1、第四章第四章 汽車空調的采暖、通風與凈化系統汽車空調的采暖、通風與凈化系統 汽車安裝空調系統的目的是為了調節車內空氣的溫度、濕度，改善車內空氣的流動， 并且提高空氣的清潔度。因此汽車空調系統主要由制冷系統、采暖系統、分配通風 系統、空氣凈化系統等幾個部分組成。 第一節第一節 汽車空調采暖系統汽車空調采暖系統 一、汽車空調采暖系統的主要作用一、汽車空調采暖系統的主要作用 1加熱器和蒸發器一起將冷熱空氣調節到人所需要的舒適溫度 2冬季供暖 3車上玻璃除霜 二、汽車空調供暖系統的分類二、汽車空調供暖系統的分類 （一）根據所使用的熱源不同，可分為非獨立式供暖系統和獨立式供暖系統。（一）根據所使用的熱源

2、不同，可分為非獨立式供暖系統和獨立式供暖系統。 1非獨立式供暖系統非獨立式供暖系統 非獨立式供暖系統，也可稱為余熱式供暖系統，它利用汽車排氣余熱或發動 機冷卻循環水的余熱作為熱源并引入熱交換器，由風機將車內或車外空氣吹過 熱交換器而使之升溫。余熱式供暖系統又分為余熱水暖式供暖系統和余熱氣暖 式供暖系統兩種形式。 1）余熱水暖式供暖系統）余熱水暖式供暖系統 利用發動機的冷卻水為熱源來供暖的系統，稱為余熱水暖式供暖系統。轎車、貨車 和小型面包車常用這種裝置。 2）余熱氣暖式供暖系統）余熱氣暖式供暖系統 利用汽車排氣余熱來供暖的系統，稱為余熱氣暖式供暖系統，主要有以下兩種形 式。 （1）熱交換器式）

3、熱交換器式 這種裝置的工作原理是在發動機的排氣管上，安裝一個熱交換器作加熱空氣。 （2）熱管式）熱管式 利用熱管換熱器，回收發動機排氣中的余熱，主要用大型汽車的冬季暖。 2獨立式供暖系統獨立式供暖系統 大型豪華旅車、客車以及在寒冷地區使用的汽車，常用獨立式供暖系統。所謂獨 立式，即它的運行獨立于發動機。根據被加熱介質的不同，分為氣暖式加熱器和 水暖式加熱器。 （二）根據空氣循環方式，汽車供暖系統又分為內氣式、外氣式、內外混合式（二）根據空氣循環方式，汽車供暖系統又分為內氣式、外氣式、內外混合式 1內氣式（又稱內循環式）內氣式（又稱內循環式） 是指利用車內空氣循環，將車廂內部空氣（用過的）作為載

4、熱體，讓其通過熱交 換器升溫，使升溫后的空氣再進入車廂內取暖。 2外氣式（又稱外循環式）外氣式（又稱外循環式） 是指利用車外空氣循環，全部使用車外新鮮空氣作為載熱體，讓其通過熱交換器升 溫，使升溫后的空氣再進入車廂內取暖。 3內外氣并用式（又稱內外混合式）內外氣并用式（又稱內外混合式） 是指既引進車外新鮮空氣，又利用部分車內的原有余氣，以新舊空氣的混合體作為 載熱體，通過熱交換器，向車廂里供暖。 三、汽車空調采暖系統的構造與原三、汽車空調采暖系統的構造與原 理理 （一）余熱式采暖系統（一）余熱式采暖系統 1余熱水暖式采暖裝置余熱水暖式采暖裝置 （1）余熱水暖式采暖裝置的結構）余熱水暖式采暖裝置

5、的結構 與工作原理與工作原理 水暖式加熱系統的結構組成如圖 4-1所示 圖4-1余熱水暖式暖風加熱系統結構圖 工作原理：工作原理：從發動機出來的冷卻液經過 節溫器，在溫度達到80時，節溫器開 啟，讓發動機冷卻液流到供暖系統的加 熱器，在節溫器和加熱器之間設置了一 個熱水控制開關，用來控制熱水的流動， 冷卻液的另一部分流到散熱器。冷卻液 在加熱器散熱，加熱周圍的空氣，然后 再用鼓風機將熱空氣送到車內；冷卻液 從加熱器出來，在水泵的泵吸下，又重 新進入發動機的散熱器內，冷卻發動機， 完成一次供暖循環。如圖4-2所示。 圖4-2余熱水暖式暖風加熱系統 水暖式采暖系統的暖風機結構如 圖4-4所示。 圖

