图10-73是汽车空调的制冷原理图,图10-74是汽车空调的结构连接图。
图10-74 汽车空调的结构连接图
空调的分类就是按其压缩机的动力来源和蒸发器、冷凝器等部件的组合型式来划分的。汽车空调按其压缩机的动力来源可分为两种类型:独立式空调和非独立式空调。
独立式空调是指压缩机有专用的动力机组,不借用整车的发动机动力;非独立式空调则是没有专用的供压缩机动力,而是借用整车的发动机动力。
独立式空调的一个突出优点是:制冷系统的工作不受整车的主发动机限制,即制冷量不受主发动机工况的影响,而且怠速或停驶时也能正常工作。但同时带来的问题是:空调系统结构复杂、增加噪声、增加重量、布置困难、油耗增加、成本上升。
而非独立式空调的优点、缺点正好与独立式空调相反:优点是结构简单、便于安装、噪声小、成本低、重量轻;缺点是要消耗整车发动机10%~15%的动力,制冷量受汽车行驶工况的影响。
因此,现今的客车在发动机的选型上都考虑了足够的储备功率,从欧洲客车的技术特点中我们不难发现:“大功率发动机+小速比后桥”是其最大的技术亮点,这样的技术匹配也为非独立式空调的采用创造了条件。
非独立式空调得到了大力推广,其原因有两点:①其优点太诱人了;②某些情况下还必须采用非独立式空调,如公交车。
所以,今天的客车绝大多数采用的都是非独立式空调,独立式空调已很难见到了,哪怕是发动机前置的客车也大都采用了非独立式空调,只有在极特殊的车型上才使用独立式空调,如机场摆渡车,这主要是其车型特点所决定的。
1.独立式空调在客车上的布置
客车上采用的独立式空调也有两种:整体式和分体式。
整体式独立空调是将蒸发器、冷凝器、发动机、压缩机等部件全部安装在一个刚性的底架上,安装时作为一个整体进行装配,无需连接制冷剂管道。其缺点是空调机组体积大、布置与安装都不方便、送风管道复杂且布置与安装极其浪费空间。这种型式的独立空调在客运客车上已见不到使用了。
分体式独立空调则是将发动机与空调机组分开布置,压缩机与发动机为一个模块,蒸发器与冷凝器为另一个模块。通常的布置方式是压缩机与发动机安装于车身裙部、蒸发器与冷凝器安装于车顶。
图10-75是分体式独立空调的动力机组,它与压缩机、发电机组成了独立模块。为了缩小体积,蒸发器与冷凝器组成另一个模块,如图10-76所示,该模块通常布置于车顶,所以也叫顶置机组。
图10-76是蒸发器与冷凝器左右并列的结构,该结构的特点是顶置机组的前后尺寸会大大缩小,有利于车顶的布置。但其缺点是增加了顶置机组的结构难度以及蒸发器的回风口要分成左右两个,对内饰会有影响,如图10-77是其回风口与出风口的布局。
顶置机组的另一种型式是蒸发器与冷凝器前后串联,其优点是顶置机组的结构变得简单,缺点是顶置机尺寸加大,不利于车身顶盖的布置。图10-78和图10-79所示分别是前后串联式顶置机组的外形图和回风口与出风口的布局图。
图10-80是分体式独立空调在机场摆渡车上的布置方案,其特点是动力机组布置于车身后悬,顶置机组采用了两组的左右并列机组结构。
2.非独立式空调在客车上的布置
非独立式空调是现今采用最广的客车空调型式,其在客车上的布置方式的主要差别在蒸发器和冷凝器,压缩机的布置倒是差别不大。因为不论是前置发动机还是后置发动机,空调压缩机都是同主发动机布置在一起的。
图10-75 分体式独立空调的动力机组外形图
图10-76 左右并列式顶置机组的外形图
图10-77 左右并列式顶置机组的回风口与出风口布局
图10-78 前后串联式顶置机组的外形图
图10-79 前后串联式顶置机组的回风口与出风口布局
图10-80 分体式独立空调在机场摆渡车上的布置方案
图10-81是非独立式空调在客车上的几种布置型式,此处列举了五种:
图10-81 非独立式空调在客车上的几种布置型式
(1)顶后置空调系统 蒸发器和冷凝器都置于车顶后部,要求结构紧凑,尽量缩短顶置机组的前后尺寸。顶后置空调的一个好处是可以使机组下沉安装,在不影响内高的情况下可以降低整车高度。但这种蒸发器和冷凝器作为整体而后置下沉的安装方案对于内高的影响区域还是比较大的,所以这种方案现已不多见。(www.xing528.com)
