发布于 10-16 10:38:41
温度是用来衡量物体冷热程度的物理量，用温标来表示。温度只反映物体冷热的程度，并不表示物体具有热量的多少。物体温度的高低可用温度计来测量，温度计是利用某些物质的体积随温度的变化而变化的特性制成的。常用的温度计有水银温度计和酒精温度计。
温度计上的标尺称为温标，工程上常用的温标有：摄氏温标，用℃表示；热力学温标，用K表示；华氏温标，用℉表示。用这三种温标测得的温度分别为摄氏温度、热力学温度和华氏温度。图1-1所示为华氏温度计与摄氏温度计。
图1-1 华氏温度计与摄氏温度计
摄氏温标将标准大气压下水的冰点（海平面）定为0℃，沸点定为100℃，把这两者之间分为100等份，每份为1℃。用摄氏温标标定的温度称为摄氏温度，用符号t表示，单位为℃。摄氏温度是人们日常生活中应用最为广泛的温标。
华氏温标将标准大气压下水的冰点定为32℉，沸点定为212℉，把这两者之间分为180等份，每份为1华氏度，其符号为θ，单位为℉。用华氏温标标定的温度称为华氏温度。
理论上把物体内部分子完全停止热运动的点称为绝对零度，将此温度定为0K，纯水的三相点定为273.16K，这种标定温度的温标称为热力学温标。用热力学温标测定的温度称为热力学温度，其符号为T，单位为K。开氏温标与摄氏温标的间隔相同。
在我国表示温度通常使用摄氏温标，欧美等国华氏温标使用得比较普遍。三种温度的比较见表1-1。三种温度的对照如图1-2所示。
表1-1 三种温度的比较换算
图1-2 三种温度的对照
1-6 什么是压力（压强）?不同压强单位之间的换算关系是怎样的？
压强是指单位面积上所承受的均匀分布且垂直于该表面的力，在工程上俗称压力。压力的法定计量单位是“帕斯卡”，单位符号为“Pa”。物理意义是1m2的面积上作用有1N的力。由于此单位较小，常用的单位是kPa和MPa。
1MPa=1000kPa=106Pa
在实际使用中还有几个常用的压强单位，如工程大气压（kgf/cm2）、毫米汞柱（mmHg）、大气压（atm）及磅/平方英寸（psi）等。它们之间的换算关系见表1-2。
表1-2 几个常用压强单位之间的换算关系
此外，还有采用巴（bar）作为压强单位，它与工程大气压的换算关系为
1bar≈1kgf/cm2
真空是指低于标准大气压下的气体状态与标准大气压下的气体状态相比较，单位体积中气体的分子数目减少了的一种现象，因此它是一个相对概念。绝对真空是不存在的。
真空度用来表示实现真空的程度。由于真空程度越高，意味着单位体积中气体分子数减少得越多，也就是说压强随之减小得也越多，所以真空度是以气体压强大小来表示的。压强越低，表示真空度越高。反之，压强越高，表示真空度越低。若以汞柱高度来表示，当压强高到760mmHg时，则意味着真空“消失”了，若压强继续升高，即超过了标准大气压时，则用“正压”表示。相反，低于标准大气压时，则以“负压”来表示。
实际运用中，压强的表示方法有三种，它们是：“绝对压力”、“表压力”和“真空度”。绝对压力表示作用于单位面积上压力的绝对值，指完全真空状态下测出的压力；表压力是指用压力表测出的压力，表示比标准大气压高出的压力数值，即
绝对压力=表压力+1个标准大气压
为了与绝对压力相区别，常在表压力的具体数字后面加一个（G）字，如10kPa（G）。真空度表示比标准大气压低多少的具体数量。它们之间的基本关系如图1-3所示。
图1-3 绝对压力、表压力和真空度的关系
湿度用来表示空气中水蒸气的含量。湿度较高时，人就会感到不舒适。空气中常因含有一定数量的水蒸气而呈现为湿空气。
在一定温度下，空气所含的水蒸气量（即水蒸气分压力）有一个最大限度，这个最大限度就是空气湿度所对应的水蒸气饱和压力，超过这一限度，多余的水蒸气就会从湿空气中凝结出来。
空气中水蒸气含量未达到该温度下的最大限度的空气称为未饱和空气。未饱和空气具有吸收和容纳水蒸气的能力，如湿衣服挂在空气中能够被晾干，就是这个道理。
对于未饱和空气，如在含湿量不变的条件下，使其温度下降，当降到相应于该含湿量的饱和空气温度时，它就变成饱和空气。如果温度再下降，空气中的一部分水蒸气就会凝结成露珠而被析离出来，这一临界温度称为露点。
露点是指空气中所含水蒸气由于当时温度下降而达到饱和（开始结露）时的温度。显然，湿度越高，露点温度和当时温度之差就越小。例如，当气温为30℃时，湿度为60%，露点温度为20.9℃；而当湿度为90%时，露点温度则上升到28.1℃。
通常空气中水蒸气的最大含量，随温度不同而异：空气温度较高时，水蒸气的最大含量要比温度较低时大。表示湿度大小有两种方法，一种叫相对湿度，另一种叫绝对湿度。
相对湿度：在某一温度下，空气中实际含水蒸气量（以重量计）与空气在该温度下所能含水蒸气量（重量）之比。通常随着温度的升高，空气中所能含的水蒸气量会增加，如果空气的实际含水蒸气量不变，温度升高，则空气的相对湿度下降，如图1-4所示。它常用百分比表示，100%称为饱和空气，0%称为干空气。
图1-4 空气的相对湿度
空气的相对湿度是衡量制冷系统工作性能的一个重要因素，实验表明，在26℃相对湿度为30%和在22℃相对湿度为90%这两个环境里，人体的感觉是一样的。
绝对湿度：空气中所含水蒸气的量（重量）与干空气量之比。
湿度的测量通常用干湿球温度计，干球温度计就是普通的温度计，湿球温度计是将干球温度计的玻璃球处包上纱布，再将纱布浸在水中，水便在毛细管的作用下湿润温度计，由于在湿球处的水分蒸发带走一部分热量，使湿球处的温度降低，这样就形成了湿球温度，如图1-5所示。通过计算干球温度和湿球温度的差值，就可以算出空气的湿度。
图1-5 干湿球温度计（干湿计）
1-13 什么是饱和温度和饱和压力？
在图1-6所示的封闭容器中，其内部的液体因吸收外界热量，就会有部分液体蒸发成蒸气。当吸收的热量不变时，蒸气的温度和压力也随之稳定不变。这时液面以上的蒸气就称为饱和蒸气。此时的温度称为饱和温度，此时的压力称为饱和压力。饱和温度和饱和压力为不定值，它们随着吸收热量的多少而增减。但饱和温度和饱和压力的值是一一对应的。通常所说的蒸发温度和蒸发压力就是指饱和温度和饱和压力。
图1-6 封闭容器内液体吸热而蒸发
1-14 什么是临界温度和临界压力？
各种气体在一定的温度和压力下都可以液化。气体温度越高，可以使之液化的压力也就越高。但是，当温度升高超过某一数值后，压力再大也不能使气体液化。这一特定的温度，就称为临界温度。在临界温度下能使气体液化的最低压力，就叫做临界压力。不同的气体，其临界温度和临界压力也各不相同，表1-3列出了几种氟制冷剂的临界温度和临界压力。
表1-3 几种氟制冷剂的临界温度与临界压力
1-15 什么是制冷能力与制冷负荷？
制冷机就是把热量不断地从低温物体转移给高温物体的装置。制冷能力的高低是以单位时间内所能转移的热量来表示的，单位为J/h。
为了把车内的温度和湿度保持在一定的范围内，必须将来自车外太阳的辐射热和车内人体散发出的热量排到大气中去。这两种热量的总和就叫制冷负荷。1-16 什么是汽化？汽化的两种方式各是怎样的？
液体从液态转变为气态的过程称为汽化。汽化有两种方式：蒸发与沸腾。
①蒸发：液面上发生的汽化现象称为蒸发。衣服晾干的过程就是一个典型的蒸发过程。蒸发的快慢与蒸发的条件有很大的关系。液体的温度越高，蒸发越快；液体的蒸发面积越大，或者液体表面气体速度越大，蒸发越快。蒸发过程是一个吸热冷却过程。
②沸腾：将液体加热到某一温度时，例如将水在常压下加热到100℃，其内部会产生许多气泡，这些气泡不断自由到达液体表面破裂而放出蒸气，这种在液体内部以气泡形式出现的汽化现象叫做沸腾。
蒸发与沸腾虽然同属于汽化现象，但在一定压力下，蒸发可以在任何温度下进行，而沸腾只能在到达与液体表面压力相对应的一定温度（沸点）时才能进行。液体沸腾时的温度称为沸点，又称该压力下的饱和温度，该压力称为饱和压力。液体的沸点与它的表面压力有直接的关系，压力越高，沸点越高，如图1-7所示。
对液体加热，可使液体沸腾。然而将液体的压力降到相应于该液体温度下的饱和压力时，液体同样也能沸腾，如图1-8所示。
图1-7 压力对沸点的影响
图1-8 在密封和敞开系统中的沸点
汽化需要吸收热量，单位质量的液体完全变成同温度下的气体所需要的热量，称为汽化热。同一种液体，在不同饱和温度下，其汽化热也不同。一般来说，温度越高，汽化热越小。处于饱和温度时的蒸气称为饱和蒸气。将饱和蒸气在定压下加热，即可成为过热蒸气。
蒸气的温度高于其所处压力下对应的饱和温度时，此蒸气称为过热蒸气。而过热蒸气的温度与其饱和温度之差称为过热度。
液体的温度低于其所处压力下对应的饱和温度时，此液体称为过冷液体。而过冷液体的温度与其饱和温度之差称为过冷度。
蒸气冷却放出热量，由气体变成液体的过程称为冷凝。冷凝时的温度称为饱和温度，如果将冷凝后的液体再度冷却，使其温度低于饱和温度，这种现象称为过冷，两者的温度差称为过冷度。气体冷凝时要放出热量。同样质量的饱和蒸气冷凝时放出的热量等于同温度下的汽化热，物态变化与热量的关系如图1-9所示。