6、4-4水暖式采暖系統分解圖 （2）水暖式采暖系統主要部件）水暖式采暖系統主要部件 水暖式暖風機水暖式暖風機 水暖式暖風機有兩種，一種是單獨 式暖風機，另一種是整體空調器。 單獨式暖風機由加熱器、風扇、外 殼組成，如圖4-3所示。 圖4-3單獨式暖風機 整體空調器將加熱器和蒸發器裝在一個箱 子里，共用一臺風扇，兩者之間用閥門隔 開，如圖4-5所示。 圖4-5整體空調器 熱水閥熱水閥 熱水閥用來控制采暖機的冷卻液 通路，通常裝在加熱器入水管的 前面。 熱水閥有兩種：一種是拉繩控制 閥，另一種是真空控制閥。 拉繩控制閥在手動空調中使用， 依靠人工移動調節鍵來移動開關 的鋼索，以關閉或打開控制閥， 如

7、圖4-6所示。 圖4-6拉繩冷卻液控制閥 真空控制閥可以用于手動空調，也可以用 于自動空調。它主要由一個封閉膜片盒、 活塞和閥體所組成，如圖4-7所示。膜片盒 內有膜片（橡膠片）、彈簧和真空管接頭。 控制真空冷卻液閥的是真空膜片盒，真空 從發動機的進氣歧管或真空罐引來。 圖4-7真空冷卻液控制閥 （3）風道布置）風道布置 水暖式采暖系統的進、排風裝置是由 進風筒、出風筒、出風口和控制風門 等組成，如圖4-8所示。 圖4-8水暖式采暖系統風控裝置 圖4-9所示為水暖式內外混合循環暖風裝置。 圖4-9水暖式采暖系統風道布置圖 2余熱氣暖式加熱裝置的結構與工作原理余熱氣暖式加熱裝置的結構與工作原理

8、氣暖式供暖系統是利用發動機的排氣余熱進行車廂采暖。 氣暖式采暖系統按布置可分為直熱式和間接換熱式。 （1）直熱式）直熱式 直熱式是采用鑄鐵圓形暖氣管或用薄鐵板制成的圓形、方形暖氣管，在車內通道處 地板上前后縱向布置，前端接于發動機排氣管后。 （2）間接換熱式）間接換熱式 間接換熱式由風機、熱交換器、暖風管道和控制元件等四部分組成。 余熱氣暖式暖風裝置按空氣加熱器結構不同，可分為熱交換器式和熱管式兩種型式。 熱交換器式熱交換器式 汽車余熱氣暖熱交換器式采暖裝置 結構是在發動機的排氣管上安裝一 個熱交換器用于加熱空氣。工作時， 將通往消聲器的閥門關閉，汽車廢 氣就進入熱交換器內，用于加熱熱 交換器

9、外的冷空氣，冷空氣通過熱 交換器吸收熱量后溫度升高，由風 機吹入車廂內用于采暖和除霜，如 圖4-10所示。 圖4-10余熱氣暖熱交換器式采暖裝置結構 熱管式熱管式 利用小型熱管式換熱器，高效回收汽車發動機排 氣中的余熱，用于大型汽車的冬季采暖。 汽車發動機的廢氣通過廢氣進口進入熱管換熱器 的加熱段，使“碳鋼氨”重力式熱管（垂直 安裝）內的氨液真空蒸發，蒸氣在熱管冷凝段放 出熱量，加熱由汽車車頭窗下通風口進入的新鮮 空氣，加熱后的新鮮空氣由風機吹送到車廂內用 于采暖。如圖4-11所示。 圖4-11熱管換熱器安裝結構 這類采暖裝置有效地利用了 排氣余熱，在8m長以上客 車上裝用，車內外溫差可達 到

