現代汽車空調的結構原理與故障檢修分析

摘要：汽車空調控制系統在調整駕駛室的氣溫、濕度和清潔度等方面都起了很大作用。掌握新能源汽車空調系統的基本工作原理，是車輛檢測和維護專業人員必備的基礎理論與專業知識。在基本工作原理的基礎上，了解汽車空調系統的常見故障維護方式，是高技能人員的重要專業技能。據此，根據多年的實際工作經歷上，對新能源汽車空調系統的基本工作原理進行了剖析與總結，并深入梳理了常用的故障與修理方式。

關鍵詞：汽車空調系統;工作原理;故障診斷

中圖分類號：U472 收稿日期：2022—03—03

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2022.05.023

作為汽車的主要元件之一，空調控制系統能夠調整氣溫、濕度、清潔度和流量等技術參數。一方面，它能夠增加乘員的舒適性，另一方面，能夠避免或消除風擋表面上的霧氣對駕駛員視線產生的影響，確保駕駛安全。但是，由于車輛的長時間運行和不及時維護，以及其復雜的結構和頻繁的操作，很可能導致空調系統出現各種問題，進而影響人體的舒適性和駕駛性能安全。因此，本文通過深入探究汽車空調系統運行原理，并針對性挖掘汽車空調系統的故障來源和故障表現，以延長空調系統的使用年限，保留空調系統的最佳運行狀態。

1 汽車空調的主要功能1.1 制冷系統

汽車空調壓縮機主要依靠汽油發電機的動力工作。在怠速狀況下啟動中央空調冷卻時，發動機轉速會顯著加快，油耗也會相應提高。而油耗的增加多少和環境溫度有直接關聯：當環境溫度較高，冷卻劑擴張產生的熱壓強大，發電機為驅使中央空調所耗費的能量也相應增加;環境溫度下降，油耗也相應下降。

1.2 制熱系統

車輛中央空調制熱和壓縮機并非絲毫關聯，制熱的熱源并非中央空調自己獲得的，而是直接由車輛的冷卻散熱水泵供給。剛啟動未溫車之前，從中央空調熱風擋吹出來的是冷風，待溫車后中央空調熱風就可以從源頭持續送出。制熱實際上也基本不是耗能，而是直接利用車輛的余熱進行。在冬季由于增加了溫度，系統就會增加噴油量，同時也使耗油量上升，而這僅僅是在啟動初期，等發電機運行正常時可以利用發電機的散熱來取暖。

1.3通風

通風功能主要包括內循環與室外循環。使用內循環系統時，車內空氣基本不和外部交換，而通過外部循環系統中位于前風擋下的新風口會把外部的空氣源源不斷地送進來，以保證車內空氣凈化2。

1.4除濕

中央空調制冷的基本過程就是除濕的過程。從冷卻時形成的大量冷凝水中可以看出，當在相對濕度很大的陰雨天氣或者溫度變化較大的時候，室內的窗戶玻璃上很易起霧，所以開啟中央空調驅霧是除濕的重要步驟。

2現代汽車空調系統

2.1空調系統的組成結構

車輛的中央空調系統由許多部分構成，主要包含暖風控制系統、加濕管理系統、冷卻管理系統、除濕管理系統、空氣通風管理系統、空氣過濾系統和控制器等。

暖風控制系統一般是進行除霜和供暖，在一般情況下都是運用發動機冷卻液的熱能來增加車輛內部的水溫。加濕管理系統則主要應用在當車輛內部相對濕度很低的情況下，利用蒸餾機提高車輛內的相對濕度。中央空調控制系統則一般是利用室內空氣對熱交換器進行冷卻，再利用通風機將吹進車輛內部的室內空氣進行凝結，進而起到冷卻的功效。

當車輛內的水份較大時，除濕系統將利用蒸餾機制冷，凝結水份進而起到除濕的功效。通風系統一般是把車輛外面的新鮮空氣吸到車輛內部來，以此起到通風換氣的效果?？諝膺^濾系統則一般是清除車輛內部氣流中的臭味、灰塵和危害危險的廢氣，從而使車輛內部空氣質量更加澄清?？刂破髌鹬鴮φ麄€中央空調控制系統加以控制的作用，以保證整個中央空調控制系統正常的使用3。

