内提供暖气、提高车内环境温度；当车上玻璃结霜和结雾时，可以输送热风用来除霜和除雾。

汽车空调取暖系统按暖气设备所使用的热源可分为发动机余热式和独立热源式；按空气循环方式可分为内循环、外循环和内外混合循环式三种；按照载热体可分为水暖式和气暖式两大类。

1）余热式取暖系统

（1）水暖式暖气装置：轿车、载货汽车和小型客车经常利用发动机冷却循环水的余热作为热源，将其引入热交换器，由鼓风机将车厢内或车外部空气吹过热交换器而使之升温。此装置设备简单、安全经济，但热量小，受发动机运行工况影响大。如图1－1－12所示，水暖式暖气装置的工作原理是通过发动机上的冷却水控制阀4分流出来的冷却水送入暖风机的加热器芯子1，放热后的冷却水由加热器出水管2流回发动机。冷空气被加热器鼓风机13强迫通过加热器芯子，被加热后，由不同的风口吹入车厢内，进行风窗除霜和取暖。另一路冷却水通过水箱进水管5进入水箱8，降温后由水箱出水管11回到发动机。通过控制冷却水控制阀的开闭和流水量大小，可调节暖风机的供热量。

输入暖风机的空气有三种方式：一是输入车内的空气称内循环；二是输入车外的新鲜空气称为外循环；三是同时输入内外两种空气称为混合循环。一般内循环采暖效果好，加热空气吸热量少，外循环吸入的空气新鲜，混合循环则具备两者优点，克服了两者缺点，在汽车上应用广泛。如图1－1－13为内、外混合循环式暖气装置。由外部空气吸入口7吸进新鲜空气，由内部空气吸入口5吸进内部空气，在混合室4混合，被鼓风机8送入热交换器1，加热后被送往前座脚下，并通过后座导管2，暖气管道3供后座席取暖。

图1－1－12　汽车余热水暖装置

1—加热器芯子；2—加热器出水管；3—膨胀水管；4—冷却水控制阀；5—水箱进水管；6—恒温器；7—风扇；8—水箱；9—水源；10—水箱溢流管；11—水箱出水管；12—加热器水管；13—加热器鼓风机

图1－1－13　内、外混合循环式暖气装置

1—热交换器；2—后座导管；3—暖气管道；4—混合室；5—内部空气吸入口；6—风门操纵；7—外部空气吸入口；8—鼓风机；9—除霜（前窗）；10—除霜（后窗）；11—发动机

（2）气暖式暖气装置：利用发动机排气管中的废气余热或冷却发动机后酌热空气作为热源，通过热交换器加热空气，把加热后的空气输送到车厢内取暖，称为气暖式暖气装置。这种暖风装置受车速变化的影响大，对热交换器的密封性、可靠性要求高。

图1－1－14所示是另一种结构气暖装置，通过热交换器11，将冷却发动机后的部分空气与进气管2的空气相混合，加热后通过排热风管9，在鼓风机7的作用下送入车室内，以供采暖。

图1－1－14　气暖暖风机

1—挡风栅；2—进气管；3—夏季用热风泄出阀；4—通风；5—除霜器；6—电动机；7—鼓风机；8—转换阀；9—排热风管；10—专用排气管（除霜、去雾等）；11—热交换器；12—截止阀

2）独立燃烧室取暖装置

利用发动机余热式取暖装置普遍受发动机功率和工况影响较大，车速低、下坡时暖气效果不佳，目前大客车普遍采用独立式取暖装置，其热容量大，热效率可达80%。一般可使用煤油、轻柴油作燃料。

3．汽车空调配气系统

1）汽车空调配气方式

汽车空调已由单一制冷或取暖的方式发展到冷暖一体化形式，由季节性空调，发展到全年性空调，真正起到空气调节的作用。系统根据空调的工作要求，可以将冷、热风按照配置送到驾驶室内，满足调节需要。

