第3章 制冷系统的温度控制
EPR-Ⅲ型蒸发器压力调节器的结构更简单,它只有一 个铜质波纹管作制冷剂的通道,进气口设置了一只锥形阀。 当蒸发压力高时,波纹管伸长,锥形阀打开;反之, 锥形阀关闭。EPR-Ⅲ型蒸发器压力调节器结构简单,但控 制精度较差。
图3 -19 EPR-Ⅲ型蒸发器压力调节器 1—O形圈; 2—阀体; 3—锥阀座;4—锥阀; 5—波纹管
3.2.1恒温器—内平衡膨胀阀循环制冷系统 1.恒温器—内平衡膨胀阀循环制冷系统的工作原理
图3-2 内平衡膨胀阀系统
2.恒温器的结构与工作原理 恒温器(Thermostat,亦称温度控制器或温度开关) 是一种温度检测、控制装置,能以自动断路或闭路的方式使 受控部件的温度保持在设定范围之内,且其动作温度可人为 或自动调整。 (1)机械式恒温器
图3-7 热敏电阻式恒温器工作原理图
3.2.2恒温器—H形膨胀阀循环制冷系统 1.恒温器—H形膨胀阀循环制冷系统的工作原理
图3-8 H形膨胀阀制冷系统
2.恒温器—H形膨胀阀循环制冷系统的优点 1)控制精度高,响应性好。 2)结构简单、紧凑,安装方便。 3)耐振动,运行事故少,可靠性高。H形膨胀阀直接安装 在蒸发器上,接头少,发生制冷剂泄漏的机率低。 4)能够在工作时调节蒸发器的过热度,维修调试方便。 恒温器—电磁离合器热力膨胀阀循环制冷系统适用于热 湿负荷和运行工况的变化都比较大的汽车空调系统,且空调 系统的工作对汽车动力(车速)的影响较小。 3.2.3恒温器—电磁离合器孔管循环制冷系统 恒温器—电磁离合器孔管循环制冷系统(Thermostat— Cycling Clutch Orifice Tube,CCOT)以孔管(Orifice Tube)来代替恒温器—电磁离合器热力膨胀阀循环制冷系统 中较复杂的膨胀阀,使得CCOT的系统结构更为简单。
POA阀的构造主要由活塞式吸气节流阀和波纹管控制的先导阀两部分 组成。阀上有五个接口,分别为蒸发器、压缩机、外平衡管、溢油管和压 力表接口。
图3-15 先导阀操纵的绝对压力吸气节流阀(POA阀)
3.3.3组合式先导阀操纵的绝对压力吸气节流阀制冷系统 前述的STV制冷系统和POA制冷系统接口太多,容易 造成制冷剂的泄漏和使空气、水分进入到制冷系统。由于接 头太多,安装、维护的工作量也大。 为了克服这些问题,又出现了将上述这些控制阀组合在 一起的组合式先导阀操纵的绝对压力吸气节流阀制冷系统。 在组合式先导阀操纵的绝对压力吸气节流阀制冷系统 中,将储液干燥器、外平衡膨胀阀、POA阀集成在一个体积 较大的制冷剂储罐中,简化了结构,克服了POA制冷系统的 缺点。 这种集成在制冷剂储罐中的控制阀称为罐中阀(Valves In Receiver,VIR)。因此,组合式先导阀操纵的绝对压力 吸气节流阀制冷系统也称罐中阀制冷系统(VIR制冷系统)。
1.VIR制冷系统理
2.VIR阀的构造和工作原理
图3-17
VIR阀的结构
3.3.4蒸发器压力调节器控制的制冷系统
蒸发器压力调节器控制的制冷系统以蒸发器压力调节器 (Evaporator Pressure Regulator,EPR)为控制元件, 实现对制冷系统的控制。 EPR制冷系统主要用在克莱斯勒汽车公司和丰田公司 的中、高级汽车上。 1.EPR制冷系统的工作原理 蒸发器压力调节器装在压缩机的入口处,而不是在蒸发 器出口处。由于安装位置的差异,蒸气的过热度有所不同。 所以EPR系统的平衡设计值(蒸发压力)相对于其它制冷 系统略有提高。
