汽车空调基础知识

我们无论做什么事情，对故障进行整断，包括写文章、都必须有的放矢、讲求简单和高效。必须有一个着眼点、一个确定的视觉角度，了解客观事物的现象、规律、本质，以分析和解决客观事物。对于汽车空调基础知识，我们不需要太多考考量不同车系、车型、车款、车规的汽车空调个性差异，应该着眼于汽车空调反映的共性，着眼于把具体的空调构造和组成知识抽象为热力学参数和规律。从诊断学技术和方法角度剖析和解决汽车空调故障。这样才能达到学习的目的。本文按照这样的思维方式进行讲解，希望帮助广大读者学习汽车空调方面的知识。 文 上海庄开明 庄开明 本刊编委会委员 自1997年开始从事汽车机电维修工作，先后做过维修技师、技术总监和技术厂长。主修过奔驰、宝马、劳斯莱斯、凯迪拉克、丰田、大众等车型。擅长发动机电控系统、汽车车身电气、底盘电控系统的诊断。从2006年开始，从事汽车专业的理论课教学工作，著有汽车专业教材《汽车故障诊断技术和方法》和《汽车维修工艺》。 一、汽车空调的作用 汽车空调具有调节室内温度、改变送风量、去湿气、净化过滤空气、满足乘客舒适性等作用。 1．解读 从汽车空调作用来看，汽车空调故障指针表现为相对应的室内温度、送风量、去湿气、净化空气四种异常情况。那么，得出诊断意义结论：诊断程序第一步，当车主描述汽车空调故障现象时，应将其转化为以上四种故障指针的哪一种或哪几种？ 作用是什么呢？作用就是系统功能表现的效果。我们知道汽车空调功能为制冷功能、加热功能、鼓风功能、净化功能、操作和控制功能。 2．知识点 (1)去湿气方法：先通过制冷系统把空气制冷使空气里的水蒸气凝结水滴，然后再通过加热系统把去掉水蒸气的空气加热达到去湿气的目的。所以去湿气是系统功能下的效果，它不能称为系统功能。得出诊断意义结论：“当汽车空调制冷正常、加热正常，去湿气一定正常”。 (2)净化过滤空气方法：一般汽车空调采用带有活性炭的空气滤清器实现净化过滤空气的目的。净化依靠活性炭、过滤依靠过滤纸。一般通过定期保养更换滤清器或采用清洗除味剂对风道进行清洗去异味。需要注意的是，我们可以把它看成鼓风系统一个单元或一个单独一个系统，并不影响我们的诊断。得出诊断意义结论：“对于这类车主抱怨，只要对汽车空调滤清器进行更换和风道保养就可以了”。它只是汽车空调故障一个非常简单的特例。 (3)按系统功能进行检查：系统功能表现为两种类型故障，一类为功能输出有无问题，例如汽车空调不制冷。另一类为功能输出异常问题，例如汽车空调制冷效果差。根据汽车空调功能和系统功能故障类型得出诊断意义结论：“诊断程序第二步，按汽车空调每个系统功能进行检查。确定每个系统功能输出有无问题和输出差异问题”。目的是判断车主描述或反映故障现象是否正确及全面。举一个例子：一个车主在笔者这里维修空调制冷系统，效果非常好。可是第二天抱怨制冷差。笔者按功能检查发现，是温度调节操作位置处于加热位置，当笔者把它调到制冷位置，制冷效果出来了。还有一个目的是确定哪个系统出现问题，然后对该系统进行诊断，证明找出故障原因和部位。其中有两种检查方案：一个是按汽车空调每个系统对功能进行逐一检查，它依据制造商提供规范、优化方案、维修季节原则有序检查。另一个是依赖维修经验和阅历、按诊断程序第一步确定的故障指针原则逐一进行检查。 (4)检查规律：一般汽车空调检查有一定规律，检查方式和方法取决于汽车空调操作面板种类形式。空调操作面板包括手动式、自动式、智能式。空调控制方式的差异决定着汽车空调故障诊断技术和方法在操作上的规范和工艺细化的差异。汽车空调控制方式包括拉线式、真空式、电气式、电控式。比如采用拉线控制温度门，可以通过观察得知拉线是否连接，可以人为改变温度门位置，确定具体故障原因和部位。又如采用真空式控制温度门，通过操作真空开关就可以感知是否有真空，如果能改变门位置几次，说明真空系统正常，并能有一定存储，如果没有改变门位置，启动发动机，能改变门位置，说明真空控制管路正常，改变节气门开度，如果门的位置改变，说明真空单向阀异常。再如，如果自动空调有故障，可以检查手动状态是否正常，就可以确定是不是传感器问题了。总之，空调面板操作方式和控制方式差异，可以看出诊断技巧和门道，因为它并不影响诊断程序，

