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汽车空调系统

· 17 min read

压缩机

压缩机分为 定排量压缩机 变排量压缩机 和 变频压缩机

定排量压缩机只要工作就会全功率运行,当

汽车空调的制冷功率是根据车辆的需求变化的,冷凉损失小,空调系统工作的功率就低。汽车空调系统消耗功率大概在1-5kw之间变换。

在空调行业中,“P”代表“匹”(Horsepower),是一种表示制冷/制热能力的单位。

单位换算

匹数制冷量 (W)实际耗电功率 (W)运行1小时耗电(kWh)
1P2500W800W ~ 1000W0.8 ~ 1.0 kWh
1.5P3500W1100W ~ 1300W1.1 ~ 1.3 kWh
2P5000W1500W ~ 1800W1.5 ~ 1.8 kWh

能效计算

如果你在问的是 电功率 和马力(horsepower,HP)的换算:
1马力(机械功) ≈ 0.735 kW
在中国家用空调中 1匹 ≈ 735W~750W 理论耗电功率
但实际空调的耗电功率更低或更高,取决于能效比(EER/COP

能效比

能效比(EER 或 COP)是衡量空调、热泵等设备“效率”的核心指标,表示设备输出的制冷/制热量消耗的电能之间的比值。

指标中文名称适用方向公式单位
EER能效比制冷EER = 制冷量 ÷ 输入功率W/W
COP性能系数制热COP = 制热量 ÷ 输入功率W/W

例如:一台1.5匹空调

  • 制冷量:3500W
  • 额定输入功率:1100W
那么:
EER = 3500 ÷ 11003.18
表示:每消耗 1W 电力,可以产生 3.18W 的制冷效果。

EER 是在额定工况下测定的(通常是室温 35℃、室内27℃)

COP 通常用于热泵、采暖系统等制热效率评价

对于变频空调,通常还使用更复杂的 SEER(季节能效比)SCOP

EER/COP = 输出功率 ÷ 输入功率,值越高越节能!

车辆中的热量来源70%来自于热辐射,然后就是发动机温度。

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定排量压缩机

汽车空调的任务就是把冷媒压缩,有活塞和螺旋等多种方式,家用的燃油车基本都是活塞式。

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定排量压缩机是通过皮带和发动机相连,发动机是一直在运转的,如果一直压缩,会把管路撑破,于是通过一个电磁离合器控制皮带和压缩机的耦合。通电时,电磁线圈产生磁力把两者吸合在一起,带动压缩机轴旋转。

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电磁离合器的通断电是由ECU控制的。

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在空调系统上有高压传感器和低压传感器,压力信号给ECU,当高压管路达到一定值时,ECU就会发出信号给压缩机,让电磁离合器断点。所以如果是定排量压缩机,就会发现压缩机不断的吸合,启动。这种情况下,空调出风口温度就会不稳定,会在一个幅度内上下波动。

可变排量压缩机

发动机转速高时,排量就会变小,转速低时,排量就会加大,这样就能保证一个稳定的不间断的输出。

变频压缩机

普通家用车的电池一般都是12V,电流过高,不足以带动4.8kw的压缩机,在48V或220V的电车上可以方便使用。

启动时发动机会卸载负载大的,待发动机正常运转后,再加上去。工程师在设计时已经考虑到了。

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启动机功率

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普遍在1.6kw左右,12V可以启动。

空调风道

空调风道

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制冷时,暖风水箱是被挡板遮住的。如果打开暖风,气流经过暖风水箱,吹出来是热的。

热传递的三种方式:

热传导
对流
热辐射

四大部件

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冷凝器:冷却高温高压的气态冷媒,冷却成液态,释放热量。
压缩机:把低温低压的气态冷媒压缩成高温高压的气态冷媒。
膨胀阀:把高压中温的液体通过一个一个过滤嘴雾化成气体。
蒸发箱:雾化的气体在蒸发箱中吸热,带量凉爽,然后通过鼓风机,吹来凉风。
储液罐:存储中温高压的液态冷媒。

对于定排量压缩机的误区:

定排量压缩机

蒸发箱

油车的蒸发箱:温度在2-5摄氏度,这个温度是通过膨胀阀(机械)喷射的气体量来控制的。
电车的蒸发箱:温度在2-10°,这个温度可以通过电子膨胀阀控制。

膨胀阀

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结构图2

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常见问题

冷凝器散热不好

现象原因解释
高压升高冷凝器散热差 -> 制冷剂无法充分冷却 -> 气液混合积压在高压侧
低压一般偏高或正常因为高压侧制冷剂不能充分液化,导致低压侧液体供给较多或紊乱
制冷效果差蒸发器得不到足够的低温液体 -> 吹出的风不够冷
压缩机负担加重高压升高导致压缩机负载增大,甚至引起过热保护、停机
风扇高速转不停控制系统检测到高压 -> 尝试强制散热
高压高,低压正常或偏高。

