汽車空調(diào)系統(tǒng)工作原理及故障診斷

覃京翎

（柳州城市職業(yè)學(xué)院 機(jī)電與汽車工程學(xué)院，廣西 柳州 545036）

由于人們經(jīng)濟(jì)收入水平不斷提升，出行要求也有了改變，對汽車的需求量不斷增加，從而推動(dòng)了汽車行業(yè)的快速發(fā)展。目前我國的汽車行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了持續(xù)、健康的發(fā)展階段，購買汽車的主體逐漸成為普通人群。與此同時(shí)，廣大消費(fèi)者對汽車的性能和質(zhì)量也提出了較高的要求，汽車空調(diào)系統(tǒng)是汽車重要的組成部分，可以為人們提供舒適的乘駕體驗(yàn)，而對于空調(diào)系統(tǒng)的故障診斷和維修則是需要專業(yè)人員加強(qiáng)學(xué)習(xí)和提升的地方。

1 汽車空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理

汽車空調(diào)系統(tǒng)是由制冷系統(tǒng)、取暖系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)四個(gè)部分組成。

1.1 制冷系統(tǒng)

制冷系統(tǒng)主要是對車內(nèi)存在的空氣或從車外進(jìn)來的空氣進(jìn)行除濕、冷卻降溫的一個(gè)過程，通過制冷系統(tǒng)可以使車內(nèi)的溫度達(dá)到一個(gè)舒適的程度。汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)主要是由鼓風(fēng)機(jī)、蒸發(fā)器、膨脹閥、儲液干燥器、冷凝器、壓縮機(jī)等部分構(gòu)成的。制冷系統(tǒng)在工作的過程中，制冷劑會(huì)在密閉系統(tǒng)內(nèi)以各種不同的形態(tài)進(jìn)行不斷的循環(huán)流動(dòng)，該循環(huán)過程分為吸熱、節(jié)流、放熱、壓縮這四個(gè)基本過程，這幾個(gè)基本過程進(jìn)行不斷循環(huán)，就可以將蒸發(fā)器周圍的空氣溫度降到合適的溫度范圍內(nèi)，最終實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)溫度的目的。

1.2 取暖系統(tǒng)

取暖系統(tǒng)的主要功能是對從車外流入的空氣以及車內(nèi)存在的空氣進(jìn)行加熱，從而實(shí)現(xiàn)除霜、除濕、取暖的目的。

1.3 配氣系統(tǒng)

配氣系統(tǒng)的主要功能是將車外的新鮮空氣輸送到車內(nèi)，使空氣進(jìn)行對流，從而達(dá)到通風(fēng)換氣的目的，并且可以按照乘用人員的要求來改變冷暖氣流的分配和流向。同時(shí)還能有效去除車內(nèi)殘存的煙氣、臭味、塵埃及有毒氣體等，使車內(nèi)的空氣始終保持清爽舒適的感受。

1.4 控制系統(tǒng)

此系統(tǒng)的主要功能是對制冷系統(tǒng)和取暖系統(tǒng)的壓力及溫度進(jìn)行合理控制，同時(shí)還控制車內(nèi)空氣的流向、風(fēng)量和溫度，使空調(diào)系統(tǒng)保持正常的運(yùn)行狀態(tài)。

汽車空調(diào)在正常的運(yùn)行過程中，可以采取多種制冷方式，例如熱電制冷、渦流管制冷、液化氣制冷等常見制冷方式。不同汽車的空調(diào)的冷循環(huán)方式和工作原理不同，不同的制冷方式所采用的制冷原理也不同，其運(yùn)行的路線和控制系統(tǒng)都會(huì)存在很大的差別，所以在對汽車空調(diào)進(jìn)行維修的過程中需要先對汽車空調(diào)的制冷方式進(jìn)行了解和掌握。通常來說，在購買汽車的時(shí)候都配有出廠報(bào)告，報(bào)告上都會(huì)將汽車的制冷電路圖進(jìn)行明確標(biāo)注，如果汽車的空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)了損壞，就可以根據(jù)電路圖來查找原因，快速找到出現(xiàn)損壞的具體部位。圖1為汽車空調(diào)蒸汽壓縮式制冷的循環(huán)圖，通過這個(gè)圖片可以看出汽車空調(diào)系統(tǒng)的具體工作原理，這樣在對汽車空調(diào)故障進(jìn)行檢查的時(shí)候就可以快速地查出問題的根源。

