1.機械制冷裝置的特點

    機械制冷裝置在冷藏汽車上用得最多，大約占80%以上。機械制冷裝置之所欲被廣泛采用，最重要的是由于有的制冷機組既能制冷又能加熱，容易實現(xiàn)廂內(nèi)的溫度自動控制，調(diào)溫可靠，而且調(diào)控溫度范圍較大，能運輸各種不同適溫的冷藏貨物。盡管機械制冷裝置機構(gòu)復雜，購置和運行費用高，操作、維修不易，運轉(zhuǎn)噪聲大，質(zhì)量也較大，但仍不失為最可靠、有效地制冷方式。

    2.機械制冷裝置的結(jié)構(gòu)原理

    機械制冷型式有蒸汽壓縮式、吸收式、蒸汽噴射式、空氣隔熱膨脹式等多種，而且前冷藏汽車上多采用蒸汽壓縮式

    圖8-1為蒸汽壓縮式制冷機構(gòu)原理圖。它主要由壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥等組成。

    制冷劑工質(zhì)以低溫液體狀態(tài)8中吸收周圍介質(zhì)的熱量制冷，低溫液體吸收氣化潛熱變成制冷劑蒸汽。這些低溫低壓制冷劑蒸汽經(jīng)熱交換器6和氣液分離器9被壓縮機1吸入壓縮成溫度、壓力都較高的蒸汽，再排入冷凝器3。高溫高壓的制冷劑蒸汽通過冷凝器時，被環(huán)境介質(zhì)（空氣或水）冷卻成液體。由于經(jīng)過冷凝器和熱交換器的制冷劑液體的溫度還高于環(huán)境溫度，須進一步降溫使其低于廂內(nèi)溫度時再送入蒸發(fā)器。因此，先讓溫度和壓力較高的制冷劑液體經(jīng)過膨脹閥7節(jié)流降溫降壓；然后，制冷劑再以低溫低壓的液體狀態(tài)進入蒸發(fā)器8，吸收氣化潛熱而制冷，從而使車廂內(nèi)的溫度下降。制冷劑在制冷系統(tǒng)中周而復始地循環(huán)，每個循環(huán)包括壓縮、冷凝、節(jié)流、蒸發(fā)四個過程。壓縮機所作的機械功，則是實現(xiàn)制冷循環(huán)的動力。為了提高熱交換效率，蒸發(fā)器和冷凝器一般都有強制通風裝置加強通風。

        下面以美國THERMO KING NWD型制冷機（如圖8-2所示）來進一步說明其工作過程及主要部件的結(jié)構(gòu)與作用：

        壓縮機1是將機械能轉(zhuǎn)化為制冷劑內(nèi)能的裝置。多為往復活塞式壓縮機。它是制冷系統(tǒng)的關鍵總成，從蒸發(fā)器端吸入低壓過熱制冷劑蒸汽，壓縮成高壓蒸汽送入冷凝器。吸氣閥上裝有調(diào)壓閥23，避免吸氣壓力過高或過低造成起動或過低造成起動或運轉(zhuǎn)困難，或降低制冷效率，甚至損壞壓縮機。

        冷凝器6是將高溫高壓的制冷劑蒸汽冷卻成液體的熱交換裝置。一般為翅片盤管式，裝有軸流風扇，強制通風冷卻以提高換熱效率。

        蒸發(fā)器18是制冷劑液體吸熱氣化的換熱裝置。與冷凝器一樣，一般也是翅片盤管式，軸流風扇將冷風送至車廂內(nèi)各處。蒸發(fā)器下裝有貯水盤，并用膠管將融霜的水引至車下。

        膨脹閥14實則為節(jié)流閥，常用外平衡式熱力膨脹閥。閥體內(nèi)分為高、低壓腔，其間有毛細管相連，制冷工況停止時，少量的液體可由此泄入蒸發(fā)器。

        熱交換器13為套管狀結(jié)構(gòu)。外管為圓筒形，內(nèi)管為螺旋形，有的為了增加散熱面積還焊有翅片。溫度和壓力較高的制冷劑液體在內(nèi)螺旋管中流過，從蒸發(fā)器出來的低溫低壓制冷劑蒸汽在外管中流過。經(jīng)過熱交換，蒸汽的過熱提高，提高了壓縮機的制冷效率；液體的溫度下降，便于膨脹閥節(jié)流。