图1-9 物态变化与热量的关系
热量是热传导过程中物体内能变化的量度。热是能量的一种基本形式，它不能消失，只能从一个物体传递到另一个物体或从同一物体的一部分传递到另外一部分。根据科学定律，热量只能从高温表面传递到低温表面，直至温度相同为止。热传递的速度取决于高温表面与低温表面之间的温差。热量的法定计量单位是“焦耳”，单位符号为“J”。
空调的工作过程实际就是热量的传递和转移的过程，热量都是通过以下3个途径传递的。
（1）传导 在受热不均匀的物体中，通过分子运动，将热能由较热的一端传到较冷的一端的过程称为传导。这种交换方式将一直进行到整个物体的温度相等时为止，如图1-10所示。
（2）对流 当液体或气体的温度发生变化后，其密度也随之发生变化。温度低的密度大，因重力作用而向下流动；温度高的密度小，而向上升，从而形成对流。由于液体或气体本身的密度变化而形成的对流称为“自然对流”；若由于外力作用，使气体或液体的流速加快，则称为“强制对流”，如图1-11所示。
图1-10 热传导
图1-11 热对流
（3）辐射 物体之间在不接触的情况下，高温物体将热量直接向外传给低温物体的传递方式，叫做热的辐射，如图1-12所示。
图1-12 热辐射
增加或减少物质的热量，物质的温度可能发生变化，物质的状态也可能发生变化。
对冰加热，冰的温度会慢慢升高；当温度达到0℃时，冰就开始熔化，在这一阶段，0℃的水与冰共存；继续加热直至冰全部转变为0℃的水，这一固态转变为液态的过程称为熔化，而反过来的过程叫做凝固。对水加热，水从0℃升高到100℃。在100℃时，水的温度不再继续升高，而开始蒸发，直至水全部蒸发为水蒸气。水的加热过程和状态变化如图1-13所示。水从液态变为气态的过程叫做汽化（蒸发），相反的过程称为冷凝。物质从固态直接转化为气体叫做升华，相反的过程叫凝固。
图1-13 水的加热过程和状态变化
从水的加热过程我们可以看出，加热水时，水的温度会随加热量的增加而升高。当加热到100℃时，水的温度不再升高，而是从液态向气态转变（图1-13）。这说明加给水的热量有两种结果，一种是使水的温度升高，另一种是使水的状态发生变化。使物质温度升高的热量称为显热，使物质状态发生变化的热量称为潜热（图1-14）。
图1-14 显热和潜热
潜热按物体状态变化不同，可分为以下几种：
（1）液化热 在某温度时，物质从气体变成相同温度液体时放出的热叫做液化热。
（2）凝固热 在某温度时，物质从液体变成相同温度固体时放出的热叫做凝固热。
（3）溶化热 在某温度时，物质从固体变成相同温度液体时吸收的热叫做溶化热。
（4）汽化热 在某温度时，物质从液体变成相同温度气体时吸收的热叫做汽化热。
（5）升华热 在某温度时，物质从固体变成相同温度气体时吸收的热叫做升华热。
例如，1kg水沸腾开始汽化到水完全汽化为止，所加入的热量为2500kJ，这一热量就是水的汽化潜热。
汽车空调制冷系统在工作过程中，一直发生着不同形式的能量之间互相转换和传递，使制冷剂状态发生变化。在压缩机内，压缩机对制冷剂进行压缩，增加了制冷剂的热能；在冷凝器内，制冷剂又把热能传递给周围的空气而自身冷凝；在蒸发器内，制冷剂吸收车内空气的热量沸腾而变成气体，这一系列的热量传递和转换都是等量的。也就是说，热量传递，或者在机械功和热量的转换过程中，能量总和保持不变。这就是热力学第一定律。
热量不能自动地由低温的物体传向高温的物体。但是，热量可以有条件地由低温物体传向高温物体，这个条件就是要消耗外功。其关系表达式为
QH=QC+W
式中QH——从高温热源放出的热量；
QC——从低温热源吸收的热量；
W——制冷压缩机所消耗的功。
汽车空调制冷系统就是在消耗一定功的条件下，利用制冷剂的状态变化，而将热能由低温物体（车内空气）传向高温物体（车外空气）。
空调制冷的方式很多，常见的有以下四种：液体汽化制冷、气体膨胀制冷、涡流管制冷和热电制冷。其中液体汽化制冷的应用最为广泛，它是利用液体汽化时的吸热效应而实现制冷的。蒸气压缩式、吸收式、蒸气喷射式和吸附式制冷都属于液体汽化制冷方式。
所有自然和机械制冷系统都应遵循制冷三大基本定律：
定律Ⅰ：制冷就是除热量。无热量即冷。热量始终存在。
定律Ⅰ可通过汽车的制冷系统来说明。热量从汽车的车厢内除去，从而使温度降低。无热量即冷。
定律Ⅱ：热量随时向温度低的物体流动或经过。任何物体无法阻止热量的流动，仅能使之放慢。无论使用多少绝热体，热量也无法被固定住。
定律Ⅱ可通过空调器中的特殊制冷剂来说明。热量随时向温度低的物体流动，流向蒸发器中的制冷剂以及冷凝器中的外界（环境）空气。
定律Ⅲ：物质状态发生改变，肯定会有热量传递。若液体变为气体，则该液体肯定吸收了热量，热量伴随蒸气被带走。若蒸气变为液体，则蒸气肯定放热，热量被释放至温度低的表面或介质。
定律Ⅲ可通过蒸发器中液体制冷剂来说明。即随着制冷剂吸收热量，它变为蒸气。当在冷凝器中又变为液体时，热量被带走排出车外。
任何液体汽化时都要吸收热量。在定压下1kg液体汽化时所吸收的热量称为汽化热。对于任何一种液体，汽化热是随其蒸发压力而变化的；而在相同的压力下，不同的工质其汽化热也是不相同的。工质的相对分子质量越小，其汽化热的数值越大；对任何一种工质，随着蒸发温度的提高其汽化热不断减小，当达到临界状态时其汽化热为零。
在制冷系统的工作过程中，在低温下蒸发的制冷剂液体都是使高压液体经节流降压而得到的。较高压力的饱和液体节流降压后即进入两相区，并闪发出一定的饱和蒸气。对于1kg制冷剂，若用x表示闪发后的干度，则当其余液体全部转变为饱和蒸气时吸收的热量为
q0=r（1-x）
式中q0——单位制冷量，单位为kJ/kg；
r——单位质量工质的汽化热，单位为kJ/kg；
x——工质节流后的干度。
由上式可知，单位制冷量不仅与汽化热有关，还随节流后的干度而变。制冷剂液体在节流膨胀前后压力变化范围越大，则节流过程中闪发的气体量越多，因而单位制冷量就越小。
由此可见，液体汽化制冷循环由工质低压下汽化、蒸气升压、高压气体液化和高压液体降压四个基本过程组成。蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、蒸气喷射式制冷和吸附式制冷都具备上述四个基本过程。
气体制冷机是利用高压气体的绝热膨胀以达到降温，并利用膨胀后的气体在低压下的吸热过程来制冷。气体绝热膨胀的特性随所使用的设备而变，一般有两种方式。一种方式是令高压气体经膨胀机（活塞式或透平式）膨胀，此时有外功输出，因而气体的温降大，吸热时制冷量也大，但膨胀机结构比较复杂，在一般的气体制冷机中均采用这一膨胀方式。另一种方式是令气体经节流阀膨胀（通常为节流），此时无外功输出，气体的温降小，制冷量也小，但节流阀的结构较简单，且便于进行气体流量的调节，这种膨胀方式在气体制冷机中使用较少。
利用气体涡流制冷是法国工程师兰克1933年提出的。涡流冷却效应的实质是利用人工方法产生旋涡使气流分为冷、热两部分，利用分离出来的冷气流即可进行制冷。
涡流管是一根构造比较简单的管子，如图1-15所示，它主要由喷嘴、涡流室、分离孔板、调节阀及冷、热两端的管子所组成。压缩空气进入喷嘴后沿切线方向进入涡流室，形成自由涡流，且分离成温度不同的两股气流；中心部分的低温气流经分离孔板的中心孔流出，而外围边缘部分的高温气流，则在另一端经调节阀流出。所以，利用涡流管可同时获得冷、热两种不同温度的气流，冷气流的温度可达-10～50℃，热气流的温度可达100～150℃。调节阀用来改变热气流在阀前的压力，以便调节两部分气流的流量比例，从而改变冷、热气流的温度。
涡流管制冷的主要优点是结构简单、使用灵活、起动快、维护方便。只要有压缩空气，便可用涡流管制冷。涡流管制冷的主要缺点是效率低，制冷系数小于蒸气压缩式制冷机。
图1-15 涡流管制冷原理图
1—调节阀 2—管子热端 3—喷嘴 4—涡流室 5—管子冷端 6—分离孔板
热电制冷又称温差电制冷。它是利用热电效应（即帕尔帖效应）的一种制冷方法。该方法的制冷效果主要取决于两种材料的热电势。纯金属材料的导电性好、导热性也好，其帕尔帖效应很弱，制冷效率极低。半导体材料具有较高的热电势，可以成功地用来做成小型热电制冷器。按电流载体的不同，半导体分为N型（电子型）半导体和P型（空穴型）半导体。由N型半导体和P型半导体构成的热电制冷元件如图1-16所示。当通以直流电流时，P型半导体内载流子（空穴）和N型半导体内载流子（电子）在外电场作用下产生运动。由于载流子（空穴和电子）在半导体内和金属片内具有的势能不一样，势必在金属片与半导体接头处发生能量的传递及转换。因为空穴在P型半导体内具有的势能高于空穴在金属内的势能，在外电场作用下，当空穴通过结点a时，就要从金属片中吸取一部分热量，以提高自身的势能，才能进入P型半导体内。这样，结点a处就冷却下来。当空穴经过结点b时，空穴将多余的一部分势能传递给结点b而进入金属片Ⅱ，因此，结点b处就热起来。
