基于熱成像法的汽車空調管路堵塞檢測*

羅方贊鄭鼎鼎

（1.衢州職業技術學院機電工程學院；2.衢州市特種設備檢測中心）

汽車空調由于使用不當或維修不規范會使空調管路發生堵塞故障，傳統的應用高低壓檢修閥壓力測量值判斷堵塞故障的方法不能精確定位堵塞位置，給空調系統檢修帶來困難。文章研究熱成像法，根據管路溫度變化反映管路內部制冷劑流通情況從而精確定位堵塞位置，為空調清洗檢修指明方向。

1 汽車空調管路堵塞故障種類

1.1 臟堵

臟堵經常發生在制冷系統內通道截面較小的位置，易于臟堵的部件絕大部分處于制冷系統的高壓側，如位于儲液干燥器與膨脹閥之間的電磁閥、高壓側毛細管的入口及膨脹閥等。

發生臟堵時，空調制冷能力下降，甚至不制冷，同時低壓端的壓力低于正常值，另外帶有低壓保護裝置的制冷系統會使壓縮機自動停止，制冷系統中局部地方溫度下降，偶爾還會出現結霜或結露現象。

故障排除需要準確查找臟堵位置，清洗或更換臟堵部件[1]。

1.2 冰堵

冰堵是膨脹閥節流孔處發生的水分結冰現象。

發生冰堵時，空調制冷系統低壓壓力極低，制冷系統制冷量嚴重下降，甚至不制冷。對于裝有低壓保護裝置，壓縮機由電磁離合器控制運轉的小客車空調制冷系統，在壓力開關的作用下，出現間歇性切斷或接合離合器的現象。

故障排除需要更換干燥器及制冷劑。

2 空調管路堵塞的溫度變化

汽車空調系統工作原理，如圖1所示。為了獲得良好的制冷效果，膨脹閥（節流閥）安裝在蒸發器入口前，是制冷循環高壓和低壓的分界點，其作用是：將高壓制冷劑進行節流減壓，變為溫度為10℃左右，壓強為0.2～0.5 MPa的低溫低壓液態制冷劑，為制冷劑進入蒸發器迅速蒸發吸熱提供保障。但如果制冷管路中存在堵塞現象，就好比在管路中增加了數個節流閥。

當堵塞發生在高壓區時，節流后壓力降低，部分制冷劑吸收熱量而轉化為氣態，使管路溫度降低，如圖2所示。當堵塞發生在低壓區時，氣態制冷劑節流后，由于壓力降低，氣體體積膨脹，分子間的距離增大，分子間的位能增加，相應的動能減小，溫度降低。嚴重堵塞時甚至會在堵塞位置結霜[2]。

3 熱成像技術在制冷管路堵塞檢測中的應用

紅外熱成像技術是利用紅外探測器和光學成像物鏡，接收被測目標的紅外輻射能量分布圖形，反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應。通俗地講，紅外熱像儀就是將物體發出的不可見紅外能量轉變為可見的熱圖像。熱圖像上面的不同顏色代表被測物體的不同溫度，可以通過熱圖像的溫度分布找出異常溫度點，對空調管路泄露點進行判斷[3]。

3.1 管徑變化的熱像反應

在空調系統中有很多管道需要彎折，導致管道內徑變化，也能從熱像圖上反映出來。圖3示出冷凝器與干燥器之間的連接管道，由于管路彎折以及連接使管徑局部變化，從熱像圖上可以明顯看出溫度變化。

3.2 局部堵塞的熱像反應

為了說明熱成像技術在空調堵塞檢測中的應用，在汽車空調高壓側人為設置一堵塞物，位置如圖4a所示。

空調運行5 min后，高壓壓力為3.1 MPa，空調中斷工作，待壓力下降到2.0 MPa左右空調繼續工作，反復進行，出現典型的堵塞故障現象，根據壓力判斷堵塞發生在高壓側，具體位置無法準確定位。

使用熱成像儀iri2010檢測，在圖4a所示位置發現明顯溫度變化，根據管道外形排除變形導致溫度變化。為了說明溫度變化的熱像反應，特選擇同一位置，相同成像角度和制冷劑充注量的熱像圖進行比較，如圖4b所示。從圖4可見，正常情況下管道溫度為58.3℃，發生堵塞后局部溫度下降到37.1℃。由此可以判斷堵塞位置，如圖4a所示。

3.3 熱成像儀檢測空調管路堵塞故障的注意事項

1）由于汽車空調系統工作環境會受到發動機熱源的干擾，不容易準確獲取有效的熱像圖，為此，可借助隔熱板遮擋背景熱源的方法進行成像；

2）需要熟悉空調工作原理與結果，對溫度變化進行分析，避免判斷失誤。

4 結論

應用熱成像儀掃描檢測汽車空調管路堵塞位置，一方面，能夠提高汽車維修企業維修效率，提升企業服務質量；另一方面，該方法在提升汽車空調系統效率，降低能源消耗與污染排放等方面做出重要貢獻。

同時，汽車空調管路是壓力管路的一種，文章通過研究孔口節流的熱效應，以及試驗驗證孔口溫度差異，掌握壓力管路中泄露與堵塞故障表現出的溫度變化規律，可以推廣到液壓和氣壓系統的各個領域的設計、制造與檢修環節，具有深遠的推廣應用前景。