汽车空调系统教学课件

汽车空调系统教学课件第一章汽车空调系统概述空调系统定义汽车内部温度、湿度及空气质量调节系统基本功能提供舒适驾乘环境，减轻驾驶疲劳技术要点结合制冷、加热与空气过滤技术的综合系统什么是汽车空调系统？汽车空调系统（HVAC系统）是集成三大功能的车内环境调节装置加热Heating通风Ventilation利用发动机冷却液热量或电热元件，调节车内空气流通，保持新鲜空气供在寒冷环境中提高车内温度应，降低车内二氧化碳浓度空调Air Conditioning降低车内温度与湿度，过滤空气中的灰尘与有害物质汽车空调系统的发展历程11902年威利斯·卡里尔发明首台空调设备，最初应用于纽约印刷厂，用于控制纸张尺寸和印刷墨水对齐这标志着现代空调技术的诞生21939年帕卡德汽车公司推出首款带空调的量产车型，但体积庞大且价格昂贵，仅限于豪华车型31953年通用汽车在雪佛兰车型上首次推出一体化空调系统，使空调开始走向大众市场41990年代环保意识提高，开始淘汰对臭氧层有害的R12制冷剂，转向使用R134a521世纪智能化空调系统出现，自动调节温度、风速、湿度，并引入低GWP值的R1234yf等新型环保制冷剂汽车空调的分类手动空调电控空调全自动空调通过机械旋钮和拨杆控制温度、风速和出风模采用电子控制单元和电机驱动风门，控制精准，配备多种传感器，可监测车内外温度、湿度、日式，结构简单，维修成本低，但舒适性较差用操作便捷用户可通过按键或旋钮精确设定温照强度等参数，智能调节空调工作状态具有双户需手动调节各项参数以达到理想温度度，系统自动调节出风方式区、多区独立控温功能，舒适度最高汽车驾驶舱内空调面板与传感器控制面板位于中控台，包含温度调节、风速控制、出风模式选择等功能按键或旋钮车内温度传感器通常位于驾驶舱内，监测车内实时温度变化阳光传感器位于仪表台上方，感知阳光强度，调整空调制冷功率出风口分布于仪表台、脚部空间、侧窗等位置，可调节风向第一章小结汽车空调系统概述发展趋势汽车空调系统是集成加热、通风与制冷的复杂系统，其主要目标是现代汽车空调系统发展趋势主要体现在•调节车内温度，创造舒适环境•智能化控制，自动适应环境变化•控制湿度，防止车窗起雾•环保制冷剂应用，降低温室效应影响•过滤空气，改善车内空气质量•节能技术提升，减少油耗增加•降低驾驶疲劳，提高行车安全性•多区域独立控制，满足个性化需求•空气质量管理，提供健康驾乘环境第二章汽车空调系统主要部件解析压缩机系统的心脏——压缩机是汽车空调系统的核心动力源，被誉为系统的心脏主要功能压缩低温低压的气态制冷剂，使其变为高温高压状态，为制冷循环提供动力技术参数滚动式压缩机效率可达98%，排量根据车型不同通常为100-200cc，工作压力可达

1.5-

2.0MPa控制机构配备磁力离合器，通过电磁铁控制压缩机的启停，根据温度需求自动调节冷凝器热量散发器——安装位置结构特点工作原理通常安装在汽车前部散热器前方，利用行驶气流采用铝制多翅片与扁管设计，增大散热面积现将压缩机排出的高温高压气态制冷剂冷却为中温进行强制冷却这一位置设计确保冷凝器能获得代冷凝器多采用并流式设计，冷却效率比传统蛇高压液态，释放大量热量工作温度通常在60-最大的气流冷却效果形管提高约30%80℃之间干燥器储液器/干燥器/储液器是空调系统中不起眼却至关重要的部件，主要功能包括吸收水分储存制冷剂内含干燥剂（通常为硅胶或分子筛），在系统负荷变化时，储存或释放液态制吸收系统内水分，防止管路腐蚀和膨胀冷剂，稳定系统运行阀结冰过滤杂质内置滤网，过滤系统中的金属屑和杂质，保护后续部件根据空调系统类型不同，采用干燥器（膨胀阀系统）或储液器（节流管系统）干燥器通常安装在高压管路上，储液器则位于低压侧膨胀阀节流装置/膨胀阀工作原理膨胀阀/节流装置是制冷系统的关键调节部件，其主要功能是

