豐田威馳車手動空調實訓臺的研制

浙江豪情汽車工業學校 林 龍，趙金龍，余錦霞

1 引言

汽車空調是汽車上非常實用的功能部件，隨著車上空調的頻繁使用，汽車空調產生的問題越來越多，不僅有空調元件故障，還有空調系統電路引起的故障，這給汽修行業人員帶來了極大的挑戰。再回看中職學校對汽修人才的培養，特別是在汽車空調教學方面，雖然注重理論學習和實踐操作相結合，但學校采購的空調實訓設備都只能設置簡單的故障，實訓臺上的故障都集中發生在線路斷路方面，不能從根本上滿足學生的需求。為了提高中職學校汽車空調實訓效果，本人設計研制出符合自身教學需求的豐田威馳車手動空調實訓臺（圖1），此實訓臺可以設置多種故障，故障涉及的范圍有開關、線路、相關元件等，學生可依據顯示面板上的電路，按照自己所學汽車空調知識，學會檢修空調系統的常見故障。

圖1 豐田威馳車手動空調實訓臺

2 豐田威馳車手動空調實訓臺要求

（1）該實訓臺基于豐田威馳車手動空調系統，再結合空調壓縮機、空調A/C開關、冷凝器、鼓風機等部件，并根據電路圖用導線合理連接起來，可進行動態模擬演示豐田威馳車手動空調制冷系統、制熱系統的工作過程。

（2）在實訓臺顯示面板右上方安裝空調壓力表，包括高壓表和低壓表，還有空調溫度傳感器。空調系統在運行過程中，可以看到高、低壓壓力大小與空調溫度變化情況，判斷空調系統工作是否正常。

（3）根據空調電路走向和要檢測的部件，將測量端子安裝在顯示面板上，同時在顯示面板上設有故障診斷接口，可使用故障檢測儀讀取空調系統相關故障代碼和數據流信息，再配合萬用表通過測量端子對相關線路進行檢測。

（4）手動故障設置開關安裝在實訓臺顯示面板右下方，靠近點火開關位置，同時再配備一個遙控設置故障集成電路板，兩種故障設置可同時進行，一旦故障設置成功，就可以模擬相關線路和開關故障。

3 豐田威馳車手動空調實訓臺的設計思路

通過查閱豐田威馳車維修手冊，將空調系統電路單獨提取出來，繪制成CAD電路圖，再將CAD電路圖制作成貼紙。準備手動空調零部件，包括空調壓縮機、空調開關、冷凝器等，排除空調系統上機械和電氣故障后，重新制作焊接空調臺架，最后將空調系統零件和汽車儀表臺組裝在空調臺架上，配上顯示面板，將貼紙整齊貼到面板上，重新布置導線和設置故障開關，制成能夠提供給學生測試和排故用的豐田威馳車手動空調實訓臺。

4 豐田威馳車手動空調實訓臺的設計方案

4.1 總體設計

首先，采用豐田威馳車空調系統，作為豐田汽車一款經典車型，該車空調控制面板、空調管路、壓縮機、冷凝器等都可以從汽配市場上買來，而且價格實惠，維修更換都很方便。其次，此實訓臺設有一塊長方形的顯示面板，面板上有手動空調的電路圖和測量端子，通過顯示面板上的電路圖、測量端子、空調管路高低壓表、空調溫度傳感器等，學生可以直觀地了解到手動空調系統電路的控制路線及工作原理，在排故過程中可以使用萬用表對相關線路進行測量。為了讓此實訓臺更加切合實際，在實訓臺顯示面板前方焊接了4根固定鋼架，用于安裝豐田威馳車儀表臺，空調壓縮機、380 V電動機和空調制冷管路安裝在儀表臺下方。最后，此實訓臺具有遙控設置故障和手動設置故障功能，操控性更強，教師可通過設置故障開關，考核學生掌握空調知識總體情況。

4.2 局部設計

4.2.1 豐田威馳車手動空調實訓臺支架設計

豐田威馳車實訓臺支架設計時要先測量整個儀表臺長度、顯示面板的尺寸，根據兩者尺寸選擇市場上普遍使用的角鋼和方鋼，4 cm方鋼用于整個實訓臺底部承重框架，2 cm角鋼用于顯示面板和儀表臺的4根固定鋼架，在顯示面板和儀表臺中間要安裝空調壓縮機、380 V電動機等零件，在設計過程中，要控制好顯示面板和儀表臺之間支架的距離。

4.2.2 電路設計

豐田威馳車手動空調電路來自于豐田威馳車維修手冊，這就需要從維修手冊中提取出來，然后通過CAD繪制，繪制過程中要考慮到整體布局的協調性，顏色花紋、字體大小、線路粗細都要合理適中（圖2）。電路圖最終設計好了之后就可以委托廣告公司制作成貼紙，再將貼紙貼到顯示面板尺寸大的鋁塑板上。在電路上設置一些與學生學習相關的故障線路，同時配合手動設置故障開關和遙控設置故障開關，給學生進行相關排故練習。

