汽车空调系统故障检测与维修技术.doc

莱芜职业技术学院机械与汽车工程系2016届毕业生毕业论文论文题目 汽车空调系统的故障诊断与维修专 业汽车检测与维修技术 年 级1 3高职汽二 班学 号201322040205 学 生 姓 名李沛 联 系 方 式 15163748201指 导 教 师李传红 职 称：副教授 完 成 日 期： 2016 年 4 月 27 日 摘 要汽车空调作为空调技术在汽车上的应用，它能创造车室内环境的舒适性，保持车室内空气温度、湿度、流速、洁净度、噪声等在舒适的标准范围内，不仅有利于保护司乘人员的身心健康，提高其工作效率和生活质量，而且还对增加汽车行驶安全性具有积极作用。随着天气越来越热，汽车空调在行车过程中就显得愈发的重要，而汽车空调很容易出现故障，这往往令车主伤透脑筋。本文主要阐述汽车空调系统的组成及结构原理、制冷系统、采暖系统，及汽车空调系统常见故障的诊断与维修。通过对本课题的调查研究,能更好的了解汽车空调系统,能更好的对汽车空调系统进行维护与保养。关键词： 汽车空调；制冷系统；采暖系统；故障诊断 目 录1概述41.1 汽车空调发展历程41.2 汽车空调的功能41.3 汽车空调的特点41.4 汽车空调的分类52 汽车空调系统的结构原理62.1汽车空调系统的组成及功能62.2汽车空调系统制冷系统62.2.1制冷系统的组成62.2.2制冷循环的工作过程62.3采暖系统73汽车空调系统的维修与检测93.1汽车空调系统最常见的故障93.2系统不制冷或制冷不足的诊断与维修93.2.1直接检测法93.2.2仪表检测法103.3异响的诊断与维修113.3.1异响的故障现象及诊断过程113.3.2异响的故障分析. 113.4 利用短路试验方法判断系统控制电路工作状况. 123.5大众帕萨特汽车空调故障排除案例. 123.6汽车空调系统的维护与保养. 134 结论与展望.145参考文献.156致谢.16汽车空调系统的故障诊断与维修1 概述 1.1 汽车空调发展历程汽车空调是指对汽车车厢内的空气质量进行调节的装置。不管车外的天气状况如何，它都能把车内的湿度、温度。流速、清洁度保持在驾驶人员感到舒适的范围内。最原始的汽车空调仅仅是开窗换气式。最早的汽车空调装置始于1927年，它仅由加热器、通风装置和空气过滤器三者组成，且只能对车内供暖。准确地讲，汽车空调的历史，应该从制冷技术应用在车上开始。20世纪30年代末期美国的几部公共汽车上装上了应用制冷技术的冷气装置。直到20世纪60年代，应用制冷技术的汽车空调才开始逐步地普及起来。以后，人们对去哦车空调的兴趣逐年增加，汽车空调技术日趋完善，功能也越来越全面。它的发展大致可以分为以下几个阶段：单一供暖空调装置阶段：始于1927年，目前在寒冷的北欧，亚洲北部地区，汽车空调仍使用单一的供暖系统。单一的供冷空调装置阶段：始于1939年，美国帕克汽车公司率先在轿车上装上了机械制冷降温空调器，。目前单一降温的汽车空调仍在热带，亚热带部分地区使用。冷暖型汽车空调阶段：始于1954年，原美国汽车公司，首先在轿车上安装了冷暖一体化的空调器，这样汽车空调才具备了降温、除湿、通风、过滤、除霜等空气的调节功能。该方式目前仍然大量的使用在低档车上，是目前使用量最大的一种方式。自控汽车空调装置阶段：由于前述的冷暖型汽车空调需要依靠人工调节，这既增加了司机的工作量，还使控制不理想。通用汽车公司1964年率先在轿车上应用自控汽车空调。自控空调只需预先设定温度装置，便能自动地在设定的温度范围内运行。