熱成像法在汽車空調管路堵塞檢測中的應用研究

文/羅方贊 鄭鼎鼎

熱成像法在汽車空調管路堵塞檢測中的應用研究

文/羅方贊 鄭鼎鼎

本文首先介紹了汽車空調堵塞故障的種類和檢修方法；分析了空調管路堵塞部位的溫度變化原理；然后提出應用熱成像技術檢測汽車空調管路堵塞故障的方法，并通過實驗驗證了熱成像技術準確定位堵塞位置的方法；最后提出熱成像技術檢測汽車空調管路堵塞的幾點注意事項。

熱成像；汽車空調；堵塞檢測

汽車空調由于使用不當或維修不規(guī)范會使空調管路發(fā)生堵塞故障，傳統(tǒng)的應用高低壓檢修閥壓力測量值進行判斷堵塞故障的方法不能精確定位堵塞位置，給空調系統(tǒng)檢修帶來困難。本文研究熱成像法，根據管路溫度變化反映管路內部制冷劑流通情況從而精確定位堵塞位置，為空調清洗檢修指明方向。

1.汽車空調管路堵塞故障種類

汽車空調管路堵塞有冰堵和臟堵兩種。

（1）臟堵

臟堵經常發(fā)生在制冷系統(tǒng)內通道截面較小位置，易于臟堵的部件絕大部分處于制冷系統(tǒng)的高壓側，如位于儲液干燥器與膨脹閥之間的電磁閥、高壓側的毛細管的入口、膨脹閥等。

發(fā)生臟堵時，空調制冷能力下降，甚至不制冷，同時低壓端的壓力低于正常值，另外帶有低壓保護裝置的制冷系統(tǒng)會使壓縮機自動停止，制冷系統(tǒng)中局部地方溫度下降，偶爾還會出現結霜或結露現象。

故障排除需要準確查找臟堵位置，清洗或更換臟堵部件。

（2）冰堵

冰堵是膨脹閥節(jié)流孔處發(fā)生的水分結冰現象。

發(fā)生冰堵時，空調制冷系統(tǒng)低壓壓力極低，制冷系統(tǒng)制冷量嚴重下降，甚至不制冷。對于裝有低壓保護裝置，壓縮機由電磁離合器控制運轉的小客車空調制冷系統(tǒng)，在壓力開關的作用下，出現間歇性切斷或接合離合器的現象。

故障排除需要更換干燥器，更換制冷劑。

2.空調管路堵塞的溫度變化

汽車空調系統(tǒng)工作原理如圖1所示。為了獲得良好的制冷效果，膨脹閥F（節(jié)流閥）安裝在蒸發(fā)器入口前，是制冷循環(huán)高壓和低壓的分界點，其作用是：將高壓制冷劑進行節(jié)流減壓，變?yōu)闇囟葹?0℃左右，壓強為0.2Mpa到0.5Mpa的低溫低壓液態(tài)制冷劑，為制冷劑進入蒸發(fā)器迅速蒸發(fā)吸熱提供保障。但如果制冷管路中存在堵塞現象就好比在管路中增加了數個節(jié)流閥。

圖1 空調系統(tǒng)工作原理

當堵塞發(fā)生在高壓區(qū)時，節(jié)流后壓力降低，部分制冷劑吸收熱量而轉化為氣態(tài)，使管路溫度降低。如圖2所示。

圖2 臟堵部位判斷示意圖

當堵塞發(fā)生在低壓區(qū)時，氣態(tài)制冷劑節(jié)流后，由于壓力降低，氣體體積膨脹，分子間的距離增大，分子間的位能增加，相應的動能減小，溫度降低。嚴重堵塞時甚至會在堵塞位置結霜。

3.熱成像技術在制冷管路堵塞檢測中的應用

紅外熱成像技術是利用紅外探測器和光學成像物鏡接受被測目標的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應。通俗地講紅外熱像儀就是將物體發(fā)出的不可見紅外能量轉變?yōu)榭梢姷臒釄D像。熱圖像上面的不同顏色代表被測物體的不同溫度，我們可以通過熱圖像的溫度分布找出異常溫度點，對空調管路泄露點進行判斷。

（1）管徑變化的熱像反應

在空調系統(tǒng)中有很多管道需要彎折，導致管道內徑變化，也能從熱像圖上反映出來。圖3所示為冷凝器與干燥器之間的連接管道，由于管路彎折以及連接使管徑局變化，從熱像圖上可以明顯看出溫度變化。

圖3 管徑變化的熱像圖

（2）局部堵塞的熱像反應

為了說明熱成像技術在空調堵塞檢測中的應用，我們在汽車空調高壓側人為設置一堵塞物，位置見圖4中A圖。

空調運行5分鐘后，高壓壓力為3.1Mpa，空調中斷工作，待壓力下降到2.0Mpa左右繼續(xù)工作，反復進行。典型的堵塞故障現象，根據壓力判斷堵塞發(fā)生在高壓側，具體位置無法準確定位。

使用熱成像儀iri2010檢測，在圖示位置發(fā)現明顯溫度變化，根據管道外形排除變形導致溫度變化。為了說明溫度變化的熱像反映，特選擇同一位置，相同成像角度，相同制冷劑充注量的熱像圖進行比較，見B圖?？梢娬Ｇ闆r下管道溫度為58.3℃，發(fā)生堵塞后局部溫度下降到37.1℃。由此可以判斷堵塞位置如A圖。

圖4 局部堵塞的熱像圖

A）設置堵塞物的熱像圖；B）正常管道的熱像圖

4.熱成像儀檢測空調管路堵塞故障的注意事項

（1）由于汽車空調系統(tǒng)工作環(huán)境會受到發(fā)動機熱源的干擾，不容易準確獲取有效的熱像圖，為此，可借助隔熱板遮擋背景熱源的方法進行成像。

（2）需要熟悉空調工作原理與結果，對溫度變化進行分析，避免判斷失誤。

［1］羅方贊汽車維護與保養(yǎng)［M］.南京大學出版社，2013.8.

［2］潘偉榮汽車空調［M］.機械工業(yè)出版社，2002.

［3］趙燁，方正中，李震.在用壓力管道檢測中紅外熱成像技術的應用［J］.管道技術與設備，2008～5，25～27.

衢州市科技局項目—基于熱成像技術的汽車空調故障診斷研究，項目編號：20121058〕

（

衢州職業(yè)技術學院機電工程學院/衢州市特種設備檢測中心）