2 汽車空調(diào)系統(tǒng)常見故障及維修

制冷系統(tǒng)是汽車空調(diào)系統(tǒng)中最容易出現(xiàn)故障的系統(tǒng)。其常見的故障有不制冷、制冷不足和制冷效果不穩(wěn)定等故障，需要經(jīng)過故障原因分析之后才能確定維修方案。以下是對三種常見故障的具體分析。

2.1 空調(diào)不制冷

造成空調(diào)不制冷的原因有壓縮機(jī)故障、制冷劑缺少、閥片受損三方面的原因。

1.壓縮機(jī)損壞

首先要考慮的是控制空調(diào)制冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)是否損壞。損壞原因可能是壓縮機(jī)內(nèi)部的電路短路，使得壓縮機(jī)無法正常運(yùn)行，或者是系統(tǒng)壓力不足等原因。如果想要確定壓縮機(jī)是否損壞，可以通過更換壓縮機(jī)線圈或者是更換壓縮機(jī)控制面板的方法確定。

2.閥片損壞

壓縮機(jī)損壞會(huì)使制冷系統(tǒng)出現(xiàn)故障，而閥片損壞會(huì)影響壓縮機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)無法正常制冷。例如氣缸或者是活塞在使用過程中出現(xiàn)了嚴(yán)重的磨損，會(huì)使系統(tǒng)沒有壓力，最終導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)無法制冷，這時(shí)候只需要更換壓縮機(jī)即可。

3.制冷劑缺少

還有可能是因?yàn)槿鄙僦评鋭?，這時(shí)只需添加適量的制冷劑就可以解決問題。有的時(shí)候缺少制冷劑是因?yàn)橹评鋲嚎s機(jī)出現(xiàn)了泄露問題，這就需要維修或更換制冷壓縮機(jī)。

2.2 制冷量不足

制冷量不足是汽車空調(diào)系統(tǒng)中一個(gè)常見的故障。該故障主要體現(xiàn)在車內(nèi)的風(fēng)速很大、溫度也調(diào)到了最低，但是車內(nèi)的實(shí)際溫度還是較高，沒有明顯地降溫，車內(nèi)溫度無法讓乘車人員感到舒適。造成此故障的原因主要有以下幾個(gè)：

1.壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)皮帶松弛

汽車長期運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)發(fā)生傳動(dòng)皮帶松弛現(xiàn)象，從而導(dǎo)致壓縮機(jī)內(nèi)的制冷劑和轉(zhuǎn)速同時(shí)出現(xiàn)輸送速度緩慢，空調(diào)系統(tǒng)的制冷效果不佳。通常情況下對皮帶出現(xiàn)松弛的診斷方法多采用的是用手撥動(dòng)皮帶，如果可以翻轉(zhuǎn)90度左右就說明皮帶的松緊度正好合適，如果翻轉(zhuǎn)的角度要比90度大得多，就說明此時(shí)皮帶的松緊度已經(jīng)過于松弛。另外還要對皮帶進(jìn)行檢查，如果有明顯的損壞就應(yīng)該及時(shí)更換皮帶。