准股指根据传感器随时检测车外温度，自动的调制装置各部件工作，达到控制车外温度和行驶其他功能的目的。目前，大部分中高级轿车，高级大客车都装备自控空调。电脑控制汽车空调阶段：自1977年美国通用公司、日本五十铃公司，同时将自行研制的电脑控制汽车空调系统装上了各自的轿车上后，即预示着汽车空调技术已发展到了一个新的阶段。电脑控制的汽车空调功能增加，显示数字化，冷、暖、通风调控三位一体化。电脑按照车内外的坏境所需，实现了调节的精细化。通过电脑控制实现了空调运行与汽车运行的协调，极大地提高了制冷效果，节约了燃料，从而提高了汽车的整体性能和舒适程度。目前电脑控制的空调都装在豪华车上。1.2 汽车空调的功能完善的汽车计算机控制的空调系统可以对车内空气的温度、湿度、清洁度、风度和通风等进行自我调节。并使车内空气以一定的速度和方向流动。给乘客提供一个良好的乘车环境，保证在各种外界气候条件下，是乘客都处于舒适的空气环境中。并能够防止风窗玻璃结霜，使驾驶员保持清晰的视野，为安全驾驶提供基本保证。计算机控制的空调系统可以实现以下功能：汽车空调的自我调节，经济运行，控制功能，全面的显示功能，故障检测和安全功能。1.3 汽车空调的特点汽车空调使用的特殊性，决定了它在结构、材料、安装、布置、设计，技术要求等方面与普通空调有较大的区别。汽车的室内工作环境比房间恶劣多了。如汽车直接你暴露在太阳下或风雪下，隔热措施困难汽车在行驶过程中有大量的风沙，废气从各种缝隙钻入车厢，造成车厢的空气污染，并增加热负荷，汽车的行驶速度变化无常，难以保证稳定的空调工况等等。特点：1. 要求制冷量大，降温迅速。2. 不便于用电力作为动力源，必须要用汽车发动机或辅助发动机来带动压缩机。3. 系统中的冷媒（制冷剂）流量变化幅度大，设计困难。4. 冷凝温度高。5. 制冷剂容易泄漏。6. 由于汽车结构紧凑，制冷装置的安装位置也很紧凑。各种车型必须有专门的车内冷气设备，蒸发器总成的通用化很困难7. 由于车厢高度低，风量分配不易均匀，因而车内的温度分布不易均匀。8. 当车用空调消耗汽车主发动机的动力时，必须考虑其对汽车动力与操作性能的影响。也必须考虑由于车速变化幅度大或变化频繁，给空调系统制冷剂流量控制，制冷剂控制，系统设计带来的影响。1.4 汽车空调的分类汽车空调可以按八种不同的方式对其进行如下的分类：按驱动方式分为：独立式和非独立式按功能分为为：单功能空调和多功能空调按压缩机分为：定排量空调和变排量空调按结构布置分为：前置式空调和后置式空调按配气方式分为：整体式和分体式按操作方式分为：手动空调和自控空调按最常用的制冷工作介质分为：R12系统空调和R134a系统空调按制冷系统的结构分为：膨胀阀式制冷系统空调和膨胀管式制冷系统空调2 汽车空调系统的结构原理2.1空调系统的组成及功能汽车空调系统是由制冷系统、采暖系统、通风系统和控制系统等4个子系统组成。汽车空调的功能是通过人为的方式创造一个对人体适宜的环境，即对室内的温度、湿度和气流速度进行调节，并具有净化空气的功能。除此之外，汽车空调还能除去风窗玻璃上的雾、霜、冰和雪等，给驾驶员一个清晰的视野，确保行车安全。汽车空调通常应具备以下功能：1）调节温度：将车内的温度调节到人体感觉适宜的温度；2）调节湿度：将车内的湿度调节到人体感觉适宜的湿度；3）调节气流：调节车内出风口的位置、出风的方向及风量的大小；4）净化空气：滤去空气中的尘土和杂质或对空气进行杀菌消毒。2.2制冷系统2.2.1制冷系统的组成汽车空调制冷系统由压缩机、冷凝器、储液干燥器、热力膨胀阀（或节流孔管）、蒸发器等制冷部件组成，各制冷部件之间用耐压的铜管或铝管，以及耐压、耐氟的橡胶管连接成一个密闭的循环系统。