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一、汽车空调的基本概念

汽车空调是家用空调的延伸，可对汽车驾驶室和车厢内的温度、湿度、流速和清洁度等参数进行调节，使驾驶员和乘客感到舒适。

衡量汽车空调质量的指标主要有如下4个。

1.温度

在夏季，人感到最舒适的温度是22℃～28℃；而在冬季，则是16℃～18℃。温度低于14℃时，人就会感觉到冷，温度越低，越觉得手脚动作僵硬，不能灵活操作机件。温度超过28℃时，人就会觉得燥热，温度越高，越觉得头昏脑胀，精神集中不起来，思维迟钝，容易造成交通事故。温度超过40℃，则对身体的健康会造成损害。另外，人体面部所需求的温度比足部略低，即要求“头凉足暖”，温差大约为2℃。

2.湿度

湿度的指标用相对湿度来表示。人觉得最舒适的相对湿度在50%～70%之间，所以汽车空调的湿度参数要求控制在此范围内。

3.清洁度

由于车内空间小、乘员密度大，所以在密闭的空间内极易发生缺氧和二氧化碳浓度过高的情况。汽车发动机废气中的一氧化碳、道路上的粉尘、野外的花粉都容易进入车厢内，造成车内空气混浊，影响司乘人员的身体健康。因此，汽车空调必须具有对车内空气进行过滤的功能，以保证车内空气的清新度。

4.流速

人在流动的空气中比在静止的空气中感觉要舒服，这是因为流动的空气能促使人体向外散热。所以，空气流速是汽车空气调节的重要内容之一，通常空气流速在0.2 m/s为好，并且以低速流动为佳。

二、汽车空调技术的发展

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。

第一阶段：单一取暖。1925年，首先在美国出现了利用汽车冷却水通过加热器取暖的方法，到1927年发展到具有加热器、风机和空气滤清器的比较完整的取暖系统。

第二阶段：单一冷气。1939年，由美国通用汽车帕克公司（Packard）首先在轿车上安装了机械制冷的空调器。

第三阶段：冷暖一体化。1954年，美国通用汽车公司首先在纳什（Nash）牌轿车上安装了冷暖一体化的空调器，这时的汽车空调基本上具有调节车内温度、湿度的功能。

第四阶段：自动控制。美国通用汽车公司就着手研究自动控制的汽车空调器，并于1964年首先安装在卡迪拉克（Cadillac）牌轿车上，紧接着福特、克莱斯勒等汽车公司竞相在各自的高级轿车上安装。日本、欧洲国家直到1972年才在高级轿车上安装自动控制的汽车空调器。

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联合研究微机控制的汽车空调器，1977年同时安装在各自生产的汽车上。微机控制的汽车空调器功能增加了，且数字化显示。微机根据车内外的环境条件，控制汽车空调器的工作，实现了汽车空调运行与汽车运行的相互统一，极大地提高了调节效果，节约了燃料，从而提高了汽车的整体性能和舒适性。

未来汽车空调发展方向主要在以下几个方面：新型制冷剂的应用，功能更加合理、更加全面，故障诊断和操作控制更加智能化、可靠性更好等。

三、汽车空调的特点

汽车空调使用的特殊性，决定了它在结构、材料、安装、布置、设计、技术要求等方面与普通空调有较大的区别。汽车车厢内的工作条件比房间要恶劣得多，如汽车直接暴露在太阳下或风雪下，隔热措施困难；汽车在行驶时有大量风沙、废气从各种缝隙钻入车厢，造成车厢的空气污染并增加热负荷；汽车的行驶速度变化无常，难以保证稳定的空调工况等。汽车空调的特点如下所述。

