随着社会的发展和人民生活水平的提高,汽车进入了普通家庭,改变了生活,人们在享受汽车的便利的同时,对汽车的舒适性也提出了更高的要求。汽车空调目前不仅安装在高级轿车上,而且在中低级轿车、大型公共汽车、卡车、甚至一些特殊汽车上以标准配置配备。随着现代汽车新技术的迅猛发展,汽车空调系统的结构和各种设备日益完善,对汽车空调系统的维修技术要求也越来越高,因此在维修和维修前必须全面掌握汽车空调系统的结构和原理。本文结合汽车空调系统的结构和原理,对汽车空调进行分析诊断,解决汽车空调系统常见故障。
一、汽车空调技术的发展
自20世纪20年代汽车空调诞生以来,汽车空调技术随着汽车的普及和高科技的应用而发展。汽车空调的技术发展经历了从低级到高级、从单一到多功能的五个阶段。
(1)第一阶段,单一供暖:1925年,美国首次采用加热器加热汽车冷却水的方法,到1927年,这种单一供暖系统取得了质的突破。当时,汽车供暖系统最初具备加热器、风机、空气过滤器等现代空调结构所需的原型,这种供暖系统直到1948年才出现在欧洲。目前,这种单一供暖系统仍在寒冷的北欧、亚洲北部地区使用
(2)第二阶段,单一冷却:1939年,美国通用汽车帕克首次在轿车上安装了机械冷却空调,这种单一冷却系统直到1957年才出现在欧洲并被采用。目前,这种单一冷却系统仍在亚热带和热带地区使用。
(3)第三阶段,空调一体化:1954年,美国通用汽车公司首次在轿车上安装了空调一体化空调,使汽车空调具备调节车内温度和湿度的功能。目前,这种空调一体化空调系统仍在一些中低端轿车中使用。
(4)第四阶段,自动控制的汽车空调:1964年,美国通用航空公司在1964年首次在轿车上安装了自动控制的汽车空调,这种自动控制的汽车空调通过各种传感器反馈的信息自动调节车内温度和空气质量,提高了车内舒适度。这种自动控制的汽车空调直到1972年才出现在欧洲,高级轿车上安装了自动空调。
(5)第五步,微机控制的汽车空调:1977年,美国通用汽车公司和日本50种汽车公司共同研究了微机控制的汽车空调系统,并于1977年成功地安装在汽车上。这个微机控制的汽车空调系统具备数字显示、空调通风三位一体、自我诊断系统、执行器自检、数据流传输等功能,目前,这种微机控制的汽车空调通常安装在豪华轿车上。
二、汽车空调特性
(1)汽车空调安装:汽车空调安装在汽车上,在汽车行驶的过程中,汽车空调承受剧烈频繁的震动和冲击,管道连接处容易松动,因此这些地方容易伴有制冷剂泄漏。
(2)汽车空调的动力:通常汽车空调的动力来自汽车发动机,汽车空调系统影响汽车的动力性和经济性,因此发动机的出口功率也减少了10% ~ 12%,燃料消耗量平均增加了10% ~ 20%。
(3)汽车空调的加热方式:汽车空调的加热方式一般有两种,一种是利用汽车发动机冷却剂取暖,另一种是利用电子加热装置。
(4)汽车空调的制冷、制热能力:夏季车内成员密度高,冬季人体所需热量多,因此汽车空调的制冷和制热能力也设计得很大。
(5)汽车空调系统受汽车自身结构的影响。汽车空调各零部件形状和安装位置限制较大,汽车本身结构紧凑,给汽车空调系统维修带来了诸多不便。
(6)汽车空调系统的工作条件受汽车发动机的影响。汽车空调系统的制冷剂流量变化很大,但发动机工作条件变化频繁,因此汽车空调系统的制冷效果也会受到影响。
三、汽车空调系统的主要结构
1、压缩机。
汽车空调压缩机是汽车制冷系统的心脏,制冷剂在汽车空调系统中保持循环流动。加热和加压低温低压气体制冷剂,使制冷剂大于冷凝器外的大气温度和压力,最终被冷凝器放热,形成液体制冷剂。汽车空调压缩机的工作方式与普通空气压缩机相似。根据工作方式的不同,压缩机一般可分为往返和旋转。典型的往复式压缩机有曲轴连杆和轴向活塞,典型的旋转式压缩机有旋转叶片和涡流。
