汽車空調(diào)系統(tǒng)故障排查

蘇秀花, 閆小波, 全旺賢, 賴建文, 許醇婷

(柳州五菱新能源汽車有限公司, 廣西 柳州 545007)

空調(diào)系統(tǒng)是汽車重要的組成部件,具有換氣、溫度調(diào)節(jié)以及除霜除霧等功能[1-3],可降低駕駛員的疲勞強(qiáng)度,提高駕駛員在行車過(guò)程中的安全性[4],其性能好壞直接影響到車輛品質(zhì)。因此,在汽車空調(diào)系統(tǒng)發(fā)生故障后,快速找到故障發(fā)生的原因并解除故障,對(duì)車輛用戶具有重要意義。本文基于汽車空調(diào)系統(tǒng)常出現(xiàn)的幾種故障,以空調(diào)系統(tǒng)的組成及工作原理為基礎(chǔ),推導(dǎo)出空調(diào)系統(tǒng)可能發(fā)生故障的位置或零件,著重分析故障排查的步驟及解決措施,從而快速解決空調(diào)故障。

1 汽車空調(diào)系統(tǒng)的組成及工作原理

本文以單蒸發(fā)器、單壓縮機(jī)電動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)為例解析空調(diào)系統(tǒng)的工作原理(如圖1所示)。該空調(diào)系統(tǒng)由制冷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)(PTC)、空氣分配系統(tǒng)、空調(diào)控制系統(tǒng)組成。通過(guò)冷卻、干燥、暖風(fēng)、循環(huán)等功能來(lái)控制進(jìn)入車內(nèi)的空氣[5-6],以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)溫度、通風(fēng)、除霜等功能[7]。

圖1 空調(diào)系統(tǒng)控制原理

該系統(tǒng)利用水加熱器總成PTC和發(fā)動(dòng)機(jī)余熱來(lái)實(shí)現(xiàn)空調(diào)暖風(fēng)功能。通過(guò)高壓供電給PTC,同時(shí)低壓線路檢測(cè)PTC工作溫度來(lái)進(jìn)行過(guò)熱保護(hù)。加熱器位于機(jī)艙內(nèi),暖風(fēng)功能開(kāi)啟時(shí),空調(diào)水泵將冷卻液輸送到PTC加熱器內(nèi)部加熱。加熱后的冷卻液通過(guò)管路流經(jīng)HVAC總成內(nèi)的暖風(fēng)加熱器作為熱源,加熱HVAC風(fēng)道內(nèi)的空氣形成空調(diào)暖風(fēng)。若發(fā)動(dòng)機(jī)余熱能滿足乘員艙制熱需求,則不開(kāi)啟PTC;反之,則開(kāi)啟暖風(fēng)水泵和PTC,由PTC和發(fā)動(dòng)機(jī)余熱共同給乘員艙制熱。車輛采用高壓供電的空調(diào)壓縮機(jī),并通過(guò)低壓線路的LIN線控制壓縮機(jī)進(jìn)行循環(huán)制冷。

圖2為該空調(diào)系統(tǒng)的熱管理控制器控制框圖,根據(jù)空調(diào)的系統(tǒng)框圖,維修人員可快速理解空調(diào)系統(tǒng)的工作原理,了解空調(diào)各個(gè)用電器間的通訊關(guān)系。

圖2 空調(diào)系統(tǒng)熱管理控制器控制框圖

2 空調(diào)系統(tǒng)常見(jiàn)故障及分析

結(jié)合服務(wù)站的反饋,空調(diào)系統(tǒng)的常見(jiàn)故障有：①空調(diào)無(wú)法開(kāi)啟;②制冷功能不正常(輸出溫度與選定溫度不一致),僅制冷功能失效(鼓風(fēng)機(jī)正常工作);③空調(diào)風(fēng)扇不出風(fēng);④空調(diào)風(fēng)速不可調(diào)(鼓風(fēng)機(jī)正常工作);⑤空調(diào)出風(fēng)模式調(diào)節(jié)不正常、內(nèi)外循環(huán)調(diào)節(jié)失效;⑥空調(diào)水泄漏。