① 要求制冷量大，降温迅速。

a.作为汽车空调的对象，汽车车厢容积狭小，人员密集，有时流动性还较大，车身热工性能和密封性能都较差，其热、湿负荷大，气流分布难以均匀，因此，要求所配备的汽车空调机组制冷量要大，能迅速降温。

b.太阳入射热负荷大，而车厢隔热困难。车内温度决定于暴露在太阳下的表面积与车厢内容积之比以及门窗面积与车厢表面积之比。

c.在我国大部分地区，夏季汽车长时间停在烈日之下，车内温度会上升到50℃以上。

② 不便于用电力作为动力源，必须用汽车发动机（简称主机）或辅助发动机（简称辅机）来带动压缩机。在动力源的处理上，汽车空调比普通的房间空调要困难得多，迄今为止，其压缩机不是靠主机就是靠辅机驱动，这就决定了汽车空调压缩机只能采用开启式结构，这带来了轴封要求高、制冷剂容易泄漏的问题。

当空调压缩机由主机驱动时，其制冷能力随车速和负荷的变化较大。当汽车慢速行驶或怠速状态时，其制冷能力较小，难以维持稳定的空调工况，甚至无法正常工作。

③ 系统中冷媒（制冷剂）流量变化幅度大，设计困难。对于主机驱动的汽车空调，由于汽车车速变化大，发动机的转速可从600 r/min变到4000 r/min，压缩机的转速与主机转速成正比，因而压缩机的转速变化也可能比主机转速高7倍，这对汽车空调系统的流量控制、冷量控制等方面的设计造成了困难。

④ 冷凝温度高。对于轿车、货车、小型旅行车等大多数车辆，冷凝器置于汽车水箱的前面，通风冷却效果受发动机水箱辐射的热量、汽车行驶速度、路面尘土污染的影响，尤其在汽车怠速或爬坡时，不仅冷凝器温度及冷凝压力异常升高，而且汽车发动机水箱散热也受到影响。即使冷凝器装在汽车车身侧面，冷却条件也不太理想。

⑤ 制冷剂容易泄漏。由于汽车在颠簸不平的道路上快速移动、震动厉害、连接处容易松动，冷凝器容易因被飞石击伤或泥浆腐蚀，产生渗漏现象。

汽车是运动中的物体，要能适应道路颠簸等各种路况，因此，对包括汽车空调系统各组成部件在内的零部件震动、噪声、安全可靠等方面的技术要求更严格。为保证汽车空调工作的可靠性、减少制冷剂的泄漏，对压缩机的密封、制冷剂管路的连接和冷凝器防腐蚀与防击伤等措施，都比普通空调要求高。

⑥ 汽车本身结构非常紧凑，可供安装汽车空调设备的空间也极为有限，这不仅对汽车空调的外形、体积和质量要求较高，而且对其性能和选型也会产生影响。

⑦ 由于车厢高度低，风量分配不易均匀，因而车内的温度分布也不易均匀。

⑧ 当汽车空调装置消耗主机的动力时，我们必须考虑其对汽车动力与操作性能的影响，也必须考虑车速变化幅度大或变化频繁给汽车空调制冷剂流量控制、制冷量控制、系统设计带来的影响。

制冷剂与空气间的传热温差比较大，制冷剂的冷凝温度比相同外界气温下的普通空调要高。为使车厢内降温迅速，冷气送风湿度一般都比普通空调要低一些，因而其制冷剂的蒸发温度又要比普通空调低一些。这使得汽车空调机组配备的动力应比相同容量普通空调机组大，而且要大一倍左右。

四、汽车空调的组成

空调系统的组成

汽车空调主要由制冷装置、暖风装置、通风装置、加湿装置、空气净化装置和控制装置等部分组成。其目的是为了调节车内空气的温度、湿度，改善车内空气的流动性，提高车内空气的清洁度。