同理，电子在N型半导体内的势能大于在金属片中的势能，在外电场作用下，当电子通过结点d时，就要从金属片Ⅲ中吸取一部分热量转换成自身的势能，才能进入N型半导体内，这样结点d处就冷却下来。当电子运动到达结点c时，电子将自身多余的一部分势能传给结点c而进入金属片Ⅱ，因此节点c处就热起来，这就是电偶对制冷与发热的基本原理。如果将电源极性互换，则电偶对的制冷端与发热端也随之互换。
图1-16 由P型半导体和N型半导体 构成的热电制冷元件
汽车空调自1925年问世以来，经过几十年的发展，已经由最初的奢侈品成为必需品，它大大改善了车内环境，改善了驾驶人的工作条件，提高了乘员的舒适性。汽车空调如图1-17所示。
图1-17 汽车空调示意图
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液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。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，在北欧、亚洲北部地区，汽车空调仍然使用单一取暖系统。
第二阶段：单一冷气。1939年，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。欧洲、日本到1957年才出现加装这种单一冷气的轿车。单一冷气的方法目前仍然在热带、亚热带地区使用。
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控制车内温度、湿度的功能。随着汽车空调技术的改进，目前的冷暖一体化汽车空调基本上具有降温、除湿、通风、过滤、除霜等功能。这种方式目前仍然在大量的经济型汽车上使用，是目前使用量最大的一种方式。
第四阶段：自动控制。冷暖一体化汽车空调需要人工操纵，这显然增加了驾驶人的劳动强度，同时控制效果也不太理想。自从冷暖一体化汽车空调出现后，美国通用汽车公司就着手研究自动控制的汽车空调，并于1964年首先安装在凯迪拉克（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。目前，高档轿车的全自动空调与其他电控系统组成局域网，根据车内外的环境情况，自动控制汽车空调系统的工作，既提高了调节效果，又节约了燃料。
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，1977年同时安装在各自生产的汽车上。微机控制的汽车空调不仅功能增加了，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。
我国汽车空调工业的发展大致经历了三个阶段。
第一阶段，从20世纪60年代初到20世纪70年代末，主要是利用汽车发动机排出的废气或冷却液循环产生的热量来供给车内取暖。
第二阶段，20世纪80年代初至20世纪90年代初。20世纪80年代初期，我国从日本购进制冷降温用的汽车空调系统，装配在红旗、上海等小轿车和豪华大客车上；20世纪80年代中后期，我国一汽、上海、北京、广州、佛山等厂从日本、德国引进先进的空调生产线和空调生产技术，生产大中型客车、轻型车及轿车的空调系统，为我国的汽车空调发展打下了良好的基础。
第三阶段，从20世纪90年代开始至今。国内有一批形成生产规模的汽车空调制造企业，分别从国外引进最先进的压缩机、冷凝器和蒸发器的生产技术和生产线。同时，按照《蒙特利尔议定书»和《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案»的要求，普及应用汽车空调制冷系统工质由R12向R134a的转换。至此，我国汽车空调技术在短时间内达到了接近世界先进水平。
我国现有主要汽车空调生产厂家20多家，其中绝大部分都引进国外技术生产线和生产设备，还有些是中外合资企业，国内汽车空调技术的研究和开发与国外的差距正逐渐缩小。
从市场占有情况看，由于目前大多数汽车空调生产厂家未具规模，加上汽车空调种类繁多，国内汽车空调销售市场仅为几家所垄断。其中上海德尔福汽车空调系统有限公司生产的爱斯牌汽车空调为别克、帕萨特、桑塔纳、捷达、富康、切诺基等车型配套；杰克赛尔汽车空调有限公司生产的空调主要为奥迪、红旗轿车及解放牌重、中、轻型车配套，湖北沙市电工仪表集团生产的空调为东风汽车公司、神龙汽车公司的货车和富康轿车配套；广州豪华空调器有限公司生产的空调为海马汽车、奥拓、广汽本田、长安之星配套。随着我国汽车配件市场的逐步放开，国内汽车空调生产厂家面临国外汽车空调专业生产厂家的挑战，因此国内汽车空调生产如何走上专业化、规模化经营之路，将成为我国未来几年汽车空调业迫切需要解决的问题。
当前，从市场需求方面看，汽车空调装置应进一步降低成本，提高燃油经济性；从制造方面看，随着车厢地板的降低以及车辆向大型化、高级化发展，需进一步提高汽车空调各组成装置的紧凑性和效率；从乘员和驾驶人方面看，车内温度要合理分布、设备操作要简便，空调装置应向全季节型发展。
（1）日趋自动化 早期的汽车空调进出风系统、冷气系统和暖气系统彼此间互相独立，因而它们的控制系统也自成一体，且汽车空调都是手动控制，仅凭人的感觉来调节开关，因而温度、湿度及风量很难控制。近年来，随着电子计算机的普及并逐步应用到汽车空调系统，使得空调系统的控制效果日趋完善，空调设备的性能也越来越高。使用这种空调系统能进行全天候的空气调节，集制冷、取暖、通风于一体。在人为设定的最佳温度、湿度及风量的情况下，该系统可根据车厢内人员数量及其他情况的变化进行多档位、多模式的微调，从而达到设定的最佳值，使车内始终保持舒适的人工气候环境，同时可进行故障自动诊断和数字显示，进而缩短其检修和准备时间。
（2）提高舒适性 目前不少汽车空调系统的制冷和取暖是各自独立的系统。每当梅雨季节，车窗玻璃上常常蒙上雾气，若要去掉雾气，必须起动冷气装置，但这样会使车内太冷。为了克服此缺点，正在开发一种全季节型的空调系统，该系统具有换气、取暖、除湿、制冷等功能，夏天由发动机驱动制冷系统，冬天由加热器制热取暖，过渡季节（如梅雨季节）则采用制冷与取暖混合吹出温和风进行除湿，使车厢内换气情况达到最佳状态。
（3）高效节能、小型轻量化 要进一步降低空调装置的重量和外形尺寸，必须提高各组成装置的结构紧凑性和效率。在压缩机方面，以往的空调系统多采用斜板式压缩机，这种压缩机制冷能力相对较低，性能系数和容积效率也相对较小。为了提高压缩机性能，现已使用了制冷效率高的旋转式压缩机和三角转子压缩机。在冷凝器和蒸发器方面，管片式换热器已逐渐被管带式换热器取代。目前散热性能更佳、结构更为紧凑的平行流冷凝器和层叠式蒸发器又有取代管带式换热器的趋势。在制冷管路方面，进行优化设计使管路结构更为合理，并在管路上装配防振橡胶块以防共振等。
（4）向环保型汽车空调发展 汽车空调制冷剂R12对大气臭氧层有一定的破坏作用，根据《蒙特利尔议定书»规定，发达国家1996年开始禁用R12，发展中国家2006年完全禁用R12，世界各国都在积极研制一种更适合环境保护的新型制冷剂。目前世界各国一致公认R134a是R12的首选替代物，并基本上解决了空调系统的匹配和材料等一系列问题。
（5）新型空调结构和系统得到发展 空调制冷方式有许多种，目前应用于汽车空调的制冷方式全部为蒸气压缩式，其他制冷方式，如吸收式、吸附式、蒸气喷射式、空气压缩式等，很少在汽车空调上采用。但利用发动机的余热来驱动制冷系统是一个理想的节能方案，所以世界各国都在研究这种新技术，如氢化物汽车空调系统、二氧化碳汽车空调系统、固体吸附式汽车空调系统和吸收式汽车空调系统等。
（6）出现新型空调部件 新结构、新材料、新工艺将不断应用于汽车空调部件，主要体现在热交换器和管口连接上，以保证得到更理想的性能。据了解，奔驰、宝马、奥迪、凯迪拉克等豪华轿车的空调系统，在承接自动恒温空调的数字变频恒温、内外循环和后排出风等优点的基础上，具有了设计更先进、更人性化的特点，前后左右四个座位的温区均可由乘客自己动手调节。
随着人类对环境污染的重视和科技水平的提高，目前，在汽车自动空调系统采用了许多新技术，今后几年内，汽车空调将在下列方面采用新技术。
（1）系统控制向智能化、网络化发展 不仅在轿车上如此，在大客车及其他车型上也向微机智能化控制方向发展。冷、暖、通风三位一体化，控制设定、运行及故障报警实现数字显示化。由电脑根据车内、外环境温度和人工设定要求，自动控制压缩机运转、热水阀开度、风机速度、辅助发动机转速及各种风门的开闭位置，并有故障诊断和记忆功能。由于实现了智能化、网络化，不仅提高了乘员舒适性，而且节省能源，缩短故障判断时间。