1.控制进入蒸发器的制冷剂流量，维持系统平衡

2.使高压液态制冷剂急剧降压，变为低温低压状态

3.根据蒸发器出口温度，自动调节节流量常见类型包括热力膨胀阀结构复杂但控制精准，适用于乘用车固定节流管结构简单成本低，但无法根据负荷调节电子膨胀阀电脑控制，精度最高，用于高端车型膨胀阀是空调系统中唯一能根据系统负荷自动调节的部件，对系统稳定性至关重要蒸发器冷却空气的核心——结构特点工作原理蒸发器采用铝制多翅片设计，表面积大，通常宽20-30cm，高15-低温低压的制冷剂在蒸发器内吸收经过的空气热量而气化，使空气温度降25cm，厚6-8cm，翅片间距约2mm，最大化热交换效率低约5-8℃制冷剂温度通常在0-5℃之间安装位置附属功能位于车辆空调箱内部，仪表板后方，与鼓风机、风门系统等集成在一起，空气通过蒸发器时，其表面低温会凝结空气中的水分，降低车内湿度同便于处理后的冷空气直接吹入车厢时，蒸发器还能截留空气中的灰尘和花粉空调控制面板与传感器控制面板类型关键传感器网络现代汽车空调控制系统多样化，从简单机械旋钮到触摸屏操作机械式控制面板通过拉线或连杆直接控制风门电子按键控制面板按键操作，电脑控制执行机构触摸屏集成控制通过中控大屏操作所有空调功能语音控制系统通过语音命令调节温度、风速等全自动空调系统依赖多种传感器实现精准控制

1.车内温度传感器（仪表台内）

2.车外温度传感器（前保险杠或进气格栅处）

3.阳光传感器（挡风玻璃下方）汽车空调系统部件结构示意图1压缩机将低压气体压缩为高温高压气体2冷凝器将高温气体冷却为中温液体3干燥器过滤水分和杂质4膨胀阀降低压力和温度5蒸发器吸收热量制冷第二章小结压缩机冷凝器空调系统的动力源，压缩制冷剂提供能量散发热量，将气态制冷剂液化控制系统干燥器协调各部件工作，实现温度调节储存制冷剂，过滤杂质和水分蒸发器膨胀阀吸收热量，产生冷气调节流量，降低制冷剂压力第三章汽车空调系统工作原理与循环过程制冷循环四大过程压缩过程冷凝过程发生位置压缩机内部发生位置冷凝器制冷剂从低温低压气体（约0℃，

0.2MPa）高温高压气体冷却成中温高压液体（约40-被压缩为高温高压气体（约60-80℃，

1.5-50℃），释放大量热量

2.0MPa）物态变化气体→液体，等压放热过程压缩机做功，制冷剂内能增加膨胀过程蒸发过程发生位置膨胀阀/节流管发生位置蒸发器液体制冷剂压力骤降（从

1.5MPa降至

0.3MPa低温低压液体吸收周围热量而蒸发成气体左右）物态变化液体→气体，等压吸热过程温度随之下降（降至约0-5℃），为吸热做准备制冷剂的作用与环保趋势制冷剂的基本特性制冷剂是空调系统的工作介质，其主要特性包括•低沸点，常温下易气化（R134a在-

26.3℃时沸腾）•高潜热，单位质量吸收热量大•化学性质稳定，不易分解或与系统材料反应•无毒无害，泄漏时不危及人身安全制冷剂的环保发展R12R1234yf早期制冷剂，破坏臭氧层，已禁用新型环保制冷剂，GWP值4，欧洲强制使用1234R134a R744CO₂目前主流，GWP值1430，正逐步淘汰未来趋势，GWP值1，完全环保制冷过程详解步骤一压缩压缩机吸入温度约0℃、压力

0.2-

0.3MPa的低压气态制冷剂通过机械压缩，温度升高至60-80℃，压力增至

1.5-

2.0MPa此过程需要外界做功，发动机通过皮带提供动力步骤二冷凝高温高压气态制冷剂进入冷凝器通过车辆前部气流强制冷却，温度降至40-50℃制冷剂由气态转变为液态，释放大量潜热冷凝过程不改变压力，属于等压放热过程步骤三节流中温高压液态制冷剂通过膨胀阀经过节流后，压力急剧下降至

