汽車空調系統工作原理及常見故障分析

劉曉攀

摘要：汽車空調系統承擔著調節駕駛室內溫度、濕度與潔凈度的重要功能，理解汽車空調系統的工作原理是從事汽車檢測與維修專業必備的基礎理論知識，在吃透工作原理的基礎上掌握空汽車調系統常見故障的檢修方法也是現代汽車檢修高技能人才必須具備的關鍵技能。筆者在多年專業教學、實踐基礎上，通過分析、總結汽車空調系統工作原理，進一步梳理常見的故障及檢修方法。

關鍵詞：汽車空調系統;工作原理;常見故障;檢修

0? 引言

汽車空調系統從功能上可以區分為暖風系統和制冷系統，常提到的汽車空調系統大多是指汽車空調制冷系統。其中制冷系統較為復雜且易出現故障。因此，學習汽車空調系統的難點在于搞清楚其構造、相關部件的功能及控制原理，并把知識點連貫起來達到理解工作原理的目標，才能在故障檢測與診斷分析時做到有的放矢。

1? 汽車空調制冷系統的構造與工作原理

以手動空調系統為例。如圖，汽車空調系統主要部件有壓縮機、冷凝器、儲液干燥器、膨脹閥、蒸發器等組成。壓縮機是汽車空調制冷系統的動力源，為制冷劑循環提供動力，保證制冷系統正常運轉。壓縮機在電磁離合器的吸合作用下將皮帶輸送來的動力傳送給壓縮機斜盤，斜盤在轉動的過程中帶動活塞上下往復運行，將低溫低壓氣態制冷劑吸入氣缸通過壓縮變為高溫高壓的氣態排出壓縮機;冷凝器在冷卻風扇的散熱吹風下將高溫高壓氣態的制冷劑冷凝成中溫高壓的液態，干燥儲液器將液態的制冷劑干燥、過濾后流向膨脹閥，膨脹閥的節流裝置相較于系統管路更細，由于膨脹閥的節流作用，在流出極小的膨脹閥出口進入空間比較大的蒸發器時，由于空間迅速擴大，壓力降低，高壓液態的制冷劑開始汽化蒸發，制冷劑流經蒸發器并在蒸發器中完成蒸發過程。蒸發后的液態制冷劑轉化成低溫低壓氣態再被壓縮機吸入，繼續下一個制冷循環。要注意的是，液態制冷劑在蒸發的過程中會大量吸收蒸發器周圍空氣的熱量，從而使流過蒸發器表面的空氣變涼，起到降溫的作用。鼓風機將車外的熱空氣源源不斷吹過蒸發器表面從而使得熱量被吸收，變成冷空氣送進駕駛室內，制冷效果由此形成。

2? 汽車空調系統的常見故障及分析

由上述分析可以將汽車空調系統劃分為低壓部分和高壓部分。以壓縮機和膨脹閥為高、低壓部分的劃分點。從壓縮機出口沿著制冷劑流動的方向到膨脹閥入口為高壓部分，從膨脹閥出口再到空調壓縮機入口為低壓部分。由此可以根據汽車空調制冷系統的工作原理對常見故障進行分析。

2.1 汽車空調制冷系統制冷故障

汽車空調制冷系統故障現象常見的有兩種情況：一是在開啟制冷功能后駕駛室內空氣始終與室外無異;二是制冷效果相較以往始終達不到出廠標準;三是間歇性制冷導致出風口溫度不穩定。

針對以上第一、二兩種常見故障現象，通過空調制冷系統工作過程的梳理，結合專業實踐，故障原因總結為制冷劑不足、壓縮機電磁離合器不吸合、膨脹閥出口堵塞三個方面。統計表明，汽車空調因制冷劑泄露而引起空調故障的約占全部故障的80%[1]，很大可能是空調管路系統密封性下降導致制冷劑外泄造成制冷劑不足是多發現象，可以借助電子鹵素檢漏儀、熒光檢漏等工具和手段進行檢測。當然，高低壓快速接口處由于針閥密封功能損傷也是導致制冷劑外泄的常見現象;壓縮機電磁離合器不吸合致使壓縮機皮帶輪空轉、壓縮機內部無法正常運轉，導致制冷劑在管路系統里的往復循環的制冷作用無法發揮，因此重點觀察或是以萬用表等工具檢查空調壓縮機電磁離合器是否正常吸合也是不容疏漏的路徑;膨脹閥出口堵塞后導致制冷劑無法繼續在空調管路系統中循環流動，因此，膨脹閥堵塞也是制冷不足或是不制冷的常見故障原因之一，可以通過用高低壓表組檢測高低壓端壓力來對該種情況進行判斷。值得注意的是，第二種現象的特點是制冷但是達不到出廠標準，此現象基于述分析中排除可能存在泄漏的情況外，常見的原因還可能是車輛出廠前或是在后續維修過程中制冷劑加注量不足，這也是行業內常見的情況。相反，制冷劑過量也是制約制冷功能正常發揮的原因。制冷劑過量反會影響自身散熱效果，制冷量下降導致制冷效果差。因此，制冷劑的加注量應嚴格按照出廠標準規定范圍進行充注。