2、充气阀。
膨胀阀是汽车空调冷却系统的重要组成部分,将液体制冷剂转换为雾制冷剂,具有节流、调节和流量控制作用。常用的膨胀阀包括内部平衡式热膨胀阀、外部平衡式热膨胀阀、H型膨胀阀等。
3、蒸发器。
蒸发器是属于直接风冷结构的热交换装置,外形接近冷凝器。空调冷却系统运行时,低压雾制冷剂通过蒸发器时,可以吸收蒸发器空气周围的热量,降低车内温度,同时将低压雾制冷剂转换为低压气体制冷剂,在压缩机中持续循环。
4、热水阀。
热水阀安装在发动机和加热器之间的水管上,是控制加热器的热水管道。根据控制方式的不同,热水阀一般可分为两种,一种是拉力控制阀,另一种是控制阀
5、冷凝器。
冷凝器主要由管道、框架、散热器组成,通常安装在汽车的前面、侧面或底部,主要用于将压缩机产生的高温高压气体制冷剂冷凝成高温高压的液体制冷剂。常用的冷凝器有管带和管芯片两种。
6、冷凝风扇
冷凝风扇是辅助冷凝器散热的装置,安装在冷凝器上,用电驱动后可以产生气流,内置风扇通电后转换成自然风
进而达到冷却的效果。
7、储液干燥器
储液干燥器全名为储液干燥过滤器,它安装在冷凝器和膨胀阀之间,它主要有储存制冷剂,干燥制冷剂中的水分,过滤制冷剂中的杂质这三方面的作用。
四、汽车空调的工作原理
1、汽车空调制冷系统的工作原理
汽车空调制冷系统工作时,发动机驱动空调压缩机工作,在空调压缩机的作用下,来自蒸发器的低温低压的气态制冷剂被压缩成高温高压的气态制冷剂(温度约70℃)。高温高压的气态制冷剂排出压缩机后进入冷凝器,经过冷凝器的冷凝,高温高压的气态制冷剂变成了高温高压的液态制冷剂(温度约50℃)。高温高压的液态制冷剂进入膨胀阀后,压力和温度都急剧下降,但体积增大,最终制冷剂以雾状形式进入蒸发器。雾状制冷剂进入蒸发器后,因制冷剂的沸点低于蒸发器内的温度,雾状制冷剂又迅速蒸发成了气态制冷剂。在蒸发的过程中,由于吸收了蒸发器表面大量的热量,使得蒸发器表面温度急剧下降,最后使得低温低压的气态制冷剂又进入了空调压缩机进而进行下一次的空调制冷循环。
2、汽车空调采暖系统的工作原理
汽车空调采暖系统工作时,发动机冷却液温度已达到80℃,这时冷却系统中的节温器主阀门已经开启,使得冷却液进行大循环。节温器和加热器之间装有一个热水阀,需要采暖的时候,需要打开热水阀,这样从发动机水套中出来的热水流经节温器主阀门后,一部分流到供暖系统的加热器,另一部分流到散热器中散热。进入散热器内的热水向周围的空气传热,在鼓风机的作用下,车厢内或车厢外新鲜空气经过加热器后,冷空气变成了热空气,热空气经过通风管道的不同出风口被送入车内。从加热器流出的冷却水,由水泵吸入发动机的水套内,由此就完成了一次采暖循环。
五、汽车空调系统的故障诊断与分析
1、汽车空调检修的基本工具:温度测量仪表、湿度测量仪表、维修专用成套设备(包括歧管压力表组、漏气测试器、制冷剂罐注入阀、制冷剂管割刀、管夹和扩口工具等)、真空泵、制冷剂注入阀、空调系统检修专用阀、检漏仪等。
2、汽车空调的常用的诊断方法
观察法:诊断汽车空调系统,可以先观看干燥过滤器视镜中制冷剂的流动情况,若流动的制冷剂中带有气泡,说明制冷剂不足,需添加制冷剂至适量。若视镜是透明状的,说明制冷剂添加过量了,需放出过量的制冷剂至适量。若视镜中偶尔能看到少量气泡,说明制冷剂适量。
聆听法:诊断汽车空调系统,可以通过耳朵聆听空调系统中的异响,通过异响声源判断发生故障的部位。若听到空调压缩机有刺耳的噪音,说明空调压缩机电磁离合器磁力线圈老化,因而导致电磁力不足,离合片磨损间距过大而发出异响或者是因空调压缩机皮带松紧不当而引起异响。若压缩机在运转过程中能听到液击声,说明制冷剂添加过量了,需放出过量的制冷剂至适量,或者膨胀阀开度过大。
仪器诊断法:诊断汽车空调系统,可以用空调专用检漏仪检查空调系统各管道接口处是否遗漏制冷剂。