0.2-

0.3MPa温度随之降低至0-5℃左右部分制冷剂闪蒸为气体，形成气液混合物步骤四蒸发低温低压的制冷剂进入蒸发器吸收经过蒸发器的空气中热量，使空气温度降低制冷剂完全气化，温度略有升高低温气态制冷剂回流至压缩机，完成循环制热原理简介与制冷系统的复杂性不同，汽车空调的制热功能相对简单，主要利用发动机冷却系统的余热热源获取发动机工作时，约30%的燃料能量转化为热能，冷却液温度可达90-100℃热量传递高温冷却液通过暖风水管进入暖风芯体（小型散热器）空气加热鼓风机将车内空气吹过暖风芯体，空气被加热至40-60℃温度调节通过风门控制冷热空气混合比例，精确调节出风温度电动车的制热挑战电动汽车由于没有发动机余热，采用以下制热方案PTC电加热器直接电阻加热，响应快但耗电量大热泵系统逆向空调循环，能效比高，续航影响小辅助加热器部分车型配备燃油加热器，提供额外热源空调系统的空气流通与过滤空调滤清器风门控制系统空气净化装置位于鼓风机进气口前，过滤空气中的灰尘、花粉通过多个风门调节空气流向和混合比例包括进高端车型配备额外空气净化系统，如负离子发生和有害颗粒现代滤清器采用多层复合材料，部气风门（内/外循环切换）、温度风门（冷热空器、光触媒净化器或等离子体空气净化器这些分配备活性炭层吸附异味和有害气体过滤精度气混合比例）和出风模式风门（吹脚、吹面、除装置能有效去除车内细菌、病毒和异味，进一步通常可达PM

2.5级别霜等）现代车型使用电子执行机构控制风门角提升空气质量，使呼吸更健康度空调系统安全与维护要点1定期检查制冷剂压力正常工作压力高压侧

1.5-

2.0MPa，低压侧

0.2-

0.3MPa低于正常值30%时需要添加制冷剂添加时需使用专业设备，避免过充或欠充2清洁冷凝器与散热器每年至少清洗一次冷凝器表面，去除积尘和昆虫残留物可使用低压水流或压缩空气从内向外吹扫，提高散热效率，减少油耗增加3更换空调滤清器每6个月或15,000公里更换一次空调滤清器在灰尘较多的环境中应缩短更换周期更换时注意滤清器安装方向，确保过滤效果4蒸发器消毒处理每年进行1-2次蒸发器专业消毒，杀灭细菌和霉菌也可使用专用空调清洗剂进行简易消毒，减少异味产生消毒后开启外循环通风5-10分钟正确使用空调系统停车前2-3分钟关闭空调，保持鼓风机运转，使蒸发器干燥，防止细菌滋生长时间行驶时，建议定期切换内外循环，保持车内空气新鲜制冷循环流程动画示意压缩机冷凝器低压气体→高压气体高压气体→高压液体温度0℃→70℃温度70℃→45℃压力

0.2MPa→

1.8MPa散热量3-5kW膨胀阀蒸发器高压液体→低压液体低压液体→低压气体温度45℃→5℃吸热量2-4kW压力

1.8MPa→

0.3MPa降温效果5-8℃汽车空调系统的节能与环保挑战环境影响因素节能环保新技术制冷剂泄漏R134a的GWP值为1430，相当于CO₂的1430倍一辆车制冷剂泄漏等同于行驶

1.8万公里的二氧化碳排放量能源消耗空调使用增加5-25%油耗，欧洲CO₂减排法规将空调能效纳入考核范围电动车使用空调会显著减少续航里程报废处理报废车辆中的制冷剂和润滑油需专业回收处理，防止环境污染全球每年约有1500万辆汽车报废电控变排量压缩机根据负荷自动调节排量，节能15-20%外循环优化控制智能判断外部空气质量，优先使用外循环减少能耗热管理集成系统整合发动机冷却和空调系统，提高能量利用效率辅助风扇智能控制根据冷凝压力智能调节风扇转速，降低能耗红外线反射玻璃减少阳光辐射热，降低制冷负荷汽车制造商正面临严格的环保法规压力，需在保证舒适性的同时，减少空调系统的环境影响低GWP制冷剂、高效节能部件和智能控制策略是未来发展的关键方向典型故障案例分析123压缩机不启动制冷效果差异味产生症状开启空调按钮，压缩机不工作，风扇正症状空调运行，但制冷效果明显不足，出风症状开启空调后，车内出现霉味或其他异味常运转但出风不凉温度偏高可能原因可能原因可能原因•蒸发器表面霉菌滋生（潮湿环境长期使用）•磁力离合器线圈损坏（电阻应为3-5Ω）•制冷剂不足（充注量低于规定值的20%以•空调滤清器过脏或潮湿（超过使用期限）上）•保险丝熔断（检查空调系统专用保险丝）•冷凝水排放管堵塞（水积存在空调箱内）•冷凝器散热不良（散热片堵塞或风扇故障）•压力开关故障（高压或低压保护触发）检修方法专业清洗蒸发器，更换滤清器，疏•膨胀阀部分堵塞（系统高压正常，低压偏•制冷剂泄漏严重（系统压力低于