        氣液分離器20也是套管結(jié)構(gòu)。外管為圓筒形，內(nèi)管為“U”形，下部彎頭處有小孔，蒸發(fā)器流出的低壓蒸汽進入后，氣流速度由于容積增大而下降，混在蒸汽中的制冷劑液滴和壓縮機油滴沉淀下來，避免液體進入壓縮機造成濕沖擊，制冷劑液滴經(jīng)分離器外壁的加熱裝置加熱成為氣體，被壓縮機吸入；壓縮機油滴則從“U”形管彎頭處小孔泄出，被壓縮機吸回曲軸箱。分離器外套有加熱管或加熱塊，可由發(fā)動機的廢氣加熱。

        干燥過濾器12用以除去制冷劑中的水分和雜質(zhì)，內(nèi)裝過濾網(wǎng)和干燥劑，兩端用釬焊焊死。當過濾網(wǎng)被堵或干燥劑吸水達到飽和時，予以拆除更換。

        三通閥5對于兼有制冷循環(huán)和融霜循環(huán)的制冷機來說是關鍵部件，用以改變制冷劑的通向。

        控制和顯示儀表有恒溫器、溫度計、壓差計、運轉(zhuǎn)計時器等。恒溫器用來調(diào)定和控制車廂內(nèi)的溫度，可由車廂內(nèi)溫度傳感器自動控制制冷機的開停，也可以手動控制。恒溫器旁有融霜開關，分為手動和自動（由壓差計控制）、連續(xù)和斷續(xù)等幾個動作。溫度計裝在駕駛室內(nèi)或制冷機組儀表盤上，顯示車廂內(nèi)的溫度。壓差計用于自動融霜控制，在蒸發(fā)器的出風口和進風口分別裝有壓力傳感器，當蒸發(fā)器盤管霜層增厚時，兩者壓差增大，達到一定值后，壓差計發(fā)出信號，通過電磁閥24使三通閥5動作，制冷劑轉(zhuǎn)入融霜工況。運轉(zhuǎn)計時器來記錄制冷劑的工作時間，以便確定何時檢修和保養(yǎng)。

       該制冷劑的制冷工況，見圖8-2，三通閥5的閥芯在彈簧力作用下處于圖示左端位置，閥口A、B相通，溢流閥控制閥27和電磁閥24關閉，壓縮機1排出的高溫高壓蒸汽進入冷凝器6，冷卻成液體（尚存有蒸汽），經(jīng)單向閥7進入貯液罐8，積聚的液體經(jīng)干燥管12和熱交換器13進入膨脹閥14，經(jīng)膨脹閥節(jié)流膨脹后的低溫低壓液體（含有蒸汽）進入蒸發(fā)器18，吸熱蒸發(fā)成氣體。再經(jīng)熱交換器13和氣液分離器20，經(jīng)吸氣管被壓縮機吸入。制冷時，風門29打開，冷空氣由蒸發(fā)器軸流風扇送入車廂內(nèi)。

        蒸發(fā)器盤管表面結(jié)霜會影響換熱效率，達到一定厚度時，應進行融霜。自動融霜由蒸發(fā)器出、進風口的壓差計發(fā)出信號，電磁閥24動作，三通閥閥芯處于圖標右側(cè)位置，即閥口A面C接通；手動融霜可通過開關直接操縱電磁閥24.融霜時單向閥7關閉，溢流控制閥27打開。高溫高壓的制冷劑蒸汽經(jīng)排氣管4和三通閥5，一部分進入融霜加熱盤管26，對盤管加熱后再經(jīng)熱交換器和氣液分離器被壓縮機吸入；另一部分則經(jīng)溢流控制閥27進入貯液罐。貯液罐內(nèi)的液體經(jīng)干燥器和熱交換器進入膨脹閥后被堵住。一旦制冷機轉(zhuǎn)入制冷工況時，可立即由膨脹閥進行節(jié)流膨脹，再送入蒸發(fā)器。融霜時，蒸發(fā)器風門29關閉，軸流風扇停止運轉(zhuǎn)。