10、30以上。如圖4-12所示。 圖4-12客車熱管式采暖裝置布置 （3）廢氣水暖式采暖系統）廢氣水暖式采暖系統 廢氣水暖系統是在總廢氣出口處，安 裝一個帶翅片的熱水器，700 800的高溫廢氣加熱流過熱水器的 水，這種水是乙二醇和水的液體，溫 度達到105左右，再將熱水送到空 調器的加熱器加熱空氣，送到車內調 節溫度，如圖4-13所示。 圖4-13廢氣水暖系統 （二）獨立式供暖系統（二）獨立式供暖系統 1獨立氣暖式采暖裝置結構與工作原理獨立氣暖式采暖裝置結構與工作原理 獨立氣暖式供暖系統這種裝置一般由燃燒 室、熱交換器、燃油供給系統、空氣供給 系統、控制系統等組成，如圖4-14所示。 圖4-14

11、獨立氣暖式加熱器結構圖 其工作過程為：風扇電機接通電源，帶動助燃空氣風扇 和暖風風扇，同時油泵向燃燒室供油，油在燃燒室進口 處霧化與自助燃空氣進口進來的空氣混合，由火花塞點 火燃燒。燃燒產生的熱量經熱交換器與由冷風進口進來 的冷風進行熱交換，冷風變為暖風由暖風出口供入車廂 內。 2獨立水暖式暖風裝置的結構與獨立水暖式暖風裝置的結構與 工作原理工作原理 獨立水暖式供暖系統獨立水暖式供 暖系統的工作原理與氣暖式基本相 同，不同的是加熱介質是水而不是 空氣，用水泵代替了風扇。 獨立式水暖式暖風加熱裝置的結構 如圖4-15所示，它由熱交換器、風 機、電動機及外殼等組成。 圖4-15獨立水暖式加熱器結構

12、圖 其工作過程為：風扇電機接通電源，帶動 助燃空氣風扇和暖風風扇，同時油泵向燃 燒室供油，油在燃燒室進口處霧化與自助 燃空氣進口進來的空氣混合，由火花塞點 火燃燒。燃燒產生的熱量經熱交換器與由 進水口進來的冷水進行熱交換，冷水變為 暖水后從出水口輸送到安裝于車內的暖風 加熱器，使鼓風機送來的車廂內空氣（內 氣式）或外部空氣（外氣式）與暖風加熱 器中的熱水進行熱交換，鼓風機再將加熱 后的空氣送入車廂內。整個加熱器的運行 由控制裝置控制。 第二節第二節 汽車空調的通風裝置與凈化裝置汽車空調的通風裝置與凈化裝置 為了保證乘員健康，汽車空調不斷地將新鮮空氣送入車內取代污濁空氣，并通過 凈化設備，提高車

13、內空氣的清新度的過程，稱為通風凈化。 一、通風裝置一、通風裝置 將新鮮空氣送進車內，取代污濁空氣的過程，稱為通風。根據我國對轎車、客車的 空調新鮮空氣要求，換氣量按人體衛生標準最低不少于20m3/h人，且車內的CO2的 體積分數一般應控制在0.03以下，風速在0.2m/s 汽車空調的通風方式一般有動壓通風、強制通風和綜合通風三種。 （一）動壓通風（一）動壓通風 動壓通風也稱自然通風，它是利用汽車行駛時對車身外部所產生的風壓為動力， 在適當的地方開設逆風口和排風口，以實現車內的通風換氣。 圖4-17轎車空調風的循環 普通轎車車身的模型進行風洞試驗的表面壓力分布圖如圖4-16所示。動壓通 風時，車

14、內空氣的流動如圖4-17所示。 圖4-16轎車車身表面風壓分布 動壓通風時，大型客車車內空氣的流動如圖4-19所示。 圖4-19大客車空調風在車內的循環 （二）強制通風（二）強制通風 強制通風是利用鼓風機強制將車外空氣送入車廂內進行通風換氣的，它可克服動 壓通風系統在車速低或停車時車內空氣流速太低或不流動，使人覺得不舒服的缺 點。 （三）綜合通風（三）綜合通風 綜合通風是指一輛汽車上同時采用動壓通風和強制通風。 二、汽車空調的空氣凈化裝置二、汽車空調的空氣凈化裝置 汽車空調的凈化包括兩部分：車室外空氣的凈化和車內循環空氣的凈化。 1對粉塵的凈化對粉塵的凈化 汽車在公路上行駛，粉塵是汽車空調的最

