压缩机的动力通过磁性离合器及皮带与发动机曲轴相连。当蒸发器出风口传感器感知温度不够低时,电路会使磁性离合器闭合,压缩机随发动机运转制冷;当出风温度低于设定值,离合器切离,压缩机停止工作。若控制失灵,压缩机将持续工作导致蒸发器结冰、压力超标,最终可能破坏系统。
汽车空调的工作原理是什么?
汽车空调压缩机直接由发动机通过皮带驱动机构带动,不工作时可通过电子离合器与发动机脱开。空调停止工作时,应经常检查皮带松紧度,以确认离合器动作是否正确。有时离合器轴承损坏会影响压缩机轴封,造成制冷剂泄漏,因此需要定期检查离合器轴承,捕捉早期损坏迹象,防止严重泄漏。
贮液干燥器的作用类似于汽车的油箱和空气滤清器,它不仅储存制冷剂,为因泄漏多出的空间进行补充,还负责吸收制冷剂中的水分和杂质。其中装有的硅胶物质专门用于吸收水分,确保制冷剂纯净,防止系统堵塞或腐蚀,保证空调系统稳定运行。
非独立式空调直接利用主发动机动力运转,由电磁离合器控制。接通电源时离合器断开压缩机停机,从而调节冷气供给。其优点是结构简单、安装方便、噪音小;缺点是需要消耗主发动机10%-15%的动力,影响加速和爬坡,且制冷量受车速影响,停车时空调也停止运行。尽管有此局限,因成本低、质量可靠,它已成为市场主导,广泛应用于轿车、面包车和小巴。
目前小汽车主要使用R-12和R-134a两种制冷剂。R-12是含有氟利昂的普通制冷剂,会破坏臭氧层且在明火下生成有害物质。而R-134a是新型环保制冷剂,无毒、无色、不燃不爆、热稳定性好,且臭氧破坏率为零,因此新车基本都已改用这种环保制冷剂。
汽车空调系统的一个显著特点是运行时振动较大,因为是移动式车载装置,道路不平导致颠簸振动大,所以连接管道必须采用挠性制冷剂管道以适应这种震动。此外,由于冷凝器紧靠发动机散热器,其冷凝温度往往较高,导致运行工况比其他空调装置更为恶劣,对系统耐用性要求更高。
按动力源分类,汽车空调分为独立式和非独立式。独立式空调拥有专门的动力源如第二台内燃机驱动,多用于长途货运或高地板大客车。但其优点是拥有独立动力,缺点是燃油消耗高、成本高、维修困难且配件难找,设计安装易出问题,额外发动机也增加了故障概率。
冷凝器和蒸发器结构类似,都是由布满散热金属薄片的弯绕管道组成,实现空气与管内物质的热交换。冷凝器安装在车头水箱附近,利用前方凉风将管内气态制冷剂散热冷凝成液态;而蒸发器则相反,让制冷剂由液态变为气态,从而吸收车厢内的热量,降低温度。
汽车空调制冷的核心原理其实和家用空调一样,主要是利用R12或R134a制冷剂在压缩和释放瞬间体积急剧膨胀,从而吸收大量热能来达到降温目的。由于环保原因,发达国家从1996年起开始改用R134a以替代对臭氧层有破坏作用的R12。
汽车空调压缩机主要分为活塞式和斜盘式两种。活塞式结构酷似发动机,有曲轴、连杆、活塞、气缸等,但无喷油咀和火花塞,常用于空间较大的长途货车或大客车。斜盘式体积小、质量轻,易于在狭小发动机室安装,是普通轿车和小型商用车的首选,两者都能通过活塞往复运动对管路形成高压以压缩制冷剂。
这两种制冷剂化学结构不同,在汽车上不可通用,配套使用的制冷剂油也不互溶。如果加错制冷剂,会导致系统损坏,例如腐蚀胶管。R134a之所以替代R12,是因为其热力性质与R12相似,且不含氯,不损害臭氧层,所以成为目前新车的标准配置,也就是常说的环保制冷剂。
汽车空调的工作流程是:低压气态制冷剂先经过压缩机变成高压高温气体,接着通过冷凝器散热降温变为高压低温液体。随后液体流经贮液干燥器进行除湿与缓冲,再经过膨胀阀节流降压后进入蒸发器。制冷剂在低压环境下蒸发吸收热量,使流经蒸发器的车厢空气温度降低,最后再次变成低压气体被吸入压缩机循环工作。
压缩机被誉为汽车空调系统的心脏,是提供系统循环动力的源泉。它负责使制冷剂在系统内循环,并将来自发动机转动的动能转化为压缩动力。通过压缩,制冷剂完成从气态到液态的转变,实现散热凝露。如果没有压缩机,系统不仅无法制冷,更会失去运行的动力。
汽车空调系统主要由压缩机、电控离合器、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、贮液干燥器、管道、冷凝风扇、真空电磁阀、怠速器和控制系统等部件组成。系统分为高压管路和低压管路两部分:高压侧包括压缩机输出侧、高压管路、冷凝器、贮液干燥器及液体管路;低压侧则包括蒸发器、积累器、回气管路、压缩机输入侧和机油池。
汽车空调的维护很重要,不像家用空调每次关机后需停顿几分钟,车用空调即使冬天也应每周开启一次以润滑零件。隔尘网需定期检查和更换,避免灰尘过多影响效果。位于车头的冷凝器建议在每次洗车时用高压水枪冲洗,防止散热叶片被昆虫、树叶等杂物堵塞,从而影响散热效果。
虽然原理相同,但汽车空调作为移动式装置,运行条件比固定式空调恶劣得多。车辆在行驶中的颤振容易导致制冷剂比固定式更容易泄漏,因此维修保养更加频繁。此外,新风吸入时容易带入尘土,堵塞过滤网和蒸发器,清洗时还可能造成制冷剂泄漏,进而消耗臭氧层破坏环境。