2.2.2制冷循环工作过程制冷循环就是利用有限的制冷剂在封闭的制冷系统中，反复地将制冷剂压缩、冷凝、膨胀和蒸发，将其不断在蒸发器中吸热汽化，使蒸发器始终保持很低的温度而用于车内空气的降温除湿。制冷循环是由压缩、冷凝、膨胀和蒸发四个过程组成：1）压缩过程：压缩机从蒸发器吸入低温低压气态制冷剂，并将其压缩成高温（约65）和高压（约1300kPa）的气态制冷剂送往冷凝器冷却降温。2）冷凝过程：高温高压气态制冷剂由发动机水箱前面的冷凝器（散热器）散热，将其冷凝成高温（约55）和高压（约1300kPa）的液态制冷剂。3）膨胀过程：冷凝后的高温高压液态制冷剂经热力膨胀阀进行节流降压后，将其转变成低温（约-5）和低压（约150kPa）的液态制冷剂送入蒸发器。4）蒸发过程：低温低压液态制冷剂流经蒸发器时，不断吸收车内空气的热量而汽化成低温（约为0）和低压（约150kPa）的气态制冷剂。从蒸发器流出的气态制冷剂又被压缩机吸入而进入下一次制冷循环。汽车空调制冷系统 上述过程周而复始的进行下去，便可达到降低蒸发器周围空气温度的目的。2.3采暖系统汽车在寒冷天气运行时为保持车内的舒适性，就要求对车内空气加热。另外，天冷时挡风玻璃易结露结霜，这也需要对它加热除霜。应该说汽车的采暖也是汽车空调的重要内容。汽车的暖风系统可以将车内的空气或车外吸入车内的空气加热，提高车内的温度。汽车的暖风系统有许多类型，按热源的不同可分为热水采暖系统、燃气采暖系统、废气采暖系统等。目前小车上主要采用热水采暖系统，大型车辆上主要采用燃气采暖系统。热水采暖系统的热源通常采用发动机冷却水，使冷却水流过一个加热器芯，再使用鼓风机将冷空气吹过加热器芯产生加热空气，使车内的温度升高。热水采暖系统主要由加热器芯、水阀、鼓风机、控制面板等组成。加热器芯由水管和散热器片组成，发动机的冷却水进入加热器芯的水管，通过散热器片散热后，再返回发动机的冷却系统。水阀用来控制进入加热器芯的水量，进而调节暖风系统暖风系统的加热量。调节时，可通过控制面板上的调节杆或旋钮进行控制。鼓风机由可调节速度的直流电动机和鼠笼式风扇组成，其作用是将空气吹过加热器芯加热后送入车内。调节电动机的速度，可以调节车厢内的送风量。就暖风系统而言，其温度的调节方式有两种，一种是空气混合型，另一种是水流调节型。1）空气混合型：这种类型的暖风系统在暖风的气道中安装空气混合调节风门，这个风门可以控制通过加热器芯的空气和不通过加热器芯的空气的比例，实现温度的调节，目前绝大多数汽车均采用这种方式。2）水流调节型：这类暖风系统采用前述的水阀调节水流经加热器芯的热水量，改变加热器芯本身的温度，进而调节温度。3 汽车空调系统的维修与检测3.1汽车空调系统最常见的故障汽车空调系统常见故障包括电器故障、功能部件的机械故障、制冷剂和冷冻机油引起的故障等，主要表现为系统不制冷、制冷不足或异响等。 3.2系统不制冷或制冷不足的诊断与维修汽车空调不制冷的故障判断与维修汽车空调不制冷或冷气不足是空调器的常见故障，对其基本的检修方法一般维修工都能掌握，既从容易部位入手，通过眼观耳听找到原因或部位，我们称之为直接检查法，而另一种检测方法仪表检测法，容易被大家忽视，该方法往往能帮助我们准确快捷地查找故障原因。3.2.1直接检查法1）压缩机运转状态传动皮带是否断裂或松弛，若传动皮带太松就会打滑，加速磨损而不能传递动力。压缩机内部是否有嗓声，嗓声可能是由于损坏的内部零件造成的，内部磨损就不可能有效压缩。压缩机离合器是否打滑。