汽車空調(diào)系統(tǒng)工作原理及常見故障分析

劉曉攀

摘要：汽車空調(diào)系統(tǒng)承擔(dān)著調(diào)節(jié)駕駛室內(nèi)溫度、濕度與潔凈度的重要功能，理解汽車空調(diào)系統(tǒng)的工作原理是從事汽車檢測與維修專業(yè)必備的基礎(chǔ)理論知識，在吃透工作原理的基礎(chǔ)上掌握空汽車調(diào)系統(tǒng)常見故障的檢修方法也是現(xiàn)代汽車檢修高技能人才必須具備的關(guān)鍵技能。筆者在多年專業(yè)教學(xué)、實踐基礎(chǔ)上，通過分析、總結(jié)汽車空調(diào)系統(tǒng)工作原理，進(jìn)一步梳理常見的故障及檢修方法。

關(guān)鍵詞：汽車空調(diào)系統(tǒng);工作原理;常見故障;檢修

0? 引言

汽車空調(diào)系統(tǒng)從功能上可以區(qū)分為暖風(fēng)系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)，常提到的汽車空調(diào)系統(tǒng)大多是指汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)。其中制冷系統(tǒng)較為復(fù)雜且易出現(xiàn)故障。因此，學(xué)習(xí)汽車空調(diào)系統(tǒng)的難點在于搞清楚其構(gòu)造、相關(guān)部件的功能及控制原理，并把知識點連貫起來達(dá)到理解工作原理的目標(biāo)，才能在故障檢測與診斷分析時做到有的放矢。

1? 汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的構(gòu)造與工作原理

以手動空調(diào)系統(tǒng)為例。如圖，汽車空調(diào)系統(tǒng)主要部件有壓縮機(jī)、冷凝器、儲液干燥器、膨脹閥、蒸發(fā)器等組成。壓縮機(jī)是汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的動力源，為制冷劑循環(huán)提供動力，保證制冷系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)。壓縮機(jī)在電磁離合器的吸合作用下將皮帶輸送來的動力傳送給壓縮機(jī)斜盤，斜盤在轉(zhuǎn)動的過程中帶動活塞上下往復(fù)運行，將低溫低壓氣態(tài)制冷劑吸入氣缸通過壓縮變?yōu)楦邷馗邏旱臍鈶B(tài)排出壓縮機(jī);冷凝器在冷卻風(fēng)扇的散熱吹風(fēng)下將高溫高壓氣態(tài)的制冷劑冷凝成中溫高壓的液態(tài)，干燥儲液器將液態(tài)的制冷劑干燥、過濾后流向膨脹閥，膨脹閥的節(jié)流裝置相較于系統(tǒng)管路更細(xì)，由于膨脹閥的節(jié)流作用，在流出極小的膨脹閥出口進(jìn)入空間比較大的蒸發(fā)器時，由于空間迅速擴(kuò)大，壓力降低，高壓液態(tài)的制冷劑開始汽化蒸發(fā)，制冷劑流經(jīng)蒸發(fā)器并在蒸發(fā)器中完成蒸發(fā)過程。蒸發(fā)后的液態(tài)制冷劑轉(zhuǎn)化成低溫低壓氣態(tài)再被壓縮機(jī)吸入，繼續(xù)下一個制冷循環(huán)。要注意的是，液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)的過程中會大量吸收蒸發(fā)器周圍空氣的熱量，從而使流過蒸發(fā)器表面的空氣變涼，起到降溫的作用。鼓風(fēng)機(jī)將車外的熱空氣源源不斷吹過蒸發(fā)器表面從而使得熱量被吸收，變成冷空氣送進(jìn)駕駛室內(nèi)，制冷效果由此形成。

2? 汽車空調(diào)系統(tǒng)的常見故障及分析

由上述分析可以將汽車空調(diào)系統(tǒng)劃分為低壓部分和高壓部分。以壓縮機(jī)和膨脹閥為高、低壓部分的劃分點。從壓縮機(jī)出口沿著制冷劑流動的方向到膨脹閥入口為高壓部分，從膨脹閥出口再到空調(diào)壓縮機(jī)入口為低壓部分。由此可以根據(jù)汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的工作原理對常見故障進(jìn)行分析。