（2）可变排量压缩机进一步得到发展和应用，涡旋式压缩机前景看好 涡旋式压缩机早在19世纪初就已开发出来，但直到1988年才由Copeland公司在家用空调器和热泵上得到实际应用，到1993年三电公司正式开发出适宜于汽车空调上用的涡旋式压缩机。在加工、材料等疑难问题逐步得到解决后，它的高效、节能、零部件数少等优点大受人们青睐。
（3）换热器进一步向小型化、高效能方向发展 平流式冷凝器和层叠式蒸发器将进一步发展，层叠式管片工艺与多元平流式原理在蒸发器和冷凝器上相互渗透、相互结合，出现多元流层叠式蒸发器和叠片式多元平流冷凝器。管子内肋翅更细化，壁厚和直径进一步减小，翅片的开口及凹凸形状将更精确、更科学，翅片的厚度也更薄。
（4）跨临界二氧化碳（CO2）汽车空调系统将日趋成熟CO2作为最早采用的制冷剂之一，在19世纪末就曾经应用，但由于技术原因，一直未普及。随着氯氟碳制冷剂工质对环境的危害渐渐被人们所重视，采用超临界循环的CO2系统以其优良的环保特性、良好的传热性质，较低的流动阻力及相当大的单位容积制冷量，重新在制冷领域受到重视。目前，美、日、欧都相继研制成功了二氧化碳汽车空调系统并装车试运行，并逐步进入二氧化碳压缩机小批量生产应用阶段。
（5）新型空调结构 除了单向制冷以外，不少汽车上已开始使用双向空调，即采用热泵系统，夏季制冷，冬季取暖（逆向工作）。由于热泵系统冬季供暖效率较低，往往需要加设一个水暖加热器，并由控制系统自动控制热泵系统的工作。当水温高时，发动机冷却液进入水暖加热器；当水温低时，自动起动压缩机工作，制冷工质逆向流动，蒸发器成了散热器。
自从发现南极上空的臭氧层出现空洞以来，就产生了关于人类健康后果和对环境的一些担心。“臭氧耗尽”以及“温室效应”带来的“全球变暖”已经引起了媒体的广泛关注，全世界对此给予了密切的关注。
臭氧（O3）是一种具有渗透性的、有刺激性气味引起并令人产生兴奋作用的气体。臭氧由氧原子组成，但化学性质与一般的氧气不同。因此，它被称为氧分子的“同素异构体”。在浓度大时，臭氧被认为是一种有毒的气体。然而，臭氧层却保护着地球上的生命，使其不会受到紫外线辐射的损害。
大气层向上延伸数百公里，如图1-18所示。厚度达11km左右的大气层的最底层叫做对流层。对流层以上到大约48km之间的部分叫平流层。平流层以上叫电离层。
大气层的臭氧约有90%存在于平流层中，主要分布在大气层高度15～35km。这与其他的大气层气体不同，因为其他的大气层气体大都集中在对流层中。在平流层中，即使臭氧最密集的部分，体积分数也不超过10×10-6，即每10万个分子中仅有一个臭氧分子。例如，如果大气层中所有的臭氧都集聚在海平面上，也只能形成不到3mm厚的一层。大气层中含有臭氧约30亿t，这相当于地球上每人726kg。不过与大气层的总质量相比，臭氧量可以忽略不计。
图1-18 地球上大气层的分布
臭氧是由放电作用而形成的。在平流层中，紫外线对氧的辐射作用能更频繁地形成臭氧。氧分子中的氧原子分离，分离出的原子再与其他氧分子结合，从而形成含三个氧原子的臭氧（O3）。
阳光对平流层臭氧的形成起关键作用，因此臭氧主要形成在赤道附近地区上空，因为这里太阳光辐射最强。在地球风的轻微循环作用下，臭氧再扩散到整个平流层。平流层臭氧浓度在全世界是不同的，赤道地区最低，靠近两极的南北纬度63°附近最高。
来自太阳的射线有不同的波长，范围从紫外线经过可见光到红外线。紫外线辐射对生物体非常有害，能引起晒斑、皮肤癌、眼病（包括白内障）、早期衰老和皮肤起皱。紫外线辐射还能破坏像海洋中的浮游生物这样的微生物，因而剥夺了生物体的某些天然食物，破坏了地球生态食物链。受到过多紫外线辐射，植物和农作物也会受到破坏。
具有破坏性的紫外线辐射由大气层中的臭氧所吸收，不会到达地球。臭氧层起到一个巨大遮阳屏或者一个遮光伞的作用，它将地球罩住，保护着生命，使其免受危险的紫外线辐射。臭氧的耗尽会使更多的紫外线照射到地球和生物体上。
1985年，英国科学家观测到南极上空出现臭氧层空洞，并证实其同氟利昂（CFCs）分解产生的氯原子有直接关系。这一消息震惊了全世界。1994年，南极上空的臭氧层破坏面积已达2.4×109m2，北半球上空的臭氧层比以往任何时候都薄，欧洲和北美上空的臭氧层平均减少了10%～15%，西伯利亚上空甚至减少了35%。科学家警告说，地球上臭氧层被破坏的程度远比一般人想象的要严重得多。
氟利昂等消耗臭氧物质是臭氧层破坏的元凶，氟利昂是20世纪20年代合成的，其化学性质稳定，不具有可燃性和毒性，被当做制冷剂、发泡剂和清洗剂，广泛用于家用电器、泡沫塑料、日用化学品、汽车、消防器材等领域。80年代后期，氟利昂的生产达到了高峰，产量达到了144万t。在对氟利昂实行控制之前，全世界向大气中排放的氟利昂已达到了2000万t。由于它们在大气中的平均寿命达数百年，所以排放的大部分仍留在大气层中，其中大部分仍然停留在对流层，一小部分升入平流层。在对流层相当稳定的氟利昂，在上升进入平流层后，在一定的气象条件下，会在强烈紫外线的作用下被分解，分解释放出的氯原子同臭氧会发生连锁反应，不断破坏臭氧分子。科学家估计一个氯原子可以破坏数万个臭氧分子。
图1-19 R12对大气臭氧层的破坏机理
汽车空调使人们享受到了适宜的车内环境，也给外界带来了负面影响，大气层中的氟利昂有30%来自汽车空调系统。空调使用的氟氯烷（又称氟利昂）类制冷剂R12中含有氯（Cl），而氯会与臭氧发生反应，使臭氧分解，一个氯分子会与臭氧分子发生一系列反应而使成千上万的臭氧分子分解，这种链式反应能持续几十年，甚至上百年，直至氯分子与其他物质直接合成化合物或氯分子沉降为止。
Cl+O3→O2+ClO ClO+O→O2+Cl
如此周而复始，结果一个氯分子就能破坏多达10万个臭氧分子，如图1-19所示。总的结果，可以用化学方程式表示为
2O3→3O2
虽然反应中氟利昂分子所起的作用类似于催化剂，但由于其参加了反应过程，因而严格意义上不属于催化剂。
所谓空气调节（简称为空调），是指根据人的舒适性方面的要求，对空气的温度、湿度、洁净度及流动速度等进行必要的调节，使之符合人的需要，如图1-20所示。空调系统使驾驶车辆时的感觉更加舒适。空调系统向车厢内吹入凉爽、干燥的空气，使车厢内部保持适宜的温度。汽车空气调节的内容主要包括温度、湿度、空气洁净度、空气流动速度及热辐射调节等几个方面。
图1-20 汽车空调系统的作用
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液或排气管的余热来进行的；降温则必须用专门的制冷设备，即用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℃。
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约70%～80%，冬季约60%～70%；北方夏季约60%～70%，冬季约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。
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。汽车的车厢内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。概括起来，汽车空调的特点有如下几点。
1.要求制冷量大，降温迅速
①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。
②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。
③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.动力源多样
汽车空调系统不能用电力作动力源，原因是设计上比较困难，轿车、轻型汽车及中型客车其制冷所需的动力来自同一发动机，这种空调系统叫非独立空调系统。对于大型客车、冷藏车，由于所需制冷量比较大，采用专用发动机驱动，故称为独立式空调系统。
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。至今为止，其压缩机不是靠发动机就是靠辅机驱动，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。当空调压缩机由发动机驱动时，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.系统中制冷剂流量变化幅度大，设计困难
对于发动机驱动的汽车空调，由于汽车车速变化大，发动机的转速可从600r/min变到4000r/min，压缩机的转速与发动机转速成正比，因而压缩机的转速变化可能比发动机转速高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（压力）高