        加熱工況，制冷劑的循環(huán)和融霜時相同，但蒸發(fā)器風門29打開，軸流風扇強制通風，將熱空氣吹入車廂內(nèi)。

        3.機械制冷裝置的布置

        機械制冷裝置在冷藏車上的布置是根據(jù)車型和制冷裝置的結(jié)構(gòu)型式而定的。機械制冷裝置按是否帶有動力裝置分為獨立式和非獨立式；按機組的壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器是否組成一個整體，分為整體式和分體式。

        獨立式制冷機組本身帶有內(nèi)燃機（柴油機或汽油機）或電動機；非獨立式制冷機組的壓縮機由汽車發(fā)動機來驅(qū)動，通過汽車發(fā)動機或變速器等動力輸出裝置取力。

        整體式制冷機組均為獨立式，一般裝在車廂的前壁上部，有冷凝器橫置式和縱置式兩種；分體式制冷機組的壓縮機一般靠近動力裝置或設置在車身下面，冷凝器裝在通風比較好的地方，如車廂底部或車廂前上部，也有的與蒸發(fā)器一塊裝在車廂的前壁上部。

        圓8-3為非獨立驅(qū)動分體式制冷機組，壓縮機4通過曲軸前皮帶輪的三角皮帶驅(qū)動，控制表盤3裝在駕駛室內(nèi)，冷凝器與蒸發(fā)器裝在一個箱體內(nèi)形成主機2，冷凝器裝在蒸發(fā)器的前面，蒸發(fā)器部分與車廂相接，使冷風直接吹入車廂內(nèi)，強制對流，使車廂內(nèi)溫度控制在設定的范圍之內(nèi)。

    液化氣制冷是利用液化氣體氣化時吸取氣化潛熱來制冷的，常用的液化氣體有液氮、液氨等。由于氮是無色無臭的氣體，在空氣中含量約占79%。在大氣壓力下，液氮的沸點低（-196°C）。氣化潛熱大，且是制氧的副產(chǎn)品，因而得到廣泛的應用。

        1.液氮制冷裝置

        圖8-4為液氮制冷裝置示意圖。它由液氮罐5、控制閥3、噴液管7、溫度傳感器6等組成。液氮經(jīng)控制閥由噴液管呈霧狀噴出，氮霧噴出時便吸收大量的氣化潛熱，使車廂內(nèi)的溫度迅速降至常溫和-30°C之間的任意值。

        液氮罐5為貯存液氮的容器。罐體為真空絕熱的雙層結(jié)構(gòu)，罐頂裝有輸出管、控制閥3、安全閥4和加液口等。罐內(nèi)壓力通常保持在0.12~0.15兆帕范圍內(nèi)。罐體可裝在圖示汽車車廂外下側(cè)，也可裝在車廂外前壁上貨車廂內(nèi)前部。

        控制閥3用來調(diào)節(jié)單位時間的液氮噴射量，由恒溫器來控制。當車廂內(nèi)溫度高于設定值時，恒溫器使控制閥打開，噴氮制冷；當廂內(nèi)溫度低于設定值時，裝在車廂內(nèi)的溫度傳感器6將信號傳給恒溫器，恒溫器發(fā)出指令使液氮控制閥關閉。恒溫器可裝在圖示車廂外下側(cè)或車廂外頂部。

        液氮噴管7裝在車廂內(nèi)頂部，一般用鋼管制作，管上開有許多噴霧孔，以便液氮以霧狀噴出。

        緊急開關9常裝在車廂門口或駕駛室內(nèi)，在緊急情況下，可操縱該開關停止噴液氮。

        2.液氮制冷裝置的特點

        液氮制冷裝置結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。它沒有噪音和污染；液氮制冷可迅速降低車廂內(nèi)溫度而便于速凍；液氮汽化不會使車廂內(nèi)受潮，氮氣對食品保鮮和防止干耗都有利；液氮制冷控溫精確，可使車廂內(nèi)溫度控制在±2°C范圍內(nèi)。但是，液氮的價格較高，氮氣太多也不利于水果蔬菜的正常呼吸，使之應用受到限制。液氮制冷適用于易腐食品產(chǎn)地運輸和需速凍而不必預冷的冷藏運輸。

