发布于 10-16 09:29:47
现代汽车空调已发展成为冷暖一体化装置，不仅能够制冷，而且能制热和通风，成为适应全年性气候的空气调节系统。汽车的取暖系统是把车内空气或进入车内的外部空气送入热交换器，吸收某种热能量，从而提高空气的温度，并借助鼓风机将热空气送入车内，提高车内的温度的一种装置。
汽车空调取暖系统的主要作用是与蒸发器一起将空气调节到乘员感觉舒适的温度。
（1）取暖 冬季天气寒冷，在运动的汽车内人们感觉更寒冷。这时，汽车空调就可以向车室内提供暖风，以提高车室内的温度，使乘员不再感到寒冷。
（2）除霜 冬季或初春，室内外温差比较大，车窗玻璃会结霜或起雾，影响驾驶人和乘客的视线，对安全行车不利，这时可以用暖风来除去玻璃上的霜和雾。
向车厢内供暖是汽车空调的重要功能之一，而汽车空气调节的目的不是单纯的制冷及供暖，而是在不断变化的车外大气环境下，使车内的温度、湿度保持在一定范围内，并保证送入车内的空气清新，因此必须有通风配气系统对已经制冷和加热的空气重新进行调和温度、输送以及分配。丰田锐志车的暖风通风系统的风道布置图如图3-1所示。
图3-1 丰田锐志车的暖风通风系统的风道布置
（1）热水取暖系统 热水取暖系统利用的是发动机冷却液的热量，此类系统大多用于轿车、大货车及要求不高的大客车上。
（2）独立燃烧取暖系统 独立燃烧取暖系统安装有专门的燃烧机构，此类系统多被用于大客车上。
（3）综合预热取暖系统 综合预热取暖系统是既利用发动机冷却液的热量，又装有燃烧预热器的综合加热装置，此类系统多被用于大客车上。
（4）气暖取暖系统 气暖取暖系统利用的是发动机排气系统的热量，此类系统多被用于风冷式发动机上。
不论利用何种热源，热量都是通过热交换装置传递给空气，并利用风机把热空气送入驾驶室内的。
（1）内循环式 借助车室内空气循环，将车室内用过的空气作为载热体让其通过热交换升温，升温之后的空气再进入车室内供取暖用，如图3-2所示。这种方式消耗的热量少，但是从卫生标准看最不理想。
图3-2 内循环式
（2）外循环式 借助车外空气循环，全部用车外新鲜空气作为载热体让其通过热交换器升温，升温之后的空气再进入车室内供取暖用，如图3-3所示。从卫生标准看外循环最为理想，但这种方式消耗的热量大，是最不经济的。高级轿车一般采用这种方式。
图3-3 外循环式
（3）内外混合循环式 指既引进车外新鲜空气，又用部分车室内空气作为载热体让其利用热交换器升温，升温之后的空气再进入车室内供取暖用，如图3-4所示。从卫生标准与消耗的热量看，这种循环方式介于内循环与外循环之间，是当前应用最为广泛的方式。
图3-4 内外混合循环式
热水取暖系统实际上是发动机冷却系统的一部分，利用发动机的水泵实现热水循环。热水取暖系统的热源通常采用发动机的冷却液，使冷却液流过一个加热器芯，再借助鼓风机将冷空气吹过加热器芯加热空气，使车内的温度升高。如图3-5所示为其工作原理。此装置设备简单，安全经济，但热量小，受发动机运行工况影响，当发动机停止运行时，没有暖气提供。
图3-5 热水取暖系统的工作原理
在通风装置中，由风机（鼓风机电动机）强制使空气循环运动。空气通过进风口被吸入，流经加热器时被加热，并通过出风口导出，进入车厢内实现取暖或为风窗除霜，如图3-6所示。
图3-6 热水取暖系统的气流流向
热水取暖系统主要由加热器芯、鼓风机、水阀、控制面板及相应的管路等组成，如图3-7所示。如图3-8所示为其在车上的安装位置。
图3-7 热水取暖系统结构
图3-8 热水取暖系统部件的安装位置
（1）加热器芯 如图3-9所示为加热器芯的结构，它由水管和散热器片组成。发动机的冷却液进入加热器芯的水管，利用散热器片散热后，再返回发动机的冷却系统。
图3-9 加热器芯的结构
（2）水阀 水阀用来控制进入加热器芯的水量，进而调节暖风系统的加热量。调节时，可利用控制面板上的调节杆或旋钮进行控制。如图3-10所示为其结构。
图3-10 水阀的结构
（3）鼓风机 鼓风机由可调节速度的直流电动机与笼式风扇组成，其作用是把空气吹过加热器芯加热后送入车内。调节鼓风机电动机的速度，可以调节车厢内的送风量。如图3-11所示为鼓风机的结构。
图3-11 鼓风机的结构
就暖风系统而言，其温度的调节方式有两种：空气混合型与水流调节型。
（1）空气混合型 此类暖风系统在暖风的气道中安装空气混合调节风门，这个风门可以控制通过加热器芯的空气与不通过加热器芯的空气的比例，实现对温度的调节。目前绝大多数汽车均采用此种方式，其示意图如图3-12所示。
图3-12 空气混合型暖风系统
（2）水流调节型 这类暖风系统采用水阀进行调节，利用水阀调节流经加热器芯冷却液的热水量，以将加热器芯本身的温度改变，进而调节温度。其调节示意图如图3-13所示。
图3-13 水流调节型暖风系统
利用发动机排气管中的废气余热或者冷却发动机后的灼热空气作为热源，利用热交换器加热空气，将加热后的空气输送到车室内供取暖用的装置，叫做气暖式暖风装置。这种暖风装置受车速变化的影响较大，对热交换器的密封性、可靠性要求比较高。其结构形式包括气暖肋片式与气暖热管式两种类型。
