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汽车空调系统的工作原理

数字化转型网灯塔制造专题

数字化转型网灯塔智造专题活动将涵盖灯塔工厂、黑灯工厂、未来工厂、智能工厂等,从设计规划到落地实践的全流程。并融合人工智能、数字化转型、智能制造、机器人与自动化等技术与理念,帮助中国制造业企业打通客户订单到生产的全流程,实现世界一流灯塔标杆。

一、汽车空调制冷系统的工作原理

(1)热交换的基本概念

热交换是指热量从物体内温度较高的部分传递到温度较低的部分,或者传递到与之接触且温度较低的另一物体的过程。 数字化转型网(www.szhzxw.cn)

如图1所示,液化是指物质由气态转变为液态的过程,此过程会对外界放热;汽化是指物质由液态转变为气态的过程,此过程需要从外界吸热。液化的典型方式是凝结;汽化的两种方式为蒸发和沸腾。

图1 热交换的基本概念

(2)传统汽车制冷系统的工作原理

汽车空调和我们熟悉的家用空调制冷原理是一样的,都是利用制冷剂(汽车空调所用为R-134a)进入蒸发器的瞬间,体积急剧膨胀,制冷剂由液态转化为气态,汽化过程中吸收大量热能的原理来实现制冷的。汽车空调制冷系统就是不断地将制冷剂进行“液化—汽化—液化”的转换装置。

汽车空调制冷系统都是采用R-134a(四氟乙烷,又称HFC-134a)为制冷剂的蒸气压缩式循环系统,制冷系统工作时,制冷剂以不同的状态在这个密闭系统内循环流动,如图2所示。

图2 传统汽车空调制冷系统的工作原理

每一循环需进行4个基本过程:

① 压缩过程。压缩机将蒸发器低压侧(温度约为0℃、气压约为0.15MPa)的低温低压气态制冷剂压缩成高温(70~80℃)、高压(约1.5MPa)的气态制冷剂,送往冷凝器冷却降温。

② 冷凝过程。送往冷凝器的过热气态制冷剂,在温度高于外部温度很多时,对外散热进行热交换,制冷剂冷凝成中温、压力为1.0~1.2MPa 的液态制冷剂。

③ 膨胀过程。冷凝后的液态制冷剂经过膨胀阀使制冷剂流过空间体积增大,其压力和温度急剧下降,变成低温(约-5℃)、低压(约为0.15MPa)的湿蒸气,以便进入蒸发器中迅速吸热蒸发。在膨胀过程同时进行流量控制,以便供给蒸发器适量的制冷剂,从而达到控制蒸发器温度的目的。

④ 蒸发过程。液态制冷剂通过膨胀阀,流经蒸发器,不断吸热汽化转变成低温(约为0℃)、低压(约为0.15MPa)的气态制冷剂,吸收乘员舱内空气的热量。从蒸发器流出的气态制冷剂又被吸入压缩机,增压后泵入冷凝器冷凝,进行制冷循环。 数字化转型网(www.szhzxw.cn)

制冷循环就是利用有限的制冷剂在封闭的制冷系统中,周而复始地将制冷剂压缩、冷凝、膨胀、蒸发,在蒸发器中吸热汽化,对乘员舱内空气进行制冷降温。

(3)新能源汽车制冷系统的工作原理

如图3所示,压缩机受高压电驱动,当压缩机工作时,压缩机吸入从蒸发器出来的低温低压的气态制冷剂,经压缩,制冷剂的温度和压力升高,并被送入冷凝器。

图3 吉利纯电动汽车制冷系统的工作原理

在冷凝器内,高温高压的气态制冷剂把热量传递给经过冷凝器的车外空气而液化,变成液体。液态制冷剂流经膨胀阀时,温度和压力降低,并进入蒸发器。

在蒸发器内,低温低压的液态制冷剂吸收经过蒸发器的车内空气的热量而蒸发,变成气体。气体又被压缩机吸入进行下一轮循环。

这样,通过制冷剂在系统内的循环,不断吸收车内空气的热量并排到车外空气中,使车内空气的温度逐渐下降。 数字化转型网(www.szhzxw.cn)

二、汽车暖风系统的工作原理

(1)传统汽车暖风系统的工作原理

汽车空调的制热一般是利用发动机散热器提供的热量来实现的,不需要起动车载空调系统。在蒸发箱的旁边有一个铜质的小暖风水箱,又称为热交换器,直接通过水管连接发动机散热器,鼓风机吸进来的冷风通过热交换器的表面后,吸收了热量变成暖风进入乘员舱,如图4所示。

图4 传统汽车暖风系统的工作原理

(2)新能源汽车暖风系统的工作原理

如图5所示,当自动空调系统处于加热模式时,加热器在高压电的作用下对冷却液进行加热,高温冷却液被加热器水泵抽入加热芯体。同时,冷暖温度控制电机旋转至采暖位置,气流在鼓风机的作用下流过加热芯体,产生热量传递。外部空气在进入乘员舱前,与加热后的空气混合,变为舒适的暖风。

图5 新能源汽车暖风系统的工作原理

三、汽车通风系统的工作原理

通风控制系统上的各种位置可使模式阀门通过风道混合空气,或引入冷风、热风和外部空气通过空调系统,气流由风道系统和出风口将空气输送到乘员舱。

在“AUTO”(自动)模式中会自动选择相应的模式状态,使用“MODE”(模式)按钮可更改车辆的送风模式。如果当前显示一个送风模式,则按“MODE”(模式)按钮可选择下一个送风模式。

如图6所示,空气流向按下列模式进行改变:

1)吹面——通过仪表板出风口送风。

2)双向——通过仪表板出风口、吹脚出风口送风。

3)吹脚——通过吹脚出风口送风。 数字化转型网(www.szhzxw.cn)

4)混合——通过吹脚、前风窗出风口送风。

5)除霜——通过前风窗出风口送风。

图6 汽车通风系统的工作原理

数字化转型网灯塔智造专题

数字化转型网灯塔智造专题活动将涵盖灯塔工厂、黑灯工厂、未来工厂、智能工厂等,从设计规划到落地实践的全流程。并融合人工智能、数字化转型、智能制造、机器人与自动化等技术与理念,帮助中国制造业企业打通客户订单到生产的全流程,实现世界一流灯塔标杆。数字化转型网灯塔智造专题活动包含以下内容:

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本文由数字化转型网(www.szhzxw.cn)转载而成,来源于《汽车空调系统结构·原理·检修一本通》;编辑/翻译:数字化转型网宁檬树。

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