对于轿车、货车、小型旅行车等大多数车辆，冷凝器置于汽车散热器的前面，其散热效果受发动机散热器辐射的热量、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，而且影响汽车发动机散热器散热。
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、振动厉害、连接处容易松动，冷凝器容易因被飞石击伤或泥浆腐蚀，而产生渗漏现象。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振动、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，都比普通空调要求的高。
汽车空调系统的功用是调节车内温度（即提供冷气与暖气）和通风净化空气。汽车空调系统由制冷系统、采暖系统、通风系统和控制系统等四个子系统组成。各型汽车空调系统的组成大同小异，图1-21所示为桑塔纳2000GSi型轿车空调系统的组成与零部件的安装位置。
图1-21 桑塔纳2000GSi型轿车空调系统的组成与零部件的安装位置
1—“D”管 2—“S”管 3—蒸发器 4—进风罩 5—暖风与空调控制装置6—热交换器 7—“L”管 8—储液干燥器 9—空调压缩机 10—“C”管 11—冷凝器
制冷系统是汽车空调系统最重要的子系统，其主要功用是夏季为车内提供冷气。因为作为冷源的蒸发器的温度低于空气的露点温度，所以制冷系统还具有除湿和净化空气的作用。
采暖系统又称为暖风系统，其主要功用是在冬季为车内提供暖气以及为风窗玻璃除霜、除雾。根据获取热源的方法不同，汽车空调暖风系统可分为独立式和非独立式暖风系统两种类型。
独立式暖风系统是利用柴油或煤油等燃料在一个专门的燃烧装置内燃烧产生热量为车内提供暖气。独立式暖风系统的特点是供暖充分，不受汽车运行状态的影响，但结构复杂，耗能多，故主要用于需要较大供暖量的大、中型客车。
非独立式暖风系统是利用发动机工作时冷却液的余热（95℃左右）为车内提供暖气，因此也称为水暖式暖风系统。其具有结构简单、成本低、不耗能、操作维修方便等优点。虽然非独立式暖风系统的供暖量较小，但对小型客车和轿车来说足以满足车内供暖需求，因此广泛应用于小型客车和轿车。其缺点是供暖量受汽车发动机工况的影响较大。
通风系统的功用是净化车内空气，保持车内空气新鲜舒适。汽车通风分为自然通风和强制通风两种形式。自然通风是利用汽车行驶时，在汽车内、外产生的风压来实现的换气通风。强制通风是利用鼓风机将车外空气强制送入车内来实现的换气通风。
控制系统的功用是控制空调系统工作，实现制冷、采暖和通风。控制系统主要由电气部件、真空管路、操纵机构和控制开关等组成。控制系统一方面要对制冷和采暖系统的温度、压力进行控制，另一方面要对车内空气的温度、风量、流向进行操纵控制，从而实现空调系统的各项功能。
在大中型客车上，上述各系统通常独立安装并可单独使用。如在车顶安装两个或三个独立的强制换气扇用于车内通风换气，冬季采用独立的燃油燃烧式加热器为车内供暖，夏季则用专门的空调发动机（副发动机）驱动独立式制冷系统为车内提供冷气。
在小型客车和轿车上，则将上述各系统有机地结合起来，组成具有采暖、通风、降温、除湿、风窗玻璃除霜、除雾等功能的冷、暖一体化空调系统。这种空调系统冷、暖、通风共用一只鼓风机和一套操纵机构，采用冷暖混合式调温方式和多种功能的送风口，使整个空调系统具有总成数量少、占用空间小、安装布置方便，操作调控简单、温湿度调节精度高以及出风分布均匀等优点，而且能十分容易地实现自动控制，为自动空调系统奠定了良好的基础。
图1-22所示为膨胀阀式的制冷循环系统。循环系统主要包括压缩机、冷凝器、储液干燥器、膨胀阀、蒸发器和管路等主要部件。
图1-22 膨胀阀式制冷循环系统
这种制冷循环的工作原理是压缩机将气体的制冷剂提高压力（同时温度也提高），目的是使制冷剂比较容易液化放热。高压的气体制冷剂进入冷凝器，冷凝器风扇使空气通过冷凝器的缝隙带走制冷剂放出的热量并使其液化。液化后的制冷剂进入储液干燥器，滤掉其中的杂质、水分，同时存储适量的液态的制冷剂以备制冷负荷发生变化时制冷剂不会断流。从储液干燥器出来的制冷剂流至膨胀阀，从膨胀阀中的节流孔喷出形成雾状制冷剂，雾状的制冷剂进入蒸发器。由于制冷剂的压力急剧下降，便很快蒸发汽化，吸收热量，蒸发器外部的风扇使空气不断通过蒸发器的缝隙，使其温度下降，车内温度降低。蒸发器出来的气态制冷剂再进入压缩机重复上述过程。这种循环系统中的膨胀阀可以根据制冷负荷的大小调节制冷剂的流量。
膨胀管式的制冷循环（Cycling Clutch Orifice Tube，CCOT）系统从制冷的工作原理来看，与膨胀阀式的制冷循环系统无本质的差别，只不过将可调节流量的膨胀阀换成不可调节流量的膨胀管，使其结构更加简单，其制冷循环如图1-23所示。为了防止液态的制冷剂进入压缩机而造成压缩机损坏，故这种循环系统将储液干燥器安装在蒸发器的出口，并按照它所起的作用更名为集液器，同时进行气液分离，液体留在罐内，气体进入压缩机。其他部分的工作过程与膨胀阀式的制冷循环相同。
图1-23 膨胀管式制冷循环系统
汽车空调膨胀阀系统的特征是：只要驾驶人开动空调，电磁离合器就总是处于啮合状态，从不断开，压缩机始终处于运行状态，靠吸气节流阀或靠绝对压力阀把蒸发器温度控制在0℃左右。
汽车空调膨胀管系统的特征是：电磁离合器时而啮合，时而断开，压缩机根据车室内外温度时而运行，时而停止运行，因此也称为循环离合器系统。循环离合器系统也有使用膨胀阀的，但只是作为一种节流装置而已。膨胀阀系统也称为传统空调系统。
独立式空调最明显的特点是空调驱动动力源与汽车的主发动机分开，用另外一台发动机（副发动机）带动，构成独立的空调系统。这种空调的工作运转平稳，不受汽车主发动机载荷的影响，空气调节量大，但成本高、体积大。它多数用在大型客车上，空调压缩机一般采用较大功率的定排量压缩机，采用分体式配气方式，如图1-24所示。
制冷时，车内外空气混合后流向蒸发器，蒸发器内制冷剂吸收热量使车内降温，在压缩机作用下，制冷剂被排到车外冷凝器散热后又流回蒸发器，制冷剂在制冷系统中由液态变为气态（吸热），又从气态变为液态（放热），从而使车内降温，如此循环。
取暖时，热水从主发动机流向加热器，对车内外混合气加热，加热后的气体被蒸发器降温后又被加热器升温，达到车内的送风状态。若不需送冷风，制冷系统关闭或电磁离合器不吸合，车内外混合气经加热器加热向车内送暖风。
优点：制冷工况较稳定，不受车速影响。
缺点：重量、成本都增加，安装位置增大，有时由于主、辅机类型不同（如主机是柴油机，辅机是汽油机），需要单独提供燃料箱。
图1-24 独立式空调
乘用车由于其自身空间限制，常采用非独立式空调，即空调压缩机由汽车发动机带动，如图1-25所示。因此，汽车空调系统的制冷性能受汽车发动机工况的影响较大，工作稳定性较差，尤其是低速时制冷量不足，为此发动机均提高了空调制冷时的怠速。为了避免影响汽车发动机怠速稳定性和汽车加速性能，其压缩机均采用电磁离合器，这样遇到紧急情况时会自动分离。其空调装置配置的冷凝器大部分都装在发动机之前，且为冷凝器增设了电子风扇，使冷凝器的冷却不受汽车行驶速度的影响。
图1-25 非独立式汽车空调系统示意图
1—压缩机 2—蒸发器 3—冷凝器 4—储液干燥器 5—发动机 6—风机 7—加热器
压缩机使制冷剂在制冷系统中循环流动，制冷剂通过蒸发器时汽化吸收车内空气热量，使车内温度降低，流过冷凝器时冷却放热，将热量散到车外。
优点：与汽车合用一个动力源，结构简单并降低了设备成本和车的重量，也减少了空间的占用以及发动机维护工作量。
缺点：制冷工况受汽车行驶速度的影响大，发动机转速越高，压缩机转速越高，消耗功率越大，影响汽车的加速运行；当汽车低速或怠速运行时，由于空调可能会造成发动机过热而熄火，也影响汽车爬坡。
汽车空调系统按照不同的功能可分为冷暖分开型、冷暖一体型、全功能型三类。
（1）冷暖分开型 制冷和采暖系统各自分开，由两个完全独立的冷风机和暖风机所组成，各有各的送风机，控制系统也是完全分开的。制冷时完全吸入车内空气，采暖时既可吸入车内空气，也可吸入车外新风，如图1-26所示。这种结构占用空间较多，主要用在早期的汽车空调中。
图1-26 冷暖分开型汽车空调
图1-27 冷暖一体型空调
（2）冷暖一体型 冷暖一体型是指在制冷系统的基础上增装加热器及暖风出口，但制冷与供暖不能同时工作。冷暖一体型空调（图1-27）汇集了单一功能型空调的优点。它的出现避免了驾驶人因冬季寒冷，而出现手脚不灵活的现象，提高了行车的安全性。夏季，为驾驶人提供一个舒适凉爽的工作环境，减轻驾驶人的疲劳度。
