第五章 汽车空调系统检测

学习目标了解汽车空调系统的组成及基本工作原理。掌握汽车自动空调系统的基本检查方法。掌握汽车全自动空调系统的自诊断检测。掌握汽车空调系统常见故障的诊断方法。第5章汽车空调系统检测与诊断5.1概述现代汽车多采用全自动空调系统，利用传感器随时检测车内温度及车外温度的变化，并把检测到的信号送给空调ECU，ECU按预先编制的程序对信号进行处理，并通过执行元件不断地对鼓风机转速、出风温度、送风模式及压缩机工作状况等进行调节，从而使车内温度、空气湿度及流动状况始终保持在驾驶员设定的水平上。现代轿车的全自动空调系统，根据汽车对冷气和暖风的要求，进行统一设计和集中控制，实现通风、取暖、制冷一体化，可全年调节车内温度、湿度和清洁度，并使空气在车内以一定速度定向流动从而给驾乘人员提供舒适的环境气候，具有功能齐全、操纵方便、结构紧凑的特点。1.汽车空调系统的组成车用普通空调系统主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器和有关控制装等组成。而全自动空调系统与普通空调系统的最大区别在于前者比后者多了若干电子传感元件、控制元件及动作元件，全自动空调系统的组成如图所示。从图可知，全自动空调系统由冷气、热风、送风、操作、控制等分系统组成。其中，冷风系统中有压缩机、冷凝器、蒸发器；热风系统有加热、水阀等；送风系统有风机、风道、吸入与吹出风门等；操作系统有温度设定与选择开关；控制系统有控制单元、传感器、各种转换阀门、执行元件等。另外，全自动空调系统还具备自诊断功能，以利于对电控元件及线路故障的检修。图全自动空调系统的组成5.1.1汽车空调系统的组成2.汽车空调系统主要部件的作用（1）压缩机压缩机的功用是把蒸发器中吸收热量后产生的低温低压冷冻剂蒸气吸入后进行压缩，升高其压力和温度之后送往冷凝器，使冷冻剂在冷却循环中进行循环，由蒸发器吸收的热量在通过冷凝器时散发掉。（2）冷凝器与蒸发器冷凝器是一种热交换器，其作用是将压缩机排出的高温、高压气态制冷剂的热量吸收并散发到车外空气中，用冷凝风扇强制循环车外空气进行冷却，使气态制冷剂变为液态制冷剂。蒸发器也是一种热交换器，冷凝器使气态工质放出热量而成液体；而蒸发器则使液态工质吸收热量而变成气体，冷凝器与蒸发器的结构相似，冷凝器串接在空调系统的高压回路，承受的压力较大；而蒸发器则串接在系统的低压回路。冷凝器的进口在上面，出口在下面；蒸发器正相反，进口在下面，出口在上面。5.1.1汽车空调系统的组成为保证良好的通风散热性，冷凝器一般安装在水箱前面且与水箱在同一垂直平面内，中型客车安装在车身两侧或车身后侧并用高速冷凝风扇提高散热能力。（3）膨胀阀膨胀阀安装于蒸发器的入口上，从冷凝器、储液干燥器输出的液态制冷剂经膨胀阀节流后，急剧膨胀降压降温为低压湿蒸气，然后进入蒸发器中吸收车内空气的热量。另外，膨胀阀还可以根据制冷负荷自动调节制冷剂的流量，达到控制车内温度的目的。（4）储液器储液器的作用是储存液态工质。在汽车空调系统中，由于压缩机受车速、负荷及外界气候变化的影响比较大，有了储液器，系统中的工质容量就不必加注得十分精确，同时也可补偿工质的漏损，储液器另外的作用是过滤和干燥，储液器安装在冷凝器的出口处。5.1.1汽车空调系统的组成3.汽车空调电控系统主要部件的作用全自动空调电控系统主要由空调电控单元（ECU）、传感器和执行元件等三部分构成。（1）传感器1）车内及车外环境温度传感器。车内及车外环境温度传感器都是负温度系数热敏电阻传感器，分别用来感受车内及车外温度。当温度发生变化时，热敏电阻的阻值改变，从而向空调电控单元ECU输送温度信号。2）空调蒸发器温度传感器。这种传感器安装在空调的蒸发器片上，用来检测蒸发器表面的温度变化，并依此来控制压缩机的结合或断开来控制空调温度，还可利用热敏电阻的信号，控制蒸发器避免结冰。3）冷却液温度传感器。冷却液温度传感器直接安装在暖气芯底部的水道上，用来检测冷却液温度。