图1－1－15　汽车空调送风系统

1—鼓风机；2—蒸发器；3—加热器；4—脚部吹风口；5—面部吹风口；6—除霜风口；7—侧吹风口；8—加热器旁通风门；9—新鲜空气风门10—蒸发器制冷剂进出管；11—加热器进出水管

图1－1－15是汽车空调配气系统的基本结构，它通常由三部分构成：第一部分为空气进入段，主要由用来控制新鲜空气和室内循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、蒸发器和调温门组成，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。它们是通过手动控制拉索（手动空调）、真空气动装置（半自动空调）或者电控气动（全自动空调）与仪表板空调控制键连接动作，执行配气工作的。

空调送风系统的工作过程如下：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。

空气进入段的风门主要控制新鲜空气和室内循环空气的比例，当夏季室外空气气温较高、冬季室外温度较低的情况下，尽量开小风门，以减少冷热气量的损耗。当车内空气品质下降，汽车长时间运行或者室内外温差不大时，这时应定期开大风门。一般汽车空调空气进口段风门的开启比例为15%～30%。

加热器旁通风门主要用于调节通过加热器的空气量。顺时针旋转风门，开大旁通风门，通过加热器空气量少，由风口4、5、7吹出冷风；反之，逆时针旋转风门，关小旁通风门，这时由风口4、5、6、7吹出热风供采暖和玻璃除霜用。

2）汽车空调手动、半自动真空控制系统

汽车空调配气系统的基本结构有手动、半自动真空控制系统和全自动电控真空控制系统。全自动电控真空控制系统采用微电脑控制空调的工作过程，其配气系统的操作方式与执行器的结构与手动、半自动真空操作系统有较大区别。

对于手动、半自动真空控制系统而言，虽然从汽车空调整体结构和控制电路上有较大差别，但其配气系统的工作原理和控制过程并无严格区分，所不同的只是手动系统对风门、调温门的控制，部分采用拉索连动机构；半自动真空操作系统则全部采用真空控制结构。它们的共同特点是对系统的控制都是依靠人工转换空调面板上的控制开关，而配气的工作则通过真空执行器来完成。

真空系统是通过控制真空通断实现执行元件对空调各风门动作的系统，主要由真空罐、真空选择器、真空驱动器和真空管路四部分组成。

图1－1－16中真空控制部件包括真空罐、真空选择器、真空执行器和真空管路。其中真空选择器受面板的功能选择键控制，其结构见图1－1－16，共有OFF、MAX、NORM、BI－LEVEL、VENT、HEATER、DEF①～⑦个功能位置，如表1－1－1所示。真空执行器包括气源门真空驱动器、热水阀真空驱动器、上风口和中风口真空驱动器以及下风口真空驱动器。配气部件包括调温门、蒸发器、加热器、调温门、上下风门。调温键直接控制调温门的位置。

表1－1－1　空调功能键说明

图1－1－16　半自动空调系统的真空控制结构图

1—进气歧管接口；2—真空罐；3—调温键在COOL时，热水阀真空切断；4—真空选择器；5—热水阀真空驱动器；6—气源门真空驱动器；7—下风口真空驱动器；8—上风口和中风口真空驱动器；9—在MAX功能时设计规定新鲜空气占20%的外来空气口开启位置；10—外来空气口；11—车内循环空气风口；12—外来空气口阀门；13—蒸发器；14—调温门；15—加热器芯；16—下风口；17—下风口阀门；18—中风口和上风口阀门；19—中风口；20—空调控制面板；21—调温门拉索；22—空调风机23—热水真空阀；24—上风门（除霜门）

