捷达轿车空调系统的故障诊断

11概述1.1汽车空调的过去与未来汽车空调是指对汽车座厢内的空气质量进行调节的装置。不管车外天气状况如何变化，它都能把车内的湿度、温度、流速、洁度保持在驾驶人员感觉舒适的范围内。最原始的汽车空调仅是开窗换气式。最早的汽车空调装置始于1927年，它仅由加热器、通风装置和空气过滤器三者组成，且只能对车室供暖。准确地讲，汽车空调的历史，应该从制冷技术应用在车上开始。20世纪30年代末期美国的几部公共汽车上装上了应用制冷技术的冷气装置。直到20世纪60年代，应用制冷技术的汽车空调才开始逐步地普及起来。以后，人们对汽车空调的兴趣逐年增加，汽车空调技术日趋完善，功能也越来越全面。它的发展大体上可以分为如下几个阶段：单一供暖空调装置阶段始于1927年，目前在寒冷的北欧，亚洲北部地区，汽车空调仍使用单一供暖系统。单一供冷空调装置阶段始于1939年，美国帕克汽车公司率先在轿车装上机械制冷降温空调器。目前单一降温的汽车空调仍在热带、亚热带部分地区使用。冷暖型汽车空调阶段始于1954年，原美国汽车公司，首先在轿车安装于冷暖一体化空调器，这样汽车空调才具备了降温、除湿、通风、过滤、除霜等空气的调节功能。该方式目前仍然大量的使用在低档车上，是目前使用量最大的一种方式。自控汽车空调装置阶段由于前述的冷暖型汽车空调需依靠人工调节，这既增加上司机的工作量，还使控制不理想。通用汽车公司1964年率先在轿车上应用自控汽车空调。自控空调只需预先设定温度装置，便能自动地在设定的温度范围内运行。装置根据传感器随时检测车外温度，自动地调制装置各部件工作，达到控制车外温度和行驶其他功能的目的。目前，大部分的中高级轿车，高级大客车都装备自控空调电脑控制汽车空调阶段自1977年美国通用汽车公司、日本五十铃汽车公司，2同时将自行研制的电脑控制汽车空调系统装上各自的轿车上后，即预示着汽车空调技术已发展到一个新阶段。电脑控制的汽车空调功能增加，显示数字化，冷、暖、通风调控三位一体化。电脑按照车内外的环境所需，实现了调节的精细化。通过电脑控制实现了空调运行与汽车运行的协调，极大地提高了制冷效果，节约了燃料，从而提高了汽车的整体性能和舒适程度。目前电脑控制的空调都装上豪华型轿车上。1.2汽车空调的功能完善的汽车计算机控制的空调系统可以对车内空气的温度、湿度、清洁度、风度和通风等进行自动调节，并使车内空气以一定的速度和方向流动，给乘客提供一个良好的乘车环境，保证在各种外界气候和条件下使乘客都处于一个舒适的空气环境中，并能够防止车窗玻璃结霜，使驾驶员保持清晰的视野，为安全驾驶提供基本保证[1]。计算机控制的空调系统可以实现以下功能：汽车空调自动调节功能、经济运行控制功能、全面的显示功能、故障检测和安全功能。1.3汽车空调的特点汽车空调使用的特殊性，决定了它在结构、材料、安装、布置、设计、技术要求等方面与普通空调有较大的区别汽车的室内工作条件比房间要恶劣得多，如：汽车直接暴露在太阳下或风雪下，隔热措施困难；汽车在行驶时有大量风沙、废气从各种缝隙钻入车厢，造成车厢得空气污染并增加热负荷；汽车得行驶速度变化无常，难以保证稳定得空调工况等等。特点：1、要求制冷量大，降温迅速。2、不便于用电力做为动力源，必须要用汽车发动机（简称主机）或辅助发动机（简称辅机）来带动压缩机。3、系统中冷媒（制冷剂）流量变化幅度大，设计困难。4、冷凝温度高。5、制冷剂容易泄漏。36、由于汽车结构紧凑，制冷装置得安装位置也很紧凑，各种车型必需有专门得车内冷气设备，蒸发器总成得通用化很困难。7、由于车厢高度低，风量分配不易均匀，因而车内得温度分布不易均匀。8、当车用空调装置消耗汽车主发动机的动力时，必须考虑其对汽车动力与操作性能的影响，也必须考虑由于车速变化幅度大或变化频繁，给空调系统制冷剂流量控制、制冷量控制、系统设计带来的影响。