現(xiàn)代汽車空調(diào)的結(jié)構(gòu)原理與故障檢修分析

摘要：汽車空調(diào)控制系統(tǒng)在調(diào)整駕駛室的氣溫、濕度和清潔度等方面都起了很大作用。掌握新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的基本工作原理，是車輛檢測(cè)和維護(hù)專業(yè)人員必備的基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識(shí)。在基本工作原理的基礎(chǔ)上，了解汽車空調(diào)系統(tǒng)的常見故障維護(hù)方式，是高技能人員的重要專業(yè)技能。據(jù)此，根據(jù)多年的實(shí)際工作經(jīng)歷上，對(duì)新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的基本工作原理進(jìn)行了剖析與總結(jié)，并深入梳理了常用的故障與修理方式。

關(guān)鍵詞：汽車空調(diào)系統(tǒng);工作原理;故障診斷

中圖分類號(hào)：U472 收稿日期：2022—03—03

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2022.05.023

作為汽車的主要元件之一，空調(diào)控制系統(tǒng)能夠調(diào)整氣溫、濕度、清潔度和流量等技術(shù)參數(shù)。一方面，它能夠增加乘員的舒適性，另一方面，能夠避免或消除風(fēng)擋表面上的霧氣對(duì)駕駛員視線產(chǎn)生的影響，確保駕駛安全。但是，由于車輛的長時(shí)間運(yùn)行和不及時(shí)維護(hù)，以及其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和頻繁的操作，很可能導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)各種問題，進(jìn)而影響人體的舒適性和駕駛性能安全。因此，本文通過深入探究汽車空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行原理，并針對(duì)性挖掘汽車空調(diào)系統(tǒng)的故障來源和故障表現(xiàn)，以延長空調(diào)系統(tǒng)的使用年限，保留空調(diào)系統(tǒng)的最佳運(yùn)行狀態(tài)。

1 汽車空調(diào)的主要功能1.1 制冷系統(tǒng)

汽車空調(diào)壓縮機(jī)主要依靠汽油發(fā)電機(jī)的動(dòng)力工作。在怠速狀況下啟動(dòng)中央空調(diào)冷卻時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)顯著加快，油耗也會(huì)相應(yīng)提高。而油耗的增加多少和環(huán)境溫度有直接關(guān)聯(lián)：當(dāng)環(huán)境溫度較高，冷卻劑擴(kuò)張產(chǎn)生的熱壓強(qiáng)大，發(fā)電機(jī)為驅(qū)使中央空調(diào)所耗費(fèi)的能量也相應(yīng)增加;環(huán)境溫度下降，油耗也相應(yīng)下降。

1.2 制熱系統(tǒng)

車輛中央空調(diào)制熱和壓縮機(jī)并非絲毫關(guān)聯(lián)，制熱的熱源并非中央空調(diào)自己獲得的，而是直接由車輛的冷卻散熱水泵供給。剛啟動(dòng)未溫車之前，從中央空調(diào)熱風(fēng)擋吹出來的是冷風(fēng)，待溫車后中央空調(diào)熱風(fēng)就可以從源頭持續(xù)送出。制熱實(shí)際上也基本不是耗能，而是直接利用車輛的余熱進(jìn)行。在冬季由于增加了溫度，系統(tǒng)就會(huì)增加噴油量，同時(shí)也使耗油量上升，而這僅僅是在啟動(dòng)初期，等發(fā)電機(jī)運(yùn)行正常時(shí)可以利用發(fā)電機(jī)的散熱來取暖。

1.3通風(fēng)

通風(fēng)功能主要包括內(nèi)循環(huán)與室外循環(huán)。使用內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)時(shí)，車內(nèi)空氣基本不和外部交換，而通過外部循環(huán)系統(tǒng)中位于前風(fēng)擋下的新風(fēng)口會(huì)把外部的空氣源源不斷地送進(jìn)來，以保證車內(nèi)空氣凈化2。

1.4除濕

中央空調(diào)制冷的基本過程就是除濕的過程。從冷卻時(shí)形成的大量冷凝水中可以看出，當(dāng)在相對(duì)濕度很大的陰雨天氣或者溫度變化較大的時(shí)候，室內(nèi)的窗戶玻璃上很易起霧，所以開啟中央空調(diào)驅(qū)霧是除濕的重要步驟。

2現(xiàn)代汽車空調(diào)系統(tǒng)

2.1空調(diào)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)

車輛的中央空調(diào)系統(tǒng)由許多部分構(gòu)成，主要包含暖風(fēng)控制系統(tǒng)、加濕管理系統(tǒng)、冷卻管理系統(tǒng)、除濕管理系統(tǒng)、空氣通風(fēng)管理系統(tǒng)、空氣過濾系統(tǒng)和控制器等。

