浅析汽车空调制冷系统结构及原理

刘海明，陈猛

（长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北 保定 071000）



浅析汽车空调制冷系统结构及原理

刘海明，陈猛

（长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北 保定 071000）

随着汽车的普及，人们对汽车空调的使用已经不陌生，但其结构及原理大多数人并不了解，本文因此，对汽车空调制冷系统的结构及原理进行了简单的讲述。

汽车空调；制冷系统；结构；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世纪以来，随着汽车工业的迅猛发展，汽车已经不属于高端人士的象征，而是已经步入大众家庭的日常生活之中。随着汽车的普及，人们已经不只是追求出行方便，而是对汽车的乘坐舒适性、安全及节能等性能方面要求越来要高。

汽车空调的功用是调节汽车内的温度、湿度及空气清新度，用以提高乘坐舒适性，避免因车内寒冷或闷热导致驾驶员注意力不集中，从而导致危险的产生。自从1971年我国在红旗牌轿车上装上第一台空调器开始，近几十年来，汽车空调发展迅速，自动化程度也越来越高，但是结构及原理大体不变。

1、汽车空调制冷系统的结构

车内的热源主要为外部的热空气、路面散发的热量、阳光的照射、发动机散发的热量以及乘员自身产生的热量等等。汽车空调制冷系统的功能是吸收车内空气中的热量和水分，从而降低车内的温度，使乘员感到舒适。汽车空调制冷系统主要由压缩机、蒸发器、膨胀阀、储液干燥器和冷凝器等部件组成。

1.1压缩机

压缩机是一个动力源，其在制冷系统中的作用类似于心脏在人体内的作用。压缩机将蒸发器中的低温低压的气态制冷剂吸入后进行压缩，然后将压缩后变成高温高压的气态制冷剂送到冷凝器中，从而使制冷剂在制冷系统中循环使用。

压缩机的种类一般分为往复式和回转式两大类，其中往复式压缩机又包括有曲轴式、斜盘式和辐射式三种；回转式压缩机包括旋转式、涡旋式和螺杆式三种[1]。

由于压缩机一般是安装在发动机上，转速随着发动机的转速变化而变化，所以压缩机在结构和性能上有如下几方面的要求：

（1）在发动机高速转动时，压缩机油耗要少，避免发动机动力不足；

（2）在发动机低速运转时，压缩机要保证此时也有足够的制冷能力；

（3）要求压缩机能耐高温、高压和冲击，保证良好的密封性能。

1.2蒸发器

蒸发器是一种换热装置，它是利用低温低压的液态制冷剂在汽化时吸收周围大量的热量的原理来达到车内温度迅速降温的目的。

蒸发器有管片式、管带式和层叠式三种结构。其中管片式蒸发器与管片式冷凝器基本相同；管带式蒸发器的扁管宽度要比管带式的冷凝器的扁管宽度要宽一些，且扁管是竖向弯曲的。

1.3膨胀阀

膨胀阀一般安装在蒸发器的入口上，它的功用是将从冷凝器中流出的高温高压的液态制冷剂节流降压为低温低压的雾状制冷剂，从而使进入蒸发器中的制冷剂汽化吸收车内的热量。

膨胀阀的另一个功用是根据制冷负荷的变化及压缩机的转速的改变而调节和控制制冷剂流量，从而使车内温度稳定。

汽车空调制冷系统的膨胀阀常用的是热力膨胀阀，其又可分为内平衡式、外平衡式和H型膨胀阀[2]。膨胀阀的安装应是直立安装，不能倾倒状态下安装；对于不同的制冷剂，要选用与所选制冷剂匹配的膨胀阀。