2）冷凝器及风扇状态冷凝器散热片是否被尘土覆盖；冷凝器风扇是否运转良好。3）鼓风机风扇运转状态使用鼓风机在低、中、高三个速度下运转，若有异响或电动机运转不良，则应进行维修或更换，否则送风气流不足。4）制冷剂液量的检查通过观察窗如看到大量的气泡，说明制冷剂不足。若向冷凝器泼水，使其冷却，在观察窗口仍见不到泡沫，说明制冷剂过量。检查各装置连接处和接缝是否有油污，在连接处或接缝有油污，表明该处有制冷剂泄露，应重新紧固或更换零件。5）暖通阀和热控风挡是否关闭，其他风挡调节是否正常。（注：若压缩机离合器不能吸合、鼓风机风扇不能运转，冷凝器风扇不能动转等等，应先进入电气系统检查，如继电器、传感器、电路断路和短路、控制单元等）3.2.2仪表检查法1）用检漏计用检漏计检查接头是否有泄漏。2）用歧管压力表用歧管压力表检查制冷系统的压力。运转压缩机，使发动机转速为2000r/min，然后观察歧管压力表。在一定的大气湿度内，轿车制冷系统工作时的高、低范围如下表所示：相对湿度/%气温/高压/MPa低压/MPa4080253035400.971.261.101.411.231.561.361.720.120.170.140.200.160.220.170.253）用万用表用万用表检查空调电路故障。4）用温度计蒸发器：不结霜的前提下，蒸发器表面温度越低越好。冷凝器：正常工作时，冷凝器入口温度为70，冷凝器出口温度为50左右。储液干燥过滤器：正常情况下应为50。如果上下温度不一致，则说明储液干燥过滤器堵塞。3.3 异响的诊断与维修3.3.1异响的故障现象及诊断过程1）故障现象开关空调有异响。2）诊断过程由于是开关空调时才出现的异响，所以要先检查空调系统，要根据异响声音先断定是什么异响，因为开关空调异响主要有三个原因：（1）空调系统高压管压力过高。（2）冷凝器过脏，散热不好。（3）膨胀阀堵塞，管路产生高压。以上三种原因都是在开关空调时膨胀阀处压力过高，制冷剂流速过慢，开关空调后，压缩机不工作，管路中制冷剂堵在膨胀阀处，在高压的作用下产生嗡嗡响声。3.3.2异响的故障分析1）分析一空调系统高压管压力过高。首先，连接CA375制冷剂加注机，启动发动机，打开空调查看高压表压力是否正常，如超过规定压力，证明为制冷剂加注过量，须回收后重新抽真空加注制冷剂R134A，规定加注量为600克。2）分析二冷凝器过脏，散热不好。当散热器过脏时，不能为循环到冷凝器的制冷剂散热，管路中过热产生高压高温气体，与制冷剂混合后自然变为泡沫状气体，当开空调时间过长，压力越来越高，泡沫制冷剂也会堵在膨胀阀处，关闭空调时也会发出嗡嗡声。该清洗水箱、冷凝器，如清洗不干净会影响制冷效果。3）分析三膨胀阀处有轻微堵塞。当空调开启一段时间后，高压管路压力上升到规定值时，电子风扇高速档开始工作，随管路中压力升高，膨胀阀如有轻微堵塞，流到膨胀阀处的制冷剂也会产生高压，在关空调时发出嗡嗡响声。更换膨胀阀，如膨胀阀堵塞严重，会出现低压管上有严重结霜现象。3.4利用短路试验方法判断系统控制电路工作状况在空调系统使用过程中。若电气系统存在故障，一般应首先对控制电路的工作状况进行检查。如经检查线路故障的可能性后，才可对用电装置和控制元件进行拆修和检查。判断空调系统控制电路的工作状况时，一般可以采用短路试验法，用导线将某段控制电路或电路中个别元器件短接，让电流从导线上经过。如果用电装置工作恢复正常，则说明被短接的这段电路或元器件有故障。例如：空调开关打开后，制冷压缩机的电磁离合器不能吸合。