淺談《汽車空調的制冷原理及故障分析》的教學方法

黃海波

【摘 要】汽車空調是《汽車電氣設備構造與維修》這門課中的一個重要知識點，不論是傳統的汽、柴油車，還是新能源車，空調系統在改善駕駛員的勞動強度、提高安全性起很大的作用，是現代汽車不可或缺的重要組成部份。不同能源汽車的空調系統，只是在空調壓縮機的動力輸入有所不同，但空調制冷這部分的結構和原理都是完全相同的，因此如何引導學生學好制冷原理、分析制冷故障，對學生今后在做本專業的工作有很大的幫助作用。

【關鍵詞】汽車空調；制冷原理；制冷故障

中圖分類號： U472 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）27-0171-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.27.077

【Abstract】Automobile air conditioning is an important knowledge point in the course of construction and maintenance of automobile electrical equipment.Whether it is traditional gasoline，diesel vehicle or new-energy vehicle， the air conditioning system plays a great role in improving the driver's labor intensity and improving safety.It is an indispensable part of modern cars. The air-conditioning system of different energy vehicles is only different in the power input of the air-conditioning compressor， but the structure and principle of the air-conditioning refrigeration part are exactly the same， so how to guide students to learn the principle of refrigeration and analyze refrigeration failures. It will be very helpful for students to do their professional work in the future.

【Key words】Automotive air-conditioning；Refrigeration principle；Refrigeration failure

空調的應用非常廣泛，它在汽車電氣中是相對獨立的知識。老師在講解這方面的知識時，會因為學生的基礎知識薄弱、知識的理解能力差，使教學難度增加，教學效果不佳，導致事倍功半。本人從教學實踐出發，談談如何上好空調制冷這部分知識。

1 如何講解空調制冷系統的組成

汽車空調制冷系統由蒸發器、壓縮機、冷凝器、膨脹閥、儲液干燥器、管路、制冷劑組成，但如果只是這樣講，學生很難記住，而且不能理解。可以這樣來講解制冷系統的組成：

空調大家都有用過，可以讓學生說出使用空調的感受，然后根據常識，分析出空調系統要有哪些裝置。學生們都知道，空調運行時，熱量是從低溫的地方向高溫的地方轉移，所以學生很自然就會想到，空調系統必須有這樣的裝置，它可以制造低溫環境，即從低溫地方吸熱，高溫的地方放熱。老師再問學生，采用什么方法可以吸熱和放熱？這時學生的答案可能會有很多種，老師可以和學生一起分析，哪種制冷方式最適合用在汽車上，顯然，采用液體蒸發吸熱、氣體冷凝放熱的物理制冷方式，最適合應用在汽車上，因為在制冷過程中不產生其它產物，而且還容易實現。我們給低溫環境用于吸收車箱內熱量設備取名叫蒸發器；用于制造高溫放熱的設備就叫冷凝器；吸熱和放熱要有載體，我們就把這個載體叫制冷劑；制冷系統要連續工作，還必須有一個設備促使制冷劑連續流動，并且能制造一個低壓環境以利蒸發吸熱、制造高溫環境以利放出放熱，這個設備還要把熱量源源不斷從低溫處轉移到高溫處，我們稱之為壓縮機；系統中有高、低壓環境，就需要有一個分界點，這個分界點用一個閥門就可以解決，這個閥門就叫膨脹閥，在閥前是高壓、閥后是低壓，也就是用來節流、降壓；蒸發器、冷凝器、壓縮機、膨脹閥要用管路把它們連接在一起，制冷劑通過管路流經各個部件，氣體部分的管路，管徑比較粗，管內制冷劑是液體的，管徑比較細。由于膨脹閥的孔徑比較小，所以管路中還需要一個干燥過濾器，防止膨脹閥堵塞，并吸收制冷劑中可能的水份。這樣來講解，學生就比較容易記憶，也容易理解。

2 空調系統的工作原理

空調制冷系統是如何工作的呢？老師可以蒸發器、冷凝器、壓縮機、膨脹閥、管路、干燥過濾器做成圖板，讓學生在黑板上拼成制冷系統，讓完成拼圖的同學講解制冷系統的工作原理。顯然，只有正確的連接，制冷系統才能工作，即按蒸發器、壓縮機、冷凝器、干燥過濾器、膨脹閥、再到蒸發器，形成這樣的封閉系統，制冷系統才能真正的工作起來。學生無論以哪個部件開始，最后都要形成這樣的封閉系統，有了這樣系統圖后，就很容易講解系統的工作原理。即：在蒸發器吸熱蒸發為氣態的制冷劑，被壓縮機吸入后成高溫高壓的氣態制冷劑，送入冷凝器放熱冷凝成液態制冷劑，液態制冷劑經干燥過濾器過濾后，送到膨脹閥，膨脹閥把高壓中溫的制冷劑節流降壓后，成為低溫制冷劑，流入蒸發器再次吸熱再就氣體，最后重新被壓縮機吸入，只要壓縮機不停止工作，這個循環就不會停止，就可以源源不斷把熱量從低溫（車內）處轉移到高溫處（車外）。