2.1 空調(diào)無(wú)法開(kāi)啟

車輛正常啟動(dòng)后,打開(kāi)空調(diào)開(kāi)關(guān),空調(diào)無(wú)法開(kāi)啟。發(fā)生故障的原因可能有：①TCS(熱管理控制器)故障,導(dǎo)致TCS與空調(diào)控制面板或中控屏失去通訊;②空調(diào)控制面板或中控屏故障,空調(diào)開(kāi)關(guān)無(wú)法開(kāi)啟;③空調(diào)控制面板或中控屏線束斷路,空調(diào)控制面板或中控屏與空調(diào)系統(tǒng)失去通訊。

故障排查步驟如下：

1) 首先檢查蓄電池電壓是否正常。蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)電壓值范圍為11～14 V,若電壓值低于11 V,則需給蓄電池充電或更換蓄電池。

2) 檢查空調(diào)控制面板或中控屏是否正常。若中控屏黑屏或凍屏,則維修中控屏或線束。若空調(diào)控制面板按鍵卡滯、失靈或背光燈不亮,則維修控制面板或線束。

3) 將診斷儀連接到故障車輛的OBD接口讀取車輛故障碼。若有TCS相關(guān)的故障碼,則依對(duì)應(yīng)故障碼的維修建議進(jìn)行維修。

4) 檢查空調(diào)控制面板線束。根據(jù)圖3的電路原理圖,檢查空調(diào)控制面板電路圖的LIN3線束問(wèn)題。檢測(cè)空調(diào)控制面板線束端連接器各個(gè)端子之間的電阻值,電阻測(cè)量值應(yīng)小于1 Ω。若線束檢查出現(xiàn)問(wèn)題,則需更換空調(diào)控制面板的線束或連接器,再進(jìn)行功能驗(yàn)證。

5) 更換空調(diào)控制面板,進(jìn)行功能驗(yàn)證。

圖3 空調(diào)控制面板電路原理圖

2.2 制冷功能不正常

對(duì)故障車進(jìn)行檢查,打開(kāi)車輛空調(diào)后,啟動(dòng)制冷功能,出風(fēng)口位置有風(fēng)吹出,鼓風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行,但無(wú)冷風(fēng)吹出,吹出的是自然風(fēng),達(dá)不到制冷的效果[8]。發(fā)生故障的原因可能有：①空調(diào)系統(tǒng)壓力異常;②管路泄漏,制冷劑缺失;③壓縮機(jī)保險(xiǎn)熔斷,導(dǎo)致壓縮機(jī)不工作;④壓縮機(jī)控制器損壞,導(dǎo)致壓縮機(jī)不工作;⑤空調(diào)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器損壞;⑥冷暖風(fēng)門故障。

故障排查步驟如下[9]：

1) 直接觀察。首先觀察空調(diào)管路。若空調(diào)的回路某處有油漬[10],可用皂泡法確認(rèn)空調(diào)回路是否有滲漏。其次查看電氣線路。若管路滲漏、電氣線路斷路,則需更換或維修相應(yīng)組件。

2) 觸摸檢測(cè)空調(diào)制冷回路的高壓端溫度。空調(diào)工作10～15 min左右,將手放在空調(diào)系統(tǒng)高壓端的管路和部件位置。順序由壓縮機(jī)的出口管→前端冷卻模塊的冷凝器→前端冷卻模塊的干燥罐→膨脹閥進(jìn)口管處,手觸摸到的溫度感知應(yīng)為由熱到暖。若是觸摸過(guò)程中發(fā)現(xiàn)某處溫度很高,則需檢查空調(diào)前端冷卻模塊的電子風(fēng)扇是否損壞。若電子風(fēng)扇損壞,則需更換電子風(fēng)扇并重新進(jìn)行功能驗(yàn)證;若電子風(fēng)扇正常工作,則需檢查三態(tài)壓力開(kāi)關(guān)是否正常工作。若觸摸的這些零件溫度較低,則可能是空調(diào)制冷回路發(fā)生阻塞、制冷劑缺失、壓縮機(jī)不運(yùn)行或運(yùn)行不良等故障,需根據(jù)相應(yīng)的故障進(jìn)行維修。

