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第四章 汽车空调通风、取暖与配气系统

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第四章 汽车空调通风、取暖与配气系统null第四章 汽车空调通风、取暖与配气系统 第四章 汽车空调通风、取暖与配气系统 第一节 汽车通风与空气净化装置 第二节 汽车空调取暖系统 第三节 汽车空调配气系统   在相对封闭的汽车车厢内,为了满足舒适性的要求,除了能够对温度进行调节和对大量新鲜空气进行及时补充外,还要对狭小的车厢内部空间的气流进行调配。汽车空调通风、取暖与配气系统正是完成上述任务的重要组成部分。   第一节 汽车通风与空气净化装置   一、通风装置   为了健康和舒适,汽车车厢内空气要符合一定的卫生标准,这就需要输入一定量的...
第四章 汽车空调通风、取暖与配气系统
null第四章 汽车空调通风、取暖与配气系统 第四章 汽车空调通风、取暖与配气系统 第一节 汽车通风与空气净化装置 第二节 汽车空调取暖系统 第三节 汽车空调配气系统   在相对封闭的汽车车厢内,为了满足舒适性的要求,除了能够对温度进行调节和对大量新鲜空气进行及时补充外,还要对狭小的车厢内部空间的气流进行调配。汽车空调通风、取暖与配气系统正是完成上述任务的重要组成部分。   第一节 汽车通风与空气净化装置   一、通风装置   为了健康和舒适,汽车车厢内空气要符合一定的卫生标准,这就需要输入一定量的新鲜空气。新鲜空气的配送量除了考虑人们因呼吸排出的二氧化碳、蒸发的汗液、吸烟以及从车外进入的灰尘、花粉等污染物外,还必须考虑造成车内正压和局部排气量所需风量。将新鲜空气送进车内,取代污浊空气的过程,称为通风。   新鲜空气进入量必须大于排出和泄漏的空气量,才能保持车内压力略大于车外的压力。保持车内空气正压的目的是防止外面空气不经空调装置直接进入车内,而且能防止热空气排出,以及避免发动机废气通过回风道进入车内,污染空气。   因此,对车厢内进行通风换气以及对车内空气进行过滤、净化是十分必要的,汽车通风和空气净化装置也是汽车空调系统的重要组成部分。   根据我国对轿车、客车空调的新鲜空气要求,换气量按人体卫生标准最低不少于   20 m3/(h·人),且车内的CO2的体积分数一般应控制在0.03%以下,风速在0.2 m/s左右。   汽车空调的通风方式一般有动压通风、强制通风和综合通风三种。   1. 动压通风   动压通风也称自然通风,它利用汽车行驶时对车身外部所产生的风压为动力,在适当的地方开设进风口和排风口,以实现车内的通风换气目的。   进、排风口的位置决定于汽车行驶时车身外面的风压分布状况和车身结构形式。进风口应设置在正风压区,并且离地面尽可能的高,以免进入汽车行驶时所扬起的带有尘土的空气。排风口则设置在汽车车厢后部的负压区,并且应尽量加大排气口的有效流通面积,提高排气效果,还必须注意到灰尘、噪声以及雨水的侵入。   图4-1所示是用普通轿车车身的模型进行风洞试验的表面压力分布图。由图可见,车身外部大多受到负压,只有在车前及前风窗玻璃周围为正压区。因此,轿车的进风口设在车窗的下部正风压区,而且此处都设有进气阀门和内循环空气阀门,用来控制新鲜空气的流量。一般在空调系统刚启动,而且车内、外温差较大时,关闭外循环气道,采用内循环方式工作,这样可以尽快降低车内温度。排风口设置在轿车尾部负压区。   动压通风时,车内空气的流动如图4-2所示。     由于动压通风不消耗动力,且结构简单,通风效果也较好,因此,轿车大都设有动压通风口。   2. 强制通风   强制通风是利用鼓风机强制将车外空气送入车厢内进行通风换气的通风方式。这种方式需要能源和通风设备。在冷暖一体化的汽车空调上,大多采用通风、供暖和制冷的联合装置,将外部空气与空调冷暖空气混合后送入车内,此种通风装置常见于高级轿车和豪华旅行车上。 图4-1 轿车车身表面风压分布 图4-2 轿车空调风的循环   3. 综合通风   综合通风是指一辆汽车上同时采用动压通风(自然通风)和强制通风两种通风方式。采用综合通风系统的汽车比单独采用强制通风或自然通风的汽车结构要复杂得多。最简单的综合通风系统是在自然通风的车身基础上,安装强制通风扇,根据需要可分别使用和同时使用。这样,基本上能满足各种气候条件下的通风换气要求。   综合通风系统虽然结构复杂,但省电,经济性好,运行成本低。