其缺点是要驾驶人手动控制出风量和冷暖转化模式（也就是日常所说的手动空调），增加了驾驶人行车时的操作量。
（3）全功能 全功能型空调是在冷暖一体型空调的基础上改良而来的，集制冷、供暖、除霜、去湿、通风及净化等功能于一体，如图1-28所示。其制冷和取暖完全用一套温度控制系统，可同时工作，实现除湿、取暖和新风制冷，从冷到热连续温度调节它又可分为空气混合型和再加热型两种。
图1-28 全功能型空调
手动空调的风机转速、出风口温度及送风方式等功能是由驾驶人操纵和调节的。车内通风的温度控制是通过仪表板上的空气控制杆、温度控制杆、进气杆和风扇开关等来操纵通风管道上的各种风门来实现的。大多数经济型轿车都采用旋钮式的手动空调，如普通桑塔纳、富康、捷达等轿车一般都采用半机械半电子式的空调系统。图1-29所示为别克GL手动空调控制面板。
图1-29 别克GL手动空调控制面板
1—鼓风机旋钮 2—冷热调节旋钮 3—出风模式旋钮 4—正面出风 5—混合出风 6—往下出风 7—除雾模式 8—除霜模式 9—后窗除霜 10—A/C开关 11—内循环 12—外循环
半自动空调系统与手动空调系统的差别不大，其主要不同是半自动空调系统采用程序装置、伺服电动机或控制模块等操纵机构。半自动空调可以设定温度值，电脑自动保持恒温，但是风速是手动调节的。半自动空调一般装配在中档轿车上，如大众波罗、速腾等。图1-30所示为别克GLX、新世纪轿车半自动空调控制面板。
图1-30 别克GLX、新世纪轿车半自动空调控制面板
1—A/C开关控制 2—鼓风机转速控制按钮 3—出风模式选择按钮 4—前除霜按钮 5—后窗除霜按钮 6—压缩机控制开关 7—调温开关
8—内循环按钮9—系统关闭按钮
全自动空调利用传感器随时检测车内外温度的变化，并把检测到的信号送给空调的电子控制单元（ECU）。ECU则按预先编制的程序对信号进行处理，并通过执行元件，不断地对风机转速、出风温度、送风方式及压缩机工作状况等进行调节，从而使车内温度、空气湿度及流动状况始终保持在驾驶人设定的水平上。
全自动空调系统具有自诊断功能，可以及早发现故障隐患。全自动空调一般装配在中高档车上，如广汽本田雅阁、一汽奥迪系列、通用别克系列、丰田凯美瑞、毕加索等自动档豪华版轿车就装配自动空调。图1-31所示为丰田轿车自动空调控制面板。
图1-31 丰田轿车自动空调控制面板
定排量空调系统也称循环离合器系统。该系统当蒸发器温度下降到一定水平时需截断离合器电路，使压缩机停转即停止制冷。当蒸发器温度上升到一定值时再接通离合器，让压缩机运转，开始制冷，如此往复循环。也就是说，定排量空调系统是通过离合器的循环工作来调节温度的。定排量空调系统中因为压缩机排量是固定的，所以在制冷系统中加了许多保护装置，尤其是减压安全阀和易熔塞。
定排量空调系统有两种温度控制方法，即使用恒温控制器或者压力控制器进行控制。恒温控制器用温控开关使压缩机离合器在预定的温度水平开、关。压力控制器用对系统压力敏感的压力开关在预定的压力水平使压缩机离合器开、关。
变排量空调系统也称非循环离合器系统，该系统采用的是可变排量压缩机，它依靠可变排量（VD）压缩机的自身调节来控制温度。当系统的环境温度（蒸发器温度）高时，压缩机增加活塞行程来增加制冷剂量，以达到增加吸热和降温的作用。反之，当蒸发器温度低时，压缩机则减小活塞行程从而减少通过蒸发器的制冷剂量，由于制冷剂量少，吸收的热量也少，使蒸发器的温度得到回升。离合器的唯一目的就是当不需要空调时脱离压缩机，当需要空调时联上压缩机。
变排量压缩机虽然按其控制排量的方式有机械式变排量压缩机和电子式变排量压缩机之分，但是变排量空调压缩机对制冷系统没有特殊要求，即用什么制冷剂和节流装置都可以。变排量空调压缩机由于能够在每次工作循环过程中根据吸入制冷剂和压缩后从排气阀排出制冷剂的压力变化（由汽车转速、运行状况、日照条件和环境温度等决定）而自行优化调节压缩气体的容积——即排出制冷剂的量，所以，它可实现取消压缩机间歇式的工作方式，避免对发动机的冲击，并保持温度与压力的稳定性，提高压缩机使用寿命。因此，它能达到节能、降噪、防止蒸发器与低压管结霜以及实现车厢环境最优化控制的目的。目前新生产的乘用车汽车空调系统中大多采用了变排量压缩机。
在制冷系统中，能循环流动且实现热量转移的介质称为制冷剂。
汽车空调是利用蒸气压缩制冷装置驱动其循环流动实现制冷的。液体制冷剂在蒸发器中低温下吸取被冷却对象的热量而汽化，使被冷却对象得到降温。然后，又在高温下把热量传给周围介质而冷凝成液体。如此不断循环，借助于制冷剂的状态变化，达到制冷目的。
目前汽车空调系统使用的制冷剂，通常有R12、R134a两种。英文字母R是Refrigerant（制冷剂）的简称，其数字代号使用的是美国制冷工程师协会（ASRE）编制的代号系统。
制冷剂的种类很多，理论上只要能进行气液两相转换的物质，均可作为蒸发制冷系统的制冷剂。但寻找制冷效率高，且对环境没有污染的制冷剂却很困难，目前使用的R134a只是R12的替代品，其排放物产生的温室效应仍然对环境有较大的危害。
①与冷冻机油互溶，不起化学反应，不改变润滑油的特性。
②不易燃烧，不易爆炸；无毒、无刺激性；不腐蚀金属和橡胶件。
③在蒸发器内容易蒸发，蒸发温度低。蒸发压力应该稍高于大气压力，防止制冷系统产生负压而吸进空气，使制冷能力下降。
④冷凝压力不宜太高，如果冷凝压力太高，对制冷设备、管路的要求也会提高，并且引起压缩机功耗增加。
⑤制冷剂在高温下不易分解，化学性质稳定。
在压缩式制冷剂中广泛使用的制冷剂是氨、氟利昂和烃类。按照化学成分，制冷剂可分为五类：无机化合物制冷剂、氟利昂、饱和碳氢化合物制冷剂、不饱和碳氢化合物制冷剂和共沸混合物制冷剂。根据冷凝压力，制冷剂可分为三类：高温（低压）制冷剂、中温（中压）制冷剂和低温（高压）制冷剂。目前，我国汽车空调中的制冷剂主要使用的是氟利昂类，常用的主要有R12和R134a两种。随着人们对环境保护意识的增强，不含氟利昂的环保节能型碳氢类制冷剂正在推广和应用之中。
蒸气压缩制冷机使用的制冷剂，绝大部分都是氟利昂，国际上用英文字母R来表示（取英文制冷剂Refrigerant的第一个字母），字母F是美国杜邦公司的专用代号。氟利昂是饱和碳氢化合物的卤族元素的衍生物，即卤族元素的氟、氯，有时加入溴原子取代饱和碳氢化合物，如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷的氢原子所得的化合物，因而氟利昂的品种繁多。氟利昂的性质与所含氟、氯、溴、氢、碳元素的原子多少有密切关系。R后面的数字表示氟利昂的分子通式CmHnFpClsBr。R后面是两位数的，表示甲烷衍生的氟利昂。甲烷的分子式为CH4，其中R后面的首位数字表示碳原子数（m=1）加氢原子数n，故氢原子数n等于首位数减去1，第二位数字表示氟原子数p，氯原子数s=4-p-n。例如：R12表示甲烷衍生的氟利昂制冷剂，其分子通式中的碳原子数m=1，氢原子数n=1-1=0，氟原子数p=2，氯原子数为s=4-n-p=2。R12的分子式为CF2Cl2；化学名称为二氟二氯甲烷。
又例如R22表示甲烷衍生的氟利昂制冷剂，其中碳原子数m=1，氢原子数n=2-1=1，氟原子数p=2，氯原子数s=4-1-2=1。R22的分子式为CHF2Cl，化学名称为二氟一氯甲烷。
如果用溴原子来代替氟利昂中的某些氯原子，则分子式多一个Br，其原子数用r来表示。例如，R12Br2，则为CF2Br2。R后面是三位数的，则表示为乙烷、丙烷、丁烷系列的氟利昂衍生物。其中，乙烷衍生的氟利昂，R后面首位数用1表示，丙烷衍生的氟利昂，则R后面用2表示，丁烷衍生的氟利昂，R后面用3表示……很明显，其碳原子数m等于首位数加1；氢原子数n等于R后面的第二位数字减去1；R后面的第三位数表示氟原子数p；氯原子数，对乙烷衍生物为s=6-n-p，对丙烷衍生物为s=8-n-p，对于丁烷衍生物为，s=10-n-p。例如R142，表示乙烷衍生的氟利昂，乙烷分子式为C2H6，则m=2，n=4-1=3，p=2，s=6-3-2=1。R142的分子式为C2H3F2Cl，化学名称为二氟一氯乙烷。同样，R134的分子式为C2H2F4，R123的分子式为C2HF2Cl2，R216的分子式为C2F6 C12等。
R12是一种CFC（氯氟化碳，氟利昂）。此制冷剂由氯、氟和碳组成，其化学式为CF2Cl2。原有的汽车空调系统基本上都采用R12作为制冷剂。
R12的特性：
①能溶于矿物油，可与任何冷冻机油任意比例混合。
②对密封件有特殊要求。它对天然橡胶和塑料有膨润作用，使之膨胀、变软、起泡而失去密封性能。故在制冷系统中采用耐腐蚀的丁腈橡胶和氯醇橡胶制作密封件。
③对一般金属无腐蚀作用，但对镁及含镁量超过2%的铝镁合金有腐蚀作用。