只反映工艺细化的差异。 (5)汽车空调与热力学相关知识：室内空气在热力学表现就是热负荷。它是进行热交换的媒介。室内空气热力学参数为：温度、湿度、热量、容积、压力、比热等，熟悉热力学知识和基本概念含义对诊断有很大的帮助。比如，一般湿空气韵热负荷比同温度的干空气热负荷大，而且越湿，热负荷越大。在实际维修中，大多数维修人员往往把温度和热量物理意义弄混，搞不清楚其含义。为什么蒸发箱结霜制冷效果还差呢？解释得不是很清楚。又比如，空调制冷系统如果高压管路堵塞，大家往往认为，高压管路堵塞压力会增高的，其实，是没有弄明白制冷系统是一个封闭的循环系统，对于闭环系统是堵塞高压管路压力会下降。而我们常见的是开环系统，对于开环系统，高压管路堵塞，压力会更高是事实。所以，必须掌握热力学和液压学等相关知识，才能更好解决故障。 (6)系统诊断意义：前面提到系统，那么什么是系统呢？简单说系统对外具有独立性，对内具有相关联性，构成一个完整的功能单元。每个功能单元又是一个子系统。由于系统对外具有独立性，进行系统分析时则不考虑其他系统对该系统的影响；由于系统内具有相关联性，需逐一对系统内的各功能元件（单元）进行分析。按系统进行诊断及分解，分解到最小维修单元的故障状态或现象就是产生故障的原因或部位。 二、汽车空调系统特点 (1)采用独立式制冷系统，由驱动车辆行驶的发动机提供动力，通过带传动驱动空调压缩机。说明空调制冷系统与发动机有关。发动机水温过高时，切断制冷系统的压缩机，目的是减少发动机负荷。它是通过发动机冷却液温度信号或机油温度信号感知的。发动机怠速控制方式，对于小排量发动机，一般采取切断压缩机工作，满足怠速稳定。它是提供发动机转速信号感知怠速状态；对于大排量发动机，不需要切断制冷系统压缩机，而是提升发动机怠速方法实现怠速控制。它是通过空调需求信号感知的。所以，它告诉我们这样的信息：当一个系统不工作或改变状态时，可能是该系统本身问题，也可能是为了保护其他系统的需要。比如当空调制冷系统压缩机不工作，应该需要考虑对发动机的保护功能了。 (2)采用发动机冷却系统的热源，并通过水泵循环提供的与发动机冷却系统并联的空调加热系统即暖风系统。空调加热系统工作的前提条件是发动机冷却系统工作温度正常，即达到保温阶段冷却系统大循环时，即节温器打开时空调加热系统才开始循环。某些大排量车型，它具有发动机过热保护功能，当发动机冷却系统负荷过大，便采取空调加热系统保护，即使是处于空调制冷状态，也让空调加热系统工作参与发动机散热。

三、空调系统组成 从诊断角度分析，汽车空调系统组成应由制冷系统、加热系统、鼓风系统、操作和控制系统组成。下面分别从诊断角度讲解各子系统的组成和功用。 1．制冷系统 由产生循环动力、并把吸了热的气态制冷剂压缩转换可放热的气态制冷剂的空调压缩机，可放热的气态制冷剂经过热交换冷凝放热转换放了热的液态制冷剂的冷凝器，放了热的液态制冷剂被膨胀转换成可吸热的雾状液态制冷剂的膨胀阀，可吸热的雾状液态制冷剂经过热交换吸热蒸发转换吸了热的气态制冷剂的蒸发箱，以及实现吸热交换的鼓风机，实现放热交换的电风扇，还有进行交换与循环的媒介，即室内交换的热负荷空气、车外交换的大气、制冷内部循环的制冷剂。 从制冷系统组成，让我们想到的是它包含以下几个原理：吸热放热平衡、效率匹配、两个外部热交换、四个内部循环转换以及制冷系统工作原理。还有应用压缩、膨胀、蒸发、冷凝物理现象和规律。所以需要我们对几个原理和物理现象规律有相当的掌握和理解，才能正确进行故障诊断和空调作业。 2.加热系统 由于加热系统是利用发动机冷却系统热源并与发动机冷却系统并联特点，决定它的诊断意义组成。