3) 觸摸檢測(cè)空調(diào)制冷回路的低壓端溫度。制冷劑從入口到出口,在流動(dòng)的同時(shí)起到降溫的效果,溫度不斷降低[8],因此溫度的感知情況應(yīng)為：冷凝器入口到冷凝器出口處溫度逐漸降低。空調(diào)工作10～15 min左右,用手觸摸空調(diào)回路低壓端的管路和部件。從蒸發(fā)器到壓縮機(jī)的進(jìn)口管處,手感溫度應(yīng)為由涼到冷。若檢測(cè)位置不涼,則需用壓力檢測(cè)儀檢測(cè)管路的壓力,若壓力低于標(biāo)準(zhǔn)值,則說(shuō)明缺失制冷劑,需向回路增加制冷劑;若壓力正常,則需觀察空調(diào)壓縮機(jī)是否工作。若壓縮機(jī)正常工作,則需檢查回路是否發(fā)生堵塞,即觀察管路外壁是否有少量水汽。若無(wú)水汽,則說(shuō)明該管路堵塞,需更換該處管路[11]。若管路沒(méi)問(wèn)題,則需檢查膨脹閥是否損壞,將膨脹閥拆下,用頂針推開(kāi)膨脹閥開(kāi)口處;若無(wú)法打開(kāi)膨脹閥,則說(shuō)明膨脹閥損壞,需更換膨脹閥[12]。

4) 用相同規(guī)格的保險(xiǎn)絲替換,檢查壓縮機(jī)保險(xiǎn)是否熔斷。若更換保險(xiǎn)絲后故障解除,則可判斷故障是由保險(xiǎn)絲熔斷或者虛接導(dǎo)致,更換新的保險(xiǎn)絲即可。若保險(xiǎn)絲再次熔斷,則需利用電路圖排查并檢修短路處。

5) 將診斷儀連接到故障車輛的OBD接口讀取車輛故障碼。若有故障碼,則根據(jù)對(duì)應(yīng)故障碼的維修建議進(jìn)行維修。

6) 車輛維修后,清除診斷儀的故障碼,重新連接車輛診斷儀讀取故障碼,確認(rèn)車輛故障已解除。

2.3 空調(diào)風(fēng)扇不出風(fēng)

車輛正常開(kāi)啟后,打開(kāi)空調(diào)開(kāi)關(guān),空調(diào)風(fēng)扇不出風(fēng)。發(fā)生故障的原因可能有：①鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)部保險(xiǎn)熔斷,導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)不工作;②鼓風(fēng)機(jī)繼電器損壞,導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)不工作;③鼓風(fēng)機(jī)本體損壞;④TCS(熱管理控制器)故障,導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)失去通訊;⑤鼓風(fēng)機(jī)線束斷路,導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)失去通訊。

故障排查步驟如下：

1) 檢查鼓風(fēng)機(jī)保險(xiǎn)。用相同規(guī)格的保險(xiǎn)絲替換原有的鼓風(fēng)機(jī)保險(xiǎn)。若安裝新的保險(xiǎn)絲后,故障解除,可判斷故障由鼓風(fēng)機(jī)保險(xiǎn)絲熔斷或虛接引起,更換新的保險(xiǎn)絲即可。若保險(xiǎn)絲再次熔斷,利用電路圖檢修短路處。

2) 檢查鼓風(fēng)機(jī)繼電器。用相同規(guī)格繼電器替換原有的鼓風(fēng)機(jī)繼電器。若安裝新的繼電器后,故障解除,則可判斷故障由繼電器損壞引起,更換新的繼電器即可。

3) 將診斷儀連接到故障車輛的OBD接口讀取車輛故障碼。若有故障碼,則根據(jù)對(duì)應(yīng)故障碼的維修建議進(jìn)行故障維修。

4) 檢查鼓風(fēng)機(jī)供電腳。根據(jù)圖4中的鼓風(fēng)機(jī)電路原理圖,斷開(kāi)鼓風(fēng)機(jī)連接器IP133,測(cè)線束端電壓。在ON檔條件下,風(fēng)量調(diào)節(jié)至任意檔,電壓的正常值為11～14 V。若電壓在范圍內(nèi),則進(jìn)行步驟6檢查鼓風(fēng)機(jī)。若電壓不在范圍內(nèi),則更換鼓風(fēng)機(jī)。

5) 檢查鼓風(fēng)機(jī)線束。斷開(kāi)鼓風(fēng)機(jī)連接器IP133,測(cè)線束電阻值,電阻值應(yīng)小于1 Ω。若電阻在范圍內(nèi),則進(jìn)行下一步檢查。若電阻不在范圍內(nèi),則需更換鼓風(fēng)機(jī)線束。

