汽車自動空調工作原理及故障診斷思路

張藝媛，林志雄

（安徽江淮汽車股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

汽車自動空調工作原理及故障診斷思路

張藝媛，林志雄

（安徽江淮汽車股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

汽車自動空調系統的優點是只需將溫度控制調到所要求的溫度擋，并把功能控制調到自動模式就可以為車內提供舒適的溫度，但汽車自動空調結構復雜，故障類型也復雜多樣。文章針對某汽車品牌的自動空調結構和工作原理進行分析和研究，總結一套適用于該汽車品牌自動空調的快速故障診斷思路。

自動空調；結構；工作原理；故障診斷

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.12.067

CLC NO.: U463.85+1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)12-195-04

引言

隨著人們對汽車舒適性要求的提高，自動空調已成為現代汽車必不可少的標準裝置之一。自動空調系統根據空調控制器對環境溫度傳感器、陽光強度傳感器等信息識別和接收，并與車內溫度傳感器和發動機狀態等信息進行分析和運算，實現控制壓縮機、內外循環風門電機、模式風門電機、溫度風門電機等執行元件進行相應動作，使車內環境的溫度、濕度、風量大小等自動維持在駕駛員設定的模式下，達到車輛節能和減少駕駛員操作的目的，為車內人員創造一個比較舒適的駕乘環境。

本文針對國內知名自主汽車品牌-江淮汽車的車載自動空調系統的結構和工作原理，對自動空調故障診斷的方法進行分析和研究，總結了一套適用于江淮汽車品牌的自動空調故障診斷方法，以便在故障排查時能更準確、更快速地找出故障點。

1、汽車自動空調工作原理

汽車自動空調系統按照功能可分為五個子系統：制冷系統、加熱系統、送風系統、操縱控制系統和空氣凈化系統。其中制冷系統是通過控制空調壓縮機繼電器吸合和斷開從而實現制冷功能的開啟和關閉；加熱系統回路始終連接發動機的冷卻水循環，當發動機水溫上升后空調暖風片一直保持著加熱狀態；自動空調的溫度控制正是通過自動調節溫度風門開度的大小，進行冷風和熱風兩者進風量比例的控制，實現車內溫度保持在設定的狀態。

1.1 傳感器、執行元件與空調控制器

自動空調系統結構中的感知和控制部分主要由各傳感器、執行元件和空調控制器組成，控制器對傳感器信號進行檢測和分析，輸出空調壓縮機工作的請求信號，自動調整鼓風機風量和吹風模式等，圖1所示，圖中左側為傳感器，右側為執行單元。

圖1 傳感器、執行元件與空調面板關系

1.2 空調制冷系統結構和工作原理

空調制冷系統是由壓縮機、冷凝器、貯液干燥器、膨脹閥、蒸發器和鼓風機等部件間采用鋁管、高壓橡膠管連接成一個密閉系統，如圖2所示。制冷系統工作時，制冷劑以不同的物理狀態在這個密閉系統內循環流動和熱交換，每個循環分為壓縮、散熱、節流、吸熱等四個基本過程：

1.3 空調壓縮機控制邏輯

自動空調控制器根據各傳感器反饋的信息和駕駛員設定的溫度要求，自動控制壓縮機吸合和斷開。如圖3所示。

具體控制邏輯為：點火開關打到ON檔時，打開空調開關，空調壓縮機的A/C吸合信號（12V高電平信號）由空調控制器發出，經三元壓力開關傳給發動機ECU（當管路壓力在正常工作范圍內時，低壓和高壓開關處于接通狀態），最后再由發動機ECU結合發動機水溫、發動機負荷等車輛動力狀態控制壓縮機吸合和斷開。發動機ECU接收到A/C信號后控制壓縮機吸合，同時控制冷凝器風扇工作，并根據空調管路中冷媒壓力的變化和發動機水溫的變化，發動機ECU對冷凝器和散熱器風扇的轉速進行控制，共有低速和高速兩個檔位。

2、故障診斷思路

2.1 空調系統自診斷

該汽車品牌的自動空調具有自診斷功能，當空調控制器檢測到某傳感器或執行元件的電子回路發生故障時，其故障自診斷系統將以故障碼的形式存儲起來，只要按照相應流程操作就可以讀取故障碼，如圖4。所以在自動空調故障排查時，應首先考慮使用自診斷功能，往往會起到事半功倍的效果。

圖4 空調自診斷操作流程

故障代碼顯示邏輯：故障代碼在LCD屏中以兩位數字表示，并以亮/熄形式顯示；單個故障代碼每隔 0.5秒亮/熄代碼數字，并連續亮/熄2次；存在多個故障代碼或周期顯示是以1秒間隔進行亮/熄代碼數字。以代碼11，12為例，故障代碼顯示如圖5，故障代碼含義具體參考表1。

圖5 故障代碼顯示邏輯（以代碼11，12為例）

當故障發生后，空調系統會啟用故障保護功能，如車內溫度傳感器短路或斷路時，系統溫度將自動設定為25℃等。

2.2 制冷劑壓力檢查

制冷劑是空調制冷系統的載體，以不同的物理形態在整個密閉的空調系統內循環流動和熱交換。為減少壓縮機磨損和延長使用壽命，空調制冷劑需配合一定量冷凍油使用。該品牌汽車采用的制冷劑為R-134a，整個自動空調系統的制冷劑添加量為600±25g，冷凍油的添加量為160±15ml。空調系統的制冷劑回路中分別有高壓和低壓檢測口，當空調壓縮機不工作時，其高壓和低壓檢測口的壓力基本一致；當空調系統正常工作時，其低壓壓力為0.18～0.21MPa、高壓壓力為1.3～1.5MPa。