2.1 汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)制冷故障

汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)故障現(xiàn)象常見的有兩種情況：一是在開啟制冷功能后駕駛室內(nèi)空氣始終與室外無異;二是制冷效果相較以往始終達(dá)不到出廠標(biāo)準(zhǔn);三是間歇性制冷導(dǎo)致出風(fēng)口溫度不穩(wěn)定。

針對以上第一、二兩種常見故障現(xiàn)象，通過空調(diào)制冷系統(tǒng)工作過程的梳理，結(jié)合專業(yè)實踐，故障原因總結(jié)為制冷劑不足、壓縮機(jī)電磁離合器不吸合、膨脹閥出口堵塞三個方面。統(tǒng)計表明，汽車空調(diào)因制冷劑泄露而引起空調(diào)故障的約占全部故障的80%[1]，很大可能是空調(diào)管路系統(tǒng)密封性下降導(dǎo)致制冷劑外泄造成制冷劑不足是多發(fā)現(xiàn)象，可以借助電子鹵素檢漏儀、熒光檢漏等工具和手段進(jìn)行檢測。當(dāng)然，高低壓快速接口處由于針閥密封功能損傷也是導(dǎo)致制冷劑外泄的常見現(xiàn)象;壓縮機(jī)電磁離合器不吸合致使壓縮機(jī)皮帶輪空轉(zhuǎn)、壓縮機(jī)內(nèi)部無法正常運轉(zhuǎn)，導(dǎo)致制冷劑在管路系統(tǒng)里的往復(fù)循環(huán)的制冷作用無法發(fā)揮，因此重點觀察或是以萬用表等工具檢查空調(diào)壓縮機(jī)電磁離合器是否正常吸合也是不容疏漏的路徑;膨脹閥出口堵塞后導(dǎo)致制冷劑無法繼續(xù)在空調(diào)管路系統(tǒng)中循環(huán)流動，因此，膨脹閥堵塞也是制冷不足或是不制冷的常見故障原因之一，可以通過用高低壓表組檢測高低壓端壓力來對該種情況進(jìn)行判斷。值得注意的是，第二種現(xiàn)象的特點是制冷但是達(dá)不到出廠標(biāo)準(zhǔn)，此現(xiàn)象基于述分析中排除可能存在泄漏的情況外，常見的原因還可能是車輛出廠前或是在后續(xù)維修過程中制冷劑加注量不足，這也是行業(yè)內(nèi)常見的情況。相反，制冷劑過量也是制約制冷功能正常發(fā)揮的原因。制冷劑過量反會影響自身散熱效果，制冷量下降導(dǎo)致制冷效果差。因此，制冷劑的加注量應(yīng)嚴(yán)格按照出廠標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍進(jìn)行充注。