6) 檢查鼓風(fēng)機(jī)。斷開(kāi)鼓風(fēng)機(jī)連接器IP133,給鼓風(fēng)機(jī)兩端子通蓄電池電壓,檢查其是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。正常情況下鼓風(fēng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。若檢查出現(xiàn)異常,則需更換鼓風(fēng)機(jī)。

7) 檢查鼓風(fēng)機(jī)至調(diào)速模塊線路。斷開(kāi)調(diào)速模塊線束連接器,測(cè)量鼓風(fēng)機(jī)線束與調(diào)速模塊線束之間的電阻。若檢查異常,說(shuō)明控制線路斷路或接觸不良,需更換對(duì)應(yīng)線束。

8) 檢查空調(diào)控制器電源。斷開(kāi)空調(diào)控制器連接器,打開(kāi)車輛電源開(kāi)關(guān),測(cè)量空調(diào)控制器連接器電源端子與接地之間電壓。標(biāo)準(zhǔn)電壓值為11～14 V。若電壓值在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi),則進(jìn)行下一步檢查。若電壓值不在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi),說(shuō)明電源線路斷路或接觸不良,需更換對(duì)應(yīng)線束。

9) 檢查TCS(熱管理控制器)。斷開(kāi)空調(diào)控制器連接器,測(cè)量空調(diào)控制器連接器接地端子與接地之間的電阻。標(biāo)準(zhǔn)電阻值要求小于 1 Ω。若電阻不在合理范圍內(nèi),則需要維修故障線路。

10) 重新進(jìn)行功能驗(yàn)證。

圖4 電路原理圖

2.4 空調(diào)風(fēng)速不可調(diào)(鼓風(fēng)機(jī)工作正常)

啟動(dòng)車輛的空調(diào)系統(tǒng),打開(kāi)制冷或制熱功能,調(diào)節(jié)檔位開(kāi)關(guān),風(fēng)速?zèng)]有變化,但是鼓風(fēng)機(jī)正常工作。發(fā)生故障的原因可能有：①鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速電阻模塊電阻值不在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi),無(wú)法實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能;②空調(diào)控制面板的調(diào)速按鍵失效;③TCS(熱管理控制器)與鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速電阻模塊失去通訊,無(wú)法實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能;④調(diào)速電阻模塊線束斷路,鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速電阻模塊失去通訊,無(wú)法實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能。

故障排查步驟如下[13]：

1) 檢查鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速電阻模塊。用萬(wàn)用表檢查調(diào)速電阻模塊IP134的電阻值。若電阻值不在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi),則需更換調(diào)速電阻模塊。

2) 將診斷儀連接到故障車輛的OBD接口讀取車輛故障碼。若有故障碼,則根據(jù)對(duì)應(yīng)故障碼的維修建議進(jìn)行維修。

3) 檢查調(diào)速電阻模塊線束。根據(jù)圖4中的調(diào)速電阻電路圖排查調(diào)速電阻的線束問(wèn)題。斷開(kāi)電阻模塊IP134,測(cè)線束電阻值,電阻值應(yīng)小于1 Ω。若電阻不在范圍內(nèi),則需要更換調(diào)速電阻電路線束。

4) 故障解除后,重啟車輛進(jìn)行功能驗(yàn)證。

2.5 出風(fēng)模式調(diào)節(jié)不正常、內(nèi)外循環(huán)調(diào)節(jié)失效

檢查故障車輛空調(diào),空調(diào)開(kāi)啟后,選擇吹臉、吹腳或除霜模式,出風(fēng)模式不正常;或選擇空氣內(nèi)、外循環(huán)調(diào)節(jié)模式,其功能失效。發(fā)生故障的原因可能有：①模式風(fēng)門、循環(huán)風(fēng)門故障;②模式風(fēng)門、循環(huán)風(fēng)門執(zhí)行器線束斷路,導(dǎo)致模式風(fēng)門、循環(huán)風(fēng)門執(zhí)行器不工作;③風(fēng)道堵塞或漏風(fēng)。

故障排查步驟如下：

1) 查看模式風(fēng)門、循環(huán)風(fēng)門擋板是否卡滯。拆空調(diào)箱總成查看風(fēng)門擋板,若風(fēng)門擋板卡滯,則維修風(fēng)門。

