毕业设计(论文)-典型汽车空调系统的原理与故障诊断[管理资料]

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专科生毕业设计
题目：典型汽车空调系统的原理与故障诊断系别：汽车应用技术系
专业：汽车应用电子技术
班级：01汽电3班
学生姓名：
指导教师：
评阅人：
完成日期：2011-05-20
巢湖职业技术学院专科生毕业设计（论文）
题目：典型汽车空调系统的原理与故障诊断毕业设计（论文）15 页
目录
摘要 (4)
1 概述 (5)
汽车空调发展历程 (5)
汽车空调的功能 (6)
汽车空调的特点 (6)
汽车空调的分类 (6)
2 汽车空调系统的组成及工作原理 (7)
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3 汽车空调系统故障检修设备与方法 (9)
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参考文献 (13)
致谢 (14)
摘要
自本世纪20年代汽车空调诞生以来，伴随汽车空调系统的普及与发展，汽车空调的发展大体上经历了单一取暖、单一冷气、冷暖一体化、自动控制、计算机控制五个阶段。

控制方法也经历了由简单到复杂，再由复杂到简单的过程。

现代汽车空调是一个机电一体化的，多功能于一体的系统。

要想合格快速的维修好汽车空调，第一、要彻底系统的了解汽车空调的原理和结构。

第二、要具备机电一体化的维修技术。

第三、要对维修车辆空调控制原理要了解，要有原厂的维修资料。

第四、要有合格的、专业的维修设备。

因此本文根据汽车空调的结构，分析了轿车空调的原理和制冷系统的维修。

每一个新的车型上市之前，汽车生产或研发单位都要对该产品进行大量的试验（如：耐久性试验、QAP试验、试乘试驾等），随之而来汽车空调方面也会暴漏出一系列的问题。

尽管汽车车型众多，但是空调系统的结构原理却基本相似，主要由压缩机、冷凝器、干燥瓶、膨胀阀、蒸发器组成。

所以故障的诊断和解决方法也大同小异。

本文就汽车空调制冷系统常见的故障作出了简单的分析，通过实例给出了一些解决故障的方法。

关键词：汽车空调系统结构检修
典型汽车空调系统的原理与故障诊断
1 概述
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。

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。

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。

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 汽车空调系统的组成及工作原理
汽车空调系统一般由以下几个部分组成
（1）制冷系统：对车内空气或外部进入车内的新鲜空气进行冷却或除湿，使车内的空气变得凉爽舒适。

（2）暖风系统：主要用于取暖，对车内的空气或由外部进入车内的新鲜空气进行加热，达到取暖，除湿的目的。

（3）通风系统：将外部新鲜空气吸进车内，起到通风和换气的作用，同时通风队防止风窗玻璃起雾，保证驾驶员视野也起着良好的作用。

（4）空气净化系统：除去车内空气中的尘埃，臭味，烟气及有毒气体，式车内空气变得清洁。

（5）控制系统:对制冷系统和暖风系统的温度、压力进行控制，同时对车内空气的为年度、风量、流向进行调节，完善了空调系统的正常工作。

压缩机作为汽车空调制冷系统的核心部件，具有两个重要功能：一是是系统内产生低压二是把气态制冷剂从低压压缩至高压，并使其温度提高。

压缩机是制冷系统中低压和高压、低温和高温的转换装置，其正常工作是实现热交换的必要条件。

汽车空调常见压缩机的主要类型有：曲柄连杆式压缩机、斜盘式压缩机、摇盘式压缩机、旋叶式压缩机、滚动活塞式压缩机、漩涡式压缩机等，目前汽车常用的压缩机类型有旋转斜盘式压缩机、旋叶式压缩机两种，其结构特点是结构紧凑、性能可靠、工作平稳、振动噪音小。