特别是在春秋季节的天气,用动压通风导入凉爽的室外空气,以取代制冷系统工作,同样可以保证舒适性要求。这种通风方式近年来在汽车上的应用逐渐增多。   二、空气净化装置   汽车空调系统采用的空气净化装置通常有空气过滤式和静电集尘式两种。前者是在空调系统的送风和回风口处设置空气滤清装置,它仅能滤除空气中的灰尘和杂物。其结构简单,只需定期清理过滤网上的灰尘和杂物即可,故广泛用于各种汽车空调系统中。后者则是在空气进口的过滤器后再设置一套静电集尘装置或单独安装一套用于净化车内空气的静电除尘装置。它除具有过滤和吸附烟尘等微小颗粒的杂质作用外,还具有除臭、杀菌、产生负氧离子以使车内空气更为新鲜洁净的作用。由于其结构复杂,成本高,因此只用于高级轿车和旅行车上。   图4-3所示为静电集尘式空气净化装置的空气净化过   预滤器用于过滤大颗粒的杂质。   静电集尘器则以静电集尘方式把微小的颗粒尘埃、烟灰及汽车排出的气体中含有的微粒吸附在集尘板上。其工作原理是这样的:通过高压放电时产生的加速离子通过热扩散或相互碰撞而使浮游尘埃颗粒带电,然后在高压电场中库仑力的作用下,克服空气的阻力而被吸附在集尘电极板上。如图4-4所示为静电集尘原理图,其中图4-4(a)是放电电极流出的辉光电流使尘埃颗粒带电的状况,图4-4(b)为带电的尘埃颗粒向集尘电极板运动的状况。 图4-3 静电集尘式空气净化装置原理图 图4-4 静电集尘原理   (a) 微粒子带电;(b) 微粒子集尘   灭菌灯用于杀死吸附在集尘板上的细菌,它是一只低压水银放电管,能发射出波长为353.7 nm的紫外线光,其杀菌能力约为太阳光的15倍。   除臭装置用于除去车厢内的油料及烟雾等气味,一般是采用活性碳过滤器、纤维式或滤纸式空气过滤器来吸附烟尘和臭气等有害气体。   图4-5所示为实用的静电集尘式空气净化装置结构示意图,它通常安装在制冷、采暖采用内循环方式的大客车上,采用这种装置净化后的空气清洁度很高,可以充分满足汽车对舒适性的要求。 1—粗滤器 2—集尘电极 3—充电电极 4—负离子发生器 5—风机 6—活性碳过滤器   图4-5 静电集尘式空气净化装置 第二节 汽车空调取暖系统   现代汽车空调已发展成为冷暖一体化装置,不仅能制冷,而且能制热和通风,成为适应全年性气候的空气调节系统。汽车空调取暖系统主要作用是能与蒸发器一起将空气调节到乘员感觉舒适的温度;在冬季向车内提供暖气,提高车内环境温度;当车上玻璃结霜和结雾时,可以输送热风来除霜和除雾。      汽车空调取暖系统按暖气设备所使用的热源不同可分为发动机余热式和独立燃烧式;按空气循环方式不同可分为内循环、外循环和内外混合循环式;按照载热体不同可分为水暖式和气暖式。本节将按热源的不同,分余热式和独立燃烧式两种取暖系统分别进行介绍。   一、余热式取暖系统   1. 水暖式暖气装置   轿车、载货汽车和小型客车经常利用发动机冷却循环水的余热供热,将其引入热交换器,由鼓风机将车厢内或车外部空气吹过热交换器而使之升温。此装置设备简单,安全经济,但热量小,受发动机运行工况影响大。如图4-6所示,水暖式暖气装置工作原理是通过发动机上的冷却水控制阀4将分流出来的一路冷却水送入暖风机的加热器芯子1,放热后的冷却水经加热器出水管2流回发动机;冷空气被加热器鼓风机13强迫通过加热器芯子,被加热后,由不同的风口吹入车厢内,进行风窗除霜和取暖;另一路冷却水通过水箱进水管5进入水箱8,降温后经水箱出水管11回到发动机。通过控制冷却水控制阀的开闭和流水量大小,可调节暖风机的供热量。 1—加热器芯子 2—加热器出水管 3—膨胀水管 4—冷却水控制阀 5—水箱进水管   6—恒温器 7—风扇 8—水箱 9—水源 10—水箱溢流管 11—水箱出水管   12—加热器水管 13—加热器鼓风机   图4-6 汽车余热水暖装置   输入暖风机的空气有三种方式:一是输入车内的空气,称为内循环;二是输入车外的新鲜空气,称为外循环;三是同时输入内、外两种空气,称为混合循环。一般内循环采暖效果好,加热空气吸热量少,外循环吸入的空气新鲜,混合循环则具备二者优点,克服了二者缺点,在汽车上应用广泛。如图4-7所示为内外混合循环式暖气装置。由外部空气吸入口7吸进新鲜空气,由内部空气吸入口5吸进内部空气,在混合室4混合,被鼓风机8送入热交换器1,加热后被送往前座脚下,并通过后座导管2,暖气管道3供后座席取暖。 