汽车空调的检测与维修.docx

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汽车空调的检测与维修

摘要

本文内容包括：

简要描述了汽车空调系统的组成和分类。

详细描述了蒸气压缩制冷的循环、汽车空调制冷系统的工作原理和组成结构；仔细分析了汽车空调制冷系统的常见故障、故障诊断以及检修方法，并且联系实际结合各种车型。

本文还列举了多种各种车型故障，进行了详细的故障案例诊断分析。

汽车空气调节系统简称汽车空调系统，主要目的是在任何气候和行驶条件下，能为乘员提供舒适的车内环境。

尽管汽车空调的空调系统的原理与其它空调系统是相同的，但汽车空调是移动式车载的空调装置，它与固定式空调系统相比，动转条件更恶劣。

所以汽车空调的功用及特点要注意。

关键词：

汽车空调原理诊断检修

ABSTRACTION

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first,brieflydescribesautomotiveairconditioningsystemcompositionandclassification.Secondly,adetaileddescriptionofthecompressiverefrigerationandairconditioningandrefrigerationsystem,autocycleoftheworkingprincipleandstructure,Carefulanalysisoftheautomobileair-conditioningsystemofcommonfailures,faultdiagnosisandmaintenancemethod,andpracticewithvariousmodels.Finally,thispaperlistsvariousmodelsoffault,andcarriedonthedetailedanalysisofthefaultdiagnosiscases.

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Keyword:

CarairconditionerPrincipleOverhaul

引言

汽车空调系统的功能是在任何时刻都能对车内空气的温度、湿度、流动速度和洁净度等参数进行控制，为乘员提供舒适的车内环境，并能预防或除去附在风窗玻璃上的雾、霜或冰雪，以确保驾驶员的视野清晰与行车安全。

为了保证汽车空调能够良好地运行，充分发挥它应有的功能，除了在正常使用过程中，按使用说明书的要求操作外，加强日常维护和保养也是非常重要的。

因为通过日常的维护、保养可以发现一些明显的故障隐患，比如机件磨损、接头松动、制冷剂泄漏和异常响声等，针对发现的隐患，及时进行修理和更换，来确保空调系统正常工作运行。

