汽车自动空调工作原理及故障诊断思路

张艺媛，林志雄

（安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

汽车自动空调工作原理及故障诊断思路

张艺媛，林志雄

（安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

汽车自动空调系统的优点是只需将温度控制调到所要求的温度挡，并把功能控制调到自动模式就可以为车内提供舒适的温度，但汽车自动空调结构复杂，故障类型也复杂多样。文章针对某汽车品牌的自动空调结构和工作原理进行分析和研究，总结一套适用于该汽车品牌自动空调的快速故障诊断思路。

自动空调；结构；工作原理；故障诊断

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.12.067

CLC NO.: U463.85+1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)12-195-04

引言

随着人们对汽车舒适性要求的提高，自动空调已成为现代汽车必不可少的标准装置之一。自动空调系统根据空调控制器对环境温度传感器、阳光强度传感器等信息识别和接收，并与车内温度传感器和发动机状态等信息进行分析和运算，实现控制压缩机、内外循环风门电机、模式风门电机、温度风门电机等执行元件进行相应动作，使车内环境的温度、湿度、风量大小等自动维持在驾驶员设定的模式下，达到车辆节能和减少驾驶员操作的目的，为车内人员创造一个比较舒适的驾乘环境。

本文针对国内知名自主汽车品牌-江淮汽车的车载自动空调系统的结构和工作原理，对自动空调故障诊断的方法进行分析和研究，总结了一套适用于江淮汽车品牌的自动空调故障诊断方法，以便在故障排查时能更准确、更快速地找出故障点。

1、汽车自动空调工作原理

汽车自动空调系统按照功能可分为五个子系统：制冷系统、加热系统、送风系统、操纵控制系统和空气净化系统。其中制冷系统是通过控制空调压缩机继电器吸合和断开从而实现制冷功能的开启和关闭；加热系统回路始终连接发动机的冷却水循环，当发动机水温上升后空调暖风片一直保持着加热状态；自动空调的温度控制正是通过自动调节温度风门开度的大小，进行冷风和热风两者进风量比例的控制，实现车内温度保持在设定的状态。

1.1 传感器、执行元件与空调控制器

自动空调系统结构中的感知和控制部分主要由各传感器、执行元件和空调控制器组成，控制器对传感器信号进行检测和分析，输出空调压缩机工作的请求信号，自动调整鼓风机风量和吹风模式等，图1所示，图中左侧为传感器，右侧为执行单元。

图1 传感器、执行元件与空调面板关系

1.2 空调制冷系统结构和工作原理

空调制冷系统是由压缩机、冷凝器、贮液干燥器、膨胀阀、蒸发器和鼓风机等部件间采用铝管、高压橡胶管连接成一个密闭系统，如图2所示。制冷系统工作时，制冷剂以不同的物理状态在这个密闭系统内循环流动和热交换，每个循环分为压缩、散热、节流、吸热等四个基本过程：

1.3 空调压缩机控制逻辑

自动空调控制器根据各传感器反馈的信息和驾驶员设定的温度要求，自动控制压缩机吸合和断开。如图3所示。

具体控制逻辑为：点火开关打到ON档时，打开空调开关，空调压缩机的A/C吸合信号（12V高电平信号）由空调控制器发出，经三元压力开关传给发动机ECU（当管路压力在正常工作范围内时，低压和高压开关处于接通状态），最后再由发动机ECU结合发动机水温、发动机负荷等车辆动力状态控制压缩机吸合和断开。发动机ECU接收到A/C信号后控制压缩机吸合，同时控制冷凝器风扇工作，并根据空调管路中冷媒压力的变化和发动机水温的变化，发动机ECU对冷凝器和散热器风扇的转速进行控制，共有低速和高速两个档位。

