汽车空调系统的构成、原理及故障诊断

1、空调系统的功能

汽车空调系统是一种用于维持车辆内部温度和湿度的系统，旨在提供驾驶员和乘客舒适的乘坐环境。现代汽车空调主要包含四种功能：

（1）控制车厢内的气温，加热空气或冷却空气，把车内温度控制到舒适的水平；

（2）排出空气中的湿气，干燥空气吸收人体汗液，以营造更舒适的环境；

（3）吸入新新鲜空气，具有通风及换气功能；

（4）过滤空气，排除空气中的灰尘和花粉。

汽车空调系统主要由压缩机、冷凝器、蒸发器、孔管或膨胀阀、储液干燥器、高低压管路、鼓风机、控制电路等部分组成，各部分之间采用铜管（或铝管）与高压橡胶管连接成一个密闭系统。

2、空调系统的工作原理

制冷系统工作时，制冷剂以不同的状态在密闭系统内循环流动，其原理是，将气体压缩；通过放出热量使气体液化（冷凝）；在吸收热量的情况下，通过减压来使液体气化。

汽车空调制冷过程的每一循环包括四个基本过程：

①压缩过程：压缩机吸入蒸发器出口处低温（0℃）低压(0.147MPa）的制冷剂气体，将其压缩成高温(70~80℃）高压(1.471MPa）的气体排出压缩机。

②冷凝放热过程：高温高压的过热制冷剂气体进入冷凝器，压力和温度降低。当气体的温度降至40~50℃时，制冷剂气体变成液体，并放出大量的热。

③节流膨胀过程：温度和压力较高的制冷剂液体通过膨胀阀装置后体积变大，压力和温度急剧下降，以雾状（细小液滴）排出膨胀装置。

④蒸发吸热过程：雾状制冷剂进入蒸发器。此时制冷剂的沸点远低于蒸发器内温度，因此制冷剂液体蒸发成气体。在蒸发过程中大量吸收周围的热量，然后低温低压的制冷剂蒸发又进入压缩机。

3、空调系统的主要部件

（1）空调压缩机

功用：汽车空调系统的压缩机安装在发动机前部，由发动机曲轴上的驱动轮经驱动带驱动旋转。压缩机是制冷循环系统的动力源，其功用是驱动制冷剂循环流动，将低温、低压的气态制冷剂压缩成高温、高压的气态制冷剂。

分类：空调压缩机种类繁多，形式各异，主要有斜盘式（翘板式）、曲柄连杆式、转子式、叶片式、螺杆式和涡旋式六种。目前，汽车空调系统一般都采用斜盘式、曲柄连杆式或转子式压缩机。

（2）空调压缩机电磁离合器

功用：空调压缩机电磁离合器的功用是根据需要接通或切断发动机与压缩机之间的动力传递。电磁离合器是汽车空调控制系统中最重要的部件之一，受空调 A / C 开关、温度控制器和压力开关等部件的控制。

结构：电磁离合器一般安装在压缩机前端并作为压缩机总成的一部分，主要由电磁线圈、驱动带轮、压盘、轴承等零部件组成。

1﹣压缩机驱动端盖；2﹣电磁线圈电极引线；3﹣电磁线圈；4﹣驱动带轮；5﹣压盘；6﹣片簧；7﹣压盘轮穀；8﹣滚珠轴承；9﹣压缩机轴

（3）冷凝器

功用：冷凝器是热交换装置，它的功用是将空调压缩机送来的高温、高压气态制冷剂中的热量散发到车外，使制冷剂冷凝成高温、高压液体再进入储液干燥器。

结构：冷凝器通常设置在散热器前面，一般采用铝质材料制造。

（4）蒸发器

蒸发器是热交换装置，一般采用铝质材料制造，其在车内的安装位置视车型而定。空调系统工作时，来自节流装置的低温、低压液态雾状制冷剂通过蒸发器管道时蒸发，吸收车内空气的大量热量而制冷，同时低压雾状制冷剂变为低压气态制冷剂，并回到压缩机。