第一章汽车空调技术简介

1.汽车空调的发展历史

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。

早在1886年，德国的卡尔-奔驰制造出世界上第一辆三轮汽车以来，至今已有110多年的历史。

世界汽车工业经过几次的革命和飞跃发展，使汽车成为今天人们的重要交通代步工具，并成为各国工业的主要支柱产业。

而汽车空调的问世，却比汽车发展整整迟了近半个世纪的时间。

1927年，在美国纽约市场上出现了第一台汽车空调装置，当时轰动了世界各国汽车制造商。

实际上这种装置只能称之为“加热器”，只是在汽车车厢内增加了热量，在欧洲寒冷的季节里，能起到一定的保暖作用。

到了1938年，美国人帕尔德发明了汽车空调，他根据电冰箱“冷气”的原理，在一辆老爷车上进行了试验。

又于1939年，将改进后的冷气机，安装在美国福特汽车公司制造的林肯V12型轿车中，效果很好。

1940年，美国Packard公司第一次将机械制冷用于车用空调，为世界汽车空调市场开辟了发展之路。

第二次世界大战的爆发阻碍了汽车空调的发展。

二战结束后，汽车空调的实用化、普及化开始逐渐恢复发展起来。

1953年，美国的一些汽车制造厂商，将空调正式开始在普通的轿车上使用，接着便进行大批量生产汽车空调。

当时装有冷气的汽车已达车辆总数的10％，计5万套。

1954年，第一台冷暖一体化整体式汽车空调设备，安装在美国Nash牌小客车上。

1957年，日本参考美国的汽车空调也开始试制生产，然后欧洲的汽车制造厂商也相继开始生产轿车用空调。

1960年，冷气装置的汽车空调开始普及于世界。

据有关资料统计表明，截止1962年，世界上轿车装有空调设备的已达75万套。

1964年，第一台自动控温的汽车空调，装置在美国通用汽车公司的凯迪拉克名牌豪华轿车中。

1967年，世界上装置汽车空调的轿车已达354万辆。

1971年之后，日本丰田汽车公司的世纪、皇冠；英国的劳斯莱斯；德国的梅赛德斯－奔驰等豪华高级轿车中，都分别安装了自动汽车空调设备装置。

1979年，美国和日本共同推出用电脑自动控制的汽车空调设备系统，并用数字显示，达到最佳控制。

此时，汽车空调已进入第四代产品。

1989年，美国通用汽车公司大量生产的初期产品，主要有专用循环空气进口的“突进型”汽车空调。

由于其对空气循环、外部空气的选择、出气位置的确定，以及除湿和温度控制等都较难实现，因而将主流改为空气混合型空调。

我国于70年代，最早的汽车空调装置使用在长春一汽红旗轿车上。

1976年，由原上海内燃机油泵厂今上海汽车空调机厂制造汽车空调，配套在上海牌轿车SH760A轿车中。

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，这既增加了司机的工作量，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，自动地调节装置各部件的工作，达到控制车外温度和行驶等其他功能的目的。

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，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。