如图3-14所示，在发动机排气管上装一段肋片管，管外套上外壳，管内通发动机排气，外壳与管子之间的夹层中通空气，这段管子即为热交换器。在鼓风机的作用下，把空气吸入并加热后送入车厢内。加肋片的目的在于增加换热面积以强化换热。另外，值得注意的是排气中含有二氧化硫和水分等杂质，具有腐蚀性。所以，要求这段管必须是耐腐蚀的，连接处应密封严实，且应经常检查。如因受腐蚀而管穿孔，废气将与空气一起进入车室内危及人体健康和安全。现在已经较少使用这种系统。
图3-14 气暖肋片式装置
如图3-15所示为热管技术的工作原理，车用发动机的废气流经热管的吸热端，利用鼓风机强制车厢内空气流过热管的放热端，真空密闭的金属管（热管）内装入大约占热管容积1/3的工作液体（工作液体的种类根据工作温度的范围而定，有多种物质可以利用，在通常情况下可选用水、氦、乙醇、R13等），在管子下部（即吸热端）的工作液体被发动机废气热流体加热，吸收热量之后沸腾变为气体。因为气体的密度小而上升，至管子的上部将热量传给车厢内的空气后凝结（垂直布置可利用重力差，加速凝结液回流，稳定其换热性能），凝结液沿着管内壁流回下部，再吸热沸腾变为气体。如此反复进行，不断地将下部的热量传到上部。这种气-气式热管换热器启动快，结构简单，传热系数高，换热效果好，不需外加动力也无运动部件，维护十分方便；突出的特点是发动机排出的废气与进入车室内取暖用的空气互不泄漏，工作安全可靠。如图3-16所示为热管换热器安装在汽车上的位置。
图3-15 热管换热器
图3-16 热管式汽车空调
发动机余热式取暖装置普遍受发动机功率及工况的影响，车速低、下坡时取暖效果不佳。目前大客车普遍采用独立燃烧式暖风装置，其热容量大，热效率可达80%；通常可使用煤油、轻柴油作燃料；一般包括直接式（空气加热式）与间接式两种类型。
直接式暖风装置结构如图3-17所示。这种装置通常由燃烧室、热交换器、供给系统以及控制系统四部分组成。燃烧室由火花塞与燃料分布器所组成，燃料分布器直接装在暖房空气送风机的电动机轴上，工作时，从其内部出来的燃油在离心力的作用下便于雾化。热交换器位于燃烧室后端，由双层腔组成，内腔通过的是燃烧的高温气体，外腔通过的则是新鲜空气，方便冷热交换。供给系统包括燃料供给系统、助燃空气供给系统以及被加热空气供给系统三个部分。其中燃料供给系统由燃料泵、电动机、燃油电磁阀、油箱以及输油管组成。助燃空气供给系统和被加热空气供给系统共用一台电动机，电动机两端各装一台鼓风机供两个系统所使用。控制系统有手动与自动两种方式，用来控制电磁阀、电动机、点火装置及自动控制元件的工作。
如图3-17所示，直接式（空气加热式）独立燃烧式暖风装置工作时，燃油通过电路电磁阀和液压泵来控制。当打开暖风开关时电磁阀打开，电动机工作，与其同轴的燃料泵工作，燃油通过油箱经滤清器进入燃料分布器，在离心力作用下飞散雾化，并同供给燃烧的空气混合进入燃烧室。火花塞通电点火，点燃混合气，燃烧后的高温气体在与新鲜空气换热后，由排气管排向大气。另外，在电动机轴前端安装的暖房空气送风机向内送入空气，通过换热器加热后由暖气排出口进入车厢内的管路及送风口。
图3-17 空气加热式独立燃烧式暖风装置
由于燃烧时温度高，所以对其安全保护就相当重要，暖风出口温度过高时，过热保护器就开始动作，将电磁阀的电源断开，停止燃油供应。另外，燃烧终止或停机时，供油中断，不再燃烧，送风机应继续运行一段时间，直至感测温度指示装置正常才停止，这样可保护燃烧室不会由于过热而受损。
该装置的优点是取暖快，不受汽车行驶工况的影响；缺点则是用空气作交换热介质，提供的暖风是干热、高温状态，舒适性差。
间接式独立燃烧式暖风装置利用水作为载热介质向车厢内提供暖风，出风柔和，舒适感好，并且采用内循环空气，灰尘少，效果比较理想。其最大优点是不仅可供车厢内取暖用，还可供预热发动机、润滑油以及蓄电池等。如果这种水加热器与汽车发动机的冷却系统连通起来，则可起互补作用。当发动机冷却液温度低于80℃时加热器工作，而冷却液温度高于80℃时，则恒温器工作，自动将燃油泵电源切断，由发动机冷却液提供热源。这样既保证水加热器不会由于过热而损坏，又可以节约能源。
如图3-18所示为燃气取暖系统的示意图，燃油和空气在燃烧室中混合燃烧，加热发动机的冷却液，加热之后的冷却液进入加热器芯向外散热，降温后返回发动机再进行循环。
图3-18 燃气取暖系统
余热水暖式暖风系统的运行和维护较为简单，主要应注意风机的电路及散热器的水路（水阀开闭）正常与否。此外还应注意以下两点。
（1）首次运行时，管路可能会由于存在空气而出现气堵现象，此时只需将水位最高处的水管卸下一段，将其中空气排出就可解决问题。
（2）在严寒地区，如果发动机散热器中未使用防冻防锈液，则晚上停车期间，应将散热器中的水放掉，防止散热器被冻裂。
余热水暖式暖风系统的故障分析及排除见表3-1。
表3-1 余热水暖式暖风系统的故障分析与排除