图3-3 机械式恒温器结构简图 1—接线柱; 2—温差调节螺 钉; 3—动触点; 4—静触点; 5—调温螺钉;6—固定架; 7—调温轴; 8—控温板; 9—主弹簧;10—调温凸轮; 11—毛细管; 12—膜盒; 13—杠杆
图3-4 机械式恒温器实物照片
调温装置由凸轮、转轴、调节螺钉几部分组成,其功能 是使恒温器能在最低温度至最高温度的范围内对任一设定温 度产生控制动作。 恒温器触点开关的 断开点(即触点断开时对 应的蒸发器表面的温度数 值)是根据调节轴调定位 置的变化而变化的,触点 的断开点与闭合点的位置 彼此平行,其工作温度特 性如图3-5所示。
(图3-21),通过动态调节热 气旁通阀的阀口开度,将部分 高压侧气体(热气)旁通到低 压侧,便可对制冷系统的制冷 能力进行动态调节。
从本质上讲,热气旁通阀 属于电子膨胀阀的一种。在其 他结构参数不变的条件下,只 需更换口径不同的阀芯,即可 获得不同的控制容量,以扩大 热气旁通阀的适用范围。
图3-21 热气旁通阀(HGBV阀)实物照片
图3-1 液击瞬 间的制冷剂形态
3.1.2 压缩机液击的预防
防止蒸发器表面结冰,是预防压缩机出现液击现象的根 本措施,而预防蒸发器表面结冰的关键是控制蒸发器的温度。 也就是说,汽车空调制冷系统的温度控制,其核心问题就是 蒸发器温度的控制。
目前,主要的控制措施有控制蒸发器表面温度和控制制 冷剂蒸发压力两种方法。这两种方法均是通过节流装置和蒸 发器控制阀、恒温器来实现对蒸发器温度的控制的。 相应地,汽车空调制冷系统的温度控制分为离合器循环 控制系统和蒸发器压力控制系统两大类,并在这两类控制系 统的基础上衍生出其他控制系统。
在恒温器—电磁离合器孔管循环制冷系统的基础上,又 推出了压力开关—电磁离合器孔管循环制冷系统。
压力开关—电磁离合器孔管循环制冷系统淘汰了恒温器, 以压力开关取而代之。
图3-10 用压力开关控制的CCOT制冷系统
3.3 基于蒸发器压力控制的制冷系统
3.3.1吸气节流阀—外平衡膨胀阀制冷系统
1.工作原理
图3-13 POA制冷系统
图3-14 美国通用汽车公司的POA制冷系统 1—压缩机;2—电磁离合器;3—冷凝器;4—储液干燥器;5—高压液体管路;6— 高压气体管路;7—低压气体管路;8—加热软管;9—鼓风机电机;10—POA阀; 11—蒸发器;12—膨胀阀;13—消音器
2.POA阀的构造和工作原理
3.3.5热气旁通阀控制的制冷系统 1.工作原理
图3-20 热气旁通阀控制的制冷系统(HGBV制冷系统) 1—过冷器;2—干燥器;3—压缩机;4—辅助发动机;5—视液窗;6—外平衡式热力膨胀阀;7—蓄电池; 8—温度控制器;9—外平衡管接口;10—感温包;11—蒸发器;12—外平衡管;13—热气旁通阀;14—储 液罐;15—冷凝器
1.恒温器—电磁离合器孔管循环制冷系统的工作原理
图3-9 CCOT制冷系统 1—冷凝器;2—压缩机;3—集液器;4—溢油孔; 5—电磁离合器线圈; 6—恒温器;7—蒸发器;8—蓄电池;9—孔管
2.恒温器—电磁离合器孔管循环制冷系统的优点 1)压缩机起动转矩小,系统的运行经济性好。 2)系统可靠性高,机件使用寿命长。 3)运行噪声低,舒适性好。 得益于上述优点,CCOT制冷系统已经广泛应用在对运 行经济性要求较高的中、低档乘用车上,在高档乘用车上的 应用也有日益扩大的趋势。 3.压力开关—电磁离合器孔管循环制冷系统