图4-7 内、外混合循环式暖气装置 l—热交换器 2—后座导管 3—暖气管道 4—混合室 5—内部空气吸入口 6—风门操纵 7—外部空气吸入口 8—鼓风机 9—除霜(前窗) 10—除霜(后窗) 11—发动机      2. 气暖式暖气装置   利用发动机排气管中的废气余热或冷却发动机后的灼热空气作为热源,通过热交换器加热空气,把加热后的空气输送到车厢内取暖的装置,称为气暖式暖气装置。这种暖气装置受车速变化的影响大,对热交换器的密封性、可靠性要求高。   如图4-8所示,在发动机排气管装一段肋片管,管外套上外壳,废气通过肋片传热,加热夹层中的空气,在鼓风机作用下,将空气加热后送入车室。   图4-9所示是另一种结构气暖装置,通过热交换器11,将冷却发动机后的部分空气与进气管2的空气相混合,加热后通过排热风管9,在鼓风机7的作用下送入车室内,以供采暖。 图4-8 汽车余热气暖装置 图4-9 气暖暖风机 l—挡风栅 2—进气管   3—夏季用热风泄出阀 4—通风 5—除霜器 6—电动机 7—鼓风机 8—转换阀 9—排热风管 10—专用排气管 (除霜,去雾等) 11—热交换器 12—截止阀      .   二、独立燃烧式取暖系统   发动机余热式取暖装置普遍受发动机功率和工况影响较大,车速低,下坡时采暖效果不佳。目前大客车普遍采用独立燃烧式取暖装置,其热容量大,热效率可达80%。一般可使用煤油、轻柴油作燃料。   图4-10所示为独立燃烧式(空气加热式)暖气装置结构图。这种装置通常由燃烧室、热交换器、供给系统和控制系统四部分组成。燃烧室由火花塞4和燃料分布器3组成,燃料分布器直接装在暖房空气送风机17的电动机轴上,在工作时,由其内部出来的燃油在离心力作用下便于雾化。热交换器位于燃烧室后端,由双层腔组成,内腔通过的是燃烧的高温气体,外腔通过的是新鲜空气,便于冷热交换。供给系统包括燃料供给系统,助燃空气供给系统和被加热空气供给系统三个部分。其中燃料供给系统由燃料泵、电动机、燃油电磁阀、油箱和输油管组成。助燃空气供给系统和被加热空气供给系统共用一台电动机,电动机两端各装一台风机供两个系统使用。控制系统有手动和自动两种方式,用来控制电动机、电磁阀、点火装置及自动控制元件的工作。 图4-10 空气加热独立燃烧式暖气装置 1—电动机马达 2—燃料泵 3—燃料分布器 4—火花塞 5—燃烧室 管 6—燃烧指示器   7—热熔丝    8—暖气排出口   9—分布器帽 10—油分布器管 11—燃烧环 12—排气管 13—燃烧空气送风机 14—燃烧室空气吸入 15—燃料吸入 16—排气管 17—暖房空气送风机   该暖气装置工作时,燃油由电路电磁阀和液压泵来控制。当打开暖气开关时电磁阀打开,电动机工作,与其同轴的燃料泵2工作,燃油从油箱经滤清器进入燃料分布器3,在离心力作用下飞散雾化,并与供给燃烧的空气混合进入燃烧室5。火花塞4通电点火,使混合气点燃燃烧,燃烧后的高温气体在与新鲜空气换热后,由排气管16排向大气。另一方面,在电动机轴前端安装的暖房空气送风机17向内送入空气,经换热器加热后由暖气排出口8进入车室的管路和送风口。   该装置的优点是取暖快,不受汽车行驶工况的影响。用空气作换热介质提供暖风是高温干热状态,舒适性差;用水作换热介质提供暖风,出风柔和,舒适感好,还可预热发动机、润滑油和蓄电池等。该装置由于燃烧时温度高,因此对其安全保护就相当重要:暖风出口温度过高时,过热保护器就开始动作,断开电磁阀的电源,停止燃油供应。另外,燃烧终止或停机时,供油中断,不再燃烧,送风机应继续运行一段时间,直至感测温度指示内部温度装置正常才停止,这样一来可使得燃烧室不会因过热而受损。   第三节 汽车空调配气系统   一、汽车空调配气方式   汽车空调已由单一制冷或取暖的方式发展到冷暖一体化方式,由季节性空调,发展到全年性空调,真正起到空气调节的作用。系统根据空调的工作要求,可以将冷、热风按照配置送到驾驶室内,满足调节需要。   图4-11所示是汽车空调配气系统的基本结构,它通常由三部分构成:第一部分为空气进入段,主要由用来控制新鲜空气和室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,主要由加热器3、蒸发器2和调温门组成,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。它们是通过手动控制钢索(手动空调)、真空气动装置(半自动空调)或者电控气动(全自动空调)与仪表板空调控制键联接动作,执行配气工作的。 