汽車空調系統工作原理及故障診斷

覃京翎

（柳州城市職業學院 機電與汽車工程學院，廣西 柳州 545036）

由于人們經濟收入水平不斷提升，出行要求也有了改變，對汽車的需求量不斷增加，從而推動了汽車行業的快速發展。目前我國的汽車行業已經進入了持續、健康的發展階段，購買汽車的主體逐漸成為普通人群。與此同時，廣大消費者對汽車的性能和質量也提出了較高的要求，汽車空調系統是汽車重要的組成部分，可以為人們提供舒適的乘駕體驗，而對于空調系統的故障診斷和維修則是需要專業人員加強學習和提升的地方。

1 汽車空調系統的結構及工作原理

汽車空調系統是由制冷系統、取暖系統、配氣系統和控制系統四個部分組成。

1.1 制冷系統

制冷系統主要是對車內存在的空氣或從車外進來的空氣進行除濕、冷卻降溫的一個過程，通過制冷系統可以使車內的溫度達到一個舒適的程度。汽車空調制冷系統主要是由鼓風機、蒸發器、膨脹閥、儲液干燥器、冷凝器、壓縮機等部分構成的。制冷系統在工作的過程中，制冷劑會在密閉系統內以各種不同的形態進行不斷的循環流動，該循環過程分為吸熱、節流、放熱、壓縮這四個基本過程，這幾個基本過程進行不斷循環，就可以將蒸發器周圍的空氣溫度降到合適的溫度范圍內，最終實現調節溫度的目的。

1.2 取暖系統

取暖系統的主要功能是對從車外流入的空氣以及車內存在的空氣進行加熱，從而實現除霜、除濕、取暖的目的。

1.3 配氣系統

配氣系統的主要功能是將車外的新鮮空氣輸送到車內，使空氣進行對流，從而達到通風換氣的目的，并且可以按照乘用人員的要求來改變冷暖氣流的分配和流向。同時還能有效去除車內殘存的煙氣、臭味、塵埃及有毒氣體等，使車內的空氣始終保持清爽舒適的感受。

1.4 控制系統

此系統的主要功能是對制冷系統和取暖系統的壓力及溫度進行合理控制，同時還控制車內空氣的流向、風量和溫度，使空調系統保持正常的運行狀態。

汽車空調在正常的運行過程中，可以采取多種制冷方式，例如熱電制冷、渦流管制冷、液化氣制冷等常見制冷方式。不同汽車的空調的冷循環方式和工作原理不同，不同的制冷方式所采用的制冷原理也不同，其運行的路線和控制系統都會存在很大的差別，所以在對汽車空調進行維修的過程中需要先對汽車空調的制冷方式進行了解和掌握。通常來說，在購買汽車的時候都配有出廠報告，報告上都會將汽車的制冷電路圖進行明確標注，如果汽車的空調系統出現了損壞，就可以根據電路圖來查找原因，快速找到出現損壞的具體部位。圖1為汽車空調蒸汽壓縮式制冷的循環圖，通過這個圖片可以看出汽車空調系統的具體工作原理，這樣在對汽車空調故障進行檢查的時候就可以快速地查出問題的根源。

2 汽車空調系統常見故障及維修

制冷系統是汽車空調系統中最容易出現故障的系統。其常見的故障有不制冷、制冷不足和制冷效果不穩定等故障，需要經過故障原因分析之后才能確定維修方案。以下是對三種常見故障的具體分析。

2.1 空調不制冷

造成空調不制冷的原因有壓縮機故障、制冷劑缺少、閥片受損三方面的原因。

1.壓縮機損壞

首先要考慮的是控制空調制冷系統的壓縮機是否損壞。損壞原因可能是壓縮機內部的電路短路，使得壓縮機無法正常運行，或者是系統壓力不足等原因。如果想要確定壓縮機是否損壞，可以通過更換壓縮機線圈或者是更換壓縮機控制面板的方法確定。

2.閥片損壞

壓縮機損壞會使制冷系統出現故障，而閥片損壞會影響壓縮機的正常運轉，從而導致空調系統無法正常制冷。例如氣缸或者是活塞在使用過程中出現了嚴重的磨損，會使系統沒有壓力，最終導致空調系統無法制冷，這時候只需要更換壓縮機即可。

3.制冷劑缺少

還有可能是因為缺少制冷劑，這時只需添加適量的制冷劑就可以解決問題。有的時候缺少制冷劑是因為制冷壓縮機出現了泄露問題，這就需要維修或更換制冷壓縮機。

2.2 制冷量不足

制冷量不足是汽車空調系統中一個常見的故障。該故障主要體現在車內的風速很大、溫度也調到了最低，但是車內的實際溫度還是較高，沒有明顯地降溫，車內溫度無法讓乘車人員感到舒適。造成此故障的原因主要有以下幾個：

1.壓縮機的驅動皮帶松弛

汽車長期運轉會發生傳動皮帶松弛現象，從而導致壓縮機內的制冷劑和轉速同時出現輸送速度緩慢，空調系統的制冷效果不佳。通常情況下對皮帶出現松弛的診斷方法多采用的是用手撥動皮帶，如果可以翻轉90度左右就說明皮帶的松緊度正好合適，如果翻轉的角度要比90度大得多，就說明此時皮帶的松緊度已經過于松弛。另外還要對皮帶進行檢查，如果有明顯的損壞就應該及時更換皮帶。