1．1．4　汽车空调电气控制系统

为了保证汽车空调系统正常工作，满足车内舒适性条件的要求，汽车空调需要由控制系统进行一系列控制。控制系统的控制功能包括：

车内温度控制：控制系统控制送风温度、送风量和送风方向，以调节车内温度。

发动机负荷控制：非独立式空调由发动机驱动，空调的运行会影响发动机负荷的变化，进而影响汽车的行驶性能。空调控制系统应协调发动机和空调的运行。

安全保护控制：当空调系统压力过大或温度过高时，会造成空调系统的损坏，因此，控制系统应能进行安全保护控制。

1．常用控制装置

1）电磁离合器

电磁离合器安装在压缩机的主轴上，其作用是接通或断开发动机的动力，使压缩机运转或停转，同时，当压缩机过载时，离合器打滑，起到一定的保护作用。电磁离合器有两种结构形式：一种是旋转线圈式，电磁线圈与皮带轮一起转动；另一种是固定线圈式，电磁线圈固定不动。固定线圈式应用较多，其结构如图1－1－17所示，主要由压力板1、皮带轮2、电磁线圈4等组成，电磁线圈固定安装在压缩机壳体上，压力板安装在压缩机主轴上，皮带轮通过轴承3安装在压缩机主轴上，可以自由转动。电磁线圈的电路受压力开关和恒温器等控制，当电磁线圈断电时，皮带轮在压缩机主轴上空转，发动机的动力不能传递给压缩机，压缩机停转；当电磁线圈通电时，压力板压向皮带轮，发动机的动力经皮带轮、压力板传递给压缩机，压缩机运转。

图1－1－17　压缩机电磁离合器

1—压力板；2—皮带轮；3—皮带轮轴承；4—电磁线圈；5—压缩机

2）恒温器

恒温器又称温度控制器、温控开关、热敏开关等，如图1－1－18所示安装在蒸发器表面，串联在压缩机离合器的电路中。其作用是检测蒸发器表面的温度，通过控制压缩机的通断来控制蒸发器表面的温度，从而调节车内温度，防止蒸发器表面因温度过低而结霜。常用的恒温器有波纹管式和热敏电阻式两种。

图1－1－18　恒温器的安装位置

1—压缩机；2—冷凝器；3—储液干燥器；4—膨胀阀；5—蓄电池；6—恒温器；7—压缩机离合器电磁线圈；8—蒸发器；9—毛细管温控器

3）压力开关

压力开关安装在制冷剂循环管路中，检测制冷循环系统的压力，当压力异常时启动相应的保护电路，防止造成系统的损坏。常见的压力开关主要有高压开关、低压开关、双重压力开关和三重压力开关等。

（1）高压开关。汽车空调在使用中，当出现散热片堵塞、冷却风扇不转或制冷剂过量等不正常状况时，系统压力会过高，若不加控制，过高的压力会损坏系统元件。高压开关安装在高压管路中，一般装在储液干燥器上，串联在压缩机电磁离合器电路或冷凝器风扇电路中，当系统压力过高时，高压开关动作，切断离合器电路或接通冷却风扇高速档电路，防止压力继续升高，避免造成系统的损坏。

高压开关有两种类型：常开型和常闭型。其结构如图1－1－19所示。常开型高压开关串联在冷凝器风扇电路中，膜片2上方通高压侧制冷剂，下方作用有一弹簧5。正常情况下，制冷剂压力低于弹簧压力，触点断开，冷凝器风扇低速运转；当制冷剂压力异常升高时，制冷剂压力大于弹簧压力，触点闭合，冷凝器风扇高速运转，加强冷却。常闭型高压开关串联在压缩机电磁离合器电路中，正常情况下，制冷剂压力低于弹簧压力，触点闭合，压缩机运转；当制冷剂压力异常升高时，制冷剂压力大于弹簧压力，触点断开，压缩机停止运转；当制冷剂压力下降到正常值时，触点闭合，压缩机恢复运转。

图1－1－19　高压开关

1—接头；2—膜片；3—外壳；4—接线柱；5—弹簧；6—固定触点；7—活动触点

（a）常开型高压开关（b）常闭型高压开关

（2）低压开关。当制冷系统的制冷剂不足或泄漏时，冷冻润滑油也有可能随之泄漏，造成空调系统润滑不良，如果压缩机在缺油状态下运行，将导致严重损坏。低压开关通常用螺纹接头直接安装在高压管路中，串联在电磁离合器电路中。其结构与常开型高压开关相似，当制冷剂压力正常时，动触点接通压缩机电磁离合器电路；当压缩机排出的制冷剂压力过低时，低压开关断开，切断电磁离合器电路，压缩机停止运行，防止损坏压缩机。