暖風(fēng)控制系統(tǒng)一般是進(jìn)行除霜和供暖，在一般情況下都是運(yùn)用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的熱能來增加車輛內(nèi)部的水溫。加濕管理系統(tǒng)則主要應(yīng)用在當(dāng)車輛內(nèi)部相對(duì)濕度很低的情況下，利用蒸餾機(jī)提高車輛內(nèi)的相對(duì)濕度。中央空調(diào)控制系統(tǒng)則一般是利用室內(nèi)空氣對(duì)熱交換器進(jìn)行冷卻，再利用通風(fēng)機(jī)將吹進(jìn)車輛內(nèi)部的室內(nèi)空氣進(jìn)行凝結(jié)，進(jìn)而起到冷卻的功效。

當(dāng)車輛內(nèi)的水份較大時(shí)，除濕系統(tǒng)將利用蒸餾機(jī)制冷，凝結(jié)水份進(jìn)而起到除濕的功效。通風(fēng)系統(tǒng)一般是把車輛外面的新鮮空氣吸到車輛內(nèi)部來，以此起到通風(fēng)換氣的效果。空氣過濾系統(tǒng)則一般是清除車輛內(nèi)部氣流中的臭味、灰塵和危害危險(xiǎn)的廢氣，從而使車輛內(nèi)部空氣質(zhì)量更加澄清?？刂破髌鹬鴮?duì)整個(gè)中央空調(diào)控制系統(tǒng)加以控制的作用，以保證整個(gè)中央空調(diào)控制系統(tǒng)正常的使用3。

2.2空調(diào)運(yùn)行原理

目前中央空調(diào)控制系統(tǒng)的工作模式盡管有很多種，但是工作原理基本相同。

以制冷為例，空氣壓縮器在發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，從高壓端流出高溫、高壓的蒸氣，再經(jīng)由高壓管流入到冷卻器當(dāng)中，經(jīng)過干燥、濾波等處理之后，經(jīng)過熱力膨脹閥。膨脹閥通過流量的調(diào)節(jié)使過濾劑成為溫度、低氣壓的物質(zhì)，再進(jìn)入到汽車空調(diào)蒸餾機(jī)當(dāng)中。在恒定壓強(qiáng)下汽化并吸取了空調(diào)蒸發(fā)器管外空氣熱能，使蒸餾器內(nèi)流動(dòng)的空氣質(zhì)量在室溫時(shí)下降，從而形成冷風(fēng)。在送風(fēng)機(jī)的作用下冷空氣被送入車廂內(nèi)，大大降低了車廂內(nèi)的工作溫度。壓縮機(jī)將吸入汽化的制冷劑蒸汽加壓處理后變成高壓、高溫的制冷劑廢氣，再通過高壓制動(dòng)軟管送入冷凝器中完成空調(diào)的冷卻循環(huán)，如此反復(fù)就能使車內(nèi)的室溫保持在一種良好的狀態(tài)下。

在制熱流程中，采暖系統(tǒng)一般由高溫加熱器芯、水閥、通風(fēng)機(jī)和溫度控制平臺(tái)等構(gòu)成。發(fā)電機(jī)的制冷水流入到加熱器芯管道當(dāng)中，在經(jīng)過冷卻散熱器片的冷卻散熱以后再回流到制冷系統(tǒng)當(dāng)中。水閥則負(fù)責(zé)調(diào)整加熱器芯的進(jìn)出量，以調(diào)整暖風(fēng)控制系統(tǒng)的加熱力，也可使用控制面板調(diào)整水溫。通風(fēng)機(jī)主要是由控制調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)、鼠籠式風(fēng)機(jī)等構(gòu)成，能夠直接把升溫后的壓縮空氣送入水站內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)溫度的升高。

3 汽車空調(diào)系統(tǒng)的故障診斷維修策略

3.1加強(qiáng)日常檢查

汽車空調(diào)控制系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)引起重視，其中故障診斷與維修是決定性因素。汽車空調(diào)控制系統(tǒng)的應(yīng)用利于車輛安全與性能改善。因此，建議繼續(xù)鞏固日常檢查工作：首先，應(yīng)當(dāng)定期檢查汽車空調(diào)控制系統(tǒng)，觀察工作中遺漏嚴(yán)重的部件的問題，及時(shí)解決小問題，確保汽車空調(diào)系統(tǒng)的安全，以提高穩(wěn)定性;其次，日常檢查應(yīng)有詳細(xì)的記錄，以確保在同類故障和問題中可以很好地避免并解決。

3.2加強(qiáng)故障掃描

傳統(tǒng)技術(shù)在汽車空調(diào)系統(tǒng)的故障診斷和維修中的應(yīng)用因?yàn)闊o法達(dá)到預(yù)期的效果，可能會(huì)出現(xiàn)很大的遺漏甚至造成非常嚴(yán)重的后果，因此建議通過故障掃描來完成工作。