产生的冷却液温度信号输送给电控单元(ECU)，对低温时风机转速进行控制。4）日光传感器。日光传感器是一个光敏二极管，利用光电效应，把日光照射量变化转换为电流值变化信号检测出来并输送给空调电控单元，ECU根据此信号来调整空调器吹出的风量与温度。5.1.1汽车空调系统的组成（2）空调ECU空调ECU的作用是根据各种传感器输入的电信号和设定的温度，通过空气混合风门来改变冷热风的比例，进而控制空气流的温度；当车内的温度达到设定值时，空调ECU发出指令使伺服电动机停止驱动，并且把此位置存入记忆；同时空调ECU具有自诊断功能。另外，空调ECU还通过风门控制气流的流向；通过进气风门控制其进气是来自车内还是来自车外。（3）执行元件电控自动空调的执行元件一般包括控制伺服电动机、风机电动机及压缩机电磁离合器。有的汽车电控自动空调的执行机构由真空变换电磁阀、动力执行机构（又称真空膜盒）以及风量控制机构等组成。图伺服电动机的安装位置1-送风方式控制伺服电动机；2-最冷控制伺服电动机；3-空气混合伺服电动机；4-加热器；5-进风控制伺服电动机；6-鼓风机及制冷装置5.1.1汽车空调系统的组成1）进风控制伺服电动机。进风控制伺服电动机控制空调的进风方式，电动机的转子经连杆与进风挡风板相连。当驾驶员使用进风方式控制键选择“车外新鲜空气导入”或“车内空气循环”模式时，空调ECU即控制进风控制伺服电动机带动连杆顺时针或逆时针旋转，从而带动进风挡风板闭合或开启，以达到改变进风方式的目的。在该伺服电动机内部装有一个电位计，它随电动机转动，并向空调ECU反馈电动机活动触点的位置情况。2）送风方式控制伺服电动机。当驾驶员操纵面板上的某个送风模式键时，空调电控单元使电动机上的相应端子搭铁，而电动机内的驱动电路据此使电动机连杆转动，将送风控制挡风板转到相应的位置，打开某个送风通道。当驾驶员按下“自动控制”键时，空调电控单元（ECU）根据计算结果（送风温度），在吹脸、吹脸脚和吹脚三者之间自动改变送风方式。5.1.1汽车空调系统的组成3）空气混合伺服电动机。当驾驶员进行温度控制时，空调电控单元（ECU）首先根据设置的温度及各传感器输送的信号，计算出所需要的出风温度，并向空气混合伺服电动机发出指令，使空气混合伺服电动机连杆顺时针或逆时针转动，改变空气混合挡风板的开启角度，从而改变冷、暖空气的混合比例，调节出风温度使之与计算值相符。4）最冷控制伺服电动机。最冷控制伺服电动机的挡风板有全开启、中等开启和全闭三个位置。当空调电控单元使某个位置的端子搭铁时，电动机驱动电路使电动机旋转，带动最冷控制挡风板处于相应的位置上。5）压缩机电磁离合器。压缩机电磁离合器有定圈式和动圈式两种形式，其工作原理基本相同。在线圈通电时产生磁场，吸引吸铁使之与带轮结合，吸铁与带轮连为一体，带轮因而带动压缩机工作。5.1.1汽车空调系统的组成5.1.2汽车空调系统的基本工作原理该系统由制冷、供暖和控制三个子系统组成。1.制冷系统制冷系统主要由压缩机、蒸发器、冷凝器、干燥罐、膨胀阀、鼓风机、控制机构等组成，如图所示。其制冷系统的制冷原理如下图所示。图制冷系统的组成1-冷凝器；2-干燥器；3-压力开关；4-鼓风机；5-蒸发器；6-膨胀阀；7-压缩机由图可看出，发动机驱动的压缩机将气态的制冷剂从蒸发器中抽出，并将其送入冷凝器。高压气态制冷剂经冷凝器时液化而进行热交换（释放热量），热量被车外的空气带走。然后高压液态的制冷剂经膨胀阀的节流作用而降压，低压液态制冷剂在蒸发器中气化而进行热交换（吸收热量），此时蒸发器附近被冷却了的空气通过鼓风机吹入车厢内。接着气态制冷剂又被压缩机抽走，泵入冷凝器，如此使制冷剂进行封闭的循环流动，不断地将车厢内的热量排到车外，使车厢内的气温降至适宜的温度。图制冷系统的制冷原理5.1.2汽车空调系统的基本工作原理2.供暖系统供暖系统采用水暖式供热，它的热源就是发动机的冷却液。供暖系统主要由热交换器、冷却液管路及鼓风机、导风管、下风道及控制机构等组成。