为判断故障，可以用一根导线直接通过电源为电磁离合器供电，如这时电磁离合器吸合，说明其控制电路存在断路故障；如此时离合器仍不工作，则说明电磁离合器的内部存在故障，应予以检修，在确认控制电路存在故障后，也可用导线将电路中怀疑有故障的电器元件短接，然后观察电磁离合器能否吸合，以判断是否有故障。如将控制电路中的低压开关短路，如果电磁离合器吸合，则说明低压开关内部损坏或系统缺少制冷剂。但利用短路试验法检查空调系统的控制电路时应注意，如果是电路的熔断器烧坏，不能用导线短接。为防止损坏用电装置或电气元件，一定要在查清熔断器熔断的原因并加以排除后，再用规格相同的熔断器进行更换。3.5大众帕萨特汽车空调故障排除案例故障现象：一辆帕萨特轿车行驶过程中空调会停止运行，但有时会恢复正常工作。故障检修：经过试车，初步认为可能是空调压力过高导致压缩机不工作。为此首先检修空调系统的管路，发现空调压力在正常范围内，同时对冷凝器和蒸发箱进行了清洗，确认散热系统良好。再次试车，发现该车冷气突然消失，压缩机不工作。经过分析确认，压缩机一般在以下几种情况时不工作：发动机急加速工况。水温高于。空调系统的高压系统压力大于。可是经过检查，这些情况都不存在，那就只剩下电路的问题。首先检修空调系统的熔丝，一切正常。在该空调电路里，空调系统压力开关很重要。它的主要作用是当系统压力过低（大约小于）时，切断空调压缩机，当压力太高（大约大于）时，切断系统工作，以保护压缩机；当制冷剂循环压力升高时，提高散热风扇风速，优化冷凝器性能。拔下空调压力开关插头，当/开关接通时，测量号端棕/白线应为电压，实际测量结果为。于是查找电压异常的原因，顺着连接线路，发现在发动机左侧转向助力泵罐饰罩下有一过渡针转换插头，拔下后发现接头不知由于何种原因被浸水，已被氧化造成空调线路不良。清洁接头后故障排除。检修小结：对于空调故障，只有全面了解空调工作原理、传感器、压力开关功能以及控制线路，才能又快又准地解决问题。3.6 汽车空调系统的维护与保养汽车空调系统的使用寿命，在很大程度上取决于它能否正确的维护保养，以下是汽车空调系统保养维护项目：检查项目内容配管接头检查管路和管接头松动和损坏情况，管接头有无油污，有油污表明有微量泄漏，应修补干燥器更换干燥剂冷凝器检查散热片有无尘土和泥污，必要时可用高压水冲洗蒸发器散热片检查清洁污物，用压缩空气吹净蒸发器前空气过滤网用软水或压缩空气清洗污物膨胀阀观察结霜，用手感鉴别温差及工作状况惰轮轴承检查有无松旷，加注润滑脂压缩机检查压缩机油面，更换冷冻液轴封用检漏灯检查电磁离合器轴承检查工作状况，若不能圆滑旋转则应更换高低压端压力检查高低压端压力值电器部件检查，必要时加以调整传动带检查松紧度及磨损情况用98N力表带挠曲为15-19mm鼓风机检查鼓风机运转情况，加注润滑油，运转部件无异常声响装配部件检查各装配部件螺栓有无松脱，紧固螺钉4.1 结论（1）汽车空调装置已成为汽车中具有举足轻重的功能部件。汽车空调系统为汽车提供制冷、取暖、除霜、空气过滤和湿度控制功能，使乘室内人员更加舒适。汽车空调控制系统由制冷装置、采暖装置、通风装置、净化装置、电控单元组成。本论文对空调系统结构，组成及工作原理做了详细说明，以便加深对所研究内容的深入理解。（2)对汽车空调维修工具、以及空调的控制电路方法作了最基本的介绍。只是通过认识达到了解的目的。（3) 并且加重对汽车空调制冷装置结构及工作原理的研究分析。最后本论文把研究重点放在了空调的常见故障检测与分析方法上，对其故障现象、故障原因、故障诊断与排除作了详细的介绍。通过对汽车空调系统结构与故障的研究，掌握典型汽车空调系统的工作原理、功能控制。