汽車空調系統(tǒng)故障排查

蘇秀花, 閆小波, 全旺賢, 賴建文, 許醇婷

(柳州五菱新能源汽車有限公司, 廣西 柳州 545007)

空調系統(tǒng)是汽車重要的組成部件,具有換氣、溫度調節(jié)以及除霜除霧等功能[1-3],可降低駕駛員的疲勞強度,提高駕駛員在行車過程中的安全性[4],其性能好壞直接影響到車輛品質。因此,在汽車空調系統(tǒng)發(fā)生故障后,快速找到故障發(fā)生的原因并解除故障,對車輛用戶具有重要意義。本文基于汽車空調系統(tǒng)常出現(xiàn)的幾種故障,以空調系統(tǒng)的組成及工作原理為基礎,推導出空調系統(tǒng)可能發(fā)生故障的位置或零件,著重分析故障排查的步驟及解決措施,從而快速解決空調故障。

1 汽車空調系統(tǒng)的組成及工作原理

本文以單蒸發(fā)器、單壓縮機電動空調系統(tǒng)為例解析空調系統(tǒng)的工作原理(如圖1所示)。該空調系統(tǒng)由制冷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)(PTC)、空氣分配系統(tǒng)、空調控制系統(tǒng)組成。通過冷卻、干燥、暖風、循環(huán)等功能來控制進入車內的空氣[5-6],以實現(xiàn)調節(jié)溫度、通風、除霜等功能[7]。

圖1 空調系統(tǒng)控制原理

該系統(tǒng)利用水加熱器總成PTC和發(fā)動機余熱來實現(xiàn)空調暖風功能。通過高壓供電給PTC,同時低壓線路檢測PTC工作溫度來進行過熱保護。加熱器位于機艙內,暖風功能開啟時,空調水泵將冷卻液輸送到PTC加熱器內部加熱。加熱后的冷卻液通過管路流經HVAC總成內的暖風加熱器作為熱源,加熱HVAC風道內的空氣形成空調暖風。若發(fā)動機余熱能滿足乘員艙制熱需求,則不開啟PTC;反之,則開啟暖風水泵和PTC,由PTC和發(fā)動機余熱共同給乘員艙制熱。車輛采用高壓供電的空調壓縮機,并通過低壓線路的LIN線控制壓縮機進行循環(huán)制冷。

圖2為該空調系統(tǒng)的熱管理控制器控制框圖,根據(jù)空調的系統(tǒng)框圖,維修人員可快速理解空調系統(tǒng)的工作原理,了解空調各個用電器間的通訊關系。

圖2 空調系統(tǒng)熱管理控制器控制框圖

2 空調系統(tǒng)常見故障及分析

結合服務站的反饋,空調系統(tǒng)的常見故障有：①空調無法開啟;②制冷功能不正常(輸出溫度與選定溫度不一致),僅制冷功能失效(鼓風機正常工作);③空調風扇不出風;④空調風速不可調(鼓風機正常工作);⑤空調出風模式調節(jié)不正常、內外循環(huán)調節(jié)失效;⑥空調水泄漏。

2.1 空調無法開啟

車輛正常啟動后,打開空調開關,空調無法開啟。發(fā)生故障的原因可能有：①TCS(熱管理控制器)故障,導致TCS與空調控制面板或中控屏失去通訊;②空調控制面板或中控屏故障,空調開關無法開啟;③空調控制面板或中控屏線束斷路,空調控制面板或中控屏與空調系統(tǒng)失去通訊。

故障排查步驟如下：

1) 首先檢查蓄電池電壓是否正常。蓄電池的標準電壓值范圍為11～14 V,若電壓值低于11 V,則需給蓄電池充電或更換蓄電池。

2) 檢查空調控制面板或中控屏是否正常。若中控屏黑屏或凍屏,則維修中控屏或線束。若空調控制面板按鍵卡滯、失靈或背光燈不亮,則維修控制面板或線束。

3) 將診斷儀連接到故障車輛的OBD接口讀取車輛故障碼。若有TCS相關的故障碼,則依對應故障碼的維修建議進行維修。

4) 檢查空調控制面板線束。根據(jù)圖3的電路原理圖,檢查空調控制面板電路圖的LIN3線束問題。檢測空調控制面板線束端連接器各個端子之間的電阻值,電阻測量值應小于1 Ω。若線束檢查出現(xiàn)問題,則需更換空調控制面板的線束或連接器,再進行功能驗證。