4.2.3 顯示面板的設計

制作顯示面板的材料主要為鋁塑板，首先根據顯示面板的尺寸，用方鋼制作1個框架，框架焊接要牢固，再將顯示面板安裝在框架內。電路圖貼紙貼到顯示面板后，要在顯示面板上需要線路測量的地方鉆孔，以便安裝測量端子，同時根據顯示面板正面的電路走向，在背面將端子與設備用導線進行串聯連接。為了避免導線錯亂的放，要用扣板將導線歸納起來，方便以后的檢查。

圖2 豐田威馳車手動空調實訓臺的電路設計

5 實驗結果分析

5.1 空調壓縮機離合器

（1）故障設置。按下遙控故障設置開關2號鍵，信號傳遞給故障集成電路板2號繼電器，繼電器里的開關斷開空調壓縮機離合器正極端子1與空調壓縮機繼電器端子87的線路，即模擬鼓風機工作，空調壓縮機不運轉，系統不制冷，應檢查空調壓縮機及其控制電路。

（2）故障分析。豐田威馳車手動空調壓縮機離合器電路由壓力開關、空調放大器、空調繼電器、空調A/C開關組成，這些部件缺一不可，如果其中一個部件出現了問題，整個空調壓縮機就停止運行。

（3）故障診斷。接通點火開關，起動380 V電動機，380 V電動機通過傳動帶帶動空調壓縮機運行，分別打開空調A/C開關和鼓風機開關，將溫度旋鈕開關調整到冷風位置，檢查出風口有無冷風，發現沒有冷風吹出，且空調壓縮機離合器無接合聲音。關閉電動機，拆下空調電磁離合器，用導線連接蓄電池與電磁離合器導線接頭，可聽到空調壓縮機離合器有接合的聲音，說明空調壓縮機離合器工作正常。再檢查空調A/C開關、空調壓力開關、空調繼電器，分別拆下空調壓力開關和空調繼電器，將萬用表調至電阻擋，用測電阻的方法檢測空調壓力開關和空調繼電器，均正常。最后把問題轉向空調壓縮機相關線路，先檢查空調壓縮機線路的熔絲，接通點火開關，采用試燈方法檢查，熔絲正常。檢查該熔斷絲分別至空調繼電器的端子30、端子85之間的線路，均導通，空調繼電器的端子86至空調放大器的端子12之間的線路，也導通；再檢測空調繼電器端子87至空調壓縮機離合器正極的端子1之間的線路，不導通。

（4）故障排除。再次按下遙控故障設置開關2號鍵，信號傳遞給故障集成電路板2號繼電器，繼電器里開關閉合，測量空調壓縮機離合器正極的端子1號與空調壓縮機繼電器的端子87之間的線路，導通，故障解除。

5.2 鼓風機實驗

（1）故障設置。按下遙控器故障設置開關6號鍵，信號傳遞給故障集成電路板6號繼電器，繼電器里的開關斷開鼓風機開關端子2至鼓風機繼電器的端子86之間的線路，即模擬空調壓縮機離合器正常工作，空調鼓風機不運轉，沒有空氣流動的故障現象，應檢查鼓風機及其控制電路。

（2）故障分析。導致鼓風機不工作的故障原因可能是鼓風機開關觸點接觸不良、暖風繼電器線圈斷路或開關接觸不良、鼓風機及其控制線路斷路或松脫。

（3）故障診斷。首先檢查鼓風機開關，拆下鼓風機開關，將萬用表調至電阻擋，用測電阻的方法檢測其開關觸點導通性，發現鼓風機開關觸點良好，工作正常。將鼓風機開關裝復，再進一步檢查鼓風機電動機運轉情況，先拔下鼓風機電動機連接器，用導線連接蓄電池和鼓風機電動機，可看到鼓風機電動機平穩運轉，說明電動機工作正常，裝回鼓風機電動機連接器。再拔下暖風繼電器，檢測暖風繼電器線圈電阻及開關，發現暖風繼電器無損壞，裝好暖風繼電器。排除鼓風機開關、鼓風機電動機及暖風繼電器后，轉向鼓風機相關控制線路，最后用測電阻的方法檢測鼓風機開關端子2至鼓風機繼電器端子86之間的線路，發現此線路不導通。

（4）故障排除。再次按下遙控器故障設置開關6號鍵，信號傳遞給故障集成電路板6號繼電器，繼電器里的開關閉合，測量鼓風機開關端子2至鼓風機繼電器端子86之間的線路，導通，故障解除。

6 結束語

豐田威馳車手動空調實訓臺已經用于中職學校汽修實訓教學，雖然所研制的實訓臺在功能上還有一些缺失，但隨著汽車新技術不斷與汽修教學接軌，筆者和同事將對豐田威馳車手動空調實訓臺不斷進行改造完善，相信該實訓臺改造完成后，不僅會對職業學校汽修人才培養提供幫助，也能為相關培訓及科研機構提供技術支持。