故障掃描應(yīng)用是目前最先進(jìn)的技術(shù)，既不會(huì)對(duì)汽車空調(diào)系統(tǒng)本身造成其他損害，更不會(huì)存在拆卸過程。通過掃描分析，可以建立三維圖形和故障位置，且對(duì)可能發(fā)生的故障類型都具有正確的認(rèn)識(shí)，基本可以為相關(guān)工作的安排和處理獲得預(yù)期的結(jié)果。但是，引入故障檢測(cè)技術(shù)和系統(tǒng)的成本相對(duì)較高，因此需要加強(qiáng)對(duì)該技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，促進(jìn)汽車空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步，從而車輛獲得更多的安全保護(hù)。

4 新能源汽車空調(diào)常見故障及檢測(cè)辦法

4.1制冷功能故障

檢查制冷系統(tǒng)中的冷卻液狀況，檢查系統(tǒng)是否存在泄漏情況，或長時(shí)間使用后是否造成冷卻液溫度下降或干涸。首先，先檢測(cè)系統(tǒng)是否存在泄漏點(diǎn)，采取抽最大真空度的處理方法，最后再添加新冷卻液;其次，檢測(cè)擠壓機(jī)狀況，如果擠壓機(jī)存在卡死或結(jié)構(gòu)性的順壞等問題，可以通過壓力表檢測(cè)進(jìn)入和排出氣體的壓強(qiáng)高低，找出其中的溫度差別，以便于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作速度。若還是不能取得良好的修理效果時(shí)，則需通過用手摸排水閥以及進(jìn)氣管的方式找出二者的溫度差別。但如果擠壓機(jī)墊竄氣或擠壓機(jī)缸出現(xiàn)問題，用手撫摸擠壓機(jī)時(shí)會(huì)覺得水溫太高，必須更換相關(guān)的機(jī)械配件進(jìn)行修理。

4.2溫度控制混亂

汽車空調(diào)溫度混亂的故障現(xiàn)象主要表現(xiàn)為：無法設(shè)定出風(fēng)口的溫度，且將出風(fēng)口溫度保持在恒定狀態(tài)。引起這類故障的主要原因如下：暖風(fēng)散熱片器單位室內(nèi)空氣攪拌連桿、空氣混合曲臂、室內(nèi)空氣攪拌拉桿、空氣混風(fēng)門拉索和拉索卡子故障問題，暖風(fēng)散熱片器單位的室內(nèi)空氣攪拌開口故障問題，暖風(fēng)管道等故障問題，或者是氣流控制單元的牙輪齒條、空氣混合拉索等故障問題。

因這類故障問題較多，所以對(duì)暖風(fēng)散熱片器單位室內(nèi)空氣混和連桿、空氣混合曲臂、室內(nèi)空氣混和拉桿或者拉索卡子出現(xiàn)的故障問題先進(jìn)行故障分類。維護(hù)人員在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，往往需要檢查連桿、曲臂等是不是放置得當(dāng)，且是不是能吸潤滑脂。至于拉索的卡子有無變化，或者空氣混合拉索有沒有正常放置在暖風(fēng)散熱片器單位中，室內(nèi)空氣混和連桿機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)部位也需要檢測(cè)清楚。如還沒有發(fā)現(xiàn)存在故障問題情況，則維護(hù)人員還需要進(jìn)一步檢測(cè)暖風(fēng)散熱片器的空氣出口是否存在安裝問題，或者室內(nèi)空氣混合風(fēng)門處能否緊固并放置合理。

4.3空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行伴有噪聲

中央空調(diào)工作過程中產(chǎn)生噪聲的情況有許多因素，如壓縮機(jī)內(nèi)部損壞、冷凍機(jī)潤滑油的不足、冷卻技術(shù)液缺失或過量、熱轉(zhuǎn)動(dòng)帶的損壞或松動(dòng)、冷卻電機(jī)扇出現(xiàn)與其他零部件的撞擊等，都有可能產(chǎn)生噪聲。在發(fā)生噪聲問題時(shí)檢測(cè)壓縮機(jī)的熱傳送帶運(yùn)行狀況，看磨損程度和松緊度是否合理，如果是這部分出現(xiàn)的問題，則應(yīng)該盡快對(duì)其加以替換或調(diào)整;如果是電動(dòng)機(jī)扇和其他零部件之間出現(xiàn)的撞擊或磨擦所產(chǎn)生的噪聲問題，也必須盡快針對(duì)部分的重要零部件進(jìn)行調(diào)整，使之迅速恢復(fù)工作。