图4-11 汽车空调送风系统 1—鼓风机 2—蒸发器 3—加热器 4—脚部吹风口 出管 5—面部吹风口 6—除霜风口 7—侧吹风口 8—加热器旁通风门 9—新鲜空气风门 10—蒸发器制冷剂进 11—加热器进出水管      空调送风系统的工作过程如下:新鲜空气+车内循环空气→进入风机→空气进入蒸发器冷却→由风门调节进入加热器的空气→进入各吹风口。   空气进入段的风门主要控制新鲜空气和室内循环空气的比例,在夏季室外空气气温较高、冬季室外温度较低的情况下,尽量开小风门,以减少冷、热气量的损耗。当车内空气品质下降,汽车长时间运行或者室内外温差不大时,这时应定期开大风门。一般汽车空调空气进口段风门的开启比例为15%~30%。   加热器旁通风门主要用于调节通过加热器的空气量。顺时针旋转风门,开大旁通风门,通过加热器空气量少,由风口4、5、7吹出冷风;反之,逆时针旋转风门,关小旁通风门,这时由风口4、5、6、7吹出热风供采暖和玻璃除霜用。   汽车空调配气方式有以下几种。   1. 空气混合式配气系统   图4-12(a)所示为空气混合式配气流程图。 1—蒸发器 2—加热器 3—风机 4—热风吹出口 5—除霜吹出口 6—中心吹出口   7—冷气吹出口 8—侧吹出口 9—尾部吹出口   图4-12 汽车空调送风流程   (a) 空气混合式;(b) 全热式   从图中可看出其工作过程为:车外空气+车内空气→进入风机3→混合空气进入蒸发器1冷却→由风门调节进入加热器加热→进入各吹风口4、5、7。进入蒸发器1后再进入加热器2的空气量可用风门进行调节。若进入加热器的风量少,也就是冷风量相对较多,这时冷风由冷气吹出口7吹出;反之,则吹出的热风较多,热风由除霜吹出口5或热风(脚部)吹出口4吹出。   空气混合式配气系统的优点是能节省部分冷气量,缺点是冷、暖风不能均匀混合,空气处理后的参数不能完全满足要求,亦即被处理的空气参数精度较差一些。   2. 全热式配气系统   如图4-12(b)所示为全热式配气流程图。从图中可看出其工作过程为:车外空气+车内空气→进入风机3→混合空气进入蒸发器1冷却→出来后的空气全部进入加热器2→加热后的空气由各风门调节风量分别进入4、5、6、8、9各吹风口。   全热式与空气混合式的区别在于由蒸发器出来的冷空气全部直接进入加热器,两者之间不设风门进行冷、热空气的风量调节,而使冷空气全部进入加热器再加热。   全热式配气系统的优点是被处理后的空气参数精度较高,缺点是浪费一部分冷气,即为了达到较高的空气参数精度而不惜浪费少量冷气。这种配气方式只用在一些高级豪华汽车空调上。 1—新鲜空气 2—内循环空气 3—风机 4—蒸发器 5—加热器 6—混合风门 7—上部通风口   8—除霜吹出口 9—脚部吹出口 10—制冷剂进出管 11—热水阀调节进出水管   图4-13 加热与冷却并进混合式配气工作原理图   (a) 混合风门在上、下方区域之间的位置;(b) 混合风门在最下方位置 图4-14 加热与冷却并进混合式工作模式   3. 加热与冷却并进混合式配气系统   图4-13所示为加热与冷却并进混合式配气工作原理图。   该配气系统工作时,混合风门6可以在最上方与最下方区域之间的任何位置开启或停留,如图4-13(a)所示。当空气由风机D吹出后,将由调风门调节进入并联的蒸发器E和加热器H,蒸发器的冷风从上面吹出,对着人体上部,而热空气对着脚下和除霜处。由于风量和温度多种多样,因此由风门调节空气流量的大小分别进入蒸发器和加热器,以满足不同温度、不同风量的要求,其工作模式见图4-14。   当混合风门6处在最上方时,混合风门6将通往蒸发器的通道口关闭;或者当混合风门6处在最下方时,混合风门6将通往加热器的通道口关闭,如图4-13(b)所示。这样在E和H不用时,单纯暖气或冷气将不经混合直接送至各出风口。若两者都不运行,送入车内的便是自然风。   4. 半空调配气系统   新鲜空气和车内循环空气经风门调节后,先经过风机吹进蒸发器进行冷却,然后由合风门调节,一部分空气进入加热器,冷气出口不再进行调节。其模式如图4-15所示。     同样,由风门来调节其送入车内的空气温度。若蒸发器E不工作,将空气全部引到加热器H,则送出的是暖风;若加热器H不工作,则送出来的全部是冷风;若两者都不工作,则送出来的是自然风。其系统结构如图4-16所示。 