2.膨脹閥的閥口過大

膨脹閥一般存在于蒸發器和儲液筒中間，主要功能是節流降壓，制冷劑在通過膨脹閥之后會處于液體狀態，方便順利進入蒸發器中蒸發。膨脹閥開口的大小可以直接影響到膨脹閥的正常運行。如果膨脹閥的開口過大，它的表面溫度就會出現結霜或是降低的現象，這樣容易造成下游壓力上升，上游壓力下降，從而嚴重影響到制冷劑的正常流動性能，由此造成了空調系統制冷量不足的故障。膨脹閥及其工作原理如圖2、圖3所示。（1：感溫包壓力，作用在使閥趨向開啟的膜片一側；2：蒸發壓力，作用在膜片下方；：彈簧力，作用在膜片下方）

3.制冷劑不足

制冷劑是空調系統中負責制冷的重要載體，如果缺少制冷劑就會造成空調系統的制冷性能下降。通過觀察干燥罐對制冷劑的滿足量進行有效判斷。具體方法有：空調穩定中，觀察視液鏡的情況，如果存在緩慢、連續的氣泡，就說明制冷劑滿足不了需求量；如果氣泡出現了明顯的連續翻轉，就說明制冷劑缺乏程度較為嚴重，要及時補充制冷劑，使其滿足制冷需求量。在補充制冷劑的時候，不僅可以從低壓側進行補充，也可以從高壓側進行補充。若從高壓側進行補充，就要先將汽車發動機關閉，這樣可以防止制冷劑倒流；若從低壓側進行補充，就要保證制冷劑不出現倒置現象，這樣可以防止壓縮機發生不良現象。

4.制冷劑過量

如果制冷劑的用量添加過多，在經過壓縮機壓縮之后產生的氣態制冷劑也往往會具有更多的熱量，此時熱量超出了散熱系統可以承受的范圍，必定會造成系統內的熱量過多無法及時排出的現象，影響到空調系統的制冷效果。出現這種情況的時候也可以通過對視液鏡進行觀察的方法來判斷是否添加了適量的制冷劑，如果是因為添加的制冷劑太多，則可以從低壓側將一部分制冷劑排出來，這樣來確保制冷劑用量滿足制冷需求量。

5.冷凝器的散熱效果不好

為了保證冷凝器具有良好的散熱效果，必須保證表面干凈整潔，以及滿足系統要求的送風量。尤其在汽車處于長時間的運行過程中，外界環境無法控制，再加上汽車在行駛的路途中不便對其進行清潔，必定會造成冷凝器上覆蓋上污垢和一些難以清潔的物質，進而對冷凝器的散熱效果造成影響。這就要求定期對汽車進行保養，清理冷凝器表面的覆蓋物，保證其表面的整潔度。一旦風扇驅動皮帶出現了松動現象，就會對風扇的進風量造成影響，進而影響到冷凝器的散熱效果，這時候需要及時安裝好驅動皮帶。出現了遮擋風扇進口的問題時，會降低進風量，這時候就需要對風扇進口進行及時清理，避免造成風扇進口被遮擋的問題發生。冷凝器工作原理如圖4所示。

2.3 制冷效果不穩定

汽車空調系統如果在運行的時候出現了制冷效果不穩定的故障，即冷氣的輸出存在問題，總是進行間斷性的輸出，這通常情況都是因為電器故障造成的。此時需要用萬用表對壓縮機電容、風機開關及電機、電路開關等分別進行檢測，判斷故障的具體發生位置，然后及時采取維修或更換的處理措施來解決存在的故障，保證空調系統的制冷效果。

3 汽車空調系統的故障診斷方法

首先，了解用戶使用空調的具體情況。對空調故障進行維修之前必須要跟車主進行有效的溝通，對系統故障進行初步了解和判斷，對于簡單的故障，維修人員可以根據自己的維修經驗進行維修，但是對于嚴重的故障問題，就需要通過仔細的判斷找到故障的原因再進行處理和解決。維修人員在與車主進行溝通時需要針對汽車的使用情況、維修情況和出現的異常情況進行了解，這樣可以對故障工況進行模擬，然后快速找到故障點，提高響維修效率。

其次，做常規的檢查。一是可以采用檢查制冷能力的方法來判斷故障。主要做法是將故障車放在沒有陽光照射且溫度在25 ℃～30 ℃的環境中，打開所有車門及空調開關，將溫度調到最冷，鼓風機轉速調到最大。如果溫度過高就要檢查系統是否存在泄露問題，如果存在則要采用相應的維修方法，并在維修結束之后，將系統排干凈再重新添加制冷劑。二是通過觀察冷凝器表面是否有覆蓋物或者是空調濾網是否具有大量污染物；還要觀察視液窗內是否有制冷劑流動；制冷劑的接頭和管理是否存有油污等方法來判讀空調系統的故障發生原因。

最后，根據空調系統的電路圖和工作原理來判斷故障原因。通過常規檢查之后我們可以知道存在的異常現象，然后再使用檢漏儀、萬用表等專業儀器對相應部件進行檢查，按照從簡單到復雜的原則進行檢查。首先對常出現故障的部位進行檢查，然后從全局進行分析，再到局部進行重點檢查。綜合各項參考信息以及自身的維修經驗找到空調制冷系統存在的故障，并采取有效的解決措施。空調系統電路圖如圖5所示。

4 總結

綜上所述，空調系統是汽車一個重要的構成部分，性能良好的空調系統可以為乘車人員帶來舒適感。一旦空調系統出現故障不但會影響到車內的舒適環境，同時也會影響到駕駛人員的安全。因此，一定要對汽車進行定期保養，加強對空調系統的檢測，并可根據空調系統經常出現的故障來判斷具體的故障原因，并采取有效的解決措施。