④一般与水不相溶。空调制冷系统中若有水分存在，当温度低于0℃时，水会在膨胀阀处形成冰堵，堵塞膨胀阀，使制冷无法进行。水可以和R12产生化学反应，产生盐酸、氢氟酸，对系统有腐蚀作用。水与管路中的酸、氧反应，在压缩机的机件表面生成三氧化二铁和二氧化铜，反过来使R12分解，降低制冷能力。同时，水还能使冷冻机油老化，降低润滑性能。因此，在加注制冷剂时必须对空调系统抽真空，将管路中的水分和空气全部排出。
⑤不会爆炸、无异味（浓度低于20%）、无臭味。
R134a是一种著名的替代R12的制冷剂，它是一种HFC（氢氟化碳）。该制冷剂的组成有氢、氟和碳，其化学式为CH2FCF3。由于该制冷剂没有氯，因而不会破坏臭氧。R134a无毒、无腐蚀但也会导致全球变暖。R134a与矿物冷冻机油不相容，因此，开发了称为PAG（聚烯甘醇）的合成冷冻机油。PAG冷冻机油具有吸湿性，能快速吸附水气。这就意味着在使用时，必须确保容器尽可能地快速密封。R134a不能与R12混合，在高压和高温时效率也不如R12。R134a可以提纯后重复使用。R12和R134a的分子大小不同，前者分子较大。这就是说，R134a系统所需要的制冷剂数量要大于R12系统。如果需要把R12系统改造成R134a系统，还需要用与R134a匹配的零部件来替换软管、密封件（包括冷冻机油）。
切记：R12系统和R134a系统的制冷剂一定不能混用，如图1-32所示。
图1-32 R12系统和R134a系统的 制冷剂不能混用
（1）热物理性R134a的热物理性能包括相对分子质量、沸点、临界参数、饱和蒸气压和汽化潜热等，均与R12相近，见表1-4。
表1-4 R134a与R12的热物理性质对比表
（2）传热性能 R134a制冷剂的传热性能优于R12。当冷凝温度为40～60℃、质量流量为45～200kg/s时，R134a蒸发和冷凝传热系数比R12系统要高出25%以上。因此，在换热器表面积不变的情况下，可减少传热温差，降低传热损失；当制冷量或放热时间相等时，可减少换热器表面积。
（3）相溶性
①与润滑油的相溶性。R134a中不含有氯原子，不能像R12一样在压缩机运动部件之间生成润滑性好的氯化物薄层。而且R134a与矿物油几乎完全不相溶，因此不能使用矿物油，必须使用合成润滑油来代替，如PAG类和ESTER类等。
②与干燥剂的相容性。R134a的分子直径比R12要小，若使用R12系统中的硅胶型干燥剂，则R134a的分子容易被吸收而产生催化分解。且由于R134a与水的亲和力较大，吸水性强，脱水困难，故应采用新型的沸石干燥剂。
③与塑料及橡胶的相容性。R134a对除苯乙烯以外的塑料基本没有影响，但对现在常用的一些橡胶材料不相容。当R134a与氟橡胶或丁腈橡胶（NBR）共存时，会使橡胶产生变质膨胀而引起制冷剂的泄漏。故R134a制冷系统中的O形圈和连接软管采用与R134a相容性较好的氢化丁腈橡胶（HNBR）来制作。
（4）渗透性 空调系统中，各个总成之间常用软管相连。由于R134a的分子较小，且对橡胶的溶胀性比R12大，故R134a分子的穿透性较强，在软管中的渗透量较大。
R134a在大气压力下的沸点为-26.9℃，在98kPa的压力下沸点为-10.6℃。在常温常压的情况下，如果将其释放，R134a便会立即吸收热量开始沸腾并转化为气体，对R134a加压后，它也很容易转化为液体。R134a的特性如图1-33所示。该曲线上方为气态（蒸气），下方为液态。曲线表示不同压力与温度条件下的制冷剂沸点。
①如果温度保持恒定，提高压力，那么气态制冷剂就会冷凝成液体。
②如果压力保持恒定，降低温度，那么气态制冷剂就会冷凝成液体。
图1-33 R134a蒸气-压力曲线
③如果温度保持恒定，降低压力，那么制冷剂就会蒸发成气体。
④如果压力保持恒定，提高温度，那么制冷剂就会蒸发成气体。
空调系统的设计就是要控制这些关系，使制冷剂将热量从驾驶室内散出。如果要使R134a从气态转变为液态，可以降低温度，也可以提高压力，反之亦然。
氨是一种非常好的制冷剂，沸点为-33.4℃，对普通制冷范围的空调和冷藏相当理想，且成本低。但它最大的缺点是毒性太强，即使含量不高也会使人窒息而亡，并能引起燃烧、爆炸及汽化热不够高等，因此不采用它作为汽车空调制冷剂。然而，在大型冷库和大容量的工业制冷方面，它至今仍然是应用最广泛的首选制冷剂，制冷行业在氨制冷技术方面已具有一百多年的丰富经验。
CO2作为制冷剂已有一百多年历史，早期曾一度是远洋船舶冷藏系统的最佳选择。但它的沸点为-78.3℃，由于沸点太低，则系统冷凝压力要求高，而相应的冷凝温度却不高，常温冷却介质难以满足冷却要求，循环制冷量损失较大，导致经济性差，压缩机功耗大，因而逐渐被氟利昂类制冷剂所替代。
与氟利昂制冷剂相比，CO2制冷剂的优点是对地球环境破坏作用很小，汽化热较大，无毒、不可燃、不爆炸、成本低，来源广泛。
近十年来，环境保护已受到人们的广泛关注与重视，由于氟利昂对地球大气层中臭氧有破坏作用，已逐渐被淘汰，从长远看R134a也将被淘汰。在这种情况下，非人工合成的CO2制冷剂又引起了人们的兴趣。目前，各发达国家都在积极开展对CO2汽车空调系统的研究，综合分析各方面情况，有理由相信CO2是理想的空调制冷剂。
不同车型的制冷剂的加注量不同，在上海通用汽车的所有车型中，制冷系统均使用R134a制冷剂，各车型的加注量分别为：别克君威850g；别克GL81340g；别克赛欧680g；别克凯越640g。
冷冻机油即冷冻润滑油，是制冷压缩机的专用润滑油，它是一种在高、低温情况下均能正常工作的特殊润滑油。其作用有以下几个方面：
①润滑作用。压缩机是高速运动的机器，轴承、活塞、活塞环、曲轴、连杆等机件表面均需要润滑，以减少阻力和磨损，延长使用寿命，降低功耗，提高制冷系数。
②密封作用。汽车使用的压缩机传动轴需要油封来密封，防止制冷剂泄漏。有冷冻机油，油封才会起密封作用。同时，活塞环上的机油，不仅起减摩作用，而且起密封压缩机蒸气的作用。
③冷却作用。运动的摩擦表面会产生高温，需要用冷冻机油来冷却。冷冻机油冷却不足，会引起压缩机温度过热、排气压力过高、降低制冷系数，甚至烧坏压缩机。
④降低压缩机噪声。在制冷系统中，冷冻机油与制冷剂混合，并随制冷剂一起循环于制冷系统各部分。它不仅降低了压缩机的噪声，而且可以保证压缩机正常运转和延长其使用寿命。
冷冻机油在空调制冷系统中完全溶于制冷剂中，并随制冷剂一起在制冷系统中循环。因此，冷冻机油的温度有时会超过120℃，而制冷剂的蒸发温度范围为-30～10℃，使冷冻机油工作在高温与低温交替的条件下。为保证其工作正常，对冷冻机油提出以下性能要求。
①冷冻机油的凝固点要低，在低温下具有良好的流动性。若低温流动性差，则冷冻机油会沉积在蒸发器内影响制冷能力，或凝结在压缩机底部，失去润滑作用而损坏运动部件。
②冷冻机油应具有一定的粘度，且受温度的影响要小。温度升高或降低时，其粘度随之变小或增大。与冷冻机油完全互溶的制冷剂会使冷冻机油变稀，因此应选用粘度较高的冷冻机油；但粘度也不宜过高，否则需要的起动转矩增大，压缩机起动困难。所以，冷冻机油的粘度要选择适当。
③冷冻机油与制冷剂的互溶性能要好。在汽车空调制冷系统中，制冷剂与冷冻机油是混合在一起的。当制冷剂流动时，冷冻机油也随之流动，这就要求制冷剂与冷冻机油能够互溶。若两者不互溶，冷冻机油就会聚集在冷凝器和蒸发器的底部，阻碍制冷剂流动，降低换热能力。如果由于冷冻机油不能随制冷剂返回压缩机，压缩机将会因缺油而加剧磨损。
④冷冻机油的闪点温度要高，具有较高的热稳定性，即在高温下不氧化、不分解、不结胶、不积炭。所谓闪点温度是指在规定条件下，加热油品所逸出的蒸气和空气组成的混合物与火焰接触发生瞬间闪火时的最低温度，以℃表示。
⑤冷冻机油应不含水分。若冷冻机油中的水分过多，则会在膨胀阀节流口处结冰，造成冰堵，影响系统制冷剂的流动。同时，水分会使冷冻机油变质分解，腐蚀压缩机材料。
①必须严格使用原车空调压缩机所规定的冷冻机油，或换用具有同等性能的冷冻机油，不得使用其他油来代替，否则会损坏压缩机。
②冷冻机油吸收潮气能力极强，所以在加注或更换冷冻机油时，操作必须迅速，如没有准备好，不能立刻加油时，不得打开油罐。在加注完后应立即将油罐的盖子封紧储存，不得有渗透现象。
③不能使用变质的冷冻机油。冷冻机油变质的原因是多方面的，归纳起来有如下几方面：混入水分后，在氧气作用下会生成一种絮状酸性物质，腐蚀金属零部件；当压缩温度过高时，油被氧化分解而炭化变黑；不同牌号的油混合使用时，由于不同牌号的冷冻机油所加的氧化剂不同而产生化学反应，引起变质，劣化了各自的性能。
④冷冻机油是不制冷的，还会妨碍热交换器的换热效果，所以只允许加到规定的用量，绝不允许过量使用，以免降低制冷量。
⑤在排放制冷剂时要缓慢进行，以免冷冻机油和制冷剂一起喷出。
冷冻机油的质量，可以通过化学和物理分析检验质量好坏。在使用过程中，还可以从外观的颜色、气味直观地判断出质量好坏。常用的方法有滴纸法和对比法。
