课题一 汽车空调检修基础知识
任务一 认识汽车空调
学习目标
◎熟悉汽车空调系统的功能。
◎掌握汽车空调系统的组成。
◎认识制冷系统中的各元件。
◎了解汽车空调系统对环境污染的影响。
【设疑和引入】
汽车空调与一般家用空调有近乎相同的功用。夏天制冷，为乘客带来阵阵凉风；冬天制热，给乘客带来丝丝暖意。那么它是由哪些部分组成的？又有哪些类型呢？
汽车空调分为非独立式和独立式两种，在轿车中经常使用的是非独立式汽车空调。在实际使用过程中，汽车空调会出现制冷不足、不制冷等故障。要解决这些故障，首先要明确汽车空调各组成部分的作用、位置及其工作原理，然后才能在检测分析的基础上，快速排除各种故障，确保空调正常工作，满足乘客需求。
【基础知识】
一、汽车空调的发展
汽车空调技术是随着汽车的普及和高新技术的应用而发展起来的。汽车空调技术的发展经历了由低级到高级、由单一功能到多功能的5个阶段。
1.第一阶段（单一取暖）
1925年在美国纽约出现了第一次利用汽车冷却液通过加热器取暖的方法，当时轰动了世界各国汽车制造商。到1927年，发展成由加热器、风机和空气滤清器组成的比较完整的取暖系统。该系统直到1948年才在欧洲出现。而日本到1954年才开始使用加热器取暖。目前，在寒冷的北欧、亚洲北部地区，汽车空调仍然使用单一取暖系统。
2.第二阶段（单一冷气）
1938年，美国人帕尔德根据电冰箱“制冷”原理，在老爷车上安装由机械制冷的空调器；1939年，又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；该技术在第二次世界大战停止了发展；1950年，在美国经济发展迅速的背景下，单一制冷汽车空调迅速发展。1957年，欧洲、日本才加装这种单一冷气轿车。直到现在，单一降温汽车空调目前仍然在热带、亚热带地区使用。
3.第三阶段（冷暖一体化）
1954年，第一台冷暖一体式汽车空调安装在通用汽车公司纳什（NASH）轿车上，其空调基本上具有降温、除湿、通风、过滤、除霜等功能。1957年，日本参考美国汽车空调也开始试制生产，随后欧洲汽车制造商也相继开始生产轿车空调。这种汽车空调目前仍然在大量的经济型汽车上使用。
4.第四阶段（自动控制）
冷暖一体化式汽车空调唯一的缺点是需要人工操纵，增加了驾驶员的劳动强度，同时控制效果也不大理想。自冷暖一体化空调出现后，1964年通用公司开始着手研究自动控制汽车空调，首先安装在凯迪拉克轿车上，紧接着通用、福特、克莱斯勒三大汽车公司竞相在各自的高级轿车上安装自动控制汽车空调（见图1-1-1）。
自动空调装置只要预先设定温度，就能自动地在设定的温度范围工作。系统根据传感器检测车内、车外环境的温度等信息，自动地指挥空调各部件工作，达到调控车内温度和其他功能的目的。
5.第五阶段（微机控制）
1973年，美国通用汽车公司和日本五十铃汽车公司（后合并到三菱集团）一起联合研制由微机控制的汽车空调系统，1977年开始安装在各自生产的汽车上，将汽车空调技术提升到一个新的高度。微机控制的汽车空调系统由微机按照汽车内外的环境，实现微调化。该系统具备数字化显示、冷暖通风三位一体化、自我诊断系统、执行器自检、数据流传输等功能。通过微机控制，实现了空调运行与汽车运行的相互统一，极大地提高了制冷效果，节约了燃料，从而提高了汽车的整体性能和舒适性。
图1-1-1 自动空调控制面板
二、汽车空调的功能
所谓空气调节（简称为空调），是指根据人对舒适性方面的要求，对空气的温度、湿度、洁净度、流动速度等进行必要的调节，使之符合人的需要。汽车空气调节的内容主要包括以下几个方面。
1.温度
对空气温度的调节包括冬季加热和夏季降温两种情况。加热一般是利用冷却水或排气管的余热来进行的；降温则必须用专门的制冷设备，即汽车空调制冷系统来进行。
在实际中，当气温在25℃时，人感到最舒适。当使用汽车空调系统制冷时，设定的制冷温度比环境温度低5℃～10℃即可。过大的车内、外温差，不但使乘员易患感冒，而且压缩机工作时间过长，不但导致压缩机故障增多、寿命缩短，而且耗费过多的功率。推荐使用的调节温度为：冬季18℃～20℃，夏季25℃～27℃。
2.湿度
空气的湿度是指空气中水蒸气的含量百分数。对湿度的调节一般都是降低湿度，即除湿，特别是在夏季尤其如此。在同样的温度下，湿度越大，人感到越热。因此，在降低温度的同时降低湿度能使人感到更凉爽、更舒适。湿度的降低是通过车内空气中的水蒸气在蒸发器表面凝结成水，然后流出车外完成的。
我国南方比北方的空气湿度大；夏天比冬天的空气湿度大；雨天比晴天的空气湿度大（雨天时的空气湿度几乎达100%）。
我国南方夏季的空气湿度为70%～80%，冬季为60%～70%；北方夏季为60%～70%，冬季为40%～50%。