1.4汽车空调的分类中央空调系统主要按如下方式分类，参见图1-6：(1)按空气处理设备的集中程度分(2)按承担负荷的介质来分(3)按空调系统的用途分(4)按对建筑物内空气来源分图1-6中央空调系统常见分类方式其他的分类方法有：按风量是否固定分：定风量系统、变风量系统按风管内空气流速分：低速系统（8m/s）、高速系统（20～30m/s）按用途分：工艺性空调、舒适性空调按系统精度分：一般性空调、恒温恒湿空调按运行时间分：全年性空调、季节性空调按使用场所分：大型工民建筑用空调、商用空调、户式空调42汽车空调系统的组成与控制2.1汽车空调系统的组成汽车空调系统一般由以下几个部分组成（1）制冷系统：对车室内空气或由外部进入车室内的新鲜空气进行冷却或除湿，使车室内空气变得凉爽舒适。（2）暖风系统：主要用于取暖，对车室内空气或由外部进入车室内的新鲜空气进行加热，达到取暖、除湿的目的。（3）通风系统：将外部新鲜空气吸进车室内，起通风和换气作用。同时，通风对防止风窗玻璃起雾也起着良好作用。（4）空气净化系统：除去车室内空气中的尘埃、臭味、烟气及有毒气体，使车室内空气变得清洁。（5）控制系统：对制冷和暖风系统的温度、压力进行控制，同时对车室内空气的温度、风量、流向进行控制，完善了空调系统的正常工作。2.2汽车空调系统中的主要结构部件2.2.1压缩机压缩机作为汽车空调制冷系统的核心部件，具有两个重要功能:一是使系统内产生低压，二是把气态制冷剂从低压压缩至高压，并使其温度提高。压缩机是制冷系统中低压和高压、低温和高温的转换装置，其正常工作时实现热交换的必要条件。汽车空调常见压缩机的主要类型有：曲柄连杆式压缩机、斜盘式压缩机、摇盘式压缩机、旋叶式压缩机、滚动活塞式压缩机、涡旋式压缩机等，目前汽车常用压缩机类型有旋转斜盘式压缩机、旋叶式压缩机两种，其结构特点是结可靠、工作平5稳、振动噪声小[14]。压缩机种类繁多，形式各异，目前汽车上大多采用轴向活塞摇板式（斜盘式）压缩机，轴向活塞摇板式压缩机主要由缸体、前后缸盖、活塞、吸排气阀片、斜盘及摇板等组成。斜盘与压缩机轴制成一体，摇板经连杆与活塞连接。汽缸均匀地分布在刚体内部的圆周上。电磁离合器线圈固装在皮带盘内，当接通电原时，电磁离合器线圈中有电流流过，磁化铁心产生吸力，将衔铁吸附在皮带盘端面，经弹簧片、结合盘驱动压缩机轴旋转。当压缩机轴旋转时，斜盘驱动摇板轴向反复摇摆，从而带动活塞作轴向往复运动，驱动制冷剂流动。当切断电源时，电磁离合器线圈中电流消失，铁心吸力消失，衔铁在弹簧片作用下回位，压缩机停止工作，此时的压缩机皮带轮只是受发动机驱动而空转。压缩机内各运动部件的润滑主要依靠润滑油随制冷剂一起循环，在吸气腔因压力和温度下降而释放出的润滑油来润滑。2.2.2冷凝器汽车空调制冷系统中的冷凝器是一种由管子与散热片组合起来的热交换器。其作用是：将压缩机排出的高温、高压制冷剂蒸气进行冷却，使其凝结为高压制冷剂液体。汽车空调系统冷凝器均采用风冷式结构，其冷凝原理是：让外界空气强制通过冷凝器的散热片，将高温的制冷剂蒸气的热量带走，使之成为液态制冷剂。制冷剂蒸气所放出的热量，被周围空气带走，排到大气中。汽车空调系统冷凝器的结构形式主要有管片式、管带式和鳝片式三种。（1）管片式它是由铜质或铝质圆管套上散热片组成，片与管组装后，经胀管处理，使散热片与散热管紧密接触，使之成为冷凝器总成。这种冷凝器结构比较简单，加工方便，但散热效果较差。一般用在大中型客车的制冷装置上。（2）管带式它是由多孔扁管与S形散热带焊接而成，管带式冷凝器的散热效果6比管片式冷凝器好一些(一般可高10%左右)，但工艺复杂，焊接难度大，且材料要求高。一般用在小型汽车的制冷装置上。（3）鳝片式它是在扁平的多通管道表面直接锐出鳝片状散热片，然后装配成冷凝器，由于散热鳝片与管子为一个整体，因而不存在接触热阻，故散热性能好；另外，管、片之间无需复杂的焊接工艺，加工性好，节省材料，而且抗振性也特别好。所以，是目前较先进的汽车空调冷凝器。2.2.3蒸发器有管片式、管带式、层叠式三种结构类型。蒸发器和冷凝器一样，也是一种热交换器，也称冷却器，是制冷循环中获得冷气的直接器件。