1﹣排管；2﹣散热片；3﹣框架；A ﹣来自膨胀阀的液体制冷剂；B ﹣气体制冷剂；C ﹣车厢热空气；D ﹣吹出的冷风

（5）储液干燥器

功用：膨胀阀系统的储液干燥器是液态制冷剂的一个储存箱，能以一定的流量向膨胀阀输送液态制冷剂，同时可除去制冷剂中的异物和水汽，并能从其上方的玻璃视液窗观察制冷剂的数量；孔管系统储液干燥器主要功能是使回气管路中的制冷剂气液分离，防止液态制冷剂冲击压缩机。

结构：膨胀阀系统和孔管系统储液干燥器结构如下图所示。

（6）膨胀阀和孔管

功用：膨胀阀和孔管都是节流装置，用来解除液态制冷剂的压力，使制冷剂能在蒸发器中膨胀变成蒸气，它是制冷系统高、低压侧的分界点。

结构：热力膨胀阀结构如下图所示。

1,11﹣膜片；2﹣内平衡口；3,21﹣针阀；4﹣蒸发器出口；5,16﹣阀座；6,20﹣阀体；7﹣通储液罐的进口；8一弹簧；9,18﹣遥控感温包；10,13﹣毛细管；12﹣感温包压力；14﹣推杆；15﹣蒸发器出口压力；17﹣过热弹簧；19﹣弹簧压力板