0.2MPa）通排水管低）检修方法使用万用表测量离合器电压，检查•压缩机内部泄漏（高低压差值小于

1.0MPa）制冷剂压力，更换损坏部件检修方法检查系统压力，清洗冷凝器，必要时更换故障部件汽车空调系统故障诊断需要专业知识和设备维修时应遵循从简到难原则，先检查简单问题，如制冷剂量、保险丝等，再进行复杂部件检测对于制冷剂泄漏，应使用电子检漏仪或紫外荧光检漏法定位泄漏点未来汽车空调技术展望天然制冷剂应用CO₂R744制冷系统开发，GWP值为1，完全环保丙烷R290等碳氢类制冷剂在小型系统中应用热泵技术集成同一系统实现制冷、制热和除湿功能能效比提升40-60%，电动车续航提高15-20%智能化控制系统人工智能预测乘客舒适需求，自动调节最佳状态根据行驶路线和天气预报提前优化工作模式个性化舒适体验多达5-7个独立温区，满足不同乘客需求预计到2030年，全球90%以上新车将采用环保制冷剂和高效热泵系统，汽车空调能效比将提高40%以上生物识别传感器检测乘员状态，优化舒适度未来汽车空调系统将向更环保、更节能、更智能的方向发展随着电动汽车普及，热泵技术将成为主流，集成热管理系统将优化整车能量流向，提高能源利用效率自动驾驶技术发展也将促进空调系统与车辆其他系统的深度融合，打造全新驾乘体验课堂互动汽车空调系统拆解与组装演示安全措施演示前必须排空制冷剂，确保系统无压力佩戴护目镜和手套，防止制冷剂和润滑油接触皮肤压缩机拆解拆卸皮带、电磁离合器和阀体观察内部活塞、阀片和轴承结构膨胀阀检查拆卸膨胀阀，观察感温包和针阀结构测试阀门开闭情况和灵敏度系统组装按照正确扭矩安装各部件使用新密封圈，确保系统密封性系统充注使用专业设备抽真空和充注制冷剂按照厂家规定添加正确类型和数量的制冷剂实践教学环节将使学员直观了解汽车空调系统的内部结构，加深对理论知识的理解建议学员在实践过程中仔细观察各部件的工作原理和装配关系，注意记录关键技术参数和维修要点复习与知识点总结汽车空调系统组成与分类主要部件功能与工作原理•HVAC系统集成加热、通风与空调功能•压缩机提供动力，压缩制冷剂•按控制方式分为手动、电控和全自动空调•冷凝器散热冷却，气态变液态•现代车型多采用双区或多区独立控温系统•膨胀阀降压节流，控制流量•空调系统与车辆其他系统紧密集成•蒸发器吸收热量，降低温度•控制系统协调各部件工作制冷制热循环过程维护与故障诊断•制冷循环压缩→冷凝→膨胀→蒸发•定期检查制冷剂压力和泄漏情况•制热原理利用发动机冷却液余热•清洁冷凝器和蒸发器，更换滤清器•电动车采用PTC加热或热泵系统•常见故障不制冷、效果差、异味等•空气流通系统控制风向和新风比例•故障诊断需遵循从简到难原则结束语舒适性关键绿色技术发展汽车空调系统是现代汽车舒适性的环保制冷剂和高效节能设计是汽车核心保障，直接影响驾乘体验和安空调未来发展趋势，为绿色出行与全性掌握空调系统知识有助于合节能减排贡献力量随着电动化转理使用和维护车辆型，空调系统也将迎来技术革新专业技能提升希望通过本课程学习，学员能掌握汽车空调系统的工作原理与维护技能，为成为汽车空调领域的专业技术人才奠定基础感谢各位学员的积极参与，期待大家在实践中不断探索和创新！——课程结束——。