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第一章 汽车空调系统的概述
第一章 汽车空调系统的概述
1.1汽车空调的发展
在炎热的夏季里，您出行会想到乘坐舒适有空调的轿车和公交空调大巴士。但是否了解空调车的发展历史呢？早在1886年，德国的卡尔-奔驰制造出世界上第一辆三轮汽车以来，至今已有125年的历史。世界汽车工业经过几次的革命和飞跃发展，使汽车成为今天人们的重要交通代步工具，并成为各国工业的主要支柱产业。而汽车空调的问世，却比汽车发展整整迟了近半个世纪的时间。
1927年，（单一取暖）在美国纽约市场上出现了第一台汽车空调装置，当时轰动了世界各国汽车制造商。实际上这种装置只能称之为“加热器”，只是在汽车车厢内增加了热量，在欧洲寒冷的季节里，能起到一定的保暖作用。
到了1938年，（单一冷气）美国人帕尔德发明了汽车空调，他根据电冰箱“冷气”的原理，在一辆老爷车上进行了试验。又于1939年，将改进后的冷气机，安装在美国福特汽车公司制造的林肯V12型轿车中，效果很好。1940年，美国Packard公司第一次将机械制冷用于车用空调，为世界汽车空调市场开辟了发展之路。第二次世界大战的爆发阻碍了汽车空调的发展。二战结束后，汽车空调的实用化、普及化开始逐渐恢复发展起来。1953年，美国的一些汽车制造厂商，将空调正式开始在普通的轿车上使用，接着便进行大批量生产汽车空调。当地装有冷气的汽车已达车辆总数的10％，计5万套。
1954年，(冷暖一体化)第一台冷暖一体化整体式汽车空调设备，安装在美国Nash牌小客车上。1957年，日本参考美国的汽车空调也开始试制生产，然后欧洲的汽车制造厂商也相继开始生产轿车用空调。1960年，冷气装置的汽车空调开始普及于世界。据有关资料统计表明，截止1962年，世界上轿车装有空调设备的已达75万套。
1964年，第一台自动控温的汽车空调，装置在美国通用汽车公司的凯迪拉克名牌豪华轿车中。1967年，世界上装置汽车空调的轿车已达354万辆。1971年之后，日本丰田汽车公司的世纪、皇冠；英国的劳斯莱斯；德国的梅赛德斯－奔驰等豪华高级轿车中，都分别安装了自动汽车空调设备装置。1979年，美国和日本共同推出用电脑自动控制的汽车空调设备系统，并用数字显示，达到最佳控制。此时，汽车空调已进入第四代产品。1989年，美国通用汽车公司大量生产的初期产品，主要有专用循环空气进口的“突进型”汽车空调。由于其对空气循环、外部空气的选择、出气位置的确定，以及除湿和温度控制等都较难实现，因而将主流改为空气混合型空调。我国于70年代，最早的汽车空调装置使用在长春一汽红旗轿车上。1976年，由原上海内燃机油泵厂今上海汽车空调机厂制造汽车空调，配套在上海牌轿车SH760A轿车中。
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1.2汽车空调系统的功能与组成
1.2.1汽车空调系统的功能
汽车空调的基本功能是采用人工制冷和取暖方法，调节车内的温度、湿度、气流速度和洁净度等参数，从而为人们创造清新、舒适的车内空气环境。在夏天能使车内空气降温即制冷，冬天能使车内空气升温即取暖，并要求尽可能满足“头凉足暖”的循环送风原则，当车内空气浑浊时能补充新鲜空气。对于新型汽车空调系统，大都采用冷暖气一体化、集中控制模式，具有对车内空气或由外部引进的新鲜空气进行冷却和除湿，使车内的空气变得凉爽、舒适；对车内的空气或由外部引进的新鲜空气进行加热，达到取暖、除湿的目的；还可将外部新鲜空气引入车内，进行通风换气；并可除去车内尘埃、臭味、烟味及有毒气体，以清洁车内空气等功能。因此调节环境温度、空气湿度、气流速度、空气的清洁度，是空调系统的四大调节功能。
1.调节温度
调节温度是空调的主要任务。温度是人体对环境最敏感的参数之一。一般人们感觉到舒适的空气温度，夏天大约是22-28℃，冬天则为16-20℃，而头部要求比足部略低，温差大约为2℃。汽车空调应有暖气设备。汽车空调夏季的降温由制冷系统完成。
2.调节湿度
空气湿度也是重要的环境参数。人们感觉比较舒适的相对湿度，夏天为50%-70%，冬天为40%-60%。汽车空调一般具有调节湿度的功能。高级车辆采用了冷暖合一的再加热式空调器，可以适量地对车内空气进行除湿处理。首先由制冷系统降低空气的含水量，再通过取暖系统升温来降低空气的相对湿度。另外，增加汽车车内空气的湿度是比较困难的，只能通过开车窗和通风设备，引入车外新鲜空气来调节湿度。因此冬季取暖时，可以通过改变新鲜空气风门开度来调节车内空气的相对湿度。