固體制冷是利用固體在液化或氣化時吸熱來制冷的一種方式。常用的固體有水冰、鹽冰和干冰，直接放在車廂內(nèi)制冷。

        1.水冰及鹽水制冷

        在大氣壓力下，水冰的融點為0°C。利用冰融化吸熱制冷，可使車廂內(nèi)溫度保持在5~8°C范圍內(nèi)。

        在水冰中加鹽類能降低其融點，冰中鹽的成分越多，融點越低，廂內(nèi)的溫度就越低。例如，當鹽冰中的鹽質(zhì)量為水質(zhì)量的29%時，其融點可達-21.2°C。但是，再增加鹽的濃度時，鹽冰的融點不再降低。這樣可根據(jù)運輸貨物的適溫來選擇鹽冰相應的含鹽濃度。

        水冰制冷裝置投資和運行費用低，但普通水冰單位質(zhì)量吸熱量少，鹽冰融化會污染車廂和食品。因此，水冰制冷目前主要用于魚類水產(chǎn)品的冷藏運輸。

        2.干冰制冷

        干冰（固態(tài)CO2）在大氣壓力下，與-78.9°C升華為二氧化碳氣體，利用干冰升華吸熱制冷。干冰的比重比水冰大，單位體積的制冷能力為水冰的3倍。用它作為隔熱車廂的冷源，可使車廂內(nèi)的溫度低于-20°C。

        干冰制冷裝置的投資和運行費用也較低，貨物不會受潮，使用方便。干冰升華時產(chǎn)生的二氧化碳氣體還能抑制微生物的繁殖，減緩脂肪氧化，減弱水果、蔬菜的呼吸作用，有利于食品的保鮮。但是干冰吸取周圍水分后容易結(jié)霜，會影響進一步升華；二氧化碳氣體過多會造成水果蔬菜呼吸困難而敗死；此外，廂內(nèi)溫度難以調(diào)解，干冰成本高，貯運時耗量大，因而實際應用較少。

        冷板也稱蓄冷板或冷凍板。冷板制冷是利用蓄冷劑冷凍后所蓄存的冷量來制冷的。運輸前將冷凍板中的蓄冷劑凍結(jié)蓄冷，在運輸過程中，冷板中的蓄冷劑融化而不斷吸熱制冷，使車廂內(nèi)的溫度保持在適溫范圍內(nèi)。

        冷板制冷裝置可分為獨立式和非獨立式兩種。

        1.獨立式冷板制冷裝置

        獨立式冷板制冷裝置，如圖8-5所示。在車廂內(nèi)除裝有冷板4外，還裝有對冷板充冷的制冷機3.制冷劑的外接電源接線箱5布置在車架縱梁外側(cè)，冷板與制冷劑用管路相連。為了改善冷卻效果。還采用強制通風裝置6.

        獨立式冷板制冷裝置不需使用外界的制冷設備，僅需使用地面上的電源就可將冷板內(nèi)的蓄冷劑凍結(jié)充冷。

        2.非獨立式冷板制冷裝置

        非獨立式冷板制冷裝置，如圖8-6所示。冷板4在車廂內(nèi)豎直放置，有的可將冷板和支架取下作為保溫汽車使用。

        非獨立冷板制冷裝置需依賴地面上的制冷設備向冷板充冷，車上不設制冷的動力設備。

        冷板制冷裝置比機械制冷裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于操作維修，投資和運行費用低，運輸時沒有噪音和污染，箱內(nèi)貨物干耗也較少。其缺點是冷板易腐蝕，使用年限一般為5年。可以根據(jù)貨物運輸?shù)倪m溫，選用蓄冷劑。冷板制冷裝置較重，容積也較大，充冷一次保持低溫時間短，僅為8~15小時以內(nèi)。冷板制冷裝置適用于輕、中型冷藏汽車作短途運輸。近年來，冷板制冷發(fā)展較快、成為僅次于機械制冷的一種制冷方式。

1.制冷劑

        目前，車用機械制冷系統(tǒng)多采用二氯二氟甲烷制冷劑，簡稱氟氯昂-12或R-12（國內(nèi)簡寫F-12）。其分子式為CCl2F2.它在液態(tài)和氣態(tài)下是無色透明的，在常溫常壓下為氣態(tài)，其比重比空氣中，不會燃燒和爆炸，無臭味；如果不直接與明火接觸則沒有毒性；如果不與水結(jié)合則沒有腐蝕性；蒸發(fā)時能吸收大量的熱，且易液化；化學性能穩(wěn)定。因此，長期以來R-12被廣泛地用在車用機械制冷系統(tǒng)中。