2、故障诊断思路

2.1 空调系统自诊断

该汽车品牌的自动空调具有自诊断功能，当空调控制器检测到某传感器或执行元件的电子回路发生故障时，其故障自诊断系统将以故障码的形式存储起来，只要按照相应流程操作就可以读取故障码，如图4。所以在自动空调故障排查时，应首先考虑使用自诊断功能，往往会起到事半功倍的效果。

图4 空调自诊断操作流程

故障代码显示逻辑：故障代码在LCD屏中以两位数字表示，并以亮/熄形式显示；单个故障代码每隔 0.5秒亮/熄代码数字，并连续亮/熄2次；存在多个故障代码或周期显示是以1秒间隔进行亮/熄代码数字。以代码11，12为例，故障代码显示如图5，故障代码含义具体参考表1。

图5 故障代码显示逻辑（以代码11，12为例）

当故障发生后，空调系统会启用故障保护功能，如车内温度传感器短路或断路时，系统温度将自动设定为25℃等。

2.2 制冷剂压力检查

制冷剂是空调制冷系统的载体，以不同的物理形态在整个密闭的空调系统内循环流动和热交换。为减少压缩机磨损和延长使用寿命，空调制冷剂需配合一定量冷冻油使用。该品牌汽车采用的制冷剂为R-134a，整个自动空调系统的制冷剂添加量为600±25g，冷冻油的添加量为160±15ml。空调系统的制冷剂回路中分别有高压和低压检测口，当空调压缩机不工作时，其高压和低压检测口的压力基本一致；当空调系统正常工作时，其低压压力为0.18～0.21MPa、高压压力为1.3～1.5MPa。

表1 空调系统故障码表

如果空调系统的制冷剂过多，会使制冷剂在循环过程的蒸发器处未能完全热交换，容易在空调低压管处造成结冰，从而导致空调不制冷。所以必须保证空调系统的压力在正常范围内，故障诊断时可以利用歧管测量仪对制冷剂压力进行检测。

2.3 膨胀阀开度检查

膨胀阀是空调系统中一个重要的零部件，在蒸发器连接管的入口处装配，利用其H型结构和物理原理，把冷凝器流出的低温高压液体制冷剂，转化成低温低压饱和蒸汽状态，在蒸发器内进行热交换实现制冷功能。

如果膨胀阀开度过小，则会使进入蒸发箱的制冷剂过少，导致空调制冷效果差；如果膨胀阀开度过大，则会使进入蒸发箱的制冷剂过多，蒸发箱未能完全热交换，导致空调低压管处结冰，导致空调不制冷。故障诊断时可以通过调整膨胀阀下方的调节螺栓进行膨胀阀开度的调整。

2.4 三元压力开关检查

图6 三元压力开关线路原理图

三元压力开关是在以往的空调两元压力中增加了中压开关，当系统压力上升到一定压力时，中压开关闭合并发反馈信号到发动机ECU，发动机ECU控制散热器和冷凝器风扇为高速状态，以防止压力上升时引起的空调性能下降，而且在高压/低压压力开关故障时保护空调系统。在空调系统正常工作时，高压和低压开关始终处于接通的状态，空调A/C信号通过三元压力开关进入发动机ECU。三元压力开关的线路原理如图6所示。

三元压力开关根据空调系统管路中制冷剂的压力，来实现三元压力开关接通和断开，具体规格参数如表2所示。

表2 三元压力开关规格参数表

2.5 利用便携式诊断仪进行排查

由于空调压缩机的吸合和断开最终由发动机ECU控制，所以维修过程可以借助元征X431诊断仪查看发动机ECU的数据流，分析造成空调不工作的故障点的大致部位。

如果车辆数据流显示“空调请求信号-否”，说明发动机ECU未接收到空调面板发出的A/C信号，其可能原因为A/C信号输出线路中存在断路情况或无A/C信号输出。

⑴A/C信号输出线路中存在断路情况的排查：测量空调系统A/C信号输出端子到发动机ECU的信号入端子间的线束是否导通，如未导通说明线路存在断路的可能；如线束导通说明线路完好，需用万用表测量该信号线的电压，A/C信号为12V高电平。