3.调节空气流速
空气流速和方向对人体舒适性的影响是很大的，空气流动速度一般以0.1-0.2m/s为宜。空气速度稍大，有利于人体散热降温，打过大的风速直接吹到人身上，会使人感到不舒服。根据人体生理特点，头部对冷比较敏感，夏季冷风吹到头部比吹到身体其他部位更有效果，驾驶员容易保持头脑清醒，有利于行车安全。而足部对热比较敏感，只要足部暖和了，全身都会感到暖和。因而，布置汽车空调出风口时，应采取“头凉足暖”的布置方式，让冷风能吹到乘员头部，暖风能吹到乘员足部。
4.过滤、净化空气
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第一章 汽车空调系统的概述
保持空气的清洁及车内必要的通风换气是舒适度的一个条件。车内的空气应是清洁的，没有臭味、烟味、有毒气体及粉尘，有足够的氧气，这就要求汽车空调还具有一套通风过滤设备及空气净化装置。 1.2.2汽车空调系统的组成
汽车空调系统一般由制冷系统、取暖系统、通风系统和控制系统组成。高级
豪华汽车的空调系统自动化程度很高，冬季取暖系统和夏季制冷系统均由电子控制器控制。
1.制冷系统
对车室内空气或由外部进入车室内的新鲜空气进行冷却或除湿，使车室内空气变得凉爽舒适。汽车空调制冷系统基本上由压缩机、冷凝器、储液干燥器、膨胀阀、蒸发器、管路，以及冷凝器风扇、蒸发器风机组成。其中冷凝器与冷凝风扇可各自独立，也可组成冷凝机组，蒸发器、鼓风机、膨胀阀、温度控制器以及调速电阻器等可组成蒸发箱或称冷风机。
2.取暖系统
汽车取暖系统具有冬季车内取暖、风窗除霜以及加热器与蒸发器一起调节空气的温湿度的作用（如图1-1）。汽车取暖系统主要由加热器、鼓风机、操作系统、送风管路等组成。将取暖系统与制冷系统合成一套装置，称为全空调装置，此时制冷系统与取暖系统共用一套风机及操作机构。
根据热量来源不同，取暖系统可分为发动机余热式与独立燃烧式两类。汽车的取暖系统一般为发动机余热式，以发动机的冷却水为热源进行取暖，由热水阀控制热水量，风机与制冷系统合用，前排上部热风口设在仪表板上，足部送风口设在取暖机壳体上，后部取暖从安
装在前排座椅底下的扁管送 图1-1 取暖系统 出。
3.配气系统
汽车空调配气系统（如图1-2）主要解决车内温度、风量控制的自动化和各类通风温度调节方式问题，以提高舒适性。车内配气，有各种用途的吹出口，如
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前席、后席、侧面、冷风、取暖、除霜、除雾等出风口。吹出口风温由风口切换，所以风门布置是配气优劣的重要因素。
配气系统根据汽车空调的工作要求，可以将冷、暖风按照配置送到车内，满足空气调节需要。它主要由进气模式风门、鼓风机、混合气模式风门、气流模式风门、导风管的组成。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热空气的气流，根据风门模式伺服电动机开启角度而流向相应的出风口。
汽车空调配气系统通常由三部分构成，第一部分为空气进口段，主要由用来控制新鲜空气和车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，主要由蒸发器和加热器组成，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。
图1-2 典型汽车空调温度调节与配气
1—轴流风扇；2—空调器外壳；3—加热器芯；4—下风门；5—下风口；6—侧风口； 7—中风口；8—侧风口；9—中风门；10—上风口；11—除霜门；12—调温门； 13—蒸发器；14—空气进口风门；15—外来新鲜空气；16—车外循环空气口
4.控制系统
控制系统一般由电气系统、真空系统和操作装置组成，对制冷和暖风系统的温度、压力进行控制，同时对车室内空气的温度、风量、流向进行控制，保证空调系统正常工作。为了使汽车空调系统能正常工作，车内能维持所需的舒适性条件，汽车空调系统中设有一系列控制元件和执行机构，对空调的工作状态进行必要的调节和控制，并且保护系统安全运行。控制对象可按参数划分，如：温度、压力和转速等；也可按部件划分，如蒸发器、压缩机离合器、风门以及风机、电机等。汽车空调控制系统的控制元件有： 温度控制组件、压力控制组件、电磁离合器、车速调节装置、真空控制组件等等。如图1-3。
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