压缩机种类繁多，形式各异，目前汽车上大多采用的轴向活塞摇板式（斜盘式）压缩机，轴向活塞摇板式压缩机主要由缸体、前后缸盖、活塞、吸排气阀片、斜盘及摇板等组成。

斜盘与压缩机轴制成一体，摇板经连杆与活塞连接。

汽缸均匀地分布在缸体内部的圆周上。

电磁离合器线圈固装在皮带盘内，当接通电源时，电磁离合器线圈中有电流通过，磁化铁芯产生吸力，将衔铁吸附在皮带盘端面，经弹簧片、结合盘驱动压缩机轴旋转。

当压缩机轴旋转时，斜盘驱动摇板轴向反复摇摆，从而带动活塞作轴向往复运动，驱动制冷剂流动。

当切断电源时，电磁离合器线圈重的电流消失，铁芯吸力消失，衔铁在弹簧片的作用下回位，压缩机停止工作，此时的压缩机皮带轮只是受发动机驱动而空转。

汽车空调制冷系统中的冷凝器式一种由管子与散热片组合起来的热交换器。

其作用是：将压缩机排出的高温、高压的制冷剂蒸气进行冷却，使其凝结成为高压制冷剂液体。

汽车空调系统冷凝器均采用风冷式结构，其冷凝原理是：让外界空气强制通过冷凝器的散热片，将高温的制冷剂蒸气的热量带
走，使之成为液态制冷剂。

制冷剂蒸气所放出的热量，被周围空气带走，拍到大气中。

汽车空调系统冷凝器的结构形式主要由管片式、管带式、和鳝片式三种。

（1）管片式它是由铜质或铝质圆管套上散热片组成，片与管组装后，经胀管处理，使散热片与散热管紧密接触，使之成为冷凝器总成。

这种冷凝器结构比较简单，加工方便，但散热效果较差。

一般用在大中型客车的制冷装置上。

（2）管带式它由多孔扁管与S型散热带焊接而成，管带式冷凝器的散热效果比管片式冷凝器好一些，但工艺复杂焊接难度大，且材料要求高。

一般用在小型汽车的制冷装置上。

（3）鳝片式它是在扁平的多通的管道表面直接锐出鳝片状散热片，然后装配成冷凝器，由于散热鳝片与管子作为一个整体，因而不存在接触热阻，故散热性能好；另外，管、片之间无需复杂的焊接工艺，加工性好，节省材料，而且抗振性也特别好。

所以是目前较先进的汽车空调冷凝器。

有管片式、管带式、层叠式三种结构类型。

蒸发器和冷凝器一样，也是一种热交换器，也称冷却器，是制冷循环中获得冷气的直接器件。

其作用是将来自热力膨胀阀低温、低压液态制冷剂在其管道中蒸发，使蒸发器和周围空气的温度降低。

同时对空气起减湿作用。

结构类型有内平衡热力膨胀阀、外平衡热力膨胀阀、孔管（膨胀管）、H 型膨胀阀、F型膨胀阀，组合阀六种形式。

汽车空调制冷系统使用的膨胀阀是一种感压和感温自动控制式膨胀阀，膨胀阀安装在蒸发器入口的管路上。

其作用是：一是降低制冷剂压力，保证在蒸发器内沸腾蒸发；二是调节流入蒸发器的制冷剂流量，以适应制冷负荷变化的需要。

孔管又称膨胀管，式一根装在塑料套内的小铜管，它与膨胀阀一样，是一种节流降压的装置，只有循环离合器孔管系统（CCOT）才装有孔管。

孔管与膨胀阀的区别在于：孔管没有运动零件，也不可能调整。

如有故障，多因堵塞，很难清理，一般作更换处理。

(1)储液干燥器：贮液干燥器简称贮液器。

安装在冷凝器和膨胀阀之间，
其作用是临时贮存从冷凝器流出的液态制冷剂，以便制冷负荷变动和系统中有微漏时，能及时补充和调整供给热力膨胀阀的液态制冷剂量，以保证制冷剂流动的连续和稳定性。

同时，可防止过多的液态制冷剂贮存在冷凝器里，使冷凝器得传热面积减少而使散热效率降低。

而且，还可滤除制冷剂中的杂质，吸收制冷剂中的水分，以防止制冷系统管路脏堵和冰堵，保护设备部件不受侵蚀，从而保证制冷系统的正常工作。

它主要由外壳、视液镜、安全熔塞和管接头等组成。

它的外壳由钢材焊接而成，在其内部装有中心吸管、干燥剂和过滤网等。

(2)集液器：集液器和储液干燥器类似，但装在系统的低压侧。

装有集液
器的空调系统通常都用孔管式膨胀阀。

集液器的主要功能是:防止液态制冷剂液击压缩机，也用来储存过多的液态制冷剂，内含干燥剂液起到储液干燥剂的作用。

制冷剂从集液器上部进入，液态制冷剂落入容器底部，气态制冷剂积存在上部，经上部出气管进入压缩机。

在容器底部出气管拐弯处装有带小孔的过滤器，允许少量积存在管的弯处机油返回压缩机。

但制冷剂不能通过，因而要用特殊过滤材料。

集液器不能维修，如发现故障或损坏，就必须更换。

其实汽车空调和我们熟悉的家用空调制冷原理是一样的。

都是利用R12或是R134a压缩释放的瞬间体积急剧膨胀就要吸收大量热能的原理制冷。

(由于R12对大气臭氧层的破坏，出于环保的要求发达国家从1996年开始改用R134a做制冷剂)汽车空调的构造和家用的分体空调类似，它的压缩机往往是安装在发动机上，并用皮带驱动（也有直接驱动的），冷凝器安装在汽车散热器的前方，而蒸发器在车里面，工作时从蒸发器出来的低压气态致冷剂流经压缩机变成高压高温气体，经过冷凝器散热管降温冷却变成高压低温的液体，再经过贮液干燥器除湿与缓冲，然后以较稳定的压力和流量流向膨胀阀，经节流和降压最后流向蒸发器。