(2)顶中置空调系统 这是最常见的客车空调布置型式,蒸发器和冷凝器的常用布置型式是前后串联,图10-82是顶中置空调的典型结构,其实这与独立式空调的顶置机组结构也是一样的(图10-78)。为了调整整车的轴荷分配,顶中置空调系统的顶置机组通常是要尽可能地靠向车身前端来安装的,尤其是当车长越短其轴荷分配越不好的情况下,更应将空调的顶置机组向车辆的前端布置,图10-83是一款中巴车型的空调布置。
图10-82 顶中置空调顶置机组的典型结构
1—冷凝器风扇 2—右冷凝器组件 3—左冷凝器组件 4—干燥器 5—球阀 6—储液罐 7—蒸发器风机 8—阀 9—右蒸发器组件 10—左蒸发器组件 11—配电板
图10-83 一款中巴车型的空调布置
(3)整合的分体式空调系统 其特点是蒸发器与冷凝器分体布置,冷凝器布置于车身裙部,蒸发器分散成若干个小蒸发器布置于车身内顶的两侧,即冷风道内。这种布置方式的经典案例是SETRA的一款全景天窗旅游大巴,如图10-84所示。
(4)顶后置的分体式空调系统 其特点是蒸发器与冷凝器分体布置,冷凝器布置于车身裙部,蒸发器布置于顶后部且下沉。此种空调结构就是为了降低车高,如图10-85所示,蒸发器与冷凝器分体就是为了缩短蒸发器的长度,图中的车高若算至蒸发器时只有3640mm。而若采用传统的顶置机组不下沉的布置方案,则该车高度将要达到3850mm。尤其
图10-84 SETRA的一款全景天窗旅游大巴
图10-85 蒸发器下沉的车高降低方案
在一层半的客运客车布置上,若采用该空调方案,则能很好地控制整车高度。图10-86是一款一层半客车的两种空调布置方案:若采用最常用的蒸发器与冷凝器整体顶置式方案,则整车高度将达到3970mm。而采用顶后置的分体式空调系统,则车高的最高点出现在安全天窗处,整车高度只有3835mm,而空调蒸发器处的高度是3784mm,若进一步采用超薄天窗,则车高完全可以控制在3800mm以下!但顶后置的分体式空调系统的缺点有三个:一是空调管路变得复杂,二是冷凝器裙会占用部分行李舱,三是内饰在车身后部会变得复杂。图10-87是蒸发器下沉与否的内饰结构对比,可见风道和内行李架的安装方式有很大变化,这给内饰设计带来了很大工作量。
图10-86 一款一层半客车的两种空调布置方案
图10-87 蒸发器下沉的内饰改变
(5)后置的双层空调系统 专用于双层客车,因为车顶已没有安装蒸发器的空间。图10-88是一款双层公交的空调系统布置方案,该空调的特点是蒸发器与冷凝器布置于主发动机之上,蒸发器既要向上层送风又要向下层送风。
3.驾驶区的制冷空调
驾驶区的制冷空调是专为驾驶员服务的,像一层半这类客车,其驾驶区呈半封闭状态,如果仅仅采用整车的空调制冷系统,很难使驾驶区的温度降下来,因此就出现了单独为驾驶员使用的小蒸发器,它的冷凝器和压缩机仍与整车的空调系统共用。
常见的驾驶区小空调有两种结构型式:一种是蒸发器与前除霜器复合为一体,另一种是独立的一个蒸发器。
图10-88 一款双层公交的空调系统布置方案
图10-89是一款蒸发器与前除霜器复合为一体的系统原理图,图10-90是一款蒸发器与前除霜器复合为一体的冷暖两用型前除霜器结构原理图。
图10-89 蒸发器与前除霜器复合为一体的系统原理图
图10-90 冷暖两用型前除霜器结构原理图
1—双幅风机 2、3—翻转电动机 4—温度传感器 5—加热器单元 6—蒸发器单元 7—除尘网托架螺母 8—除霜器线束 9—翻转电动机转换器 10—联轴器 11—接头
该结构的优点是:系统对内饰影响小,仅仅是在仪表台上增加冷风出口即可,甚至可以与热风共用出口。
该结构的缺点是:前除霜器体积增大,需较大的安装空间;增加了前除霜器的技术难度,也增加了其成本。
图10-91 驾驶区独立的蒸发器布置结构
图10-91是驾驶区独立的蒸发器的布置结构,该结构的特点是蒸发器只负责给驾驶员提供冷气,其优点是制冷效果稳定可靠,缺点是需安排蒸发器的安装空间、需设计单独的驾驶区冷气风道,增加了设计工作量和车间的安装工作量。
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