2.汽车空调的特点

众所周知汽车空调是以采用发动机的动力为代价来完成调节车厢内空气环境的。

了解汽车空调的特点，有利于进行汽车空调的使用和维修。

与室内空调相比，汽车空调主要有如下特点：

1.汽车空调安装在行驶的车辆上，承受着剧烈频繁的振动和冲击，因此，各部件应有足够的强度和抗振能力，接头应牢固并防漏。

不然将会造成汽车空调制冷系统的泄露，结果破坏了整个空调系统的工作条件，严重的会损坏制冷系统的压缩机等部件。

使用中要经常检查系统内制冷剂的多少，据统计，由于制冷剂的泄露而引起的空调故障约占全部故障的80%。

2.汽车空调所需的动力均来自发动机。

其中轿车、轻型汽车、中小型客车及工程机械，空调所需的动力和驱动汽车的动力均来自一台发动机。

这空调称非独立空调系统。

大型客车和豪华型大、中客车，由于所需制冷量和暖气量大，一般采用专用发动机驱动制冷压缩机和设立独立的取暖设备，故称之为独立式空调系统。

虽然非独立空调系统会影响汽车的动了性，但它相对于独立空调，在设备成本、运行成本上都较经济。

据测试，汽车安装了非独立式空调后，耗油量会增加10%到20%（与车速有关）。

发动机输出功率减少10%到12%。

3.汽车空调的特定工作环境要求汽车空调的制冷、制热能力尽可能的大。

其原因如下：

（1）夏天车内的乘客密度大，产热量大，热负荷高；冬天采暖人体所需的热量亦大。

（2）为了减轻自重，汽车隔热层一般很薄，加上汽车门窗多，面积大，所以汽车隔热性差，热损大。

（3）汽车的工作环境因在野外，直接受阳光、霜雪、风雨等的影响，环境变化剧烈。

要使汽车空调在最短的时间里在车厢内达到舒适的环境，就要求其制冷量特别大。

对非独立的空调系统来说，由于发动机工况频繁变化，所以制冷系统的制冷机变化大。

比如发动机在高速和怠速运行时，转速相差10倍。

这必然导致压缩机输送的制冷剂量变化极大。

制冷剂流量变化大，轻者引起制冷效果不佳，重者引起压力过高，压缩机出现敲击现象，发生事故。

因此，汽车空调制冷系统较室内复杂得多。

（4）由于汽车本身的特点，要求汽车空调结构紧凑，质轻、量小，能在有限的空间进行安装。

目前空调的总比重比60年代下降了50%，而制冷能力却提高了50%。

（5）汽车空调的供暖方式与室内空调完全不同。

对于非独立式汽车空调，一般利用发动机的冷却水或废气余热，而室内空调则是利用一个电磁阀，改变制冷剂量，机组很快起动并转入稳定状况。

3.汽车空调的性能评价指标

1.温度指标

温度指标是最重要的一个环节。

人感到最舒服的温度是20C到28C，超过28C，人就会觉得燥热。

超过40C，即为有害温度，会对人体健康造成损害。

低于14C人就会觉得冷。

当温度下降到0C时，会造成冻伤。

因此，空调应控制车内温度夏天在25C，冬天在18C，以保证驾驶员正常操作，防止发生事故，保证乘员在舒适的状况下旅行。

2．湿度指标

湿度的指标用相对湿度来表示。

因为人觉得最舒适的相对湿度在50%--70%，所以汽车空调的湿度参数要控制在此范围内。

3．空气的清新度

由于空间小，乘员密度大，在密闭的空间内极易产生缺氧和二氧化碳浓度过高。

汽车发动机废气中的一氧化碳和道路上的粉尖，野外有毒的花粉都容易进入车厢内，造成车内空气浑浊，影响驾驶人员身体健康。

这样汽车空调必须具有对车内空气过滤的功能，以保证车内空气清新度。

4．除霜功能

由于有时汽车内外温度相差很大，会在玻璃上出现雾式霜，影响司机的视线，所以汽车空调必须有除霜功能。

5．操作简单、容易、稳定

汽车空调必须作到不增加驾驶员的劳动强度，不影响驾驶员的视线的正常驾驶。

第二章汽车空调的原理与组成

1.汽车空调的工作原理

图2—1汽车空调工作原理图

1-风机2-蒸发器3-液管4-储液干燥器5-风扇6-冷凝器7-排气管8-吸气管9-压缩机10-膨胀阀

压缩机运转时，将蒸发器内产生的低温低压制冷剂蒸气吸入并压缩后，在高温高压（约70℃，1471KPa）的状况下排出。

这些气态蒸气流入冷凝器，并在此受到散热和冷却风扇的作用强制冷却到50℃左右。

这时，制冷剂由气态变为液态。

被液化了的制冷剂，进入干燥器，除去了水和杂质后，流入膨胀阀。

高压的液态制冷剂从膨胀阀的小空流出，变为低压雾状后流入蒸发器。

雾状制冷剂在蒸发器内吸热汽化变为气态制冷剂，从而使蒸发器表面温度下降。

从送风机出来的空气，不断流过蒸发器表面，被冷却后送进车厢内降温。

气态制冷剂通过蒸发器后又重新被压缩机吸入，这样反复循环即可达到制冷目的。

2.汽车空调主要功能:

制冷、制热、通风、除湿

2.1制冷系统原理：

1. 压缩过程：

压缩机将蒸发器低压侧（温度约为0℃、气压约为0.15MPa）的低温低压气态制冷剂压缩成高温（约70℃～80℃）、高压（约1.5MPa）的气态制冷剂，送往冷凝器冷却降温。

2.冷凝过程：

送往冷凝器的过热气态制冷剂，在温度高于外部温度很多时，向外散热进行热交换，制冷剂被冷凝成中温，压力约为1.0Mpa～1.2Mpa的液态制冷剂。

3.膨胀过程：

冷凝后的液态制冷剂经过膨胀阀使制冷剂流过空间体积增大，其压力和温度急剧下降，变成低温（约-5℃）、低压（约为0.15MPa）的湿蒸汽，以便进入蒸发器中迅速吸热蒸发。

在膨胀过程同时进行流量控制，以便供给蒸发器所需的制冷剂，从而达到控制温度的目的。

4.蒸发过程：

液态制冷剂通过膨胀阀变为低温低压的湿蒸气，流经蒸发器不断吸热汽化转变成低温（约为0℃）、低压（约为0.15MPa）的气态制冷剂，吸收乘室内空气的热量。

从蒸发器流出的气态制冷剂又被吸入压缩机，增压后泵入冷凝器冷凝，进行制冷循环。

制冷循环就是利用有限的制冷剂在封闭的制冷系统中，周而复始地将制冷剂压缩、冷凝、膨胀、蒸发，在蒸发器中吸热汽化，对乘室内空气进行制冷降温。

2.2制热系统原理：

汽车空调制热与压缩机没有丝毫关系,制热的热源不是空调本身获取的,是由汽车的散热水箱（中控台下面的暖风机总成内的副水箱）提供,早晨在热车前空调吹出来的是冷风,待热车后空调热风源源不断的送出来,制热本身基本没有能量消耗,是利用汽车的余热完成的.但在冬季，为了提升水温，加大喷油量，也使耗油量增加。

但是只是在启动初期，等发动机运转正常，就是利用发动机的散热来供暖了。

（而有的柴油车由于水温上升慢，为了一发动车就能享受到暖风，所以在暖风机里面加有电热丝）。

2.3通风：

通风分为内循环和外循环,使用内循环时车内空气基本不与外界交流，使用外循环时位于挡风玻璃下的新风口会将外界的空气源源不断的送进来,以保持车内空气的清新。

2.4除湿：

空调制冷的过程就是除湿的过程,从制冷时产生的大量冷凝水就可以看出来了,在湿度较大的阴雨天气或是温差太大的时候车内的玻璃上容易起雾，打开空调驱雾就是一个除湿的过程。