人感到最舒适的空气湿度是60%～70%。实践证明，如果空气湿度过小，人会感到口干舌燥；相反，若空气湿度过大，人又会感到闷热憋气。因此，当空气湿度过大或过小时，都应进行调节。
3.空气洁净度
汽车门窗长时间关闭，车内充满了人呼出的二氧化碳、排出的汗味等各种影响空气洁净的气味，因此必须将这些难闻气味除去。可采用引入外界新鲜空气（经过滤）、采用活性炭吸附剂、安装负离子发生器等方法来解决。
4.空气流动速度
汽车空调系统的空气流动速度包含下面两个方面的含义。
（1）车内、外空气的交换速度，即引入外界新鲜空气的比例。外界新鲜空气进入量的多少由新鲜空气阀门开度的大小来控制。
（2）内部空气的流动速度，主要解决车厢内温度不均现象。这种情况主要由出风口的位置、出风方向、鼓风机挡位等来决定。
三、汽车空调的组成
一般轿车空调主要由制冷系统、通风配气系统、取暖系统及电气控制系统组成，如图1-1-2所示。
图1-1-2 汽车空调结构方框图
各系统的元件组成如表1-1-1所示。
表1-1-1 空调系统各系统的元件组成
四、汽车空调的特点
汽车空调大多数是通过发动机带动压缩机来工作的，所以汽车空调是以消耗发动机的动力来调节、控制车内环境的。了解和掌握汽车空调的特点，有利于汽车空调的使用和维修。
汽车空调主要有以下特点。
1.动力源多样
空调系统所需要的动力来自发动机。
汽车空调系统按驱动方式有独立式和非独立式。
轿车、轻型车、中小型客车及工程机械，其空调所需要的动力和驱动汽车的动力都是来自汽车本身的发动机，这种空调系统叫非独立空调；对于大型客车和豪华型大中客车，由于所需制冷量和暖气量大，一般采用专用发动机驱动制冷压缩机和设置独立的采暖设备，故称之为独立式空调系统。
非独立空调，会影响汽车的动力性能，但比独立式的设备成本和运行成本低。汽车安装了非独立式空调系统，耗油量平均增加10%～20%，发动机的输出功率减少10%～12%。
2.抗冲能力强
汽车在颠簸不平的路面行驶时，汽车空调系统承受剧烈、频繁的震动和冲击，因此汽车空调的各个零部件应有足够的强度和抗震能力，接头牢固并防漏。特别是汽车在颠簸不平的路面高速行驶，汽车空调各接头极易松动，导致制冷剂泄漏，破坏整个空调系统的工作条件，甚至破坏制冷系统的的部件，如压缩机。所以，各部件的连接要牢固，要经常检查系统内的制冷剂量。据维修人员统计，汽车空调制冷不良大多数都是制冷剂泄漏而引起的。
3.结构紧凑、质量小
由于汽车本身的特点，要求汽车空调结构紧凑，能在有限的空间进行安装；而且安装了空调后，不至于使汽车增重太多，影响其他性能。现代汽车空调的总质量比20世纪60年代的同类型产品下降了50%，是原始汽车空调装置质量的1/4，而制冷能力却比20世纪60年代的同类型产品增加了50%。
4.制冷/制热能力强
根据气候的不同，要求汽车空调的制冷/制热能力大，其原因有以下几方面。
（1）车内乘员密度大，产生的热量多，热负荷大，而冬天人体所需要的热量也大。
（2）汽车为了减轻自重，隔热层薄；汽车的门窗多、面积大，所以汽车隔热性能差热量流失严重。
（3）汽车在野外行驶，直接受到太阳的照晒、霜雪的冷冻、风雨的潮湿，其环境恶劣，千变万化。要使汽车空调能迅速地降温或升温，在最短的时间里达到舒适的环境，这就要求制冷量特别大。非独立空调系统，由于汽车发动机的工况变化频繁，所以，制冷系统的制冷剂流量变化大。
五、汽车空调的分类
汽车空调的分类如表1-1-2所示。
表1-1-2 按驱动方式分类
六、汽车空调对环境的影响
汽车空调使人们享受到了适宜的车内环境，但同时给外界环境带来了负面影响。众所周知，地球大气层是由一层稀薄的气体组成的。这层气体包裹着地球，主要由氧和氮以及一些稀有气体构成，如表1-1-3所示。
表1-1-3 空调对环境污染的原理
这些稀有气体虽然占有体积的百分比极其微小，但是在大气中却起着极其重要的作用。例如，臭氧（O3）在大气中的浓度很低，体积百分比约为0.000004%，但它却是吸收太阳紫外线辐射必不可少的气体。
当适量的紫外线照射对人体的健康是有益的，它能提高免疫能力，促进磷钙代谢，增强人体对环境污染物的抵抗力。但是，长期反复照射过量紫外线将使细胞的自身修复能力减弱，免疫机能减退，皮肤发生弹性组织变性、角质化以至皮肤癌变，诱发眼球晶体发生白内障等。
造成紫外线到达地面数量增加的直接原因就是臭氧层的耗减。通常认为臭氧层的耗减和紫外线辐射量之间的关系是臭氧浓度每降低1%降低紫外线辐射量就增加2%～5%。
以前，汽车空调广泛采用制冷剂CF2Cl2（即R12），其中含有的氟利昂占排入大气氟利昂总量的30%。氟利昂中的Cl在臭氧层中会同臭氧分子发生化学反应，从而严重破坏了大气中的臭氧。
现代汽车中，使用一种叫作R134a的制冷剂代替R12。这种新型的制冷剂不含有Cl元素，因此不会对大气中的臭氧层造成破坏。