5) 更換空調控制面板,進行功能驗證。

圖3 空調控制面板電路原理圖

2.2 制冷功能不正常

對故障車進行檢查,打開車輛空調后,啟動制冷功能,出風口位置有風吹出,鼓風機正常運行,但無冷風吹出,吹出的是自然風,達不到制冷的效果[8]。發(fā)生故障的原因可能有：①空調系統(tǒng)壓力異常;②管路泄漏,制冷劑缺失;③壓縮機保險熔斷,導致壓縮機不工作;④壓縮機控制器損壞,導致壓縮機不工作;⑤空調電機驅動器損壞;⑥冷暖風門故障。

故障排查步驟如下[9]：

1) 直接觀察。首先觀察空調管路。若空調的回路某處有油漬[10],可用皂泡法確認空調回路是否有滲漏。其次查看電氣線路。若管路滲漏、電氣線路斷路,則需更換或維修相應組件。

2) 觸摸檢測空調制冷回路的高壓端溫度?？照{工作10～15 min左右,將手放在空調系統(tǒng)高壓端的管路和部件位置。順序由壓縮機的出口管→前端冷卻模塊的冷凝器→前端冷卻模塊的干燥罐→膨脹閥進口管處,手觸摸到的溫度感知應為由熱到暖。若是觸摸過程中發(fā)現(xiàn)某處溫度很高,則需檢查空調前端冷卻模塊的電子風扇是否損壞。若電子風扇損壞,則需更換電子風扇并重新進行功能驗證;若電子風扇正常工作,則需檢查三態(tài)壓力開關是否正常工作。若觸摸的這些零件溫度較低,則可能是空調制冷回路發(fā)生阻塞、制冷劑缺失、壓縮機不運行或運行不良等故障,需根據(jù)相應的故障進行維修。

3) 觸摸檢測空調制冷回路的低壓端溫度。制冷劑從入口到出口,在流動的同時起到降溫的效果,溫度不斷降低[8],因此溫度的感知情況應為：冷凝器入口到冷凝器出口處溫度逐漸降低?？照{工作10～15 min左右,用手觸摸空調回路低壓端的管路和部件。從蒸發(fā)器到壓縮機的進口管處,手感溫度應為由涼到冷。若檢測位置不涼,則需用壓力檢測儀檢測管路的壓力,若壓力低于標準值,則說明缺失制冷劑,需向回路增加制冷劑;若壓力正常,則需觀察空調壓縮機是否工作。若壓縮機正常工作,則需檢查回路是否發(fā)生堵塞,即觀察管路外壁是否有少量水汽。若無水汽,則說明該管路堵塞,需更換該處管路[11]。若管路沒問題,則需檢查膨脹閥是否損壞,將膨脹閥拆下,用頂針推開膨脹閥開口處;若無法打開膨脹閥,則說明膨脹閥損壞,需更換膨脹閥[12]。

4) 用相同規(guī)格的保險絲替換,檢查壓縮機保險是否熔斷。若更換保險絲后故障解除,則可判斷故障是由保險絲熔斷或者虛接導致,更換新的保險絲即可。若保險絲再次熔斷,則需利用電路圖排查并檢修短路處。

5) 將診斷儀連接到故障車輛的OBD接口讀取車輛故障碼。若有故障碼,則根據(jù)對應故障碼的維修建議進行維修。

6) 車輛維修后,清除診斷儀的故障碼,重新連接車輛診斷儀讀取故障碼,確認車輛故障已解除。

2.3 空調風扇不出風

車輛正常開啟后,打開空調開關,空調風扇不出風。發(fā)生故障的原因可能有：①鼓風機內部保險熔斷,導致鼓風機不工作;②鼓風機繼電器損壞,導致鼓風機不工作;③鼓風機本體損壞;④TCS(熱管理控制器)故障,導致鼓風機失去通訊;⑤鼓風機線束斷路,導致鼓風機失去通訊。