3.汽车空调的组成

汽车空调一般主要由压缩机、电磁离合器、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、贮液干燥器、管道、风机等组成。

汽车空调分高压管路和低压管路。

图2—2汽车空调组成

1-压缩机2-冷凝器3-高压维修阀口4-膨胀阀5-蒸发器6-吸气节流阀7-低压维修阀口8-储液器

1.电磁离合器

在非独立式汽车空调制冷系统中，压缩机是由汽车主发动机驱动的。

在需要时接通或切断发动机与压缩机之间的动力传递。

另外，当压缩机过载时，它还能起到一定的保护作用。

因此，通过控制电磁离合器的结合与分离，就可接通与断开压缩机。

当空调开关接通时，电流通过电磁离合器的电磁线圈，电磁线圈产生电磁吸力，使压缩机的压力板与皮带轮结合，将发动机的扭矩传递给压缩机主轴，使压缩机主轴旋转。

当断开空调开关时，电磁线圈的吸力消失。

在弹簧作用下，压力板和皮带轮脱离，压缩机便停止工作。

如图2—3

2.压缩机

压缩机在发动机的驱动下，持续吸入蒸发器中吸热汽化产生的低温低压制冷剂蒸汽，压缩后形成高温高压冷媒蒸汽，排至冷凝器，完成从气态到液态的转变过程，达到制冷剂散热凝露的目的，为冷媒在冷凝器中持续凝结放热创造高压条件。