2) 將診斷儀連接到故障車輛的OBD接口讀取車輛故障碼。若有故障碼,則根據(jù)對(duì)應(yīng)故障碼的維修建議進(jìn)行維修。

3) 檢查模式風(fēng)門執(zhí)行器線束。根據(jù)“模式風(fēng)門執(zhí)行器IP129或IP130電路圖”排查線束問(wèn)題。模式風(fēng)門執(zhí)行器電路圖見(jiàn)圖4相應(yīng)位置,斷開(kāi)模式風(fēng)門執(zhí)行器IP129或IP130,測(cè)線束電阻值,電阻值應(yīng)小于1 Ω。電阻不在范圍內(nèi),則需更換模式風(fēng)門執(zhí)行器線束。

4) 故障解除后,重啟車輛進(jìn)行功能驗(yàn)證。

2.6 空調(diào)水泄漏

故障車輛出現(xiàn)空調(diào)漏水問(wèn)題,其原因可能有：①排水管與HVAC脫開(kāi);②排水管與車身連接故障;③排水管破損;④排水管堵塞。可通過(guò)排查可疑問(wèn)題點(diǎn)進(jìn)行維修。

3 典型案例分析

某MPV在行駛50 000 km后啟動(dòng)空調(diào)制冷,吹風(fēng)機(jī)風(fēng)量及風(fēng)量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)正常使用,但是開(kāi)啟冷風(fēng)偶爾會(huì)出現(xiàn)空調(diào)冷氣時(shí)有時(shí)無(wú)的情況。該車型空調(diào)系統(tǒng)圖如圖5所示。

圖5 某MPV空調(diào)系統(tǒng)圖

根據(jù)故障現(xiàn)象可知,空調(diào)管路系統(tǒng)及冷暖空調(diào)箱大總成機(jī)械鏈接結(jié)構(gòu)沒(méi)有問(wèn)題。初步懷疑為空調(diào)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不正常。

排除方法：正常啟動(dòng)車輛,按下空調(diào)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)和內(nèi)外循環(huán)開(kāi)關(guān)。運(yùn)行5 min后,用壓力表檢查壓縮機(jī)吸氣管組件的吸氣壓力為238 kPa、壓縮機(jī)排氣管口排氣壓力為1 928 kPa。均在正常范圍(196～3 140 kPa)內(nèi),說(shuō)明空調(diào)壓縮機(jī)運(yùn)行正常。下一步檢查溫度傳感器,將溫度傳感器拆下,將數(shù)字萬(wàn)用表調(diào)到歐姆檔位,兩表筆分別接傳感器針腳,25 ℃時(shí)額定電阻為1.9～2.172 kΩ。把傳感器工作區(qū)域放進(jìn)開(kāi)水里(注意浸泡的時(shí)間為1～3 min),觀察傳感器電阻的變化,此時(shí)電阻降到180～250 Ω(具體數(shù)值視開(kāi)水的溫度),判定溫度傳感器也正常。最后檢查常開(kāi)型冷媒電磁閥及熱管理控制器是否存在故障。用電壓表電壓檔,采用背插法測(cè)量電磁閥的輸入電壓,制冷模式下檢查輸入電壓是否在12 V及0 V來(lái)回跳轉(zhuǎn),考慮到接觸不良重新拔插冷媒電磁閥接插件,繼續(xù)測(cè)量電壓還是來(lái)回跳轉(zhuǎn),說(shuō)明冷媒電磁閥及冷媒電磁閥繼電器正常開(kāi)閉。用電壓表電壓檔,繼續(xù)測(cè)量熱管理控制器的輸入電壓,電壓表現(xiàn)為時(shí)有時(shí)無(wú),說(shuō)明熱管理控制器損壞。將熱管理控制器更換后故障消除。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)目前汽車空調(diào)系統(tǒng)常見(jiàn)的故障問(wèn)題,分析了可能發(fā)生故障的原因;根據(jù)不同的原因制定對(duì)應(yīng)的故障排查方法;結(jié)合診斷儀技術(shù),提出相應(yīng)的診斷步驟、診斷標(biāo)準(zhǔn)以及解決措施。從而達(dá)到快速解決汽車空調(diào)系統(tǒng)故障的目的,為解決汽車空調(diào)系統(tǒng)故障提供了一套較完整的流程及方法。