此外，当环境温度过低时，制冷剂的温度和压力也随之降低。例如：使用R12制冷剂的空调系统，当环境温度低于10℃时，制冷剂压力为0．423MPa，此时低压开关断开，压缩机停止运转，从而减少动力消耗，达到节能的目的。

（3）双重压力开关。新型的空调制冷系统是把高低压开关组合成一体，成为双重压力开关，安装在储液干燥器上面，这样就减少了压力开关的数量和接口，从而减少了制冷剂泄漏的可能性。双重压力开关的结构如图1－1－20所示，其工作原理是：

当高压制冷剂的压力正常时，压力保持在0．423～2．75MPa之间，金属膜片处在平衡位置，高压触头14、15和低压触头1、2、6、7都闭合，电流从6、7触头到高压触头14、15后再到1、2触头出来。当制冷压力下降到0．423MPa时，弹簧压力将大于制冷剂压力，低压触头1、2和6、7脱开，电流随即中断，压缩机停止运行。当压力大于2．75MPa时，制冷剂压力继续压迫金属膜片上移，将整个装置往上推到上止点，并推动顶销将高压动触头14与高压静触头15分开，将离合器电路断开，压缩机停止运行。当高压端的压力小于2．17MPa时，金属膜片恢复正常位置，压缩机又开始运行。

图1－1－20　双重压力开关

1、7—动低压触头；2、6—静低压触头；3—膜片；4—制冷剂压力通道；5—开关座；1－绝缘片；9—弹簧；10—调节螺钉；11—接线柱；12—顶销；13—钢座；14—动高压触头；15—静高压触头；16—膜片座

（a）制冷压力小于0．423MPa时（b）制冷压力大于2．75MPa时

（4）三重压力开关。由双重压力开关（高压开关、低压开关）和中压开关组成，结构更加紧凑。三重压力开关安装在高压管路中。如图1－1－21所示，当压力过高或过低时，双重压力开关控制压缩机停止运转；当制冷剂压力达到某一中间值时，中压开关控制接通冷凝器风扇电路。

图1－1－21　三重压力开关

常见汽车空调压力开关的类型及作用见表1－1－2。

表1－1－2　压力开关类型及作用

（续表）

（5）过热限制器。当制冷系统的制冷剂泄漏量较多时，压力下降，若压缩机继续工作，会引起过热现象。此时制冷剂的温度上升，但压力不增加，润滑油变质，进而损坏压缩机。过热限制器安装在压缩机后盖紧靠吸气腔的位置，串联在压缩机电磁离合器电路中。其作用是检测压缩机的温度，当压缩机温度过高时，切断电磁离合器的电路，使压缩机停止运行，防止损坏压缩机。

如图1－1－22所示，过热限制器由过热开关2和熔断器3两部分组成。过热开关安装在压缩机后缸盖上，是一种温度开关，其结构如图1－1－23所示。当压缩机温度正常时，导电触点7和接线端子1断开；当压缩机过热时，过热开关内的制冷剂蒸气温度和压力也随之升高，推动膜片将导电触点7与接线端子1接通，接通熔断器电路。熔断器内部B和C之间接一个低熔点金属丝5，S和C之间接电热丝4。正常情况下，电流经空调开关6、熔断器低熔点金属丝到压缩机离合器的电磁线圈1；当压缩机过热时，过热开关闭合，熔断器中的电热丝通电，电热丝发热后熔化低熔点金属丝，切断压缩机离合器电路，压缩机停止运转，起到保护的作用。