冷凝器的散热不好,高温高压气体的液化不好,有堵塞需要清洗。

一般高压在15个大气压,低压在2个大气压。

汽车的温度跟风速有关

高温液态冷媒通过膨胀阀的节流孔喷射到低压区的蒸发箱内,膨胀阀的流量是自动调节的。
他有一个感温包在蒸发箱冷媒出口处感应出来的气态冷媒温度,当温度低至2°左右时,膨胀阀会关小阀门,减小液态冷媒的喷射量从而减小制冷量。低于0°蒸发箱就会结冰。
当膨胀阀感温包感知到温度升高时,膨胀阀的阀门开度就会变大。增加高压液态冷媒的喷射量。
从而增加制冷量,鼓风机的风量越大,蒸发箱的热交换就会越快,那从蒸发箱出来的气态冷媒的温度就是高一些。
感温包就是让膨胀阀的开度加大,冷媒的流量变大,自然制冷量就会增加,那压缩机的负荷就会变大。
高压管上的压力阀和膨胀阀一起协调工作,保证蒸发箱一直在一个控制的温度范围内工作 2-4
温控调高时,会先控制压缩机的功率,当功率仍高于所需要的制冷量时,就会打开暖风水箱的热量。
提升出风口温度。

汽车冷却系统

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感温包控制膨胀阀开合

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膨胀阀开合

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空调异味

异味都是蒸发箱中冷凝水产生的,但有很多类型。

第一种就是潮气味,一般是停车不久又重新启动时,这时蒸发箱上还有水,刚出风时,会有一种潮湿的味道。

第二种就是霉味,这是蒸发箱以及安装蒸发箱的壳体收集冷凝水的底部,粘附了灰尘,毛续,昆虫尸体等杂物后,遇水就会很容易产生霉菌。

第三种是胎里带的,不是霉味,但比霉味还难闻,谁也没办法清除,产生的原因是蒸发箱上的高科技图层,也就是为了让冷凝水滴下来的亲水层,因为均匀湿润不结水珠的表面热交换效果更好,可以提高蒸发器的换热效率,但有几种材料的亲水层就容易出现问题,当制冷量不强时,就会产生类似“臭脚丫子”味的难闻气体,这个问题也会发生在家用空调身上,同样无解,唯一的办法就是把温度设定的低一些,开空调一直有很难闻的味道,清洗了蒸发箱依旧,但某次清洗了车头部位的冷凝器后,味道反倒没有了,这是因为清洗了冷凝器后,制冷量增加了,制冷效果好了,蒸发箱的温度更低,所以没有异味了。

夏季空调使用

刚进车内,打开内循环,窗户打开,最大风量换气。
然后使用最大风量,开空调最低温度降温。
或者使用自动空调,先把温度降下来。开大风。

膨胀阀问题

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空调中有水流动的声音,或者有高频的异响时,就是膨胀阀的问题。

膨胀阀堵塞:脏堵,冰堵(加冷媒),高低压都偏低。

膨胀阀卡在了大开量位置:冷媒喷射量总是很大,如果此时冷量需求不大,也就是蒸发箱热交换的热量不多,那冷媒在蒸发箱内就得不到很好的雾化蒸发。出蒸发箱时,还有一些大量的液滴,雾化过程就会在低压管内继续发生,这时的表现就是低压管会结霜了,很多以为这是制冷效果好的表现,这是故障,用压力表测试的话,一般是高低压都偏高,

简单就是高低压,双高或者双低,故障指向都是膨胀阀。空调工作时,听到哨声或者液体流动的声音,大都是膨胀阀的问题。还有一种情况就是阀门频繁的开关,这时仔细听会有液体流动的声音,严重时,会造成冷凝器抖动,因为膨胀阀阀口调节控制频繁,会造成高压区,压力波动大,处于高压区的部件就会发生明显的抖动现象。

膨胀阀的调整螺钉是在出厂时调整的,自己调整的话就费了,需要在专业测试设备上调整,拧动30°左右,数据都会发生巨大变化。如果是节流管是的膨胀阀,就很简单基本都是脏堵,清洗一下就可以。

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高压高低压低

压缩机在“憋压”高压侧,但低压侧又得不到足够的制冷剂流量

最常见的原因(核心是:系统流通受阻)

节流阀堵了,制冷剂过不去:

  • 高压侧 -> 堵前面 -> 压力上升
  • 低压侧 -> 没有流入 -> 压力下降
节流装置堵塞(膨胀阀/毛细管)

干燥过滤器堵塞

系统内有冰堵(水分引起)

压缩机内部问题(少见)
某些压缩机内部阀片异常或半卡滞,也会造成高压憋得高,低压吸不到

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高压高低压正常或高

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高压低低压低

缺氟

冷启动

冷启动原地怠速热车和低速缓行热车

原地怠速热车的好处:对变速箱的冷保护会减小或取消,驾驶感比较畅快,提前启动热车上车时,驾驶体验更好。

冷启动,油液的油膜在长时间的停放就会回落到油底壳,每次启动可能对发动机磨损严重。
发动机的温度机油温度,和润滑过程。

等发动机的转速高,高怠速(点火时间大幅度延迟)(给三元催化加热 2000rpm),降下来时,进入快怠速(发动机温度还没有上来,机油粘度阻力大,应避免高转速,低温时燃油雾化也不好,为防止发动机熄火,就设置了一个较高的转速 800-1200rpm)

发动机ECU会通过调整节气门开度,喷油量,以及点火时间,来稳定这个目标转速。
通过对点火时间的控制,可以对转速进行精准的控制。也就敢把快怠速的目标转速设定的比开始的高怠速时低,
当发动机水温达到25度时,开始降低目标转速,发动机的转速就开始按照工程师标定的水温和转速关系不断调低转速,750rpm时是稳定怠速

自动启停功能

你说这情况,启停系统是不会工作的。他会检测电瓶、机油油温、发动机冷却系统温度,变速箱油温(尤其带有液冷系统)、车外气温、空调系统等等。只要一个条件不满足工况设定,他就不会工作。