① 制冷装置：对车内空气或由外部进入车内的新鲜空气进行冷却或除湿，使车内空气变得凉爽舒适。

② 暖风装置：主要用于取暖，对车内空气或由外部进入车内的新鲜空气进行加热，达到取暖、除湿的目的。

③ 通风装置：将外部新鲜空气吸进车内，起通风和换气作用；同时，通风对防止风窗玻璃起雾也起着良好的作用。

④ 加湿装置：在空气湿度较低的时候，对车内空气进行加湿，以提高车内空气的相对湿度。

⑤ 空气净化装置：除去车内空气中的尘埃、臭味、烟气及有毒气体，使车内空气变得清洁。

⑥ 控制装置：对制冷和暖风装置的温度、压力进行控制，同时对车内空气的温度、风量、流向进行控制，保证汽车空调的正常工作。

五、汽车空调的分类

1.按功能分类

① 单一功能：是指冷风、暖风各自独立，自成系统，一般用于大、中型客车上。

② 组合式：是指冷、暖风合用一个鼓风机、一套操作机构。这种结构又分为冷、暖风分别工作和冷、暖风可同时工作两种方式，多用于轿车上。

2.按驱动方式分类

① 独立式汽车空调：有专门的动力源（如第二台内燃机）驱动整个汽车空调系统的运行，一般用于长途货运、高地板大中巴等车上。独立式汽车空调由于需要两台发动机，所以燃油消耗高，同时造成较高的成本，维修及维护也十分困难，而且发动机配件不易获得，尤其是进口发动机。另外，独立式汽车空调的设计和安装更容易导致系统质量问题的发生，这是因为额外的驱动发动机增加了发生故障的概率。

② 非独立式汽车空调：直接利用汽车的行驶动力来运转的汽车空调系统。非独立式汽车空调由主机带动压缩机运转，并由电磁离合器进行控制。接通电源时，离合器断开，压缩机停机，从而调节冷气的供给，达到控制车厢内温度的要求。其优点是结构简单、便于安装布置、噪声小。但由于需要消耗主机10%～15%的动力，会直接影响汽车的加速性能和爬坡能力。同时其制冷量受汽车行驶速度的影响，如果汽车停止运行，其汽车空调也停止运行。尽管如此，非独立式汽车空调由于其较低的成本（相对于独立式空调）、可靠的质量，已逐渐成为市场的主导产品。目前，绝大部分轿车、面包车、小巴都使用这种汽车空调。

六、汽车空调控制面板

在汽车空调系统中，温度的控制和风量的混合配送是由控制面板完成的。由于汽车空调的自动化程度不同，控制面板有手动、半自动真空和全自动3种。

1.手动、半自动真空控制面板与功能

手动、半自动真空控制面板的控制键形式有所不同，但它们的功能键控制的内容基本相同。桑塔纳、切诺基等车均采用图1-1所示的控制面板。其主要功能键的作用如下所述。

（1）功能选择键

它主要用于控制汽车空调的取暖、制冷、冷暖风或除霜，具体功能选择键的名称和作用如下：OFF——停止位置；MAX——快速降温位置；NORM（或A/C）——汽车空调位置；VENT——自然通风位置；HEATER（或FLOOR）——暖气位置；BI-LEVEL（或MIX）——分层送冷位置。

功能选择键移动到某位置，可通过拉绳或真空开关控制各个风门的开关位置，从而调节空气的温度与流向，具体工作过程将在以后的项目中介绍。

（2）温度键

对于手动系统，温度键主要用于控制调温门的位置。当其位于COOL（冷端）或WRAM（暖端）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，当其位于两者中间任意位置时，可得到不同比例的暖空气与冷空气的混合空气。半自动汽车空调系统主要用于设定系统的工作温度，使汽车空调工作在规定的温度范围内。

（3）调风键

调风键主要用于控制空调器内鼓风机的转速。手动系统一般有4个调速挡，即HI（高速）、LO（低速）、M1（中速1）和M2（中速2）。其调节原理是通过改变串联在风机电路中的电阻来达到调速的目的。

半自动汽车空调系统对送风量的控制，有LO（低）、AUTO（自动）和HI（高）3挡，它是按照操作者对空调的要求来工作的。高挡通常在车内外温差大时采用；而低挡则正好相反。自动挡可以根据环境温度的变化自动调整送风量在高、中、低位置。