15、大污染物。根據粉塵特性的不同，除塵 凈化可以采取過濾除塵和靜電除塵兩種。 （1）過濾除塵裝置）過濾除塵裝置 過濾除塵是在空調系統的送風和回風口處設置空氣濾清裝置，它的原理主要是對塵 埃進行篩濾和攔截，其次是借助慣性作用和擴散作用。 （2）靜電除塵裝置）靜電除塵裝置 靜電除塵是在空氣進口的過濾器后再設置一套靜電除塵裝置或單獨安裝一套用于凈化 車內空氣的靜電除塵裝置。 下圖為靜電除塵式空氣凈化過程圖。 靜電除塵器的工作原理是以靜電除塵方式把微小的顆粒塵埃、煙灰及汽車排出的氣體 中含有的微粒吸附在集塵板上。其工作過程是通過高壓放電時產生的加速離子通過熱 擴散或相互碰撞而使浮游塵埃顆粒帶電，然后在高壓

16、電場中庫侖力的作用下，克服空 氣的阻力而被吸附在集塵電極板上，如圖4-21所示為靜電除塵原理圖。 圖4-21靜電除塵器工作原理 圖4-22所示為實用的靜電集塵式空氣凈化裝置結構示意圖，它通常安裝在制冷、 采暖采用內循環方式的大客車上，采用這種裝置凈化后的空氣清潔度很高，可 以充分滿足汽車對舒適性的要求。 圖4-22靜電除塵式空氣凈化裝置結構示意圖 （3）汽車空調常用的過濾器）汽車空調常用的過濾器 初效過濾器初效過濾器 中效過濾器中效過濾器 高效過濾器高效過濾器 靜電除塵過濾器靜電除塵過濾器 水淋式過濾器水淋式過濾器 圖4-24水淋式過濾器 圖4-23高效過濾器 2汽車空調的除臭去毒汽車空調的除

17、臭去毒 利用活性炭除臭利用活性炭除臭 利用活性炭來除臭仍然是汽車空調除臭的主要方法，它能吸附空氣中有毒有氣味的 成分，如汗臭、煙臭和人體發出的各種異味，其次還能吸收有害的氯化物和硫化物。 （2）催化反應器去毒）催化反應器去毒 活性炭只能吸附有氣味的氣體，對汽車空調最常存在的有毒氣體CO、NOx、HC 等幾乎不起吸附作用。近年來已經研究出高效除去汽車空調中常有的有毒氣體的 方法，就是使用催化反應器。當帶著有毒的CO、NOx和HC化合物的氣體通過催 化反應器時，在催化劑的作用下，CO、NOx、HC化合物在較低的溫度下（250 350），很快進行化學反應，轉化為無毒性的CO2、N2和H2O，其化學反

18、應方 程式為： 222 322COOHNHCNOCO x 催化劑 （3）負離子發生器）負離子發生器 現代醫學研究發現，空氣中含有三類離子，即：輕離子、中離子、重離子，三種離 子都是帶電離子，其中帶負電荷的輕離子稱負離子，對人體健康有益，其它的離子 對人體有害。 負離子發生器一般利用電暈放電法使空氣離子化。其原理如圖4-25所示。 圖4-25空氣負離子發生器器工作原理 利用針狀電極和金屬網電極之 間的高電壓作用產生不均勻的 電場，使空氣電離。當針狀電 極上加上負高壓脈沖時，就會 將針狀電極附近的空氣電離化， 電離產生的正離子被負電極吸 收，而負離子空氣通過金屬網 正極，在風扇作用下，送到空 調車

19、內，成為負離子空氣。 負離子發生器的電壓約50kV， 脈沖頻率為50Hz，通常采用的 風速在10m/s以內。 3空氣凈化器空氣凈化器 空氣凈化器是一種將除塵和去毒及除臭功能集于一身的空氣清潔器，它由電離部、 集塵部、活性炭吸附器等三部分組成，如圖4-26所示。 圖4-26空氣凈化器 第三節第三節 汽車空調配氣方式與氣流組織形式汽車空調配氣方式與氣流組織形式 一、汽車空調的配氣方式一、汽車空調的配氣方式 汽車空調配氣系統的基本結構如圖4-27所示，它通常由三部分構成：第一部分為空 氣進口段，主要由用來控制新鮮空氣和室內循環空氣的風門葉片和伺服器組成；第 二部分為空氣混合段，主要由加熱器和蒸發器組