通過這樣的拼圖，學生有經過頭腦思考，師生一起分析制冷系統的工作原理，學生理解就成為順理成章的事。

3 如何講解制冷系統的故障

汽車空調系統的故障，不外乎就是不制冷、制冷效果差。空調工作時是靠制冷劑把熱量從低溫的地方轉移到高溫的地方，所以出現故障有一部分是制冷劑造成的、一部份是機械部件造成的。在空調檢測時，要通過壓力表測量系統中制冷劑的壓力，以判斷出系統到底哪里出問題。通過測量系統壓力判斷汽車制冷系統故障的過程，就像醫生通過測量血壓來判斷人體的情況一樣，首先要知道人體血壓的正常范圍。制冷系統正常工作時的壓力，高壓側的壓力1.4～1.6Mpa、低壓側的壓力0.15～0.25Mpa，這個參數如人體的正常血壓，必須記住。

空調系統突然不能運行，一般是電路出問題、或制冷劑因管路破損突然漏光造成的，其它原因造成的空調故障，都有一個漸變的過程，即制冷效果逐漸變差。汽車制冷系統的故障不外乎這幾個：空調制冷劑不足、制冷劑過量或冷凝器冷卻不足、系統中有水分造成冰堵、壓縮機的效率不高，冷凝器冷卻不足、制冷循環系統內有堵塞造成臟堵、系統進空氣、膨脹閥開度過大，這些故障對應的壓力有不同的反應，維修人員可以通過壓力表檢測壓力來判斷。

（1）不制冷

空調系統是一個機電合一的系統，當它不制冷時，首先要分清是控制電路的問題、還是制冷系統的問題。起動發動機并打開空調、把制冷開到最大，觀察壓縮機是否工作，如果壓縮機沒工作，說明是控制系統有問題，如果壓縮機工作但不制冷，就說明是制冷系統出問題，要做進一步的檢查。如何判斷壓縮機是否工作，學生沒有經驗，不知道怎么判斷，可以采用實訓臺演示，通過觀察電磁離合器壓板的動作情況來判斷。實際車上的壓縮機可能被其它部件遮擋，不能目視，此時可以教學生用聽診棒來聽壓縮機的工作聲音來判斷其是否工作，并讓學生進行聽診練習，學會判斷的方法。

如果是控制電路出問題，診斷方法與其他電路的處理方法相同，這里不再敘述。如果是壓縮機能運轉但不制冷，這時要通過壓力表來檢查系統中制冷劑的壓力，如果所測的高、低壓壓力很低，說明系統漏氣，要找出漏氣點處理好，再重新加注制冷劑；如果高、低壓壓力表顯示當前環境溫度下對應的制冷劑壓力，說明壓縮機失效，需要更換壓縮機，重新加注制冷劑。

（2）制冷效果差

啟動汽車，開啟空調并把空調制冷開到最大，測量系統的制冷劑壓力，根據壓力表的指示情況來判斷故障：

1）空調制冷劑不足

沒有制冷劑，肯定不會制冷，所以系統制冷劑不足時，制冷效果變差。通過測量高低壓，會發現高低壓力都偏低。此時要通過檢漏儀來檢查系統中哪里出現泄漏，處理好泄漏，重新加注制冷劑。

2）制冷劑過量或冷凝器冷卻不足

如果制冷劑太多，造成蒸發器效果變差，制冷效果不好。此時高低壓表的指示均過高，視液鏡中看不到氣泡；冷凝器冷卻不足，無法把熱量散發出去。此時要將制冷劑量調整合適，清潔冷凝器。

3）系統中有水分-冰堵

制冷時有時無，壓力表在空調起動時正常，過一段時間低壓表指示真空，高壓表的壓力也降低很多，過幾秒到幾分鐘，表的指示又恢復正常，如此循環。造成這種現象的原因是系統中有水分，當系統正常制冷溫度下降時，水分在膨脹閥處結冰造成冰堵，制冷循環不能進行，溫度上升后，冰融化使得循環又正常進行，溫度下降后又造成冰堵，如此反復。遇到這種情況應更換儲液干燥器，系統抽真空后重新加注制冷劑。

4）制冷循環系統內有堵塞-臟堵

如果制冷循環系統內制冷劑不能循環，低壓表可指示真空，高壓表的壓力也比正常壓力低，造成這種情況的主要原因是制冷循環系統內有堵塞情況。此時要更換干燥過濾器，清潔系統管路，重新加注制冷劑。

5）壓縮機的效率不高

如果高壓表指示過低，低壓表指示過高，關閉空調后，高低壓表指示很快趨于一致，觸摸壓縮機，壓縮機的溫度也不高，這說明壓縮機的效率不高，此時應更換或修理壓縮機。

6）系統進空氣

在制冷劑數量正常的情況下，如高低壓表的壓力均指示高于正常值，說明制冷循環系統中有空氣進入，其通常表現為低壓指示越高，制冷效果就越差。出現這種情況時，應更換制冷劑并對系統進行抽真空，排除系統中的空氣，重新加注制冷劑。

7）膨脹閥開度過大

如果低壓表指示過高、高壓表指示正常，低壓管路結霜且制冷效果下降，這種情況往往是由于膨脹閥開度過大造成的，這是因為部分液態制冷劑在低壓管路蒸發吸熱，造成低壓管路外部結霜，維修時應考慮更換膨脹閥。

通過這樣講解，學生比較容易，教學上收到事半功倍的教學效果。