故障排查步驟如下：

1) 檢查鼓風機保險。用相同規(guī)格的保險絲替換原有的鼓風機保險。若安裝新的保險絲后,故障解除,可判斷故障由鼓風機保險絲熔斷或虛接引起,更換新的保險絲即可。若保險絲再次熔斷,利用電路圖檢修短路處。

2) 檢查鼓風機繼電器。用相同規(guī)格繼電器替換原有的鼓風機繼電器。若安裝新的繼電器后,故障解除,則可判斷故障由繼電器損壞引起,更換新的繼電器即可。

3) 將診斷儀連接到故障車輛的OBD接口讀取車輛故障碼。若有故障碼,則根據(jù)對應故障碼的維修建議進行故障維修。

4) 檢查鼓風機供電腳。根據(jù)圖4中的鼓風機電路原理圖,斷開鼓風機連接器IP133,測線束端電壓。在ON檔條件下,風量調節(jié)至任意檔,電壓的正常值為11～14 V。若電壓在范圍內,則進行步驟6檢查鼓風機。若電壓不在范圍內,則更換鼓風機。

5) 檢查鼓風機線束。斷開鼓風機連接器IP133,測線束電阻值,電阻值應小于1 Ω。若電阻在范圍內,則進行下一步檢查。若電阻不在范圍內,則需更換鼓風機線束。

6) 檢查鼓風機。斷開鼓風機連接器IP133,給鼓風機兩端子通蓄電池電壓,檢查其是否正常運轉。正常情況下鼓風機高速運轉。若檢查出現(xiàn)異常,則需更換鼓風機。

7) 檢查鼓風機至調速模塊線路。斷開調速模塊線束連接器,測量鼓風機線束與調速模塊線束之間的電阻。若檢查異常,說明控制線路斷路或接觸不良,需更換對應線束。

8) 檢查空調控制器電源。斷開空調控制器連接器,打開車輛電源開關,測量空調控制器連接器電源端子與接地之間電壓。標準電壓值為11～14 V。若電壓值在標準范圍內,則進行下一步檢查。若電壓值不在標準范圍內,說明電源線路斷路或接觸不良,需更換對應線束。

9) 檢查TCS(熱管理控制器)。斷開空調控制器連接器,測量空調控制器連接器接地端子與接地之間的電阻。標準電阻值要求小于 1 Ω。若電阻不在合理范圍內,則需要維修故障線路。

10) 重新進行功能驗證。

圖4 電路原理圖

2.4 空調風速不可調(鼓風機工作正常)

啟動車輛的空調系統(tǒng),打開制冷或制熱功能,調節(jié)檔位開關,風速沒有變化,但是鼓風機正常工作。發(fā)生故障的原因可能有：①鼓風機調速電阻模塊電阻值不在標準范圍內,無法實現(xiàn)調速功能;②空調控制面板的調速按鍵失效;③TCS(熱管理控制器)與鼓風機調速電阻模塊失去通訊,無法實現(xiàn)調速功能;④調速電阻模塊線束斷路,鼓風機調速電阻模塊失去通訊,無法實現(xiàn)調速功能。

故障排查步驟如下[13]：

1) 檢查鼓風機調速電阻模塊。用萬用表檢查調速電阻模塊IP134的電阻值。若電阻值不在標準范圍內,則需更換調速電阻模塊。

2) 將診斷儀連接到故障車輛的OBD接口讀取車輛故障碼。若有故障碼,則根據(jù)對應故障碼的維修建議進行維修。

3) 檢查調速電阻模塊線束。根據(jù)圖4中的調速電阻電路圖排查調速電阻的線束問題。斷開電阻模塊IP134,測線束電阻值,電阻值應小于1 Ω。若電阻不在范圍內,則需要更換調速電阻電路線束。