图4-15 半空调工作模式 1—限流风门 2—加热器芯 3—风机电动机 4—新鲜空气入口 5—新鲜/再循环空气风门   6—再循环空气风口 7—蒸发器芯 8—混合风门 9—至面板风口   10—A/C除霜风门 11—至除霜器风口 12—至底板出口 13—加热除霜口   图4-16 半空调配气系统   从目前汽车空调的配气方式来看,空气混合式使用得最多。它是将空气经过蒸发器进行降温除湿处理后,用调节风门将一部分空气送到加热器加热。将出来的热气和冷气再混合,可以调节人们所需要的各种温度的空气,而且除霜的热风可直接从加热器引到除霜风口,直接吹向挡风玻璃。它的最大特点是效率高,节能显著。   二、汽车空调面板控制   汽车空调配气系统各风门的位置变化主要由拉绳操纵机构、真空操纵机构或电机伺服装置控制。而上述操纵机构又受驾驶员面板功能键的控制,目前控制面板又可分为人工控制面板和自动控制面板。本节主要讲述人工控制面板,自动控制面板将在第六章讲述。   对于不同类型的汽车空调,人工控制面板的控制键和形式有所不同,但它们的功能键控制内容基本相同。控制面板一般有4个功能键,如图4-17所示。 图4-17 汽车空调控制面板   (a) 人工控制面板;(b) 自动控制面板   1. 功能选择键   功能选择键主要用于空调系统取暖、制冷、冷暖风或除霜控制,具体功能选择键的名称和作用为:OFF—停止位置,MAX—最冷位置,A/C(或NORM)—空调位置,VENT—自然通风位置;FLOOR(或HEATER)—暖气位置;MIX(或BILEVEL)—取暖化霜位置。   功能选择键移动在不同位置,可通过拉绳或真空开关控制各个风门的开关位置,从而调节空气温度与流向,具体工作过程在下节介绍。   2. 温度键   温度键主要用于控制调温门的位置。当其位于冷端(COOL)或暖端(WARM)时,调温门在拉绳作用下分别关闭或打开流经加热器的空调风。当其位于二者中间任意位置时,可得到不同比例的暖气与冷空气的混合空气。   3. 调风键   调风键主要用于控制空调器内鼓风机的转速,一般有4个调速挡,即Hi(高速)、Lo(低速)、M1(中速1)、M2(中速2)和OFF(断开)。   调风键用于控制一个可变电位计,通过改变电机线路电阻值来改变电机的激磁量,达到变速的目的。   4. 后窗除霜键   后窗除霜键属于一个电路开关,用于控制后风窗除霜电热丝电源的通断,指示灯用于提醒乘员不要忘记切断电源。   对于设有BILEVEL(双层出风)位置的汽车空调系统,空气在中间风口和地板风口之间进行分配。在此位置时,有些系统的压缩机不工作。   面板功能键在VENT、FLOOR(或HEATER)、MIX(或BILEVEL)位置时,不需要压缩机工作,因而,此三个功能键又叫经济功能键。   三、汽车空调手动和半自动真空控制系统   汽车空调配气系统的基本结构有手动、半自动真空控制系统和全自动电控真空控制系统。全自动电控真空控制系统采用微电脑控制空调的工作过程,其配气系统的操作方式与执行器的结构与手动、半自动真空操作系统有较大区别,将在第六章作详细介绍。   对于手动、半自动真空控制系统而言,虽然从汽车空调整体结构和控制电路上有较大差别,但其配气系统的工作原理和控制过程并无严格区分,所不同的只是手动系统对风门、调温门的控制,部分采用拉索连动机构,而半自动真空操作系统则全部采用真空控制结构。它们的共同特点是对系统的控制都是依靠人工转换空调面板的控制开关进行的,而配气的工作则通过真空执行器来完成。   1. 手动拉索式汽车空调的使用与控制   图4-18所示为一种手动调节的空调系统操纵机构分解图。 1) 调温键的操纵机构   移动调温键带动拉索,可以改变调温门位置,达到控制温度的目的。同时,调温键还控制真空气路开关。当其在COOL位置或WARM位置时,分别切断或接通真空通路,可使控制加热器冷却液的控制阀切断或导通。另外,在调温键后面装有温度控制器,内有感温包毛细管或热敏电阻,用于控制蒸发器出口温度。 1—调风键总成 2—下风门拉绳 3—真空切断开关 4—真空软管 5—真空冷却水控制阀接口   6—真空罐接口 7—除霜门拉绳 8—气源门拉绳 9—离合器控制电路 10—温度门拉绳   11—中风门拉绳 12—恒温器 13—控制面板 14—功能选择键 15—调温键   图4-18 手动调节的空调系统操纵机构分解图   2) 功能选择键的操纵机构   首先,功能选择键控制压缩机离合器的电路开关,在三个经济键位置时,切断压缩机电磁离合器电路,压缩机制冷循环不工作。在MAX、A/C键时,接通电磁离合器电路,压缩机制冷循环工作。   