        但是，R-12釋放到大氣中后，擴散到上空的平流層，便可分解產(chǎn)生氟離子。氟離子在陽光的照射下，能與臭氧其化學反應，破壞臭氧層，臭氧層的破壞，將導致照射到地面上的紫外線增多。強烈的紫外線輻射，會引起人類皮膚癌等疾病的增加、農(nóng)作物和漁業(yè)減產(chǎn)；同時，還加劇了地球表面的溫室效應。因此，臭氧層的保護已成為當前人們普遍關注的中心課題。1992年舉辦的蒙特利爾議定書締約國會議決定：1996年全部廢除已規(guī)定使用的氟利昂系列，對發(fā)展中國家允許有10年的遲后寬松期。

        現(xiàn)在，各國都在加速研究氟利昂12的替代制冷劑，我國青島海爾集團已推出無氟制冷裝置，必將促進汽車制冷業(yè)的發(fā)展。

        2.檢漏

        檢漏有鹵素檢漏燈、電子檢漏儀和肥皂液等方法。（1）鹵素檢漏燈：鹵素檢漏燈是一種丙烷液化氣燃燒噴燈。其結(jié)構(gòu)如圖8-7所示。它的工作原理是：當泄露的氟利昂氣體從鹵素檢漏燈的吸入管17吸入，遇到火焰，分解出氟氯元素與銅化合生成鹵素銅的化合物，使火焰顏色發(fā)生由綠到藍直至紫色的變化。不同的火焰顏色表明吸入燈內(nèi)的氟利昂氣體的量，即表明氟利昂的泄漏量。火焰顏色無變化，說明無泄漏；火焰呈淺綠色，有輕微泄漏；火焰呈淺藍色，有大量泄漏；若火焰呈紫色，則表明氟利昂泄露嚴重。

        鹵素檢漏燈具有結(jié)構(gòu)簡單、簡陋靈敏、價格低廉等優(yōu)點，應用比較廣泛。使用時，先打開鹵素燈開關，點燃氣體，調(diào)低火焰，把火舌調(diào)到剛好能夠加熱銅制反應板10使之變?yōu)闄鸭t色的高度。然后，轉(zhuǎn)動調(diào)整手輪3，降低火舌高度，使之高于銅制反應環(huán)6.35毫米左右或與其平齊。此時，火焰對氟利昂氣體反應較敏感。

        手持鹵素檢漏燈，使火焰垂直朝上，另一只手將吸入管的開口（開口處裝有濾清器19），緩緩地移過制冷系統(tǒng)密封接頭等易漏部位的下方（由于氟利昂氣體的比重比空氣大，在其下方更易檢測出泄露）；同時，觀察火焰顏色的變化，判斷泄漏情況。

        氟利昂接觸明火時，就形成光氣，同時產(chǎn)生毒性。絕對不能將鹵素檢修燈散發(fā)出來的蒸汽或煙氣吸入人體內(nèi)。

        （2）電子檢漏儀：電子檢漏儀是一種新型的檢漏設備。其工作原理是利用含有氟利昂氣體的空氣通過帶電的白金電極時，引起電阻值的變化，從而導致回路中電流的變化。若有氟利昂氣體通過，回路中的電流明顯增大，在檢漏儀的微安表上讀出其變化值，查出系統(tǒng)的泄露。有的電子檢漏儀還設有紅色簡陋指示燈和音響。

        電子檢漏儀的結(jié)構(gòu)型式不盡相同，使用時，應按其使用說明書安裝調(diào)整，把柔性探頭放于易泄漏部位的下方，緩慢移動。當探頭探到泄露的氟利昂時，紅色簡陋指示燈閃爍、檢漏儀音響發(fā)出響聲或微安表指針指示。

        電子檢漏儀的靈敏度高，使用方便，但價格較高，維修企業(yè)使用較少。

        （3）肥皂液：肥皂液檢漏是一種簡便的方法。它可以找到具體的泄漏點，但有些狹小的隱蔽處檢測不便，使用時，把肥皂液用刷子涂到制冷系統(tǒng)的易漏處，若有泄露，即會吹起肥皂泡。