針對以上第三種間歇性制冷故障現象，應重點從帶動壓縮機的皮帶松緊度、膨脹閥堵塞兩方面著手進行檢查。壓縮機皮帶張緊度過松，皮帶在傳動過程中打滑無法正常帶動壓縮機運轉是導致間歇性制冷的常見故障。膨脹閥間歇性或部分堵塞導致制冷劑間歇性流入蒸發器蒸發也是可能導致間歇性制冷的原因，在壓縮機中高溫分解會產生一些水分，再加上充注制冷劑時不可避免的會有空氣滲入，如果儲液干燥器中的干燥劑失效，水分就會進入節流裝置，如果節流后的溫度偏低，那么水就會在節流裝置中結冰，由于節流裝置的流通面積很小，這樣很小的冰就會堵塞系統，這就是制冷系統的冰堵[2]。冰堵容易早成空調管路系統高壓側壓力過高，低壓側壓力過低，空調系統發揮保護功能自動切斷壓縮機電磁離合器電源，壓縮機停止工作制冷功能受限，一段時間后受外界環境影響冰堵現象消失，空調系統制冷恢復正常，直到再次出現冰堵現象，如此惡性循環，就會產生間歇性制冷的現象。當然除了冰堵現象，膨脹閥被堵塞還可能與制冷劑、冷凍機油的品質有關。劣質的制冷劑和冷凍機油中含有過多的雜質，這些雜質時間久了就會堵塞管道[3]。此外，根據實踐經驗，冷凍機油長期在高溫高壓的空調管路系統中工作會產生變質現象，產生的一些膠質化的顆粒物質容易堵塞膨脹閥。面對“冰堵”或是“雜質堵塞”造成的間歇性制冷故障，應該重新充注品質合格的制冷劑和冷凍機油，并更換儲液干燥器。

2.2 汽車空調系統其他常見故障

除以上兩種常見故障現象以外，汽車空調系統常見的故障現象還有駕駛室內不吹風（空調制冷系統正常）、吹風但調速檔位失靈等情況。基于汽車空調制冷系統往駕駛室內送風的鼓風機而言是故障根源所在，鼓風機是否正常工作是影響駕駛室內是否吹風的關鍵，鼓風機調速電阻的綜合協調作用是否正常發揮是影響風速檔位調節的關鍵。因此，針對這些情況來看，應重點通過以萬用表或試燈等檢測工具逐一檢查鼓風機、調速電阻及相關控制線路來確定故障點。還有一部分故障現象涉及機械傳動方面的故障，如壓縮機漏氣、缸蓋墊片、止回閥漏氣，汽缸、活塞環或者壓縮機活塞磨損過度等，都會對制冷效果產生影響[4]。

3? 結語

汽車空調系統是高職汽車檢測與維修專業的必修模塊之一，也是汽車行業內檢修的重點項目。汽車空調系統相關知識涉及基本構造與工作過程、控制原理等內容，在技能實踐操作方面還涉及制冷劑回收加注、空調系統清洗、制冷系統控制電路及信號故障診斷、機械故障等多方面。由于教學實踐與行業需求始終存在一定的差距，筆者自身專業知識有待提高，筆者將在后續學習與實踐中進一步拓展汽車空調領域的相關研究，以期達到教學相長的根本目的。

參考文獻：

[1]龍云梅.汽車空調系統的維護與檢修[J].科技傳播，2014，6（07）：163-164，161.

[2]高登山.汽車空調間歇制冷的原因和解決方法[J].科技資訊，2012（10）：91.

[3]曹凱.汽車空調制冷系統常見故障的診斷與排除[J].汽車與駕駛維修（維修版），2018（03）：86.

[4]孫惠軍.汽車空調的故障成因與檢修策略研究[J].河南科技，2019（02）：119-121.