其次,功能选择键通过拉索控制各风门的开闭。气源门在MAX位置时,打开车内空气循环入口,关闭外循环。在其余键位置时,关闭内循环,打开车外进气通道。   下风门受FLOOR键控制,使热空气吹向脚下;除霜门则受DEF键控制,使热空气吹向挡风玻璃;在MIX位置时,能同时拉动下风门和除霜门,使暖空气在下风口和除霜口进行分配。   调风键通过改变鼓风机的调速电阻来改变鼓风机的转速,得到不同的送风量。   2. 半自动真空控制汽车空调的使用与控制   1) 半自动真空控制的汽车空调控制键与风门间的关系   下面以半自动真空控制的汽车空调系统为例,重点介绍面板控制键与各风门之间的关系。其中有关配气图上符号为:V—有真空作用,NV—无真空作用,PV—有部分真空作用。   (1)  OFF(关闭)位置。图4-19(a)所示为面板功能键位于OFF位置。图4-19(b)所示为各风口均无空气流动的状态。图4-19(c)所示为配气系统各风门位置:气源门关闭外部新鲜空气入口;调温门关闭加热器入口,化霜门关闭化霜风口;中风门关闭中风口,打开下风口,此时真空系统工作。   此时空调压缩机、鼓风机均不工作。 图4-19 OFF位置   (a) 关闭时的控制面板;(b) 关闭时的风口;(c) 关闭时的各风门位置   (2)  MAX(最冷)位置。图4-20(a)所示为面板功能键位于MAX位置,调温键位于COOL处,调风键在最高速挡。图4-20(b)所示为驾驶室上部四个风口排出冷气,车内空气循环。图4-20(c)所示为配气系统各风门位置:气源门关闭外部新鲜空气入口;调温门关闭流经加热器的空气入口;中风门打开中风口,化霜门关闭化霜风口。   此时压缩机工作,鼓风机高速运转,车内空气循环,快速降温。但压缩机不能长时间工作,否则车内空气不新鲜。通过改变调温键,以改变调温门位置,从而控制车内空气温度。 图4-20 MAX位置   (a) MAX(最冷)位置时的控制面板;(b) MAX(最冷)位置时的风口状况;   (c) MAX(最冷)位置时的各风门位置    (3)  A/C(正常空调)位置。如图4-21(a)所示,面板功能键位于A/C(正常空调)位置。如图4-21(b)所示,新鲜空气经冷却后由驾驶室上部四个风口排出。如图4-21(c)所示,配气系统各风门位置与MAX(最冷)位置的主要区别是气源门打开外部新鲜空气入口,其他相同。   此时压缩机工作,经过蒸发器冷却的空气可以经过加热器加热,也可以不经过加热器加热。 图4-21 A/C位置   (a) A/C(正常空调)位置时的控制面板;(b) A/C(正常空调)位置时的风口状况;   (c) A/C(正常空调)位置时的各风门位置   (4)  VENT(通风)位置。如图4-22(a)所示,面板功能键位于VENT(通风)位置,调风键位于Lo(低)位置。如图4-22(b)所示,驾驶室上部四个风口将车外空气直接引入,配气系统各风门位置与A/C(正常空调)位置相同。   此时压缩机不工作,空气也不加热。    (5) FLOOR(暖气)位置。如图4-23(a)所示,面板功能键位FLOOR(暖气)位置,调温键位于WARM位置,调风键位于Hi高速位置。如图4-23(b)所示,驾驶室地板风口有热空 图4-22 VENT位置 (a) VENT(通风)位置时的控制面板;(b) VENT(通风)位置时的风口状况 图4-23 FLOOR位置 (a) FLOOR(暖气)位置时的控制面板;(b) FLOOR(暖气)位置时的风口状况;   (c) FLOOR(暖气)位置时的各风门位置 图4-23 FLOOR位置 (a) FLOOR(暖气)位置时的控制面板;(b) FLOOR(暖气)位置时的风口状况;   (c) FLOOR(暖气)位置时的各风门位置    气吹出,并有少量热空气吹向挡风玻璃。如图4-23(c)所示,配气系统各风门位置为:气源门打开外部新鲜空气入口;中风门打开下风口;化霜门将中风口关闭,打开化霜口。调温门打开流经加热器的空气入口,可以根据实际需要(最暖和、中等暖和、微暖和),将调温门处于上、中、下三种位置,使外部空气与热空气按一定比例混合。   此时,压缩机不工作,可以控制鼓风机转速。   (6) MIX(取暖和化霜)位置。如图4-24(a)所示,控制面板功能键位于MIX(取暖和化霜)位置,调温键可以根据需要进行调节。如图4-24(b)所示,空气由车外进入,经过加热的空气分别从除霜风口、地板风口吹出,中风口关闭。