2.膨脹閥的閥口過大

膨脹閥一般存在于蒸發(fā)器和儲液筒中間，主要功能是節(jié)流降壓，制冷劑在通過膨脹閥之后會(huì)處于液體狀態(tài)，方便順利進(jìn)入蒸發(fā)器中蒸發(fā)。膨脹閥開口的大小可以直接影響到膨脹閥的正常運(yùn)行。如果膨脹閥的開口過大，它的表面溫度就會(huì)出現(xiàn)結(jié)霜或是降低的現(xiàn)象，這樣容易造成下游壓力上升，上游壓力下降，從而嚴(yán)重影響到制冷劑的正常流動(dòng)性能，由此造成了空調(diào)系統(tǒng)制冷量不足的故障。膨脹閥及其工作原理如圖2、圖3所示。（1：感溫包壓力，作用在使閥趨向開啟的膜片一側(cè)；2：蒸發(fā)壓力，作用在膜片下方；：彈簧力，作用在膜片下方）

3.制冷劑不足

制冷劑是空調(diào)系統(tǒng)中負(fù)責(zé)制冷的重要載體，如果缺少制冷劑就會(huì)造成空調(diào)系統(tǒng)的制冷性能下降。通過觀察干燥罐對制冷劑的滿足量進(jìn)行有效判斷。具體方法有：空調(diào)穩(wěn)定中，觀察視液鏡的情況，如果存在緩慢、連續(xù)的氣泡，就說明制冷劑滿足不了需求量；如果氣泡出現(xiàn)了明顯的連續(xù)翻轉(zhuǎn)，就說明制冷劑缺乏程度較為嚴(yán)重，要及時(shí)補(bǔ)充制冷劑，使其滿足制冷需求量。在補(bǔ)充制冷劑的時(shí)候，不僅可以從低壓側(cè)進(jìn)行補(bǔ)充，也可以從高壓側(cè)進(jìn)行補(bǔ)充。若從高壓側(cè)進(jìn)行補(bǔ)充，就要先將汽車發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，這樣可以防止制冷劑倒流；若從低壓側(cè)進(jìn)行補(bǔ)充，就要保證制冷劑不出現(xiàn)倒置現(xiàn)象，這樣可以防止壓縮機(jī)發(fā)生不良現(xiàn)象。

4.制冷劑過量

如果制冷劑的用量添加過多，在經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮之后產(chǎn)生的氣態(tài)制冷劑也往往會(huì)具有更多的熱量，此時(shí)熱量超出了散熱系統(tǒng)可以承受的范圍，必定會(huì)造成系統(tǒng)內(nèi)的熱量過多無法及時(shí)排出的現(xiàn)象，影響到空調(diào)系統(tǒng)的制冷效果。出現(xiàn)這種情況的時(shí)候也可以通過對視液鏡進(jìn)行觀察的方法來判斷是否添加了適量的制冷劑，如果是因?yàn)樘砑拥闹评鋭┨?，則可以從低壓側(cè)將一部分制冷劑排出來，這樣來確保制冷劑用量滿足制冷需求量。

5.冷凝器的散熱效果不好

為了保證冷凝器具有良好的散熱效果，必須保證表面干凈整潔，以及滿足系統(tǒng)要求的送風(fēng)量。尤其在汽車處于長時(shí)間的運(yùn)行過程中，外界環(huán)境無法控制，再加上汽車在行駛的路途中不便對其進(jìn)行清潔，必定會(huì)造成冷凝器上覆蓋上污垢和一些難以清潔的物質(zhì)，進(jìn)而對冷凝器的散熱效果造成影響。這就要求定期對汽車進(jìn)行保養(yǎng)，清理冷凝器表面的覆蓋物，保證其表面的整潔度。一旦風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)皮帶出現(xiàn)了松動(dòng)現(xiàn)象，就會(huì)對風(fēng)扇的進(jìn)風(fēng)量造成影響，進(jìn)而影響到冷凝器的散熱效果，這時(shí)候需要及時(shí)安裝好驅(qū)動(dòng)皮帶。出現(xiàn)了遮擋風(fēng)扇進(jìn)口的問題時(shí)，會(huì)降低進(jìn)風(fēng)量，這時(shí)候就需要對風(fēng)扇進(jìn)口進(jìn)行及時(shí)清理，避免造成風(fēng)扇進(jìn)口被遮擋的問題發(fā)生。冷凝器工作原理如圖4所示。