1.4储液干燥器

1.4.1储液干燥器的主要功用

（1）临时性储存制冷系统中的部分制冷剂，根据制冷负荷的变化，对提供给蒸发器的制冷流量进行控制变化；

（2）补充制冷系统中的微量泄露，避免因制冷系统中出现微量渗漏时，造成制冷剂供应量不足；

（3）去除制冷剂中的水分，避免因制冷剂中含有水分时对金属造成腐蚀以及因制冷剂中存有水分时导致在膨胀阀处结冰，造成堵塞，从而影响制冷剂的流通；

（4）过滤制冷剂中的杂质，避免因制造时处理不净，伴有尘土，碎渣等杂质或因水分对金属腐蚀导致脱落的杂质影响制冷剂的流通及加速压缩机的磨损。

1.4.2储液干燥器应安装

（1）储液干燥器应安装在通风良好，离热源较远的地方；

（2）储液干燥器应直立安装，倾斜度不应大于15°；

（3）储液干燥器安装时应注意安装标示，不要接反；

（4）若在工作过程中，发现储液干燥器进出口温差很大，则说明储液干燥器中的干燥剂可能出现了问题，造成了内部堵塞，此时需要更换储液干燥器；

（5）在空调系统的安装过程中，为防止空气进入干燥器，干燥器必须最后一个接入空调系统中。

1.5冷凝器

冷凝器是同蒸发器一样，也是一种换热装置，其功用是通过散热风扇将冷凝器中制冷剂由气态转化为液态时排出的热量释放到空气中，将高温高压的气体变成为中温中压的液体。

冷凝器一般有管片式、管带式、鳍片式和平流式四种结构[3]。管片式冷凝器因为结构简单，加工方便，散热效率差等特点常用于客车上；管带式冷凝器加工复杂，散热效率比管片式冷凝器要好，一般用于轿车及SUV上；鳍片式冷凝器因为加工需要专用的铣削设备，加工非常困难，成本较高，所以一般极少数汽车上采用此种冷凝器；平流式冷凝器是根据管带式冷凝器改进而来的，它比管带式冷凝器性能更优良，常用于轿车、SUV和MPV等车型上。

冷凝器在安装时，必须使从压缩机排出的高温高压的制冷剂气体从冷凝器上端入口进入，下端出口排出，否则会使制冷系统压力增高，冷凝器膨胀裂开。

2、汽车空调制冷系统的原理

制冷系统的制冷原理主要分为四个工作过程，此四个过程一直循环反复，保证制冷系统稳定持续的运行。

（1）压缩过程

此过程主要由发动机带动压缩机运转，压缩机吸入蒸发器出口处的低温低压的制冷剂气体，把它压缩成高温高压的气体后，输送到冷凝器。此过程的主要作用是压缩机增压，使气体易于液化。在压缩过程中，制冷剂状态不发生变化，而温度和压力不断升高，形成过热的气体。

（2）冷凝过程

高温高压的过热制冷剂气体进入冷凝器后与外部空气进行热交换，由于温度的逐渐降低，当降低至 40~50°的时候，制冷剂气体便开始冷凝成液态，放出大量的热，此过程的作用是放热，冷凝。在此过程中，制冷剂由气态逐渐向液态转变，冷凝后的制冷剂为中温中压的液体。

（3）膨胀过程

从冷凝器底部流出的中温中压的制冷剂液体流向储液干燥器，经过干燥脱水和过滤后流向膨胀阀，经膨胀阀降温降压后以雾状进入到蒸发器。此过程的作用是将制冷剂降温降压，使之由中温中压液体迅速的变成为低温低压液体，以便于吸热，控制制冷能力以及维持制冷系统正常运行。

（4）蒸发过程

经膨胀阀降温降压的制冷剂液体流入蒸发器，在制冷剂蒸发过程中吸收周围大量的热量，从而降低车内温度，此时制冷剂成为低温低压的气体，而后流出蒸发器，压缩机再次吸入。在此过程中，制冷剂由液体变成气体，但压力不变，蒸发后的制冷剂为低温低压的气体。

3、结束语

本文主要讲述了汽车空调制冷系统中的主要部件的功用、安装方式以及分类；讲述了制冷系统的循环过程，以及在循环过程中制冷剂的状态变化。但是讲述的并不深入，对汽车空调制冷系统的各个主要部件的各种形式并没有更深层的剖析。另外，汽车空调系统除了制冷系统外，还包括有供暖系统和通风系统，此三个系统共同组成空调系统总成。供暖系统和通风系统较制冷系统简单，在此就不做叙述了。

[1] 麻友良等.汽车空调技术[M].北京:机械工业出版社，2009.

[2] 林钢等.汽车空调原理及维修[M].北京:北京大学出版社，2008.

[3] 崔选盟等.汽车空调结构、原理与维修[M]. 北京:北京大学出版社，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

刘海明，就职于长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心。

U463.85+1

B

1671-7988 （2016）06-153-03