其结构特点是供暖暖风机组的壳体与蒸发器壳体连接成一体，鼓风机和风道等与制冷系统共用。发动机工作时，在发动机气缸燃烧过程中被加热的高温冷却液，在发动机冷却系水泵的作用下，经进水管进入热交换器，通过鼓风机吹出的气体将冷却液散发出的热量送到车厢内或风窗玻璃，用以提高车厢内温度及除霜。在热交换器中进行了散热的冷却液经回水管被水泵抽回，如此循环，实现暖风供热。图供暖系统的供暖原理5.1.2汽车空调系统的基本工作原理3.控制系统空调控制系统主要由空调开关、继电器、蒸发器温度传感器、冷却液温度传感、压力开关、电磁阀及温控器等组成，该系统包括：电源控制电路、压缩机离合器控制电路和安全保护控制电路。其功用是保证空调系统在任何情况下都能正常工作，并确保空调系统和发动机的安全运行。（1）制冷温度的控制当蒸发器内的温度变化时，蒸发器温度传感器的电阻相应的发生改变，使空调调节控制器得到与温度相应的电压信号，此信号经控制器内放大电路的放大后，用来控制电磁离合器继电器的工作，即当电磁离合器继电器接通时，压缩机电磁离合器接合，压缩机工作，温度会下降；电磁离合器继电器断开时，压缩机电磁离合器松开，压缩机停止工作，温度就会上升。空调控制系统通过对压缩机工作的控制，使制冷温度保持在设定的范围之内。5.1.2汽车空调系统的基本工作原理（2）安全保护控制安全保护控制主要是确保系统能够正常工作，通过装在干燥罐上的压力开关和蒸发器温度传感器来监测系统的压力和温度，以实现安全保护控制目的。空调系统的安全保护控制功能有：低压保护、超压保护、控制高压、低温保护和高温保护。（3）发动机冷却系统（电动风扇）控制发动机冷却系的控制系统主要由冷却液温度传感器、冷却液温度控制器、高速和低速风扇控制继电器、电动风扇转换继电器及相关的电路等组成。冷却液温度控制器根据有关的温度传感器和开关信号来控制有关继电器电路的通断，可以控制低速电动风扇和高速电动风扇的工作。5.1.2汽车空调系统的基本工作原理5.2汽车空调系统的基本检查一看：看空调运行后：看玻璃观察窗制冷剂流动情况，均匀透明的液体为正常。看低压回路的结霜情况，表面结霜为正常。看制冷系统各个接头处的渗漏情况，干燥无油渍为正常看压缩机磁力线圈工作情况，能将压缩机吸合后转动且无异常响声为正常。看蒸发器淌水情况，一般空调运行几分钟左右，水从蒸发器接水盘淌出为正常。看冷凝器电子扇运行是否正常。5.2汽车空调系统的基本检查二听：听空调运行后听压缩机运转时有无杂音、撞击声，有则为不正常。听蒸发器鼓风机、冷凝器电子扇、电机等运转是否有杂音，有则为不正常5.2汽车空调系统的基本检查三摸：空调运行后摸制冷系统的高低压管路，高压管路烫手、低压管路凉冰手为正常冷凝器热为正常，且冷凝器从下至上有温差为正常5.2汽车空调系统的基本检查干燥过滤器温热，且进口与出口无明显温差为正常膨胀阀前后应有明显温差为正常车内送风口吹出的风应有冰凉的感觉为正常5.2汽车空调系统的基本检查四测：空调运行后1、用检漏仪器检漏用检漏仪检查整个系统各接头处是否泄漏。5.2汽车空调系统的基本检查2、用万用表检查用万用表检查空调电路，判断空调系统电路是否有短路或断路故障。重点是保险丝、继电器、空调的A/C信号。5.2汽车空调系统的基本检查3、用温度计检查用温度计可以判断出冷凝器、蒸发器、储液器故障。蒸发器正常工作时，蒸发器表面温度在不结霜的前提下越低越好。冷凝器正常工作时，冷凝器入口管温度为70℃，出口管温度为50℃左右。储液器正常工作时，储液器温度应为50℃左右，若储液筒上下温度不一致，说明储液器有堵塞。5.2汽车空调系统的基本检查4、用压力表检查5.2汽车空调系统的基本检查将压力计的高、低压表分别接在高低压管路的维修阀上。在空气温度为30℃-50℃，发动机转速为2000r/min时检查风机风速调至高档，温度调至最冷档，其正常状况是：高压端压力应为1.45-1.5MPa低压端压力应为0.15-0.2MPa5.2汽车空调系统的基本检查5.3全自动空调系统的自诊断检测以丰田LS400为例，丰田LS400的空调操纵面