致冷剂一遇低压环境即蒸发，吸收大量热能。

车厢内的空气不断流经蒸发器，车厢内温度也就因此降低。

液态致冷剂流经蒸发器后再次变成低压气体，又重新被吸入压缩机进行下一次的循环工作。

在整个系统中，膨胀阀是控制致冷剂进入蒸发器的机关，致冷剂进入蒸发器太多就不易蒸发而太少冷气又会不够，因此膨胀阀是调节中枢。

而压缩机是系统的心脏，系统循环的动力源泉。

尽管汽车空调的空调系统的原理与其它空调系统是相同的，但汽车空调是移动式车载的空调装置，它与固定式空调系统相比，动转条件更恶劣，随汽车行驶的颤振，空调系统的制冷剂比固定式更容易泄漏，空调系统的维修与保养也比固定式频繁，空调装置中风路系统在吸入新风时常常会将尘土吸入，堵塞过滤网及蒸发器，在清洗过程中又往往会把制冷剂泄放到大气中去。

造成臭氧层消耗，破坏了环境。

3 汽车空调系统故障检修设备与方法
汽车空调发生故障，通过诊断后，除了要用到检漏工具和制冷剂回收装置，加注机外，还需要借助一些专业维修工具来进行修理，下面具体介绍下汽车空调维修和安装常用的检测工具
(1)歧管压力计。

主要用于检查和判断制冷系统的工作状态和故障情况。

由高低压表组成，其实那个有3个接头分别别与三根橡胶软管相连接。

分别完成制冷系统的抽真空，加注制冷剂的操作
（2）制冷剂注入阀。

当向制冷系统灌注制冷剂时，可将注入阀装在制冷剂罐上，旋动制冷剂注入阀手柄，阀针刺穿制冷剂罐，即可加注制冷剂。

（3）真空泵。

在汽车空调安装或维修之后，充注制冷剂之前，都必须对制冷系统抽真空，否则制冷系统中的空气和水分会引起系统内压力升高和膨胀阀节油阀处冰堵，影响制冷系统正常工作。

（4）其他维修工具。

除了上述工具和设备外，还需要各种扳手、割管器、弯管器、涨管器、解码器和气焊设备等。

另外压缩机还应配备离合器扳手，锁紧螺母套筒，六角扳手等专用工具。

现代轿车尽管车型众多，但空调系统的结构却基本相似，常见的故障大都发生在制冷系统中，主要有不制冷或制冷效果差，噪声大，电气系统故障，车辆动力不足等情况。

汽车空调维修人员在维修过程中主要通过一听，二看，三摸，四测等手段诊断汽车空调各种故障。

(1)听:从声响来判断压缩机的运行状况。

正常的运转声应是:只能听到压缩机有轻脆而均匀的阀片跳动声,如果有敲击声,一般是制冷剂的“液击”声或是敲缸现象,如果有磨擦声,可能是压缩机负荷太重,润滑油不足或者断油以及离合器打滑等。

(2)看:观察冷凝器表面是否清净,防止杂物和泥土附在冷凝器上。

观察空调制冷系统所有连接部分是否有油渍,重点是压缩机轴封、前后盖板的密封垫、检修阀、安全阀等,观察各条软管有无磨损、老化、鼓泡、裂纹和渗漏,看玻璃观察窗内制冷剂的状态。

(3)摸:根据空调系统各部分温度情况进行诊断、分析。

打开空调开关、使制冷压缩机运转15～20min。

用手摸空调系统管路各部件的温度,正常情况下,高压端的管路为55～65℃,而低压端管路呈低温状态,低压端的部件和管路,连接部分都会出现结露。

用双手小心触摸高压区,特别是高压端金属部件手感较热而不烫手为正常;如果手感烫手,首先检查冷凝器的冷却是否良好,冷凝器表面是否清洁而无杂物,风扇的风量是否过小;如果高压端手感热度不够,则为制冷剂过少;如果没有温度,则为制冷剂漏光。