20、成，用來提供所需溫度的空氣；第 三部分為空氣分配段，使空氣吹向面部、腳部和風窗玻璃上。 圖4-27汽車空調送風系統 空調送風系統的工作過程 如下：車外新鮮空氣+車 內循環空氣進入風機 空氣進入蒸發器冷卻由 風門調節進入加熱器的空 氣進入各吹風口。 汽車空調配氣方式有以下幾種： （一）按功能分類（一）按功能分類 汽車空調配風方式按功能可分為冷暖分開型、冷暖合一型和全功能型。 1.冷暖分開型冷暖分開型 制冷和采暖系統各自分開，由兩個完全獨立的冷風機和暖風機所組成，各有各的 送風機。相應的控制系統也是完全分開的。制冷時完全是吸人車內空氣，采暖時 既可吸人車內空氣，也可吸人車外新鮮空氣。如圖4 -28

21、所示， 圖4-28冷暖分開型汽車空調示意圖 2冷暖合一型冷暖合一型 在暖風機的基礎上增加蒸發器心和冷氣出風口，但制冷和采暖各自分開，不能同時 工作。目前許多轎車(如桑塔納轎車等)都還采用這種結構型式。如圖4-29所示。 圖4-29冷暖合一型汽車空調示意圖 3全功能型全功能型 全功能型汽車空調集制冷、除濕、采暖、通風和凈化于一體，既可供冷氣，又可 供暖氣，還可進行通風、除塵。 北京切諾基吉普車空調系統就屬這種類型，圖4-30所示為其空氣處理系統示意圖。 圖4-30全功能型汽車空調空氣處理系統示意圖 （二）按空氣流動路徑分類（二）按空氣流動路徑分類 汽車空調配風方式按空氣流動路徑可分為再熱空氣混合

22、式、冷風和熱氣并進式和 半空調方式。 1.再熱空氣混合式再熱空氣混合式 新鮮空氣和循環空氣經風門調合后，由風機吹向蒸發器進行冷卻，再經過風門 進入加熱器加熱，處理后的空氣分別按功能要求從出風口送人車內。 圖4-31所示為再熱空氣混合 式配氣流程圖。從圖中可看 出其工作過程為：車外空氣 +車內空氣進入風機混 合空氣進入蒸發器冷卻由 風門調節進入加熱器加熱 進入各吹風口。 圖4-31空氣混合式汽車空調送風流程圖 2全熱式配氣系統全熱式配氣系統 如圖4-32所示為全熱式配氣流程圖。從圖中可看出其工作過程為：車外空氣+車內空氣 進入風機混合空氣進入蒸發器冷卻出來后的空氣全部進入加熱器加熱后的空 氣由各

23、風門調節風量分別進入各吹風口。 圖4-32全熱式汽車空調送風流程圖 3冷風和熱氣并進式冷風和熱氣并進式 新鮮空氣和循環空氣經風門配送后。由風機吹出，空氣經由調風門調節后進人并 聯的蒸發器和加熱器，蒸發器的冷風從上面吹出，對著人身上部，而熱空氣對準 腳部吹并起除霜作用。如圖4-33所示。 圖4-33冷風與熱氣并進式配氣工作原理圖 4半空調方式半空調方式 新鮮空氣和循環空氣經風門調合后，由風機吹入蒸發器冷卻，再經過風門，部 分進入加熱器加熱，冷氣出風口不再調試。其模式如圖4-34所示。 圖4-34半空調工作模式 同樣，風門配送處理后的空氣，若蒸發器不開，則空氣全部進入加熱器，送出暖 風；若加熱器不動，送出全部是冷風；若兩者都不動，則送出的是自然風。其系 統結構如圖4-35所示。 圖4-35半空調配氣系統 二、汽車空調的氣流組織形式二、汽車空調的氣流組織形式 1.氣流選擇調節氣流選擇調節