如图4-24(c)所示,各风门位置为:气源门打开外部新鲜空气入口,调温门可根据需要在中间位置调节;中风门位于中间位置,打开部分地板风口;化霜门关闭中风口,打开除霜风口。 图4-24 MIX位置   (a) MIX(取暖和化霜)位置时的控制面板;(b) MIX(取暖和化霜)位置时的风口状况;   (c) MIX(取暖和化霜)位置时的各风门位置   (7)  DEFROSTER(化霜)位置。如图4-25(a)所示,控制面板功能键位于DEFROSTER(化霜)位置,调温键位于WARM位置。如图4-25(b)所示,空气由车外进入,经过加热的空气主要从化霜口吹出,少量吹向地板风口,中风口关闭。如图4-25(c)所示,各风门位置为:气源门打开外部新鲜空气入口;调温门可根据需要全开或半开加热器入口;中风门将大部分热空气引入化霜口,少量吹向地板风口;化霜门关闭中风口,打开除霜风口。   此时,气温若在10℃以上,压缩机工作,用于除湿。 图4-25 DEFROSTER位置 (a)  DEFROSTER(化霜)位置时的控制面板;(b)  DEFROSTER(化霜)位置时的风口状况;   (c)  DEFROSTER(化霜)位置时的各风门位置      2) 控制与执行元件   真空系统是通过控制真空通断实现执行元件对空调各风门动作的系统。主要由真空罐、真空选择器、真空驱动器和真空管路四部分组成。   (1) 真空罐的作用是向系统提供稳定的真空压力和储存真空。真空源一般来自发动机进气歧管,发动机工况变化时,真空度绝对压力会在101~33.7 kPa之间变化,会影响真空系统的调控工作,一般要进行调节。   真空罐的结构如图4-26所示,由真空室和真空保持器组成。真空室是一个金属罐,内装一个真空保持器。其工作原理为:真空保持器5内有一个空心膜阀9和膜片6,将其分成三个腔;中腔与发动机进气管相连;右腔分别与真空室和真空执行系统相连。当发动机真空度大于真空罐时,将空心膜阀膨胀右移,接通真空室,使其真空度提高;同时膜片克服弹力左移,使真空室与真空执行系统的气口打开,形成通路;当发动机真空度小于真空罐时,空心膜阀外面压力将其压扁,关闭与真空室的通路,同时膜片右移,关闭气口,保持罐内真空度。 图4-26 真空罐 1—气孔 2—发动机歧管接口 3—真空出口 4—气孔 5—真空保持器 6—膜片 7—真空罐 8—弹簧 9—空心膜阀      (2) 真空驱动器的功能是将真空信号转变成机械信号,用于启闭风门和阀门,其实质是一个膜盒,根据结构主要有单膜片、双膜片和伺服驱动器三类。   单膜片真空驱动器外形与内部结构如图4-27所示,主要由弹性膜片、弹簧、与膜片固定的连杆组成。连杆只有两个位置:当膜盒通过胶管接通真空时,膜片克服弹力将连杆上拉;当切断真空源时,弹簧推动膜片使连杆复位,用于控制风门的启闭。 图4-27 单膜片真空驱动器  (a) 外形;(b) 内部结构 1—复位弹簧 2—真空接口 3—膜片 4—气孔 5—连杆      双膜片真空驱动器外形与内部结构如图4-28所示。它由两个膜片、两组复位弹簧、与一个膜片固定的连杆组成。连杆有三个位置:当A室有真空时,连杆提到一半;两室(A、B室)都有真空时,连杆移到最上端;若无真空时,连杆则位于最下端,分别可使风门处于全开、半开或全闭位置。   伺服驱动器主要用于全自动的汽车空调上,结构与单膜片真空驱动器类似,它的连杆位置可根据真空度不同处于全伸长和全收缩之间的任何一个位置上。这方面内容在后面章节介绍。 1—气孔 2—连杆 3—B室膜片 4—B室弹簧 5—中阀B室真空接口   6—A室膜片 7—A室弹簧 8—真空接口   图4-28 双膜片真空驱动器   (a) 内部结构;(b) 外形   (3) 真空选择器的作用是根据空调器控制的需要,选择调配真空源与多个真空驱动器的连接,控制整个真空系统的工作。   真空选择器主要构造为橡胶圆盘上开有若干圆弧槽,分配真空通路和真空驱动器通路的通断。机械连杆与面板功能键相连,当移动功能选择键时,带动圆盘转动,关闭或接通相应的真空气路,控制真空执行器动作,实现各风门的开闭。工作原理在后面的实例中具体介绍。   (4) 真空管路一般采用不同颜色的真空橡胶管,分接不同的通路。其中白色胶管用于连接外来空气口;蓝色胶管连接进气风门和上风门;红色胶管用在全真空;黄色胶管连接中风门和除霜门。通常真空管路捆在一起作为一个整体,就像一组线束。   3. 