其作用是将来自热力膨胀阀的低温、低压液态制冷剂在其管道中蒸发，使蒸发器和周围空气的温度降低。同时对空气起减湿作用。蒸发器的结构和工作原理如下图所示。进入蒸发器排管内的低温、低压液态制冷剂，通过管壁吸收穿过蒸发器传热表面空气的热量，使之降温。与此同时，空气中所含的水分由于冷却而凝结在蒸发器表面，经收集排出，使空气减湿，被降温、减湿后的空气由鼓风机吹进车室内，就可使车内获得冷气。因此，蒸发器是制冷装置中产生和输出冷气的设备。2.2.4膨胀阀结构类型有内平衡热力膨胀阀、外平衡热力膨胀阀、孔管（膨胀管）、H形膨胀阀、F形膨胀阀，组合阀六种形式。汽车空调制冷系统使用的膨胀阀是一种感压和感温自动控制式膨胀阀，膨胀阀安装在蒸发器入口管路上。其作用有：一是降低制冷剂压力，保证在蒸发器内沸腾蒸发；二是调节流入蒸发器的制冷剂流量，以适应制冷负荷变化的需要。需要注意的是膨胀阀并不控制蒸发器的温度。2.2.5孔管的工作原理孔管又称膨胀管、固定管，是一根装在塑料套内的小铜管，它与膨胀阀一样，是一种节流降压装置，只有循环离合器孔管系统（CCOT）才装有孔管。孔管与膨7胀阀的差别在于：孔管没有运动零件，也不可能调整。如有故障，多因堵塞，很难清理，一般作更换处理。安装孔管的空调系统，高压侧有储液干燥器，但低压侧装有积累器。2.2.6储液干燥器与集液器（1）储液干燥器：贮液干燥器简称贮液器。安装在冷凝器和膨胀阀之间，其作用是临时贮存从冷凝器流出的液态制冷剂，以便制冷负荷变动和系统中有微漏时，能及时补充和调整供给热力膨胀阀的液态制冷剂量，以保证制冷剂流动的连续和稳定性。同时，可防止过多的液态制冷剂贮存在冷凝器里，使冷凝器的传热面积减少而使散热效率降低。而且，还可滤除制冷剂中的杂质，吸收制冷剂中的水分，以防止制冷系统管路脏堵和冰塞，保护设备部件不受侵蚀，从而保证制冷系统的正常工作。它主要由外壳、视液镜、安全熔塞和管接头等组成。它的外壳由钢材焊接或拉伸而成，在其内部装有中心吸管、干燥剂和过滤网等。（2）集液器：集液器和储液干燥器类似，但装在系统的低压侧。装有集液器的空调系统通常都用孔管式膨胀阀。集液器的主要功能是：防止液态制冷剂液击压缩机，也用来储存过多的液态制冷剂，内含干燥剂也起储液干燥器的作用。制冷剂从集液器上部进入，液态制冷剂落入容器底部，气态制冷剂积存在上部，经上部出气管进入压缩机。在容器底部出气管拐弯处装有带小孔的过滤器，允许少量积存在管的弯处机油返回压缩机。但制冷剂不能通过，因而要用特殊过滤材料。集液器不能维修，如发现故障或损坏，就必须更换。汽车空调制冷系统分为两类，一类是膨胀阀系统，另一类是孔管系统。它们的差别是所用的节流膨胀装置的结构不同，贮液干燥器的安装位置不同。汽车空调膨胀阀系统的特征是：只要驾驶员一开动空调，电磁离合器就总是啮合，从不断开，压缩机始终处于运行状态，靠吸气节流阀或靠绝对压力阀把蒸发器温度控制在0℃左右。而孔管系统的特征是：电磁离合器时而结合，时而断开，压缩机根据车室内、外温度时而运行，时而停止运行，因此也叫做循环离合器系统。循环离合器系统也有使用膨胀阀的，但只是作为一种节流装置而已。膨胀阀系统也叫做传统空调系统。82.3制冷系统的工作原理以及控制与调节汽车空调制冷系统都是采用R134a（新型无氟环保制冷剂）为制冷的蒸汽压缩式循环系统，它主要由压缩机、冷凝器、储液干燥器、膨胀阀、蒸发器、储液干燥器过滤器、冷却风扇和鼓风机的配风装置等组成[8]。各部件之间采用铜管（或铝管）和高压橡胶管连接成一个密闭系统。制冷系统工作时，制冷剂以不同的状态在这个密闭系统内循环流动，每一循环需进行4个基本过程：2.3.1压缩过程压缩机吸入蒸发器出口处的低温抵压的制冷剂气体，把它压缩成高温高压的气体排除压缩机。2.3.2放热过程高温高压的过热制冷剂气体进入冷凝器，由于压力及温度的降低，制冷剂气体冷凝成液体，并放出大量的热。2.3.3节流过程温度和压力较高的制冷剂液体通过膨胀装置后体