可以用所研究的内容举一反三，在对其他车型的空调原理研究就比较容易上手。4.2 展望趁着国内汽车市场的飞速发展时机,积极推进汽车空调的国产化工作,与国内各大高等学校合作,鼓励国内设计人员独立设计开发,以期尽早掌握蒸发器、鼓风机和暖风机的全新开发技术。以下为空调三大件整体结构的设计优缺点：一是单箱结构，合格便宜，风道短，零部件少,易于组装。由于没有多箱间的分界面限制,换热器芯子的位置更加灵活自由，泄漏少，不易漏水，更容易以单元方式供货，但对于横断面的设计，难以设计出相应的模具，维修换热器芯子较困难。二是三箱结构，便于售后市场维修，其优缺点和单箱的正好相反。三是两箱结构优缺点介于二者之间，通常推荐采用单箱或两箱设计。（1)国内汽车空调厂家应跟随国外技术发展，努力开发效率高、重量轻、体积小的蒸发器。（2)顺应世界潮流，发展结构紧凑、体积小、重量轻、效率高、节省动力、降低噪声、工作可靠、启动性能好的变排量压缩机。（3)同时关注发展燃料电池车、复合式车用的电动压缩机和二氧化碳空调压缩机；积极引进国外优秀开发软件;借鉴国外发展思路，国内汽车空调行业应该朝着更环保的方向发展。致谢在即将毕业的这段时间论文研究过程中我收获到了很多，对我今后的工作启发很大，知识要不段运用才有新的启发与进步。这里特别要感谢我的论文指导教师李传红老师对我的大力支持及精心指导，他严谨治学态度令我深感钦佩，循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。对我学习上的帮助使我终身难忘，在论文完成之际表示衷心的感谢和诚挚的敬意。在毕业论文期间，老师渊博的理论知识和敏捷的思维，工作踏实、对事业无私奉献的作风，使我受益匪浅。在此向宋老师表示衷心的感谢，并致崇高的敬意！感谢我的同事们，感谢在论文撰写过程中你们提出过宝贵的建议，给与我很大帮助，对所有在完成论文过程中提供过帮助和支持的同事们表示深深的谢意。我们在一起的日子，我会记一辈子的。同时也要感谢系里老师们的教导。感谢专业的老师们，为我提供了良好的学习研究环境！你们不但是传授科学知识的导师，同时也是传授人生观、价值观的良师益友。感谢我的爸爸妈妈，言树之背，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。 最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参与论文答辩的各位老师表示深深感谢。参考文献1 徐世琼 主编新编制冷技术M北京：机械工业出版社，19992 麻友良 译汽车电器与电子系统M北京：机械工业出版社，20073 赵重文，谢幼华客车采暖技术的现状与发展趋势J客车技术与研究，20004 陈孟湘汽车空调M上海：上海交通大学出版社，19965 严安辉轿车空调系统检修培训教程M北京：上海交通大学出版社，20116 黄为汽车维修与保养J北京：汽车维修与保养杂志社，20167 冀旺年汽车空调构造与维修M北京：电子工业出版社，20078 宋森汽车空调维修实例M北京：机械工业出版社，2002学 号201322040205姓 名李沛专 业汽车检测与维修技术系 别机械与汽车工程系班 级13高职汽二班学 制3年论文题目汽车空调系统故障诊断与维修方法概述指导教师姓名李传红职务或职称副教授指导教师评语：成绩： 指导教师签名： 年 月 日复审意见：成绩： 复审人签名： 年 月 日答辩委员会评语：成绩： 主持人签名： 年 月 日终审意见：成绩： 终审人签名： 年 月 日