真空控制原理   下面以图4-21所示的典型半自动真空控制配气系统为例,介绍其基本结构与工作原理。   图中真空控制部件包括真空罐、真空选择器、真空驱动器和真空管路。其中真空选择器受面板的功能选择键控制,其结构如图4-29所示,共有OFF、MAX、NORM、BILEVEL、VENT、HEATER、DEF七个功能位置,如表4-1所示。真空驱动器包括气源门真空驱动器、热水阀真空驱动器、上风口和中风口真空驱动器,下风口真空驱动器。配气部件包括调温门、蒸发器、加热器、调温键、上风门、下风门。调温键直接控制调温门的位置。 1—进气歧管接口 2—真空罐 3—调温键在COOL时,热水阀真空切断 4—真空选择器   5—热水阀真空驱动器 6—气源门真空驱动器 7—下风口真空驱动器 8—上风口和中风口真空驱动器9—在MAX功能时规定新鲜空气占20%的外来空气口开启位置 10—外来空气口   11—车内循环空气风口 12—外来空气口阀门 13—蒸发器 14—调温门 15—加热器芯   16—下风口 17—下风口阀门 18—中风口和上风口阀门 19—中风口 20—空调控制面板   21—调温门拉索 22—空调风机 23—热水真空阀 24—上风门(除霜门)   图4-29 半自动空调系统的真空控制结构图 表4-1 空调功能键说明 表4-1 空调功能键说明 调温键控制调温门的原理如下:   (1) 当功能键位于OFF(关闭)位置时,真空选择器位于管接口①,真空驱动器6和真空驱动器7左侧有真空作用,使气源门关闭车外空气循环通道,同时下风口关闭。其余真空驱动器无真空作用,关闭热水真空阀和中风口,但除霜门打开。   (2) 当功能键在MAX(最冷)位置时,真空选择器处于位置②,真空驱动器6有真空作用,气源门在设定位置上,让80%的车内循环空气和20%车外空气混合进入空调器。真空驱动器7右端有真空作用,下风口关闭。真空驱动器8有真空作用,打开中风口,关闭上风口,冷气直吹人体上部。真空热水阀通断受调温键控制,此时调温键置于COOL位置,关闭热水阀。如将调温键移开COOL位置,则热水阀工作,让冷却水进入加热器。   (3) 当功能键在NORM(A/C)位置时,真空选择器位于真空切断器③。真空驱动器6无真空作用,则气源门关闭车内循环空气,打开车外空气通道。真空驱动器7右侧有真空作用,关闭下风门。真空驱动器8有真空作用,打开中风门,关闭上风门。调温键只要离开COOL位置,热水阀驱动器就有真空作用,加热器有冷却水循环。移动调温键,调温门在拉绳作用下打开通向加热器的冷空气。调温键移动位置越大,空调温度越高。   (4) 当功能键位于BILEVEL位置(双层出风)时,真空选择器在位置④,真空驱动器6无真空作用,气源门打开,让车外空气进入,车内循环空气关闭。真空驱动器7两端均无真空作用,下风门处于半开状态;真空驱动器8有真空作用,关闭上风门,将中风门打开。真空驱动器5有真空作用,热水阀打开,加热空气。此时压缩机工作,空调风从中风口和下风口两层吹入车内。   (5) 当功能键位于VENT(通风)时,真空选择器处于位置⑤。真空驱动器6无真空作用,气源门让车外空气进入。真空驱动器5无真空作用,将热水阀关闭,加热器无冷却水循环。真空驱动器7右侧有真空作用,左侧无真空作用,则关闭下风门;真空驱动器8有真空作用,则上风门关闭,打开中风门。此时压缩机不工作,外来空气既不被加热,也不被冷却,从中风口直接送入车内。   (6) 当功能键位于HEATER(暖风)位置时,真空选择器位于⑥,真空驱动器6无真空作用,气源门关闭车内循环空气口,打开车外空气进入口;真空驱动器7左侧有真空作用,右侧无真空作用,下风口打开;真空驱动器8无真空作用,中风口关闭,上风口打开;真空驱动器5有真空作用,热水阀开启,加热器有冷却水循环;车外空气没有降温,但被加热,从上风口吹向挡风玻璃,从下风口吹向脚部。   (7) 当功能键在DEF(除霜)位置时,真空选择器位于⑦,真空驱动器6无真空作用,气源门使外来空气送入,关闭车内空气循环;真空驱动器7右侧有真空作用,左侧无真空作用,故下风门关闭;真空驱动器8无真空作用,中风门关闭,上风门打开;真空驱动器5有真空作用,热水阀开启,加热器工作。被加热的车外空气吹向挡风玻璃除霜。   目前国内外大部分中档轿车如:桑塔纳2000、切诺基和部分中高挡轿车如:别克、奥迪等车型均采用上述半自动真空控制的配气系统。
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