汽车空调系统工作原理及故障诊断

覃京翎

（柳州城市职业学院 机电与汽车工程学院，广西 柳州 545036）

由于人们经济收入水平不断提升，出行要求也有了改变，对汽车的需求量不断增加，从而推动了汽车行业的快速发展。目前我国的汽车行业已经进入了持续、健康的发展阶段，购买汽车的主体逐渐成为普通人群。与此同时，广大消费者对汽车的性能和质量也提出了较高的要求，汽车空调系统是汽车重要的组成部分，可以为人们提供舒适的乘驾体验，而对于空调系统的故障诊断和维修则是需要专业人员加强学习和提升的地方。

汽车空调系统是由制冷系统、取暖系统、配气系统和控制系统四个部分组成。

1.1 制冷系统

制冷系统主要是对车内存在的空气或从车外进来的空气进行除湿、冷却降温的一个过程，通过制冷系统可以使车内的温度达到一个舒适的程度。汽车空调制冷系统主要是由鼓风机、蒸发器、膨胀阀、储液干燥器、冷凝器、压缩机等部分构成的。制冷系统在工作的过程中，制冷剂会在密闭系统内以各种不同的形态进行不断的循环流动，该循环过程分为吸热、节流、放热、压缩这四个基本过程，这几个基本过程进行不断循环，就可以将蒸发器周围的空气温度降到合适的温度范围内，最终实现调节温度的目的。

1.2 取暖系统

取暖系统的主要功能是对从车外流入的空气以及车内存在的空气进行加热，从而实现除霜、除湿、取暖的目的。

1.3 配气系统

配气系统的主要功能是将车外的新鲜空气输送到车内，使空气进行对流，从而达到通风换气的目的，并且可以按照乘用人员的要求来改变冷暖气流的分配和流向。同时还能有效去除车内残存的烟气、臭味、尘埃及有毒气体等，使车内的空气始终保持清爽舒适的感受。

1.4 控制系统

此系统的主要功能是对制冷系统和取暖系统的压力及温度进行合理控制，同时还控制车内空气的流向、风量和温度，使空调系统保持正常的运行状态。

汽车空调在正常的运行过程中，可以采取多种制冷方式，例如热电制冷、涡流管制冷、液化气制冷等常见制冷方式。不同汽车的空调的冷循环方式和工作原理不同，不同的制冷方式所采用的制冷原理也不同，其运行的路线和控制系统都会存在很大的差别，所以在对汽车空调进行维修的过程中需要先对汽车空调的制冷方式进行了解和掌握。通常来说，在购买汽车的时候都配有出厂报告，报告上都会将汽车的制冷电路图进行明确标注，如果汽车的空调系统出现了损坏，就可以根据电路图来查找原因，快速找到出现损坏的具体部位。图1为汽车空调蒸汽压缩式制冷的循环图，通过这个图片可以看出汽车空调系统的具体工作原理，这样在对汽车空调故障进行检查的时候就可以快速地查出问题的根源。

制冷系统是汽车空调系统中最容易出现故障的系统。其常见的故障有不制冷、制冷不足和制冷效果不稳定等故障，需要经过故障原因分析之后才能确定维修方案。以下是对三种常见故障的具体分析。

2.1 空调不制冷

造成空调不制冷的原因有压缩机故障、制冷剂缺少、阀片受损三方面的原因。

1.压缩机损坏

首先要考虑的是控制空调制冷系统的压缩机是否损坏。损坏原因可能是压缩机内部的电路短路，使得压缩机无法正常运行，或者是系统压力不足等原因。如果想要确定压缩机是否损坏，可以通过更换压缩机线圈或者是更换压缩机控制面板的方法确定。

2.阀片损坏

压缩机损坏会使制冷系统出现故障，而阀片损坏会影响压缩机的正常运转，从而导致空调系统无法正常制冷。例如气缸或者是活塞在使用过程中出现了严重的磨损，会使系统没有压力，最终导致空调系统无法制冷，这时候只需要更换压缩机即可。

3.制冷剂缺少

还有可能是因为缺少制冷剂，这时只需添加适量的制冷剂就可以解决问题。有的时候缺少制冷剂是因为制冷压缩机出现了泄露问题，这就需要维修或更换制冷压缩机。

2.2 制冷量不足

制冷量不足是汽车空调系统中一个常见的故障。该故障主要体现在车内的风速很大、温度也调到了最低，但是车内的实际温度还是较高，没有明显地降温，车内温度无法让乘车人员感到舒适。造成此故障的原因主要有以下几个：

1.压缩机的驱动皮带松弛

汽车长期运转会发生传动皮带松弛现象，从而导致压缩机内的制冷剂和转速同时出现输送速度缓慢，空调系统的制冷效果不佳。通常情况下对皮带出现松弛的诊断方法多采用的是用手拨动皮带，如果可以翻转90度左右就说明皮带的松紧度正好合适，如果翻转的角度要比90度大得多，就说明此时皮带的松紧度已经过于松弛。另外还要对皮带进行检查，如果有明显的损坏就应该及时更换皮带。

