溫度分析法在汽車空調故障診斷中的應用研究

邊興利

摘 要：溫度場的測量與分析技術廣泛應用在冶金、電子、機械、化工等行業。非接觸式溫度測量方法是溫度測量的重要手段，且具有測量速度快、定位準確、安全可靠等優勢。以常見車型為研究對象，采用非接觸式溫度測量方法對汽車空調系統進行溫度的測量與分析，實測了多種工況下的溫度值，分析得到了各自相應的溫度分布規律，并通過設置故障的方法，得到了故障模式下的溫度分布規律，對分析結果進行了驗證。結果表明，溫度分析法可以作為汽車空調故障檢測與診斷有效的技術手段，能夠為汽車維修行業快修快保服務提供技術支持。

關鍵詞：溫度分析法;汽車空調;故障診斷;應用

汽車空調制冷系統，更是一個熱量傳遞交換的典型裝置，通過測試空調管路的溫度變化，汽車空調在能量交換的同時，會伴隨著溫度的變化，在正常狀態和故障狀態有著截然不同的溫度變化規律，對汽車空調系統進行溫度分布規律研究，并結合故障進行驗證，可以為汽車的檢測與診斷提供科學依據，能夠提高故障診斷的效率和準確度。

1 冷凝器溫度分析

空調壓縮機將低溫低壓的氣態制冷劑壓縮，不僅壓力迅速增加，而且溫度大幅度提高，制冷劑流經冷凝器時，通過金屬管壁和翅片，與外面的空氣進行充分的熱交換，使制冷劑的溫度下降，并由氣態變成液態。

制冷劑從冷凝器流出后進入儲液干燥器，經過儲液干燥器中濾網和分子篩的作用后流出，實際上是對制冷劑進行了干燥和過濾處理，保證了出口處的制冷劑為過冷狀態。現在的汽車空調中使用的儲液干燥器通常和冷凝器做成一體，形成過冷式平行流冷凝器，所以，本文的主要研究對象是鋁制過冷式平行流式冷凝器。

作為汽車空調系統中兩個重要的熱交換部件，冷疑器的內部液體溫度高，外部空氣溫度低，熱量是由內向外傳遞，外部的空氣流量、冷凝器的導熱性、冷凝器的散熱面積等直接決定冷卻效果，直接通過冷凝器的出口溫度反映出來，直接決定整個系統的制冷性能。從溫度的分布情況來看，冷凝器入口處的溫度是最高的，出口處的溫度是最低的，從入口到出口之間，制冷劑是邊流淌邊冷卻，溫度逐漸降低。

汽車在實際運行過程中，空調使用的外部條件變化，會對冷凝器的冷卻效果產生很大的影響，在盛夏季節，由于冷凝器周圍的空氣溫度非常高，導致冷凝器冷卻效果嚴重下降，而且使用時間長了以后，冷凝器的外表面會被塵土或泥垢覆蓋，影響了熱傳導，降低了冷凝器的散熱效率。

根據測到的溫度分布數據，判斷汽車空調系統的工作狀態，例如：根據冷凝器的進出口溫度變化，以及沿管路溫度的變化判斷冷凝器是否堵塞，根據壓力與溫度的變化，反映各總成的工作狀態，以及故障判斷。下面根據豐田卡羅拉汽車空調的系統正常情況下，冷凝器出入口的溫度變化。表1為該汽車空調系統在2檔怠速情況下冷凝器出入口的溫度測量的3次平均值。

表2為在與表1相同外界溫度下模擬汽車城市道路運行時冷凝器出入口的溫度測量的3次平均值。為了模擬城市道路汽車運行，在上述運行環境下，在汽車前部一定距離放置一臺大功率鼓風機，將風速控制在15m/s左右，每次持續吹風5分鐘后進行溫度測量，3次測量的平均值見表2所示。

從表1的數據和表2的數據進行比較，在汽車空調系統正常的情況下，汽車模擬行駛時出口溫度比入口溫度低15℃左右，屬于正常情況。

2 蒸發器溫度分析

經過膨脹閥降壓后的制冷劑，從蒸發器管路的內表面吸收熱量后，迅速沸騰，氣化成氣體狀態，同時，蒸發器管路的外表面與周圍的空氣進行熱交換，致使周圍的空氣迅速降溫，經過鼓風機的吹送進入駕駛室內，使整個室內的空氣降溫。

一般來講，在戶外空氣溫度為21℃和相對濕度為20%時，汽車空調蒸發器出口處的空氣溫度值大約為0℃～4℃;在戶外空氣溫度為27℃和相對濕度為90%時，汽車空調蒸發器出口處的空氣溫度值大約為10℃～16℃。可以根據在蒸發器出風口測量到的溫度數據，判斷汽車空調系統的工作性能，例如根據蒸發器各出口溫度變化，判斷各蒸發器風道是否堵塞。下面根據斯柯達明銳汽車空調系統正常情況下，蒸發器出口溫度變化，分析汽車空調系統工作狀態，特別能蒸發器故障，風道是否的、堵塞。表3為該汽車空調系統蒸發器風道出口在2檔怠速情況下的溫度測量結果。

為了模擬城市道路汽車運行，在上述運行環境下，在汽車前部0.5米處放置一臺風扇，將風速控制在15m/s左右，每次持續吹風5分鐘后進行測量，3次測量的平均值如表4所示，表4為在與表3相同外界溫度下模擬汽車城市道路運行時蒸發器風道出口溫度3次測量的平均值。

從表4的數據和表3的數據進行比較，在汽車空調系統正常的情況下，汽車模擬行駛時，蒸發器出風口溫度比汽車原地怠速運行時蒸發器出風口溫度低5℃左右，均在標準區域之內。

主要通過紅外線測溫儀對汽車空調冷凝器出入口，蒸發器出口的溫度進行檢測，并能快速分析空調冷凝器和蒸發器的工作狀態，同時能判斷冷凝器和蒸發器是否存在故障，以及壓縮機的工作狀態。對空調各出風口溫度進行實測，可以以此判斷蒸發器的是否存在故障。為汽車空調系統故障的快速判斷和定位提供技術支持。

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