在储液器上出现霜冷或水露,说明干燥剂破碎并堵住制冷剂流动管道。

膨胀阀的手感温度是比较特殊的,它的制冷剂进口连接处较热,而出口连接处较凉,有水露,这些都是正常现象。

如发现膨胀阀出口处有霜冷现象则说明膨胀阀的阀口已经堵塞,必须马上处理。

低压管的手感冰凉,有水露,但不应该有霜冷,若有霜冷则说明系统有问题,可能是膨胀阀感温包内的传感液体已经漏光,应更换一个新的,也可能是制冷剂太多需要放掉一些,或者是蒸发器的温度传感器、恒温器或压力控制器出现故障。

用双手触摸压缩机的进气口和排气口,手感温度应该有明显的差别,如果没有温度差别,则说明制冷剂全部漏光;如果差别不大,则说明制冷剂量不足。

用手摸触各个管接头是否震松,特别是一些电器的插头插座的连接是否松动。

(4)测:通过看、听、摸这些过程,只能发现不正常现象,但准确的故障部位、故障原因分析还要借助歧管压力表等仪器、万用表对制冷系统进行测试,在掌握数据资料的基础上对各种现象做认真分析,判断出故障的部位,然后予以排除。

①检查调整皮带的张力。

新安装的皮带必须进行两次调整。

第一次为新皮带安装,调整到规定值,运行30min后,第二次进行调整。

皮带张力根据结构不同、中心距不同、其皮带张力也不同,应按各车型的说明书进行检查。

②检查电磁离合器。

接通离合器电源开关,此时压缩机应马上工作;断开电源后,压缩机应立刻停止工作。

冬天,当接通电源开关,如果压缩机不转,可能是由于低温保护开关起作用。

此时可以直接从蓄电池引一条导线接通电磁离合器、以证明离合器的好坏,若能正常运转,说明离合器无故障。

冬天室外温度很低,起动压缩机仍能运转,则说明低温保护开关已经损坏。

③检查风扇电机的调速器和继电器,接通风扇电机开关后,从低档到高档分别拨动调速器,在各档让风扇运转5min,检查吹出的风量是否有变化,如果没有变化,则可能是调速器的电阻箱和风扇继电器故障。

④检查高、低压保护开关和过热保护器。

高、低压保护器开关和过热保护的目的是在制冷系统发生故障的时候,保护压缩机和制冷系统不受损坏。

它们都和空调开关、风扇开关串联在一起,当系统工作压力太高,或者当环境温度太低,制冷剂泄漏完了,高低压力开关就会切断压缩机离合器的电路。

检查时,可把被检查的开关短路,再接通制冷系统的开关,此时,若制冷系统开始工作,则说明此开关故障。

用同样方法可以检查怠速控制器,温度控制器和超速继电器等,也可用万用表测量拆去电流线接头的各种控制器。

⑤检查采暖系统。

在保证有足够的冷却液情况下,拧开散热器盖,在上液槽内应能看到冷却液,起动发动机并暖车后,无冷却液溢出加液口。

冷却液不干净或有铁锈、液色变黄,都应该将冷却液放掉,用化学清洗剂清洗系统,然后用清水清洗干净,再加上防冻冷却液,充满冷却系统。

拨调温度控制钮,出风口的温度应有变化,操纵机构应移动自如,如果温度不变,操纵吃力,则应该修理。

⑥检查膨胀阀。

膨胀阀的毛细管不应有折弯,并用绝缘布牢固地包捆在蒸发器出口处,有的毛细管应正确插入制冷管路的插孔中,并用感温油纸包裹。

⑦检查观察孔。

汽车空调大多数装配有观察孔来观察制冷系统内部工质的流动状况,通过观察孔检查制冷工质的方法:起动发动机,稳定在1500～1750r/min,制冷压缩机运行5min。

擦干净观察孔的玻璃,把空调功能键置于MAX(最大制冷)位置,吹风机(包括空调器和冷凝器风机)置于最高转速,这时可从观察孔中看到如下几种情况:
(孔内无气泡,也看不见液体流动)。

这种状态可能是系统内制冷剂全部泄漏光,应立即关掉发动机,检查制冷系统制冷剂泄漏的原因;如果检查压缩机进气管和排气管,温差明显,则可能是制冷剂量过多,必须把多余的制冷剂排除;若暂停压缩机工作,空调系统其余部分仍然工作时,45s后在观察孔上可以看到少许的气泡通过,则制冷剂适量。

(偶尔或者缓慢地看到少量气泡流过)。

说明制冷剂量稍有不足或制冷系统的干燥剂已经饱和,制冷剂内有水分混进。

当膨胀阀有结霜现象,并且从观察孔有时。