由发动机产生热源的水套，实现循环动力的离心式水泵、加热功能的执行元件加热器、加热循环控制的节温器、加热调节的水阀或温度门，以及实现热交换的鼓风机，还有交换和循环媒介即室内外部交换的热负荷空气和内部循环的冷却液。 加热系统同样具备吸热放热平衡原理、效率匹配原理、外部散热交换原理、内部循环转换原理、加热系统工作原理以及应用的热力学参数和规律。 3．鼓风系统 同样，以相同视觉角度解读鼓风系统组成。提供鼓风系统动力、依靠改变转速形成一定送风量的、由永磁直流电机驱动离心式风扇的鼓风机，实现内循环或外循环控制的气源门，由制冷

系统的蒸发箱提供的冷源和由加热系统的加热器提供的热源，以及调节或控制温度的温度门构成的调制器，还有控制和改变不同功能出风口送风量的功能门组成。 鼓风机和三种门（气源门、温度门、功能门）是鼓风系统本身所具备的，冷源和热源（即蒸发箱和加热器）是制冷系统和加热系统执行功能元件，是两个系统的接口件，接口件为诊断提供一个接口诊断方法。接口就是诊断意义一个测试点。 4．操作和控制系统 操作部分即空调面板，它包括以下几个层面：空调面板操作分为手动式、自动式、智能式几种模式；按操作键分为推拉式、滑动式、旋转式、翘板式、触摸式等方式；按操作项目分为一般为ac 开关、温度调节、风速调节、出风口控制、内外循环控制等。 控制部分也包括以下几个层面：按控制方式分为拉线式、真空式、电气式、电控式。①拉线式：通过机械拉线传递和驱动实现手动操纵动作目的，一般为驱动鼓风系统的功能门、气源门、温度门的位置、以及加热系统的水阀开闭；②真空式：发动机工作时，节气门后产生进气真空负压，利用控制真空负压能的真空马达驱动鼓风系统的功能门、气源门、温度门的位置、以及加热系统水阀开闭；③电气式：由开关或继电器组成，采用单一回路或主回路和控制回路实现的控制；④电控式：由传感器、控制单元、执行元件构成的逻辑电路实现程序控制。 按控制内容分为包括对制冷系统的压缩机控制、加热系统的水阀控制、鼓风系统的鼓风机转速控制、功能门位置控制、温度门位置控制、气源门位置控制。 根据空调系统组成可知，它由四个子系统组成。那么按系统确定故障就是制冷系统故障、加热系统故障、鼓风系统故障、操作和控制系统故障。得出诊断意义结论：“诊断程序第三步，按优化排序分别对四个子系统进行诊断。对复杂的操作和控制系统可以假定视为正常，通过分别证明其他子系统是否正常来推断出操作和控制系统是否正常。只要对该系统有一定的认知，就可以利用系统法进行诊断，对系统的测试点和诊断参数进行测量，确定故障原因和部位。 四、总结 认知含义就是认知元件的名称、功能、种类以及装配位置和关系。认知是诊断的前提条件，是对需要诊断的客观事物了解、理解或掌握。它是采集诊断数据和信息的源泉。本期的汽车空调基础知识就讲到这里。可能有一部分读者，能够读懂，也可能有一部分读者，越看越难理解。最后给大家一个归纳总结，目的是以后学习时，养成一个良好的学习习惯，善于总结、善于升华。 本期讲座先讲了汽车空调的作用，根据汽车空调的作用就可以确定汽车空调故障指针，并依据诊断原理，对去湿气和净化空气故障指针化简为特例，不需要进行必要诊断程序就可以解决。汽车空调作用决定了诊断程序第一步，就是把车主按现象描述故障转化为故障指针，按故障指针表达故障。比如，按现象描述故障就相当于病人看医生一样，描述病情的各种症状。故障指针就相当于病人感觉得的什么病或医生初步确认是属于哪一科。按作用与功能关系，再执行诊断程序第二步，按功能进行有序检查。同时讲解了汽车空调特点，目的是告诉我们诊断时考虑其他系统对诊断系统的关联作用。最后又讲解了汽车空调系统的组成，确定按系统故障进行诊断法则，明确了汽车空调有四个系统故障，即制冷系统故障、加热系统故障、鼓风系统故障、操作控制系统故障。然后按系统故障法则进行诊断程序第三步，按系统进行诊断，按系统进行分解和化简，最后找到故障原因和部位。