图1－1－22　过热限制器

1—电磁离合器；2—过热开关；3—熔断器；4—电热丝；5—低熔点金属丝；6—空调开关；7—点火开关

图1－1－23　过热开关

1—接线端子；2—外罩；3—膜片；4—热敏管；5—基座开口；6—膜片安装基座；7—导电触点

（a）早期结构（b）新结构

还有一种压缩机过热开关也称压缩机过热保护器，安装在压缩机尾部，直接串联在压缩机离合器的电路中。当压缩机排出的高压制冷剂气体温度过高或由于缺少制冷剂以及润滑不良而造成压缩机本身温度过高时，开关断开，直接断开电磁离合器，压缩机停转。

（6）冷却液过热开关和冷凝器过热开关。冷却液过热开关也称水温开关，安装在发动机散热器或者冷却液管路上，检测发动机冷却液温度，控制压缩机离合器，防止在发动机过热的情况下使用空调。水温开关一般为双金属片结构，当发动机冷却液温度超过规定值（如奥迪100为120℃）时，触点断开，直接切断（或者触点闭合通过空调放大器切断）电磁离合器电路使压缩机停止工作；而当发动机冷却液下降至某一规定值（如奥迪100为106℃）时，触点动作，自动恢复压缩机的正常工作。

冷凝器过热开关安装在冷凝器上，检测冷凝器的过热度，控制冷却风扇。当其温度过高时，接通冷凝器风扇电机，加强冷却，使系统能正常工作。桑塔纳轿车的冷凝器的过热开关有两个，当冷凝器温度为95℃时，风扇低速运转；当温度为105℃时，风扇高速运转，以增强冷却效果。

4）高压卸压阀

如果制冷剂的压力升得太高，将造成系统的损坏。高压卸压阀安装在压缩机或高压管路上，检测高压侧系统的压力，其结构如图1－1－24所示。当压力正常时，高压卸压阀保持常闭；当压力过高超出调整值时，卸压阀打开，释放制冷剂；直到压力降低到调定值，在弹簧作用下，阀又自动关闭，以保证制冷系统正常工作。

图1－1－24　高压卸压阀的结构

2．汽车空调系统电路

汽车空调系统种类繁多，电路形式多样，分析电路时应按一定规律进行。空调系统电路可以分成鼓风机控制、冷凝器风扇控制、温度控制（压缩机控制）、通风系统控制和保护电路等几部分。

1）鼓风机控制

要使车内有一个舒适的环境，除了要控制送风温度外，还应根据环境变化和乘员的不同需要，控制鼓风机的转速，以控制送风速度。鼓风机转速的控制方式有以下三种不同形式：

（1）鼓风机开关和调速电阻控制方式：该控制方式的装置由鼓风机开关和调速电阻两部分组成，调速电阻一般装在空调蒸发器组件上，利用气流进行冷却；鼓风机开关一般装在操作面板内，设置不同档位，供调速用，鼓风机开关可控制鼓风机电源正极，也可控制鼓风机搭铁电路。调节鼓风机开关，改变调速电阻接入方式，改变鼓风机电路中的电流以调节鼓风机转速。

鼓风机的控制档位一般有二、三、四、五速四种，最常用的是四速，如图1－1－25所示。鼓风机开关1处于Ⅰ位时，鼓风机电路中串入3个电阻，风机低速运转；鼓风机开关处于Ⅱ位时，鼓风机电路中串入两只电阻，风机中低速运转；鼓风机开关处于Ⅲ位时，鼓风机电路中串入1个电阻，风机中高速运转；鼓风机开关处于Ⅳ位时，鼓风机电路中不串入电阻，鼓风机以最高速运转。

（2）晶体管控制方式：该控制方式常装在中高档汽车上，可实现风速的自动控制。如图1－1－26所示，空调电脑3根据车内温度传感器信号、车外温度传感器信号和其他信号计算输出一控制信号给大功率晶体管5基极，大功率晶体管根据基极电流的不同，控制鼓风机产生不同的转速。空调制冷状态时，如果车内温度比所选定的温度高很多，鼓风机将高速运转；如果车内温度降低，鼓风机将低速运转。空调取暖状态时，如果车内温度比所选定的温度低很多，鼓风机将高速运转；如果车内温度上升，鼓风机将低速运转。