压力诊断法:诊断汽车空调系统,可以用歧管压力表分别接在充注阀上,然后打开风速开关,温控开关至最高档,并保持发动机转速为2000r/min,若高压端的压力均在1.30至1.60MPa之间,低压端压力均在0.115至0.22Mpa之间,说明空调系统正常,反之说明空调系统有故障。
六、汽车空调的常见故障
1、故障现象:丰田卡罗拉开空调,空调系统不工作,空调压缩机不吸合。
案例分析:制冷剂泄漏
检修方法:检查空调系统管路的接口处,找出泄漏制冷剂的零部件,更换损坏的零部件后,然后对汽车空调系统进行抽空,加压至汽车空调标准的气压,放置一段时间后,通过观察歧管表示数变化来判断空调系统的气密性,确定汽车空调系统无泄漏后,按汽车空调系统规定的充注量加注制冷剂,故障即可排除。
2、故障现象:大众桑塔纳开空调,空调系统不制冷,空调压缩机吸合,但高压压力没有变化,低压压力过低。
案例分析:膨胀阀堵塞,制冷剂无法循环。
检修方法:更换膨胀阀,然后对空调系统进行抽空,加压至汽车空调标准的气压,放置一段时间后,通过观察歧管表示数变化来判断空调系统的气密性,确定汽车空调系统无泄漏后,按汽车空调系统规定的充注量加注制冷剂,故障即可排除。
3、故障现象:本田飞度开空调,空调系统制冷效果不佳,高压压力和低压压力均偏高。
案例分析:空调压缩机润滑油加注过多或制冷剂加注过多。
检修方法:重新回收加多的空调压缩机润滑油或过多的制冷剂至适量,然后对空调系统进行抽空,加压至汽车空调标准的气压,放置一段时间后,通过观察歧管表示数变化来判断空调系统的气密性,确定汽车空调系统无泄漏后,故障即可排除。
4、故障现象:日产天籁开空调,空调系统工作正常,但工作一段时间后,制冷效果不佳,高压压力和低压压力均偏低。
案例分析:汽车空调管道接口处轻微泄漏制冷剂。
检修方法:重新将各管道接口处拧紧,然后对空调系统进行抽空,加压至汽车空调标准的气压,放置一段时间后,通过观察歧管表示数变化来判断空调系统的气密性,确定汽车空调系统无泄漏后,按汽车空调系统规定的充注量加注制冷剂,故障即可排除。
5、故障现象:大众捷达开空调,空调系统制冷效果不佳,出风口温度过高,低压压力偏高,且空调压缩机还伴有碰击声。
案例分析:膨胀阀损坏。
检修方法:更换膨胀阀,然后对空调系统进行抽空,加压至汽车空调标准的气压,放置一段时间后,通过观察歧管表示数变化来判断空调系统的气密性,确定汽车空调系统无泄漏后,按汽车空调系统规定的充注量加注制冷剂,故障即可排除。
6、故障现象:别克君威开空调,空调系统高、低压压力偏高,压缩机排气管温度过高。
案例分析:空调系统管内混有空气。
检修方法:重新回收空调制冷剂,然后对空调系统进行抽空,加压至汽车空调标准的气压,放置一段时间后,通过观察歧管表示数变化来判断空调系统的气密性,确定汽车空调系统无泄漏后,按汽车空调系统规定的充注量加注制冷剂,故障即可排除。
7、故障现象:宝马730Li开暖气,空调系统不采暖。
案例分析:热水阀损坏。
检修方法:更换热水阀,故障即可排除。
8、故障现象:奔驰S500开暖气,空调系统采暖温度偏低。
案例分析:节温器损坏或节温器被拆除。
检修方法:检查节温器的使用情况或重新安装节温器。
七、总结
随着我国汽车工业的高速发展,汽车空调级大地改善了汽车的乘坐环境,提高了汽车的舒适度。随着汽车空调系统的完善,对汽车空调的维修人员的技术要求日显苛刻。本文系统地介绍了汽车空调系统的结构、工作原理和检修方法,内容包括汽车空调系统的技术发展和基础知识,以及制冷系统、采暖系统的组成和原理,希望能帮助学习动手解决常见空调故障的汽车空调维修人员。
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