4.4電氣故障診斷及維修

在中央空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用過程中，如果內(nèi)部電氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障，通常應(yīng)先對(duì)檢測(cè)電路的工作狀態(tài)加以檢測(cè)。檢測(cè)了線路故障的可行性后，才可對(duì)供電設(shè)備和控制元件加以拆修和檢測(cè)。

在確定空調(diào)控制系統(tǒng)或監(jiān)測(cè)電路的正常工作狀態(tài)時(shí)，通?？刹扇《搪冯妷簻y(cè)試法，用導(dǎo)線使某段控制電路或電路中的個(gè)別電氣元器件短路，使輸出電壓直接在導(dǎo)線上穿過。一旦用電裝置工作恢復(fù)正常，則表示被短接的這段集成電路或元電子器件有故障情況7。

例如，當(dāng)中央空調(diào)控制開關(guān)啟動(dòng)后，制冷壓縮機(jī)的電磁離合器就無法吸合。對(duì)于確定出現(xiàn)的故障，應(yīng)該用一條電線垂直穿過電源給電磁離合器供水，一旦此時(shí)將電磁離合器吸合，則表示其內(nèi)部控制工作電路中出現(xiàn)了斷線故障情況;若此時(shí)高速離合器依然不工作，則表示電磁離合器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)故障情況，應(yīng)予檢測(cè)。

當(dāng)確定檢測(cè)工作集成電路出現(xiàn)故障情況之后，就應(yīng)該將集成電路中疑似有出現(xiàn)故障情況的電器元件短路，進(jìn)而看電磁離合器是否吸合，以確定是否出現(xiàn)故障情況。一旦將監(jiān)控集成電路中的低溫控制器短路或者將電磁離合器吸合，則表示低溫控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞或控制系統(tǒng)中沒有冷卻劑。

在使用短路測(cè)試法檢測(cè)空調(diào)控制系統(tǒng)的電路時(shí)應(yīng)注意，只要是將線路的熔斷裝置燒壞，就不應(yīng)用電線短接法。為了避免損傷供電設(shè)備或電力元器件，必須要查明熔斷器熔斷的原因并進(jìn)行清除，再用型號(hào)一致的熔斷器進(jìn)行替換。

4.5汽車空調(diào)系統(tǒng)機(jī)械故障與檢修

汽車空調(diào)的機(jī)械系統(tǒng)一般由電風(fēng)扇、壓縮器、鼓發(fā)電機(jī)、冷凝器、熱力膨脹閥、儲(chǔ)液干制器和蒸餾機(jī)等重要元器件構(gòu)成。當(dāng)上述元電子器件發(fā)生出現(xiàn)故障情況后，會(huì)對(duì)汽車空調(diào)工作效率形成不同程度的影響。因此必須掌握不同元電子器件的具體故障情況，并分析實(shí)際因素，制定出針對(duì)性的處理對(duì)策8。

例如，擠壓機(jī)出現(xiàn)故障一般與傳動(dòng)系統(tǒng)腰帶太緊、松弛、有裂紋、衰老等因素有關(guān)。如果傳動(dòng)系統(tǒng)腰帶特別松，則擠壓機(jī)在交流到一定載荷后傳動(dòng)皮帶就會(huì)形成打滑的狀態(tài)，并形成銳利的嘶嘶聲，對(duì)其動(dòng)力傳輸形成影響。因此傳動(dòng)皮帶的松緊必須適當(dāng)，張弛適度。如果擠壓機(jī)中的零部件磨損和斷裂，會(huì)使內(nèi)部噪音增大。如壓縮器氣體泄漏，缸蓋墊片、止回閥泄漏，以及汽缸、活塞環(huán)和壓氣機(jī)活塞的運(yùn)動(dòng)或磨損過度等，均會(huì)對(duì)冷卻效率造成影響。因此應(yīng)定時(shí)檢測(cè)上述設(shè)備的鼓風(fēng)機(jī)，如果無法正常運(yùn)行，則可能會(huì)導(dǎo)致通風(fēng)機(jī)或沒有足夠的輸送氣流等問題。

5結(jié)語

汽車空調(diào)作為提升車輛舒適性的關(guān)鍵系統(tǒng)，在實(shí)際運(yùn)用中可能發(fā)生故障，因此為了行車的舒適感與安全，一定要根據(jù)汽車空調(diào)的故障問題采取相應(yīng)的處理措施。同時(shí)，針對(duì)一些較老型號(hào)汽車，由于空調(diào)系統(tǒng)故障多發(fā)，所以需要經(jīng)常進(jìn)行定時(shí)維修工作，并了解平時(shí)運(yùn)用中央空調(diào)的注意事項(xiàng)，如此才可以保證中央空調(diào)系統(tǒng)的正常工作效果。

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作者簡介：

楊銳，男，1985年生，助教，研究方向?yàn)榫蜆I(yè)指導(dǎo)與服務(wù)、汽車制造與試驗(yàn)技術(shù)。