同时，克服冷媒在制冷回路中的循环流动阻力。

压缩机的形式多种多样，目前汽车上大多采用曲轴连杆式压缩机和斜板压缩式压缩机

图2—3电磁离合器工作原理

1-皮带轮2-轴承3-压缩机轴4-线圈5-压力板6-弹簧片7-驱动盘

往复活塞式

曲轴连杆式

径向活塞式

轴向活塞式

翘板式

斜板式

旋转式

旋叶式

圆形汽缸

椭圆形汽缸

转子式

滚动活塞式

三角转子式

螺杆式

涡旋式

表2—1

（1）曲轴连杆压缩机

曲轴连杆式压缩机是一种应用较为广泛的制冷压缩机。

这种压缩机的工作过程可以分为４个，即压缩、排气、膨胀、吸气。

曲轴旋转时，通过连杆带动活塞往复运动，由气缸内壁、气缸盖和活塞顶面构成的工作容积便会发生周期性变化，从而在制冷系统中起到压缩和输送制冷剂的作用。

图2—4曲轴连杆压缩机工作过程

1-活塞2-汽缸3-进气阀4-排气阀

（2）斜板式压缩机

图2—5斜板式压缩机

1-主轴2-活塞3-旋转斜盘4-吸气阀5-前排气阀6-前盖7-前缸半部8-后缸半部9-油底壳10-后盖11-机油泵齿轮

斜板式压缩机是一种轴向活塞式压缩机，斜板压缩机的主要零件是主轴和斜板。

各汽缸以压缩机主轴为中心布置，活塞运动方向与压缩机的主轴平行，以便活塞在汽缸体中运动。

活塞制成双头活塞，如是轴向6缸，3缸在压缩机前部，另外3缸在压缩机后部；如是轴向10缸，5缸在压缩机前部，另外5缸在压缩机后部。

双头活塞的两活塞各自在相对的汽缸（一前一后）中滑动，活塞一头在前缸中压缩制冷剂蒸气时，活塞的另一头就在后缸中吸入制冷剂蒸气，反向时互相对调。

各缸均备有高低气阀，另有一根高压管，用于连接前后高压腔。

斜板与压缩机主轴固定在一起，斜板的边缘装合在活塞中部的槽中，活塞槽与斜板边缘通过钢球轴承支承在一起。

当主轴旋转时，斜板也随着旋转，斜板边缘推动活塞作轴向往复运动。

如果斜板转动一周，前后两个活塞各完成压缩、排气、膨胀、吸气一个循环，相当于两个汽缸作用。

如果是轴向6缸压缩机，缸体截面上均匀分布3个汽缸和3个双头活塞，当主轴旋转一周，相当于6个汽缸的作用。

斜板式压缩机的润滑方式有两种，一种是采用强制润滑，用由主轴驱动的油泵供油到各润滑部位及轴封处。

主要用于豪华型轿车或小型客车较大制冷量的压缩机。

另一种是采用飞溅润滑，我国上海内燃机油泵厂生产的斜板式压缩机即是采用飞溅润滑。

斜板式压缩机结构紧凑，效率高，性能可靠，因而适用于汽车空调。

3.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。

图2—6管带式冷凝器

1-盘管2-散热片A-气态制冷剂B-液态制冷剂

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。

4.蒸发器

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上图所示。

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。

（a）蒸发器冷却原理（b）蒸发器结构

图2—7蒸发器结构原理

1-排管2-散热片A-来自膨胀阀的液态制冷剂B-气态制冷剂C-车室内热空气D-吹出的冷气

5.膨胀阀

图2—8内平衡式热力膨胀阀

1-滤网2-孔口3-阀座4-过热弹簧5-出口6-调整螺母7-内平衡管

膨胀阀也称节流阀，是组成汽车空调制冷系统的主要部件，安装在蒸发器入口处，是汽车空调制冷系统的高压与低压的分界点。

其功用是：

把来自贮液干燥器的高压液态制冷剂节流减压，调节和控制进入蒸发器中的液态制冷剂量，使之适应制冷负荷的变化，同时可防止压缩机发生液击现象（即未蒸发的液态制冷剂进入压缩机后被压缩，极易引起压缩机阀片的损坏）和蒸发器出口蒸气异常过热。

汽车空调制冷系统采用的感温式膨胀阀，也叫热力膨胀阀，它是利用装在蒸发器出口处的感温包来感知制冷剂蒸气的过热度（过热度是指蒸气实际温度高于蒸发温度的数值），由此来调节膨胀阀开度的大小，从而控制进入蒸发器的液态制冷剂流量。

感温包和蒸发器出口管接触，蒸发器出口温度降低时，感温包、毛细管和薄膜上腔内的液体体积收缩，膨胀阀阀口将闭合，借以限制制冷剂进入蒸发器。

相反.如果蒸发器出口温度升高，膨胀阀量口将开启。

借以增加制冷剂流量。

6.储液干燥器

储液干燥器简称贮液器。

安装在冷凝器和膨胀阀之间，如图2—9所示，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。

储液器出口端旁边装有一只安全熔塞，也称易熔螺塞，它是制冷系统的一种安全保护装置。

其中心有一轴向通孔，孔内装填有焊锡之类的易熔材料，这些易熔材料的熔点一般为85℃-95℃。

当冷凝器因通风不良或冷气负荷过大而冷却不够时，冷凝器和贮液器内的制冷剂温度和压力将会异常升高。

当压力达到3MPa左右时，温度超过易熔材料的熔点，此时，安全熔塞中心孔内的易熔材料便会熔化，使制冷剂通过安全熔塞的中心孔逸出散发

7.风机

汽车空调制冷系统采用的风机，大部分是靠电机带动的气体输送机械，它对空气进行较小的增压，以便将冷空气送到所需要的车室内，或将冷凝器四周的热空气吹到车外，因而风机在空调制冷系统中是十分重要的设备。

风机按其气体流向与风机主轴的相互关系，可分为离心式风机和轴流式风机两种。

到大气中去，从而可避免系统的其它部件因压力过高而被胀坏的危险。

如图2—9。

8.电磁旁通阀

电磁旁通阀多用于大、中型客车的独立式空调制冷系统，其作用是控制蒸发器的蒸发压力和蒸发温度，防止蒸发器因温度过低而结霜。

电磁旁通阀一般安装在贮液干燥器与压缩机吸入阀之间。

4.汽车空调系统分类（按动力源分）

4.1独立式空调：

有专门的动力源（如第二台内燃机）驱动整个空调系统的运一般用于长途货运、高地板大中巴等车上。

独立式空调由于需要两台发动机，燃油消耗高，同时造成较高的成本，并且其维修及维护十分困难，需要十分熟练的发动机维修人员，而且发动机配件不易获得，尤其是进口发动机；另外设计和安