（7）空调常用传感器

车内温度传感器：一般安装在仪表板下端，在前、后双空调式车上多在前、后座上各装一个，是具有负温度系数的热敏电阻。

车外温度传感器：采用热敏电阻检测车外空气温度，并将温度信号输入到空调 ECU。

蒸发器出口温度传感器：安装在蒸发器片上，用来检测蒸发器表面温度变化，由此控制压缩机的工作状态。

光照传感器：将日光照射量变化转换为电流变化，并将此信号输入空调 ECU ，空调 ECU 根据此信号调整车用鼓风机吹出的风量与温度。

烟雾浓度传感器：采用光电型散射光式烟雾浓度传感器检测烟雾，通过空调 ECU 可使空气交换器在有烟雾时自动运转，没有烟雾时自动停止，总能保持车内空气清新。

（8）自动空调电子膨胀阀

功用：电子膨胀阀可将蒸发器出口的温度和压力信号送入控制器，以实现多功能的流量控制和调节。

分类：电子膨胀阀分为电磁式和电动式，电动式又分为直动型和减速型。

4、空调系统的故障诊断

（1）空调系统不制冷

1）故障现象

接通空调开关 A / C 与鼓风机开关后，出风口无冷风吹出。

2）故障原因

电磁离合器线圈断路。

压缩机损坏。

③控制线路中温控开关或低压开关损坏。

④系统内制冷剂全部漏光。

⑤储液干燥器或膨胀阀堵塞。

3）故障诊断

①启动发动机正常运转，接通空调开关 A / C ，检查电磁离合器能否吸合。

②若电磁离合器吸合，而压缩机不转，应检查离合器线圈的电阻值。

③若电阻小于规定值，说明线圈匝间短路，应更换线圈。

④若电阻符合规定值，说明压缩机内部卡死，应检修或更换压缩机。

⑤如果压缩机运转正常，则应检查储液干燥器或膨胀阀是否堵塞。

⑥若电磁离合器不吸合，应检查低压开关处电源线上的电压。

⑦若电压为零，则检查温控开关及线路连接是否正常。

⑧若电压正常，可短接低压开关。

⑨若电磁离合器仍不吸合，应检查电磁离合器线圈或连接线路是否断路。

⑩电磁离合器若能吸合，应检查系统内制冷剂是否适量，测试压缩机工作是否正常。

（2）空调系统风量不足或无风

1）故障现象

接通点火开关，将鼓风机开关转到某一挡位或所有挡位时，出风口不出风或出风量过小。

2）故障原因

①熔断器断路。

②空调继电器损坏。

③鼓风机开关接触不良或损坏。

④某一挡位电阻断路。

⑤鼓风机电机损坏。

⑥连接线路断路或接触不良。

⑦通风管道不畅或风门不能打开。

3）故障诊断

①鼓风机开关置于任何挡位，出风口均不出风时，应首先检查熔断器是否断路，若熔断器断路，应核对熔断器的容量是否符合要求，检查线路及鼓风机电机电枢绕组是否搭铁，查明原因并修复或更换；若熔断器良好，则应检查鼓风机开关导线上的电压。电压为零时，应检查空调继电器的线圈是否断路、触点能否闭合，检查中央线路板及连接线路是否断路；电压正常时，应检查鼓风机开关是否损坏，鼓风机搭铁是否良好。上述检查均正常，则应检修鼓风机电机。

②鼓风机电机仅在某一挡位不能转动时，应检查鼓风机开关该挡位的触点是否导通，该挡至分挡电阻间的连接导线及分挡电阻是否断路，并酌情予以修复。

③鼓风机开关置于任何挡位时，鼓风机电机转动缓慢，各出风口风量均较少，一般是鼓风机电机损坏或鼓风机开关及连接导线接触不良。应检查连接导线各插接件是否松动，鼓风机电机搭铁是否良好，鼓风机开关各接点接触是否良好。最后对鼓风机电机进行检修。

④鼓风机电机运转正常，但个别出风口无风或风量过小，应检查该风口出风管道中有无异物堵塞，风门能否打开，各连接管道是否密封，并酌情予以修复。

（3）空调制冷效果差

1）故障现象

接通空调开关 A / C 和鼓风机开关后，出风口有冷风，但温度偏高而无凉爽感，车厢内温度下降缓慢。

2)故障原因

①系统内制冷剂量不足。

②储液干燥器或膨胀阀滤网堵塞。

③膨胀阀感温包失效。

④冷凝器或蒸发器堵塞、表面严重脏污，影响热交换。

⑤压缩机 V 带打滑或离合器打滑。压缩机工作不良。

⑥鼓风机开关接触电阻过大或鼓风机功率不足。

3）故障诊断

①检查压缩机 V 带是否打滑， V 带损坏而引起打滑时应予更换；V 带过松时，应予以调整。

②启动发动机并接通空调开关 A / C 后，若听到刺耳的金属摩擦声，一般是电磁离合器打滑，应检修电磁离合器。

③用手触摸系统管路和各部件。正常情况下，高压端管路温度为55~65℃，手感热而不烫手；低压端管路为低温状态，其部件及连接管路有水珠。

a．如果高压端手感烫手，应检查冷凝器的冷却效果是否良好，其方法是：在车辆前方放置一个大功率风扇，直接冷却冷凝器。此时，若现象消失，则应检查冷凝器表面是否清洁，冷却风扇转动是否缓慢，风扇护罩是否损坏；如果现象仍然存在，则可能是制冷剂过多。

b．如果高压端手感热度不够，则可能是制冷剂量不足或压缩机工作不良。

c．如果在储液干燥器上出现霜冻或水露，则说明干燥器破碎堵住制冷剂流通管道，此时应更换新件。

d．膨胀阀工作正常时，其进口连接处是热的，但出口连接处是凉的，有水珠。若膨胀阀出口处有霜冻现象，说明膨胀阀的阀口可能被堵塞，必须立即处理。

e．低压管手感冰凉、有水珠，但不应有霜冻。若出现霜冻，则可能是膨胀阀的感温包内传感液体漏光，需更换新件。

④经上述直观检查，若不能准确判断故障所在，可借助歧管压力表总成检测系统高、低压侧的压力值，作为判断故障的依据，如下表所示。

空调系统压力及故障原因表