針對以上第三種間歇性制冷故障現(xiàn)象，應(yīng)重點從帶動壓縮機(jī)的皮帶松緊度、膨脹閥堵塞兩方面著手進(jìn)行檢查。壓縮機(jī)皮帶張緊度過松，皮帶在傳動過程中打滑無法正常帶動壓縮機(jī)運轉(zhuǎn)是導(dǎo)致間歇性制冷的常見故障。膨脹閥間歇性或部分堵塞導(dǎo)致制冷劑間歇性流入蒸發(fā)器蒸發(fā)也是可能導(dǎo)致間歇性制冷的原因，在壓縮機(jī)中高溫分解會產(chǎn)生一些水分，再加上充注制冷劑時不可避免的會有空氣滲入，如果儲液干燥器中的干燥劑失效，水分就會進(jìn)入節(jié)流裝置，如果節(jié)流后的溫度偏低，那么水就會在節(jié)流裝置中結(jié)冰，由于節(jié)流裝置的流通面積很小，這樣很小的冰就會堵塞系統(tǒng)，這就是制冷系統(tǒng)的冰堵[2]。冰堵容易早成空調(diào)管路系統(tǒng)高壓側(cè)壓力過高，低壓側(cè)壓力過低，空調(diào)系統(tǒng)發(fā)揮保護(hù)功能自動切斷壓縮機(jī)電磁離合器電源，壓縮機(jī)停止工作制冷功能受限，一段時間后受外界環(huán)境影響冰堵現(xiàn)象消失，空調(diào)系統(tǒng)制冷恢復(fù)正常，直到再次出現(xiàn)冰堵現(xiàn)象，如此惡性循環(huán)，就會產(chǎn)生間歇性制冷的現(xiàn)象。當(dāng)然除了冰堵現(xiàn)象，膨脹閥被堵塞還可能與制冷劑、冷凍機(jī)油的品質(zhì)有關(guān)。劣質(zhì)的制冷劑和冷凍機(jī)油中含有過多的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)時間久了就會堵塞管道[3]。此外，根據(jù)實踐經(jīng)驗，冷凍機(jī)油長期在高溫高壓的空調(diào)管路系統(tǒng)中工作會產(chǎn)生變質(zhì)現(xiàn)象，產(chǎn)生的一些膠質(zhì)化的顆粒物質(zhì)容易堵塞膨脹閥。面對“冰堵”或是“雜質(zhì)堵塞”造成的間歇性制冷故障，應(yīng)該重新充注品質(zhì)合格的制冷劑和冷凍機(jī)油，并更換儲液干燥器。

2.2 汽車空調(diào)系統(tǒng)其他常見故障

除以上兩種常見故障現(xiàn)象以外，汽車空調(diào)系統(tǒng)常見的故障現(xiàn)象還有駕駛室內(nèi)不吹風(fēng)（空調(diào)制冷系統(tǒng)正常）、吹風(fēng)但調(diào)速檔位失靈等情況。基于汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)往駕駛室內(nèi)送風(fēng)的鼓風(fēng)機(jī)而言是故障根源所在，鼓風(fēng)機(jī)是否正常工作是影響駕駛室內(nèi)是否吹風(fēng)的關(guān)鍵，鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速電阻的綜合協(xié)調(diào)作用是否正常發(fā)揮是影響風(fēng)速檔位調(diào)節(jié)的關(guān)鍵。因此，針對這些情況來看，應(yīng)重點通過以萬用表或試燈等檢測工具逐一檢查鼓風(fēng)機(jī)、調(diào)速電阻及相關(guān)控制線路來確定故障點。還有一部分故障現(xiàn)象涉及機(jī)械傳動方面的故障，如壓縮機(jī)漏氣、缸蓋墊片、止回閥漏氣，汽缸、活塞環(huán)或者壓縮機(jī)活塞磨損過度等，都會對制冷效果產(chǎn)生影響[4]。

3? 結(jié)語

汽車空調(diào)系統(tǒng)是高職汽車檢測與維修專業(yè)的必修模塊之一，也是汽車行業(yè)內(nèi)檢修的重點項目。汽車空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)知識涉及基本構(gòu)造與工作過程、控制原理等內(nèi)容，在技能實踐操作方面還涉及制冷劑回收加注、空調(diào)系統(tǒng)清洗、制冷系統(tǒng)控制電路及信號故障診斷、機(jī)械故障等多方面。由于教學(xué)實踐與行業(yè)需求始終存在一定的差距，筆者自身專業(yè)知識有待提高，筆者將在后續(xù)學(xué)習(xí)與實踐中進(jìn)一步拓展汽車空調(diào)領(lǐng)域的相關(guān)研究，以期達(dá)到教學(xué)相長的根本目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]龍云梅.汽車空調(diào)系統(tǒng)的維護(hù)與檢修[J].科技傳播，2014，6（07）：163-164，161.

[2]高登山.汽車空調(diào)間歇制冷的原因和解決方法[J].科技資訊，2012（10）：91.

[3]曹凱.汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)常見故障的診斷與排除[J].汽車與駕駛維修（維修版），2018（03）：86.

[4]孫惠軍.汽車空調(diào)的故障成因與檢修策略研究[J].河南科技，2019（02）：119-121.