4) 故障解除后,重啟車輛進行功能驗證。

2.5 出風模式調節(jié)不正常、內外循環(huán)調節(jié)失效

檢查故障車輛空調,空調開啟后,選擇吹臉、吹腳或除霜模式,出風模式不正常;或選擇空氣內、外循環(huán)調節(jié)模式,其功能失效。發(fā)生故障的原因可能有：①模式風門、循環(huán)風門故障;②模式風門、循環(huán)風門執(zhí)行器線束斷路,導致模式風門、循環(huán)風門執(zhí)行器不工作;③風道堵塞或漏風。

故障排查步驟如下：

1) 查看模式風門、循環(huán)風門擋板是否卡滯。拆空調箱總成查看風門擋板,若風門擋板卡滯,則維修風門。

2) 將診斷儀連接到故障車輛的OBD接口讀取車輛故障碼。若有故障碼,則根據(jù)對應故障碼的維修建議進行維修。

3) 檢查模式風門執(zhí)行器線束。根據(jù)“模式風門執(zhí)行器IP129或IP130電路圖”排查線束問題。模式風門執(zhí)行器電路圖見圖4相應位置,斷開模式風門執(zhí)行器IP129或IP130,測線束電阻值,電阻值應小于1 Ω。電阻不在范圍內,則需更換模式風門執(zhí)行器線束。

4) 故障解除后,重啟車輛進行功能驗證。

2.6 空調水泄漏

故障車輛出現(xiàn)空調漏水問題,其原因可能有：①排水管與HVAC脫開;②排水管與車身連接故障;③排水管破損;④排水管堵塞?？赏ㄟ^排查可疑問題點進行維修。

3 典型案例分析

某MPV在行駛50 000 km后啟動空調制冷,吹風機風量及風量調節(jié)開關正常使用,但是開啟冷風偶爾會出現(xiàn)空調冷氣時有時無的情況。該車型空調系統(tǒng)圖如圖5所示。

圖5 某MPV空調系統(tǒng)圖

根據(jù)故障現(xiàn)象可知,空調管路系統(tǒng)及冷暖空調箱大總成機械鏈接結構沒有問題。初步懷疑為空調壓縮機運轉不正常。

排除方法：正常啟動車輛,按下空調啟動開關和內外循環(huán)開關。運行5 min后,用壓力表檢查壓縮機吸氣管組件的吸氣壓力為238 kPa、壓縮機排氣管口排氣壓力為1 928 kPa。均在正常范圍(196～3 140 kPa)內,說明空調壓縮機運行正常。下一步檢查溫度傳感器,將溫度傳感器拆下,將數(shù)字萬用表調到歐姆檔位,兩表筆分別接傳感器針腳,25 ℃時額定電阻為1.9～2.172 kΩ。把傳感器工作區(qū)域放進開水里(注意浸泡的時間為1～3 min),觀察傳感器電阻的變化,此時電阻降到180～250 Ω(具體數(shù)值視開水的溫度),判定溫度傳感器也正常。最后檢查常開型冷媒電磁閥及熱管理控制器是否存在故障。用電壓表電壓檔,采用背插法測量電磁閥的輸入電壓,制冷模式下檢查輸入電壓是否在12 V及0 V來回跳轉,考慮到接觸不良重新拔插冷媒電磁閥接插件,繼續(xù)測量電壓還是來回跳轉,說明冷媒電磁閥及冷媒電磁閥繼電器正常開閉。用電壓表電壓檔,繼續(xù)測量熱管理控制器的輸入電壓,電壓表現(xiàn)為時有時無,說明熱管理控制器損壞。將熱管理控制器更換后故障消除。

4 結束語

本文針對目前汽車空調系統(tǒng)常見的故障問題,分析了可能發(fā)生故障的原因;根據(jù)不同的原因制定對應的故障排查方法;結合診斷儀技術,提出相應的診斷步驟、診斷標準以及解決措施。從而達到快速解決汽車空調系統(tǒng)故障的目的,為解決汽車空調系統(tǒng)故障提供了一套較完整的流程及方法。