        3.充氟

        充注氟利昂的方法有兩種：一種是從壓縮機排氣閥（高壓閥）的旁通孔（多用通道）充注，稱為高壓端充注，充入的是氟利昂液體；另一種是從壓縮機吸氣閥（低壓閥）的旁通孔（多用通道）充注，稱為低壓端充注，充入的是氟利昂氣體。

        （1）歧管壓力計：圖8-8為維修中常用的歧管壓力計，它主要由低壓表、高壓表、表座及高低壓手動閥等組成。

        表座上裝有手動閥（LO和HI）用來把各通路隔離或根據(jù)需要，形成相應的組合管路。

        高壓閥“HI”與低壓閥“LO”同時關閉，用于檢測高、低壓端的壓力；高壓閥關閉，低壓閥打開，用于由低壓端向系統(tǒng)內(nèi)充注氟利昂；高壓閥打開、低壓閥關閉，用于由高壓端向系統(tǒng)內(nèi)充注氟利昂；高、低壓閥同時打開，用于系統(tǒng)的抽空。

        歧管上裝用的耐壓軟管有三種顏色，一般藍色軟管接低壓表下的接口，用來連接低壓端檢修閥；綠色軟管接中間的接口，用來接真空泵或氟利昂貯罐。

        （2）系統(tǒng)的抽空：系統(tǒng)的抽空是為了排除機械制冷系統(tǒng)內(nèi)的空氣和濕氣。它是機械制冷裝置維修中的一項極為重要的工序。抽空有時 將系統(tǒng)中的水直接抽出來，而是使系統(tǒng)產(chǎn)生真空后降低水的沸點，使水以蒸汽的形式被抽出系統(tǒng)。

        （3）高壓端充氟：按圖8-9所示，把歧管壓力計、氟利昂罐和制冷系統(tǒng)連接起來， 高壓端充氟，又稱液體充注法。打開氟利昂罐上的閥，再將表座中間軟管接頭松一下，放去管路中的空氣，當聽到“咝咝”聲為止。旋緊該管接頭。將氟利昂罐倒立起來，打開高壓閥，使氟利昂液體充入系統(tǒng)內(nèi)，直至系統(tǒng)內(nèi)的氟利昂達到規(guī)定質(zhì)量為止。

        高壓端充氟具有安全、快速的特點，適用于制冷系統(tǒng)抽空后的充注。但充氟時不能開啟壓縮機，以免發(fā)生事故；也不能打開低壓閥，以防發(fā)生氟液沖擊。

        （4）低壓端充氟：按圖8-10所示，把歧管壓力計、氟利昂罐和制冷系統(tǒng)連接起來，形成低壓端充氟，又稱氣體充注法。氟利昂罐直立，打開貯罐閥門。旋松中間軟管接頭，放去管路中的空氣，當聽到“咝咝”聲時，旋緊該管接頭。打開低壓閥，向系統(tǒng)內(nèi)充注氟利昂氣體，開啟空壓機，使溫度控制開關置于最強冷卻位置，風扇開關置于高速位置，當氟利昂充注到規(guī)定質(zhì)量時為止。

        低壓端充氟的充注速度較慢，適用于向制冷系統(tǒng)補充氟利昂，應用較廣泛。但氟利昂罐必須直立，以免液態(tài)的氟利昂進入壓縮機 氟液沖擊，損壞機件；高壓閥不能打開，以防氟液倒流入罐，導致氟利昂罐內(nèi)壓力過高而破裂。

        4.排出氟利昂

        在維修制冷系統(tǒng)或更換制冷劑時，需要將氟利昂排出系統(tǒng)。首先關閉高、低壓閥，并將高、低壓軟管在相應的維修閥上。把歧管中間軟管出口用布包起來。慢慢旋松高壓閥，讓氟利昂從中間軟布里排出，但高壓閥不能開得太大，以免壓縮機油隨氟利昂流出。當壓力表指示值降到0.35兆帕以下時，慢慢擰開低壓閥，使氟利昂制冷劑從高低兩側(cè)同時排出，直到兩邊的壓力表均降至零為止。

冷藏汽車制冷裝置應用最廣泛的是機械制冷。它的常見故障與排除方法見表8-4.