（1）滴纸法 将待查的冷冻机油取出一滴，滴在一张干净的白纸上，片刻后观察油滴的颜色，若其颜色很浅，且分布均匀，则表明油内无杂质，可以使用。
（2）对比法 取干净标准的冷冻机油放入一试管内作为标准油，再把需待查的油取出并放入同样大小的试管内进行比较，若被检查油的颜色为浅黄色或橘黄色，则还可使用；若已变成红褐色的混浊液，则不能继续使用。
上述两种方法可观察到冷冻机油中是否混入了较多的水分和杂质，但不能确切地掌握机油变质的程度和原因。因此，要准确判断机油的质量，必须对它进行定性和定量分析，定期抽样化验分析。
制冷剂R12以矿物油作为润滑剂，但矿物油与R134a不相溶，目前能与R134a相溶的润滑油只有聚烃基乙二醇（PAG）和聚酯油（ESTER）两类。
（1）聚烃基乙二醇（PAG）润滑油PAG润滑油与R134a不能完全互溶，低粘度时互溶性较好，高粘度时互溶性降低。PAG在高温的情况下可分解成水、酸、一氧化碳和二氧化碳，有可能造成压缩机腐蚀现象。PAG与矿物油、R12不相溶，若原系统内存在少量该物质时，将使PAG润滑性能降低。PAG与有些弹性材料不相溶，吸水性也很强，其饱和吸水量可超过10%。PAG润滑油主要用在R134a推广的初期。针对上述情况，实际应用的PAG油都经过了改性处理。
（2）聚酯类润滑油（ESTER）聚酯类润滑油是一种合成多元酸酯，由多元醇酸基础油和添加剂配制而成。其主要成分是季戊四醇、三甲基丙酮和各种直链或支链型酯酸。
聚酯油与R134a互溶性好，与R12也能互溶，不会出现低湿沉积现象。其吸水性比矿物油强，但水分与油是牢固结合的，在膨胀阀处不会结冰。原系统内残留的矿物油等物质对其性能影响不明显。由于在聚酯油中加了添加剂，故其耐磨性能良好。它与聚丁腈橡胶、氯丁橡胶等弹性材料相溶性较好，与绝缘材料也有比较好的相溶性。
表1-5和表1-6为PAG油与ESTER油性质比较，可见ESTER油与R134a的相溶性比PAG油与R134a的相溶性好。
表1-5 PAG油与ESTER油性质比较
表1-6 用于R134a汽车空调的冷冻机油特性
冷冻机油在不同的空调系统中（如R134a、R12）不能混用。对于R12空调系统使用的冷冻机油，国产冷冻机油一般用18号或25号，进口冷冻机油一般使用日本SUNISO3GS、SUNISO4GS、SUNISO5GS。目前R134a空调系统中使用的是代号为PAG（聚烃基乙二醇）及ESTER（聚酯油）的冷冻机油。
以上海通用汽车为例，冷冻机油分布在制冷系统各个元件中，在各元件中冷冻机油的分布如下：压缩机60mL；冷凝器30mL；蒸发器90mL；干燥器30mL；管路40mL。
系统内冷冻机油必须定量加注，若加注过多，会积聚在冷凝器或蒸发器内，阻碍制冷剂流动，影响散热和吸热效果，使制冷系统工作不良。如别克君威250mL；赛欧220mL；凯越220mL。
制冷是指空调系统获得冷气而制造和维持必要的冷源的过程，冷源是指温度低于环境温度的物体或场所。
人们在游完泳时，会有冷的感觉，在手臂上涂抹酒精也有凉爽的感觉，这都是因为液体的蒸发带走了热量，如图1-34所示。
这也就给我们一个启发，利用液体的蒸发可以吸收周围环境的热量。为此，我们制作一个如图1-35的装置，将一个带有开关的容器装在一个绝热良好的盒子内，容器中装有常温下容易挥发的液体，将开关打开时，容器内的易挥发液体便开始蒸发，同时吸收绝热盒子内的热量，吸收了热量的液体转化为气体，从开关排出。盒内的温度便会低于盒外的温度。如果容器内的易挥发液体能得到不断的补充，冷却的效果便会持续下去。
图1-34 蒸发带走热量
图1-35 制冷装置
从制冷装置的运作情况看，制冷过程中热量的转移是靠液体的状态变化实现的，我们将这种液体称为制冷剂。
为了使前述的制冷装置的制冷过程持续下去，就必须不断地向容器中补充制冷剂，从开关放出的制冷剂也应回收加以反复利用。为此，有必要制作一套装置使制冷剂能够在装置中循环，不断地将热量带走。根据前述物质的沸点与压强的关系，降低压强可以使物质的沸点降低，使其更加容易蒸发而吸收热量；提高压强可以使物质的沸点升高，使其更加容易转化为液体而放出热量。为此，将前述装置从开关放出的气体制冷剂回收回来，使其进入一台压缩机，提高压强，再通过一个称为冷凝器的装置，经强制冷却放出热量变为液体，并将这种液体制冷剂暂时存放在一个储液罐中以备再次使用，如图1-36所示。
高压的液体通过一个小孔，可以使其迅速膨胀而压强降低，在这种情况下，液体由于压强的降低而非常容易汽化而吸热。因此，将储液罐中的制冷剂通过一个小孔（膨胀阀）放出，让其进入一个称为蒸发器的容器。由于制冷剂的压强下降，所以很快便会蒸发，吸收蒸发器周围的热量，使蒸发器周围得到冷却，如图1-37所示。
图1-36 通过压缩使制冷剂转化为液体并放出热量
图1-37 通过膨胀阀液体制冷剂 转化为气体吸收热量
将上述两个过程组合起来，就可以形成一个制冷循环；储液罐中的高压液态制冷剂从膨胀阀喷出，压强下降，体积迅速膨胀，转化为气体，吸收周围的热量，使周围的温度下降；气态的制冷剂再经压缩机加压形成高压气态的制冷剂，高压气态制冷剂进入冷凝器冷却，从气态转变为液态，同时放出热量，液态制冷剂再进入储液罐，以备再次使用，这就是一个完整的制冷循环。从制冷循环可以看出，所谓制冷就是通过制冷剂的状态变化将一个部位（蒸发器周围）的热量带到另一个部位（冷凝器周围）。制冷循环中的各种装置都是围绕这种热量的转移而设置的。
图1-38 汽车空调制冷系统的组成
调节车内温度是汽车空调制冷系统的基本功能。汽车空调制冷系统的第二个功能是调节车内的湿度。制冷系统的主要部件有压缩机、冷凝器、储液干燥器（集液器）、膨胀阀（膨胀管）、蒸发器、导管与软管、压力开关等，如图1-38所示。各主要部件的名称、功用及实物图片对照见表1-7。
表1-7 汽车空调制冷系统主要部件的名称、功用和实物图片
（续）
压缩机等各部件之间采用铜管（或铝管）和高压橡胶管连接成一个密闭系统。制冷系统工作时，制冷剂以不同的状态在这个密闭系统内循环流动，每一循环有四个基本过程。其工作原理如图1-39所示。
制冷循环就是利用有限的制冷剂在封闭的制冷系统中，反复地将制冷剂压缩、冷凝、膨胀、蒸发，不断在蒸发器中吸热汽化，使蒸发器始终保持很低的温度而用于车内空气的降温除湿。在制冷循环系统中，压缩机是动力源。汽车空调系统制冷剂循环流程如图1-40所示。
在汽车空调系统中，压缩机由发动机曲轴上的驱动带驱动旋转，并将蒸发器中因吸收车内热量而汽化的低温低压气态制冷剂R134a，经低压软管和低压阀吸入压缩机。低温低压气态制冷剂经压缩机压缩后，变成高温（约65℃）、高压（约1300kPa）的气态制冷剂，经高压阀和高压软管送入发动机散热器前面的冷凝器。制冷剂在冷凝器中由车外空气冷却成为高温（约55℃）、高压（约1300kPa）的液态制冷剂，并从冷凝器底部流向储液干燥器。经储液干燥器过滤、脱水后，由高压软管送入热力膨胀阀。经热力膨胀阀节流降压后，变成低温（约-5℃）、低压（约150kPa）的液态制冷剂进入蒸发器，并在蒸发器内大量吸收蒸发器管壁及周围空气的热量而蒸发汽化，使蒸发器表面及其周围的车内热空气温度降低（由此产生冷源）。当鼓风机将车内热空气或车外热空气强制吹过蒸发器表面时，热空气便被蒸发器冷却而变成冷气送回车内空间，从而达到降低车内温度的目的。液态制冷剂在蒸发器内吸热汽化为低温（约为0℃）、低压（约150kPa）的气态制冷剂，并经低压软管由压缩机再次吸入，从而完成制冷循环。
图1-39 汽车空调制冷系统的工作原理
图1-40 制冷系统制冷剂循环流程
制冷循环由压缩、冷凝、膨胀和蒸发四个工作过程组成。
（1）压缩过程 压缩机从蒸发器吸入低温低压气态制冷剂，并将其压缩成高温（约65℃）、高压（约1300kPa）气态制冷剂送往冷凝器冷却降温。
（2）冷凝过程 高温、高压气态制冷剂由发动机散热器前面的冷凝器（散热器）散热，将其冷凝成高温（约55℃）、高压（约1300kPa）液态制冷剂。
（3）膨胀过程 冷凝后的高温、高压液态制冷剂经热力膨胀阀节流降压后，将其转变成低温（约零下5℃）、低压（约150kPa）的液态制冷剂送入蒸发器。
（4）蒸发过程 低温、低压液态制冷剂流经蒸发器时，不断吸收车内空气的热量而汽化成低温（约为0℃）、低压（约150kPa）气态制冷剂。从蒸发器流出的气态制冷剂又被压缩机吸入而进入下一次制冷循环。
当制冷系统工作正常时，低压管路呈低温状态，高压管路呈高温状态。从膨胀阀出口经蒸发器至压缩机入口为低压区；从压缩机出口经冷凝器、储液干燥器至膨胀阀为高压区。检查低压区时，由膨胀阀出口经蒸发器至压缩机入口应该是由凉变冷，但无霜冻。检查高压区时，由压缩机出口经冷凝器、储液干燥器至膨胀阀入口应该是由暖变热（检查时，注意手与被检查部位之间应保持一定的距离，避免烫伤）。如压缩机入口与出口之间无明显的温差，说明制冷剂泄漏或无制冷剂。如储液干燥器特别凉或其入口与出口之间温差明显，说明储液干燥器堵塞。