2.2空調運行原理

目前中央空調控制系統的工作模式盡管有很多種，但是工作原理基本相同。

以制冷為例，空氣壓縮器在發電機的驅動下旋轉，從高壓端流出高溫、高壓的蒸氣，再經由高壓管流入到冷卻器當中，經過干燥、濾波等處理之后，經過熱力膨脹閥。膨脹閥通過流量的調節使過濾劑成為溫度、低氣壓的物質，再進入到汽車空調蒸餾機當中。在恒定壓強下汽化并吸取了空調蒸發器管外空氣熱能，使蒸餾器內流動的空氣質量在室溫時下降，從而形成冷風。在送風機的作用下冷空氣被送入車廂內，大大降低了車廂內的工作溫度。壓縮機將吸入汽化的制冷劑蒸汽加壓處理后變成高壓、高溫的制冷劑廢氣，再通過高壓制動軟管送入冷凝器中完成空調的冷卻循環，如此反復就能使車內的室溫保持在一種良好的狀態下。

在制熱流程中，采暖系統一般由高溫加熱器芯、水閥、通風機和溫度控制平臺等構成。發電機的制冷水流入到加熱器芯管道當中，在經過冷卻散熱器片的冷卻散熱以后再回流到制冷系統當中。水閥則負責調整加熱器芯的進出量，以調整暖風控制系統的加熱力，也可使用控制面板調整水溫。通風機主要是由控制調節直流電動機、鼠籠式風機等構成，能夠直接把升溫后的壓縮空氣送入水站內，從而實現溫度的升高。

3 汽車空調系統的故障診斷維修策略

3.1加強日常檢查

汽車空調控制系統的應用已經引起重視，其中故障診斷與維修是決定性因素。汽車空調控制系統的應用利于車輛安全與性能改善。因此，建議繼續鞏固日常檢查工作：首先，應當定期檢查汽車空調控制系統，觀察工作中遺漏嚴重的部件的問題，及時解決小問題，確保汽車空調系統的安全，以提高穩定性;其次，日常檢查應有詳細的記錄，以確保在同類故障和問題中可以很好地避免并解決。

3.2加強故障掃描

傳統技術在汽車空調系統的故障診斷和維修中的應用因為無法達到預期的效果，可能會出現很大的遺漏甚至造成非常嚴重的后果，因此建議通過故障掃描來完成工作。

故障掃描應用是目前最先進的技術，既不會對汽車空調系統本身造成其他損害，更不會存在拆卸過程。通過掃描分析，可以建立三維圖形和故障位置，且對可能發生的故障類型都具有正確的認識，基本可以為相關工作的安排和處理獲得預期的結果。但是，引入故障檢測技術和系統的成本相對較高，因此需要加強對該技術的發展和應用，促進汽車空調系統的技術進步，從而車輛獲得更多的安全保護。

4 新能源汽車空調常見故障及檢測辦法

4.1制冷功能故障

檢查制冷系統中的冷卻液狀況，檢查系統是否存在泄漏情況，或長時間使用后是否造成冷卻液溫度下降或干涸。首先，先檢測系統是否存在泄漏點，采取抽最大真空度的處理方法，最后再添加新冷卻液;其次，檢測擠壓機狀況，如果擠壓機存在卡死或結構性的順壞等問題，可以通過壓力表檢測進入和排出氣體的壓強高低，找出其中的溫度差別，以便于調節發動機的工作速度。若還是不能取得良好的修理效果時，則需通過用手摸排水閥以及進氣管的方式找出二者的溫度差別。但如果擠壓機墊竄氣或擠壓機缸出現問題，用手撫摸擠壓機時會覺得水溫太高，必須更換相關的機械配件進行修理。

4.2溫度控制混亂

汽車空調溫度混亂的故障現象主要表現為：無法設定出風口的溫度，且將出風口溫度保持在恒定狀態。引起這類故障的主要原因如下：暖風散熱片器單位室內空氣攪拌連桿、空氣混合曲臂、室內空氣攪拌拉桿、空氣混風門拉索和拉索卡子故障問題，暖風散熱片器單位的室內空氣攪拌開口故障問題，暖風管道等故障問題，或者是氣流控制單元的牙輪齒條、空氣混合拉索等故障問題。