THE
END
制冷系统的工作原理和其它系统类似,都是将蒸发压力 控制在高于0.308MPa,以防止蒸发器表面结冰。
2.蒸发器压力调节器
图3-18 EPR-Ⅱ型蒸发器压力调节器 1—活塞支承弹簧; 2—先导阀座; 3—先导阀; 4—先导阀弹簧;5—活塞; 6—O形圈; 7—波纹管固定板; 8—波纹管;9—阀体; 10—小孔
3.2 恒温器—电磁离合器循环制冷系统
恒温器—电磁离合器循环制冷系统多用于经济型乘用车 和载货汽车空调上。根据其采用的节流装置的不同,又可分 为恒温器—电磁离合器热力膨胀阀循环制冷系统 (Thermostat—Cycling Clutch Thermal Expansion Valve) 和恒温器—电磁离合器孔管循环制冷系统(Thermostat— Cycling Clutch Orifile Tube)两大类,具体的结构形式多种 多样,各具特色。
图3-5 恒温器触点的工作温度特性
图3-6 机械式恒温器工作原理 1—电磁离合器线圈;2—偏心弹簧;3—毛细管;4—波纹管;5—调节轴;6—调节 凸轮; 7—调节弹簧;8—调节螺钉;9—触点;10—蓄电池;11—杠杆
(2)热敏电阻式恒温器 热敏电阻式恒温 器所用的感温元件是 一支圆片状的热敏电 阻,安装在蒸发器的 出风口处。由热敏电 阻把蒸发器温度的变 化转换为电信号,传 送到放大器进行放大 之后,通过继电器控 制电磁离合器线圈得 电回路的通断,进而 实现恒温控制。
图3-11 吸气节流阀(STV阀)制冷系统的工作原理
2.吸气节流阀 吸气节流阀(Suction Throttling Value,STV)的构造 如图3-12所示。其作用是控制蒸发器蒸发压力不得超出一定 的压力范围,以防止蒸发器表面结冰。
图3-12
吸气节流阀(STV阀)
3.3.2先导阀操纵的绝对压力吸气节流阀制冷系统 吸气节流阀—外平衡膨胀阀制冷系统容易受到海拔高度 变化的影响,控制精度较差,且主膜片处容易出现制冷剂泄 漏问题。 因此,吸气节流阀—外平衡膨胀阀制冷系统已经被先导 阀操纵的绝对压力吸气节流阀(Pilot Operated Absolute Suction Throttling Value,POA)制冷系统所取代。 1.POA制冷系统的工作原理 POA制冷系统的工作原理如图3-13所示。制冷剂经压缩、 冷凝后,在外平衡膨胀阀的节流、膨胀和控制下,进入蒸发 器蒸发吸热。蒸发器出来的低压制冷剂气体,经过POA阀的 压力控制后,再回到压缩机。
热气旁通阀(Hot Gas By-pass Valve,HGBV)的 功用是:当蒸发器表面温度降到0℃时,将从冷凝器中出来 的高温、高压液态制冷剂送到蒸发器出口,以控制蒸发压 力,使其不低于0.308MPa,以防止蒸发器表面结冰。
热气旁通阀由温度控制器通过电路控制,热气旁通阀 的开启可使高压侧压力降低0.1MPa,低压侧压力升高 0.04MPa。 热气旁通阀控制的制冷系统亦称HGBV制冷系统,特别 适用于乘员流动量大且车速缓慢的城市客车(公共汽车), 已在欧洲和美国的公共汽车上广泛使用,我国的城市客车也 已开始这种汽车空调制冷系统。 2.热气旁通阀 在制冷压缩机进、排气管之间,连接一个热气旁通阀