图1－1－25　鼓风机开关和调速电阻联合控制的鼓风机控制电路

1—鼓风机开关；2—调速电阻；3—限温开关；4—鼓风机

图1－1－26　晶体管控制的鼓风机控制电路

1—点火开关；2—加热继电器；3—空调电脑；4—鼓风机；5—大功率晶体管；6—熔丝；7—鼓风机开关

（3）晶体管与调速电阻组合控制方式：该控制方式有自动模式和人工模式两种，如图1－1－27所示，当鼓风机开关置于“AUTO”档时，鼓风机的转速由空调电脑根据车内温度传感器、车外温度传感器和其他传感器的信号通过晶体管进行控制。当鼓风机开关离开“AUTO”档，按人工模式调节鼓风机开关时，鼓风机的转速由鼓风机开关和调速电阻进行控制。

图1－1－27　晶体管与调速电阻组合控制的鼓风机控制电路

2）冷凝器风扇控制

对于一般小客车和大中型客车，如冷凝器不装在水箱前，需单独设置冷凝器风扇，冷凝器风扇一般只受空调开启信号控制。轿车空调的冷凝器一般都装在水箱前，水箱和冷凝器共用冷却风扇，一般根据水温信号和空调信号共同控制，同时满足水箱散热和冷却器散热需要。下面分析一些较典型的冷凝器风扇电路。

（1）空调开关直接控制：该控制方式的电路如图1－1－28所示，空调开关4置于“ON”位时，给压缩机电磁离合器3供电的同时，冷凝器风扇继电器2线圈通电，继电器触点闭合，冷凝器风扇运转。

图1－1－28　空调开关直接控制的冷凝器风扇控制电路

1—冷凝器风扇；2—冷凝器风扇继电器；3—压缩机离合器；4—空调开关

（2）空调开关和水温开关联合控制：该控制方式的电路如图1－1－29所示，水箱和空调冷凝器共用一个冷却风扇，这种风扇有低速和高速两种转速，分别受低速风扇继电器和高速风扇继电器控制。控制冷凝器风扇的信号是空调开关和水温开关，

当空调开关接通时，低速风扇继电器通电，触点闭合，电流经调速电阻进入冷凝器风扇电机，风扇低速运转；当冷却系统水温达到89～92℃时，低速风扇继电器通电，冷凝器风扇低速运转；当发动机水温升至97～101℃时，高速风扇继电器通电，风扇高速运转，以加强散热。

图1－1－29　空调开关和水温开关联合控制的冷却风扇控制电路

（3）制冷剂压力开关与水温开关联合控制：目前很多轿车采用制冷剂压力开关和水温开关组合的方式对冷却风扇进行控制。丰田LS400冷却风扇控制系统的电路如图1－1－30所示，该控制系统中有两个并排的冷却风扇，控制冷却风扇的信号是水温开关和高压开关。水温开关和高压开关处于不同状态，则冷却风扇继电器形成不同组合，从而控制冷却风扇不运转、低速运转或高速运转。

图1－1－30　丰田LS400冷却风扇控制系统电路

3）压缩机控制

根据有无继电器，压缩机的控制方式可分为直接控制和继电器控制两种类型。直接控制方式中开关安装于电源与压缩机离合器之间，直接控制电源的通断，当开关闭合时，大电流经开关至压缩机离合器，由于大电流流经开关触点，容易烧蚀触点。继电器控制方式中开关安装于压缩机继电器线圈的电路中，通过控制压缩机继电器控制压缩机离合器，由于小电流流经开关触点，有效地防止触点烧蚀，目前大多数轿车采用继电器控制方式。

根据控制元件的不同，压缩机控制电路可分为以下几种：

（1）开关控制：该控制方式的控制电路如图1－1－31所示，当空调开关（A／C开关）、环境温度开关、恒温器开关、压力开关闭合时，压缩机继电器通电，压缩机电磁离合器通电，压缩机运转。