2.3 制冷效果不穩(wěn)定

汽車空調(diào)系統(tǒng)如果在運(yùn)行的時(shí)候出現(xiàn)了制冷效果不穩(wěn)定的故障，即冷氣的輸出存在問題，總是進(jìn)行間斷性的輸出，這通常情況都是因?yàn)殡娖鞴收显斐傻?。此時(shí)需要用萬用表對壓縮機(jī)電容、風(fēng)機(jī)開關(guān)及電機(jī)、電路開關(guān)等分別進(jìn)行檢測，判斷故障的具體發(fā)生位置，然后及時(shí)采取維修或更換的處理措施來解決存在的故障，保證空調(diào)系統(tǒng)的制冷效果。

3 汽車空調(diào)系統(tǒng)的故障診斷方法

首先，了解用戶使用空調(diào)的具體情況。對空調(diào)故障進(jìn)行維修之前必須要跟車主進(jìn)行有效的溝通，對系統(tǒng)故障進(jìn)行初步了解和判斷，對于簡單的故障，維修人員可以根據(jù)自己的維修經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行維修，但是對于嚴(yán)重的故障問題，就需要通過仔細(xì)的判斷找到故障的原因再進(jìn)行處理和解決。維修人員在與車主進(jìn)行溝通時(shí)需要針對汽車的使用情況、維修情況和出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行了解，這樣可以對故障工況進(jìn)行模擬，然后快速找到故障點(diǎn)，提高響維修效率。

其次，做常規(guī)的檢查。一是可以采用檢查制冷能力的方法來判斷故障。主要做法是將故障車放在沒有陽光照射且溫度在25 ℃～30 ℃的環(huán)境中，打開所有車門及空調(diào)開關(guān)，將溫度調(diào)到最冷，鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)到最大。如果溫度過高就要檢查系統(tǒng)是否存在泄露問題，如果存在則要采用相應(yīng)的維修方法，并在維修結(jié)束之后，將系統(tǒng)排干凈再重新添加制冷劑。二是通過觀察冷凝器表面是否有覆蓋物或者是空調(diào)濾網(wǎng)是否具有大量污染物；還要觀察視液窗內(nèi)是否有制冷劑流動(dòng)；制冷劑的接頭和管理是否存有油污等方法來判讀空調(diào)系統(tǒng)的故障發(fā)生原因。

最后，根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的電路圖和工作原理來判斷故障原因。通過常規(guī)檢查之后我們可以知道存在的異?，F(xiàn)象，然后再使用檢漏儀、萬用表等專業(yè)儀器對相應(yīng)部件進(jìn)行檢查，按照從簡單到復(fù)雜的原則進(jìn)行檢查。首先對常出現(xiàn)故障的部位進(jìn)行檢查，然后從全局進(jìn)行分析，再到局部進(jìn)行重點(diǎn)檢查。綜合各項(xiàng)參考信息以及自身的維修經(jīng)驗(yàn)找到空調(diào)制冷系統(tǒng)存在的故障，并采取有效的解決措施?？照{(diào)系統(tǒng)電路圖如圖5所示。

4 總結(jié)

綜上所述，空調(diào)系統(tǒng)是汽車一個(gè)重要的構(gòu)成部分，性能良好的空調(diào)系統(tǒng)可以為乘車人員帶來舒適感。一旦空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)故障不但會(huì)影響到車內(nèi)的舒適環(huán)境，同時(shí)也會(huì)影響到駕駛?cè)藛T的安全。因此，一定要對汽車進(jìn)行定期保養(yǎng)，加強(qiáng)對空調(diào)系統(tǒng)的檢測，并可根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)的故障來判斷具體的故障原因，并采取有效的解決措施。