（4）后风窗除霜键（DEF）

它属于一个电路开关，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。

（5）经济运行键（ECONOMY）

它是半自动汽车空调特有的功能键，其主要作用有以下两个。

① 当车内温度接近或者达到设定温度时，使风机转入低速运行状态，以节省能源。

② 在车内外温差不大时，停止制冷、采暖工作，而转入吸入外循环风的工作方式，这样既可以节省能源，又可以使车内空气质量得到很好的保证。

（6）出风方式键

① 当选择键位置时，风会分成两部分，一部分由中央出风口吹向面部，另一部分从下出风口吹向脚部。

② 当选择键位置时，所有风从中央出风口吹向面部。

③ 当选择键位置时，大部分风从下出风口吹向脚部，只有少量风吹向面部。

④ 当选择键位置时，风会从除霜口吹向风窗玻璃，从而对玻璃降霜。

（7）内外循环键

当该键处于位置时，空调属于外循环模式，使车外的新鲜空气进入车厢内。选择这个模式时，车外的空气将由鼓风机吹向车厢内。当该键处于位置时，空调属于内循环模式，使车厢内的空气在车厢内部循环，这时车外的空气无法进入车厢。当需要快速将车内温度调整到理想状态时，可选择打开内循环开关，在这种状态下，空气循环仅限于车厢内，能获得快速升（降）温的效果。

2.全自动控制面板与功能

空调装置操纵机构

全自动汽车空调系统能充分满足驾驶员及乘坐人员对舒适性的要求，实现了对车内空气流动、温度及湿度的自动调节，并且整个控制过程通过功能键来完成，无需再去调节控制柄。图1-2所示为某车型全自动控制系统的控制面板，各功能键的作用如下所述。

（1）OFF键

按下此键即关掉汽车空调，车外空气不再进入车内，可防止车外被废气及灰尘污染的空气进入车内。

（2）ECON键

此键是经济键。按下此键，温度、鼓风机速度、暖风及新鲜空气的分配都进行自动调节，汽车空调压缩机被关掉，只有新鲜空气或暖风通过鼓风机吹入车内。

（3）AUTO键

此键是自动键，适用于各种天气状态，一旦达到设定的温度，空调鼓风机将以最低转速运转；若温度发生变化，调节系统会通过改变鼓风机转速和调节温度门进行调节。天气寒冷时，暖空气从下出风口吹出，少部分暖空气吹到风窗玻璃上进行除霜；天热时，冷风从中央出风口吹出。

（4）BI-LEV键

此键是混合气按键，其工作位置、温度、鼓风机转速的调节与AUTO键功能相同，但空气的分配不同，暖风和冷风按给定的路线以相同的流量从中央出风口和下出风口吹出，只有少量空气吹到风挡玻璃上。

（5）DEF键

此键是除霜键，按下此键，大部分空气通向风窗玻璃进行除霜、除雾。此时空调鼓风机以高速运转。

（6）WARMER和COOLER键

此键用来调节车内温度，范围在18℃～29℃。按一下 WARMER 键，温度升高 l℃，超过29℃时，显示“HI”；按一下COOLER键，温度下降1℃，低于18℃时，显示“LO”。

HI和LO分别对应于全自动空调的最大采暖和最大制冷能力，在这两个位置上，温度自动调节不起作用。

（7）LO-HI键

此键是一个辅助功能键，是为降低或提高鼓风机转速而设置的。按下LO或HI键，空调鼓风机的转速就会下降或提高；如果要使LO或HI键回位，取消其辅助作用，只要按一下其他任何一个键即可。

（8）OUTSIDE TEMP键

此键为外部温度键。按下此键，将显示外部温度值，同时该键左侧的检查指示灯亮。天气寒冷时，鼓风机只有在发动机冷却液加温到50℃时才开始运转，以此键指示温度是否合适。如果点火开关接通后约1 min,OUTSIDE TEMP键左边的指示灯闪亮，则表示空调系统有故障；如果在行驶中有故障，光敏二极管同样也会显示。

汽车空调系统的使用方法

在OUTSIDE TEMP键的下方是温度指示选择开关℃和℉键。按下℃键时，显示温度为摄氏温度；而按下℉键时，显示温度为华氏温度。

该面板功能键的组合控制，可以完成对汽车空调系统的自诊断功能，故障码在显示屏幕上自动显示。