⑵无A/C信号输出的排查：如测量信号线电压为0V，说明空调面板本身就无A/C信号输出，根据自动空调工作原理，原因可能为空调系统中某一传感器或其线束存在故障，不能满足空调开启的条件，需重点排查相关传感器及线路。

2.6 空调系统各传感器的排查

⑴蒸发器表面温度传感器作用为感知蒸发器芯体温度并反馈给空调面板，防止蒸发器结冰。传感器为负温度系数的热敏电阻，电阻会随温度降低而增大、随温度升高而减小，在蒸发器表面装配，可通过数字万用表进行传感器阻值检测。

⑵车内温度传感器作用为感知车辆内部温度并反馈给空调面板，使出风温度和风量接近驾驶员设定的要求。江淮汽车使用的是“主动型”传感器，利用电机吸入车内空气以提高温度感知准确性。传感器为负温度系数的热敏电阻，可通过数字万用表进行传感器阻值检测。

⑶阳光传感器，根据太阳日照量形成电流值反馈给空调控制器，根据输入的电流值调节出风温度和风量大小。传感器为光敏电阻，装配在仪表台面板上，可通过数字万用表进行传感器阻值检测。

⑷车外温度传感器作用为感知车外温度后以电压信号反馈给空调面板，自动调节出风温度、风量大小、内外循环切换等。传感器为负温度系数的热敏电阻，可通过数字万用表进行传感器阻值检测。

2.7 其它检查

对空调系统故障诊断时还需要考虑空调控制器的电源及接地检查是否有松动，或接触不良的现象等，这些会引起空调控制器信号值偏差，导致空调系统工作不良。

3、结论

自动空调作为汽车技术现代化标志之一，大大提高了驾乘人员的舒适性，由于自动空调采用多传感器感知和多执行器控制机构，使其结构和故障更为复杂，以上结合江淮汽车品牌的自动空调技术对空调结构和工作原理进行介绍，并对自动空调故障诊断思路和方法进行总结，并由此希望可以提高维修人员解决汽车自动空调故障的技能，更加准确和快速地排除故障。

[1] 薛庆峰,刘明亮,付众,王文忠,马海军.汽车自动空调[J].汽车工程师,2003(5).

[2] 麻友良.汽车空调技术[M],北京:北京大学出版社,2014.

[3] 徐淼.现代汽车自动空调系统原理与检修.电子工业出版社[M],北京:电子工业出版社,2001.

[4] 贺剑,刘金华.汽车空调结构与维修[M],北京:北京理工大学出版社,2010.

[5] 任祖平.德系轿车自动空调系统原理及故障诊断[J].汽车维护与修理,2010(1).

图4 EMS信号检查

参考文献

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[3] 关于现代汽车四轮定位及电控悬架系统检修问题的探讨马振锋 .《电子世界》. 2012.

[4] 汽车电控系统的万用表检测李东江,张大成,胡飞,.... 科学技术文献出版社. 2000.

Automobile automatic air conditioning working principle and fault diagnosis

Zhang Yiyuang, Lin Zhixiong
（Center of Technology, Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd, Anhui Hefei 230601）

The advantage of automatic air conditioning system is simply transferred to the required temperature, and control the functions transferred to the automatic mode can provide a comfortable temperature for the car. But automobile automatic air conditioning structure is complex, and the fault types are complex and diverse. Aiming at a certain brand of automatic air conditioning structure and working principle were analyzed and studied, summed up a set of suitable for the fast fault diagnosis method for this brand automatic air conditioning.

Automatic air conditioning; Structure; Working principle; Fault diagnosis

U463.85+1

A

1671-7988 (2016)12-195-04

张艺媛（1987-），女，助理工程师，安徽江淮汽车股份有限公司技术中心项目管理部，从事项目管理方面工作。