表1 空調系統故障碼表

如果空調系統的制冷劑過多，會使制冷劑在循環過程的蒸發器處未能完全熱交換，容易在空調低壓管處造成結冰，從而導致空調不制冷。所以必須保證空調系統的壓力在正常范圍內，故障診斷時可以利用歧管測量儀對制冷劑壓力進行檢測。

2.3 膨脹閥開度檢查

膨脹閥是空調系統中一個重要的零部件，在蒸發器連接管的入口處裝配，利用其H型結構和物理原理，把冷凝器流出的低溫高壓液體制冷劑，轉化成低溫低壓飽和蒸汽狀態，在蒸發器內進行熱交換實現制冷功能。

如果膨脹閥開度過小，則會使進入蒸發箱的制冷劑過少，導致空調制冷效果差；如果膨脹閥開度過大，則會使進入蒸發箱的制冷劑過多，蒸發箱未能完全熱交換，導致空調低壓管處結冰，導致空調不制冷。故障診斷時可以通過調整膨脹閥下方的調節螺栓進行膨脹閥開度的調整。

2.4 三元壓力開關檢查

圖6 三元壓力開關線路原理圖

三元壓力開關是在以往的空調兩元壓力中增加了中壓開關，當系統壓力上升到一定壓力時，中壓開關閉合并發反饋信號到發動機ECU，發動機ECU控制散熱器和冷凝器風扇為高速狀態，以防止壓力上升時引起的空調性能下降，而且在高壓/低壓壓力開關故障時保護空調系統。在空調系統正常工作時，高壓和低壓開關始終處于接通的狀態，空調A/C信號通過三元壓力開關進入發動機ECU。三元壓力開關的線路原理如圖6所示。

三元壓力開關根據空調系統管路中制冷劑的壓力，來實現三元壓力開關接通和斷開，具體規格參數如表2所示。

表2 三元壓力開關規格參數表

2.5 利用便攜式診斷儀進行排查

由于空調壓縮機的吸合和斷開最終由發動機ECU控制，所以維修過程可以借助元征X431診斷儀查看發動機ECU的數據流，分析造成空調不工作的故障點的大致部位。

如果車輛數據流顯示“空調請求信號-否”，說明發動機ECU未接收到空調面板發出的A/C信號，其可能原因為A/C信號輸出線路中存在斷路情況或無A/C信號輸出。

⑴A/C信號輸出線路中存在斷路情況的排查：測量空調系統A/C信號輸出端子到發動機ECU的信號入端子間的線束是否導通，如未導通說明線路存在斷路的可能；如線束導通說明線路完好，需用萬用表測量該信號線的電壓，A/C信號為12V高電平。

⑵無A/C信號輸出的排查：如測量信號線電壓為0V，說明空調面板本身就無A/C信號輸出，根據自動空調工作原理，原因可能為空調系統中某一傳感器或其線束存在故障，不能滿足空調開啟的條件，需重點排查相關傳感器及線路。

2.6 空調系統各傳感器的排查

⑴蒸發器表面溫度傳感器作用為感知蒸發器芯體溫度并反饋給空調面板，防止蒸發器結冰。傳感器為負溫度系數的熱敏電阻，電阻會隨溫度降低而增大、隨溫度升高而減小，在蒸發器表面裝配，可通過數字萬用表進行傳感器阻值檢測。

⑵車內溫度傳感器作用為感知車輛內部溫度并反饋給空調面板，使出風溫度和風量接近駕駛員設定的要求。江淮汽車使用的是“主動型”傳感器，利用電機吸入車內空氣以提高溫度感知準確性。傳感器為負溫度系數的熱敏電阻，可通過數字萬用表進行傳感器阻值檢測。

⑶陽光傳感器，根據太陽日照量形成電流值反饋給空調控制器，根據輸入的電流值調節出風溫度和風量大小。傳感器為光敏電阻，裝配在儀表臺面板上，可通過數字萬用表進行傳感器阻值檢測。

⑷車外溫度傳感器作用為感知車外溫度后以電壓信號反饋給空調面板，自動調節出風溫度、風量大小、內外循環切換等。傳感器為負溫度系數的熱敏電阻，可通過數字萬用表進行傳感器阻值檢測。

2.7 其它檢查

對空調系統故障診斷時還需要考慮空調控制器的電源及接地檢查是否有松動，或接觸不良的現象等，這些會引起空調控制器信號值偏差，導致空調系統工作不良。

3、結論

自動空調作為汽車技術現代化標志之一，大大提高了駕乘人員的舒適性，由于自動空調采用多傳感器感知和多執行器控制機構，使其結構和故障更為復雜，以上結合江淮汽車品牌的自動空調技術對空調結構和工作原理進行介紹，并對自動空調故障診斷思路和方法進行總結，并由此希望可以提高維修人員解決汽車自動空調故障的技能，更加準確和快速地排除故障。

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圖4 EMS信號檢查

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Automobile automatic air conditioning working principle and fault diagnosis

Zhang Yiyuang, Lin Zhixiong
（Center of Technology, Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd, Anhui Hefei 230601）

The advantage of automatic air conditioning system is simply transferred to the required temperature, and control the functions transferred to the automatic mode can provide a comfortable temperature for the car. But automobile automatic air conditioning structure is complex, and the fault types are complex and diverse. Aiming at a certain brand of automatic air conditioning structure and working principle were analyzed and studied, summed up a set of suitable for the fast fault diagnosis method for this brand automatic air conditioning.

Automatic air conditioning; Structure; Working principle; Fault diagnosis

U463.85+1

A

1671-7988 (2016)12-195-04

張藝媛（1987-），女，助理工程師，安徽江淮汽車股份有限公司技術中心項目管理部，從事項目管理方面工作。