2.膨胀阀的阀口过大

膨胀阀一般存在于蒸发器和储液筒中间，主要功能是节流降压，制冷剂在通过膨胀阀之后会处于液体状态，方便顺利进入蒸发器中蒸发。膨胀阀开口的大小可以直接影响到膨胀阀的正常运行。如果膨胀阀的开口过大，它的表面温度就会出现结霜或是降低的现象，这样容易造成下游压力上升，上游压力下降，从而严重影响到制冷剂的正常流动性能，由此造成了空调系统制冷量不足的故障。膨胀阀及其工作原理如图2、图3所示。（1：感温包压力，作用在使阀趋向开启的膜片一侧；
2：蒸发压力，作用在膜片下方；
：弹簧力，作用在膜片下方）

3.制冷剂不足

制冷剂是空调系统中负责制冷的重要载体，如果缺少制冷剂就会造成空调系统的制冷性能下降。通过观察干燥罐对制冷剂的满足量进行有效判断。具体方法有：空调稳定中，观察视液镜的情况，如果存在缓慢、连续的气泡，就说明制冷剂满足不了需求量；
如果气泡出现了明显的连续翻转，就说明制冷剂缺乏程度较为严重，要及时补充制冷剂，使其满足制冷需求量。在补充制冷剂的时候，不仅可以从低压侧进行补充，也可以从高压侧进行补充。若从高压侧进行补充，就要先将汽车发动机关闭，这样可以防止制冷剂倒流；
若从低压侧进行补充，就要保证制冷剂不出现倒置现象，这样可以防止压缩机发生不良现象。

4.制冷剂过量

如果制冷剂的用量添加过多，在经过压缩机压缩之后产生的气态制冷剂也往往会具有更多的热量，此时热量超出了散热系统可以承受的范围，必定会造成系统内的热量过多无法及时排出的现象，影响到空调系统的制冷效果。出现这种情况的时候也可以通过对视液镜进行观察的方法来判断是否添加了适量的制冷剂，如果是因为添加的制冷剂太多，则可以从低压侧将一部分制冷剂排出来，这样来确保制冷剂用量满足制冷需求量。

5.冷凝器的散热效果不好

为了保证冷凝器具有良好的散热效果，必须保证表面干净整洁，以及满足系统要求的送风量。尤其在汽车处于长时间的运行过程中，外界环境无法控制，再加上汽车在行驶的路途中不便对其进行清洁，必定会造成冷凝器上覆盖上污垢和一些难以清洁的物质，进而对冷凝器的散热效果造成影响。这就要求定期对汽车进行保养，清理冷凝器表面的覆盖物，保证其表面的整洁度。一旦风扇驱动皮带出现了松动现象，就会对风扇的进风量造成影响，进而影响到冷凝器的散热效果，这时候需要及时安装好驱动皮带。出现了遮挡风扇进口的问题时，会降低进风量，这时候就需要对风扇进口进行及时清理，避免造成风扇进口被遮挡的问题发生。冷凝器工作原理如图4所示。

2.3 制冷效果不稳定

汽车空调系统如果在运行的时候出现了制冷效果不稳定的故障，即冷气的输出存在问题，总是进行间断性的输出，这通常情况都是因为电器故障造成的。此时需要用万用表对压缩机电容、风机开关及电机、电路开关等分别进行检测，判断故障的具体发生位置，然后及时采取维修或更换的处理措施来解决存在的故障，保证空调系统的制冷效果。

首先，了解用户使用空调的具体情况。对空调故障进行维修之前必须要跟车主进行有效的沟通，对系统故障进行初步了解和判断，对于简单的故障，维修人员可以根据自己的维修经验进行维修，但是对于严重的故障问题，就需要通过仔细的判断找到故障的原因再进行处理和解决。维修人员在与车主进行沟通时需要针对汽车的使用情况、维修情况和出现的异常情况进行了解，这样可以对故障工况进行模拟，然后快速找到故障点，提高响维修效率。

其次，做常规的检查。一是可以采用检查制冷能力的方法来判断故障。主要做法是将故障车放在没有阳光照射且温度在25 ℃～30 ℃的环境中，打开所有车门及空调开关，将温度调到最冷，鼓风机转速调到最大。如果温度过高就要检查系统是否存在泄露问题，如果存在则要采用相应的维修方法，并在维修结束之后，将系统排干净再重新添加制冷剂。二是通过观察冷凝器表面是否有覆盖物或者是空调滤网是否具有大量污染物；
还要观察视液窗内是否有制冷剂流动；
制冷剂的接头和管理是否存有油污等方法来判读空调系统的故障发生原因。

最后，根据空调系统的电路图和工作原理来判断故障原因。通过常规检查之后我们可以知道存在的异常现象，然后再使用检漏仪、万用表等专业仪器对相应部件进行检查，按照从简单到复杂的原则进行检查。首先对常出现故障的部位进行检查，然后从全局进行分析，再到局部进行重点检查。综合各项参考信息以及自身的维修经验找到空调制冷系统存在的故障，并采取有效的解决措施。空调系统电路图如图5所示。

综上所述，空调系统是汽车一个重要的构成部分，性能良好的空调系统可以为乘车人员带来舒适感。一旦空调系统出现故障不但会影响到车内的舒适环境，同时也会影响到驾驶人员的安全。因此，一定要对汽车进行定期保养，加强对空调系统的检测，并可根据空调系统经常出现的故障来判断具体的故障原因，并采取有效的解决措施。