因這類故障問題較多，所以對暖風散熱片器單位室內空氣混和連桿、空氣混合曲臂、室內空氣混和拉桿或者拉索卡子出現的故障問題先進行故障分類。維護人員在進行檢測時，往往需要檢查連桿、曲臂等是不是放置得當，且是不是能吸潤滑脂。至于拉索的卡子有無變化，或者空氣混合拉索有沒有正常放置在暖風散熱片器單位中，室內空氣混和連桿機構對應部位也需要檢測清楚。如還沒有發現存在故障問題情況，則維護人員還需要進一步檢測暖風散熱片器的空氣出口是否存在安裝問題，或者室內空氣混合風門處能否緊固并放置合理。

4.3空調系統運行伴有噪聲

中央空調工作過程中產生噪聲的情況有許多因素，如壓縮機內部損壞、冷凍機潤滑油的不足、冷卻技術液缺失或過量、熱轉動帶的損壞或松動、冷卻電機扇出現與其他零部件的撞擊等，都有可能產生噪聲。在發生噪聲問題時檢測壓縮機的熱傳送帶運行狀況，看磨損程度和松緊度是否合理，如果是這部分出現的問題，則應該盡快對其加以替換或調整;如果是電動機扇和其他零部件之間出現的撞擊或磨擦所產生的噪聲問題，也必須盡快針對部分的重要零部件進行調整，使之迅速恢復工作。

4.4電氣故障診斷及維修

在中央空調系統應用過程中，如果內部電氣系統出現故障，通常應先對檢測電路的工作狀態加以檢測。檢測了線路故障的可行性后，才可對供電設備和控制元件加以拆修和檢測。

在確定空調控制系統或監測電路的正常工作狀態時，通?？刹扇《搪冯妷簻y試法，用導線使某段控制電路或電路中的個別電氣元器件短路，使輸出電壓直接在導線上穿過。一旦用電裝置工作恢復正常，則表示被短接的這段集成電路或元電子器件有故障情況7。

例如，當中央空調控制開關啟動后，制冷壓縮機的電磁離合器就無法吸合。對于確定出現的故障，應該用一條電線垂直穿過電源給電磁離合器供水，一旦此時將電磁離合器吸合，則表示其內部控制工作電路中出現了斷線故障情況;若此時高速離合器依然不工作，則表示電磁離合器的內部結構出現故障情況，應予檢測。

當確定檢測工作集成電路出現故障情況之后，就應該將集成電路中疑似有出現故障情況的電器元件短路，進而看電磁離合器是否吸合，以確定是否出現故障情況。一旦將監控集成電路中的低溫控制器短路或者將電磁離合器吸合，則表示低溫控制器內部結構破壞或控制系統中沒有冷卻劑。

在使用短路測試法檢測空調控制系統的電路時應注意，只要是將線路的熔斷裝置燒壞，就不應用電線短接法。為了避免損傷供電設備或電力元器件，必須要查明熔斷器熔斷的原因并進行清除，再用型號一致的熔斷器進行替換。

4.5汽車空調系統機械故障與檢修

汽車空調的機械系統一般由電風扇、壓縮器、鼓發電機、冷凝器、熱力膨脹閥、儲液干制器和蒸餾機等重要元器件構成。當上述元電子器件發生出現故障情況后，會對汽車空調工作效率形成不同程度的影響。因此必須掌握不同元電子器件的具體故障情況，并分析實際因素，制定出針對性的處理對策8。

例如，擠壓機出現故障一般與傳動系統腰帶太緊、松弛、有裂紋、衰老等因素有關。如果傳動系統腰帶特別松，則擠壓機在交流到一定載荷后傳動皮帶就會形成打滑的狀態，并形成銳利的嘶嘶聲，對其動力傳輸形成影響。因此傳動皮帶的松緊必須適當，張弛適度。如果擠壓機中的零部件磨損和斷裂，會使內部噪音增大。如壓縮器氣體泄漏，缸蓋墊片、止回閥泄漏，以及汽缸、活塞環和壓氣機活塞的運動或磨損過度等，均會對冷卻效率造成影響。因此應定時檢測上述設備的鼓風機，如果無法正常運行，則可能會導致通風機或沒有足夠的輸送氣流等問題。

5結語

汽車空調作為提升車輛舒適性的關鍵系統，在實際運用中可能發生故障，因此為了行車的舒適感與安全，一定要根據汽車空調的故障問題采取相應的處理措施。同時，針對一些較老型號汽車，由于空調系統故障多發，所以需要經常進行定時維修工作，并了解平時運用中央空調的注意事項，如此才可以保證中央空調系統的正常工作效果。

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作者簡介：

楊銳，男，1985年生，助教，研究方向為就業指導與服務、汽車制造與試驗技術。