北京奔驰E300车变排量压缩机斜盘卡滞

皖江职业教育中心校 孙五一

北京奔驰E300车变排量压缩机斜盘卡滞

皖江职业教育中心校 孙五一

故障现象 一辆2013年产北京奔驰E300车，配备自动空调，发动机起动后，按下空调开关（AC开关），出风口无冷风吹出，经常需要反复多次按下AC开关才会有冷风吹出，有时需行驶10 km后才能吹出冷风，但该车空调系统一旦制冷后，制冷效果非常好。

故障诊断 接车后，首先使用AC350制冷剂加注回收机检查制冷循环系统的静态压力（不起动发动机），如图1所示，由于空调未起动，高、低压系统处于平衡状态，其压力基本相等，均约为630 kPa。当时环境温度为29.1 ℃，根据R134a饱和温度和压力对照表（表1）可知，在该温度下，R134a的饱和压力应该大于616 kPa，小于670 kPa，由此可见，该车空调制冷循环系统中的制冷剂状态基本正常（如果压力偏高，比如是800 kPa或1 000 kPa，则说明制冷剂中有非凝性气体存在；如果压力很低，比如只有300 kPa或400 kPa，则说明制冷剂量偏少）。

图1 制冷循环系统静态压力检测结果

表1 R134a饱和温度和压力对照表

图2 未开启空调时出风口的温度接近环境温度

由于该车在多次按下AC开关后空调系统能启动工作且制冷效果良好，分析认为可能是AC开关有问题。于是笔者起动发动机但不开启空调（未按下AC开关），打开鼓风机后检查出风口温度，此时的出风口温度为28 ℃（图2），接近环境温度，正常；使用故障检测仪检查空调系统相关数据流，发现数据流中“A/C按钮未压下”的当前值为“是”，正常，但此时发现压力表显示的静态压力数据（图3），低压略降（约为570 kPa），高压却明显升高（约为1 000 kPa）。数据流显示和空调控制面板操作一致（AC开关未按下），说明电控系统正常，ECU没有启动空调的指令，但此时制冷循环系统的压力表显示出高低压有压力差，这说明空调压缩机已经有排量了。按下AC开关后，数据流显示AC开关已按下，但从压力表读数看，高、低压力差并没有明显变化，仍然维持在低压约为570 kPa，高压约为1 000 kPa，在这样的压力下，空调系统的制冷效果当然不好。

图3 未按下AC开关的状态下制冷循环系统高低压有压差

该车采用变排量空调压缩机，大多数变排量空调压缩机的工作原理如图4、图5、图6所示，由ECU给空调压缩机的电磁阀提供不同的脉宽调制（PWM）信号，多数情况下，该PWM信号的占空比越大，变排量压缩机内斜盘倾斜角度越大，空调压缩机的活塞行程就越大，排量越大。如图4所示，当ECU给空调压缩机电磁阀的电流为0 A时（未按下AC开关的情况），变排量空调压缩的斜盘倾斜角度为0°，此时制冷循环系统中的高、低侧压力应与静态压力一致，即为平衡压力；如图5所示，当ECU给空调压缩机电磁阀的PWM信号所产生的平均电流较小时，斜盘倾斜角度较小，制冷强度也较小；如图6所示，当ECU给空调压缩机电磁阀的PWM信号产生的平均电流较大时，斜盘倾斜角度也较大，制冷强度增大。

在本故障案例中，未起动发动机时，制冷循环系统中的压力处于平衡状态，这是正常的。起动发动机后，未按下AC开关，空调压缩机斜盘控制电磁阀没有驱动电流，制冷循环系统压力也应处于平衡状态，但是实测的结果却是此时低压有所降低，高压有所升高，这说明空调压缩此时产生了排量，那么到底是什么原因呢？笔者认为是空调压缩机内部有故障，导致斜盘动作卡滞，停在了某个位置不动，从而造成在不开启空调时，空调压缩机也有小排量。如果是这样（压缩机内部卡滞）的话，即使是在ECU给空调压缩机电磁阀较大的驱动电流时，空调压缩机的排量也不会增加。上述分析与本案例现象非常接近。由于该车空调压缩机价格较高，为了确保故障判断是准确的，笔者又做了下面的试验来检验笔者的分析判断。

图4 ECU没有给空调压缩机电磁阀电流，空调压缩机没有排量

图5 ECU给空调压缩机电磁阀的平均电流小，空调压缩机的排量小

图6 ECU给空调压缩机电磁阀的平均电流大，空调压缩机的排量大

首先，把空调压缩机电磁阀的2根导线穿刺（图7），同时接到示波器的2个通道上。用示波器监示两条导线上的电压变化，显示ECU对空调压缩机的驱动情况，同时用压力表监测制冷循环系统的压力，显示空调压缩机的工作结果。

图7 穿刺空调压缩机电磁阀的2根导线

（1）ECU未给空调压缩机电磁阀提供驱动电流，空调压缩机也工作。起动发动机，但不开启空调（未按下AC开关），示波器显示变排量空调压缩机电磁阀2条导线上的电压均为0 V（图8）。但是此时压力表却显示低压侧压力为600 kPa，高压侧压力为1 000 kPa，高、低压有压力差，压力差不大，说明空调压缩机有小的排量。

（2）ECU给空调压缩机电磁阀提供全电流时，空调压缩机仍然是小排量。开启空调后（按下AC开关），如图9所示，示波器显示变排量空调压缩机电磁阀1条导线上的电压约为13 V（电源电压），另一条导线上的电压约为0 V，也就是空调压缩机电磁阀加载的是最强电流，但是压力表指示的压力却没有太大的变化，低压仍是600 kPa左右，高压仍为1 000 kPa左右，此时测量出风口温度，几乎没有降温。

（3）反复多次按下AC开关后，空调会起动。当反复多次按下AC开关时，可以看到，每次按下AC开关，示波器波形显示空调压缩机电磁阀都加载了全电流，几次后，低压侧压力约为220 kPa，高压侧压力约为1 250 kPa，此时测量出风口温度，制冷效果很好。当空调压缩机工作正常后，变排量空调压缩机电磁阀加载的PWM信号如图10所示，可以看出，驱动空调压缩机电磁阀的脉宽信号随着制冷强度的需求而变化。

图9 ECU给空调压缩机电磁阀加载全电流

图10 空调压缩机电磁阀电磁阀的脉宽信号应随着制冷强度的需求变化

上述检测结果表明，加给空调压缩机电磁阀的电流和空调压缩机的排量（用高低压压差表示）之间的对应关系不正常，这也从而印证了笔者前期的故障分析是正确的，该车故障就是空调压缩机斜盘卡滞造成的。拆检结果表明该车空调压缩机内部的确存在机械故障，导致电磁阀对斜盘倾斜角度的调节存在间歇性调节不到正常位置的情况。

故障排除 更换空调压缩机后试车，空调制冷效果恢复，故障排除。

故障总结 该车故障是典型的变排量空调压缩机斜盘调节不灵的故障。比较多见的现象就是“反复多次开关AC开关，空调系统才能启动工作”。但根据笔者的维修经验，也会出现其他故障现象，比如，有一辆奔驰GLK车，新车开了2年多，故障现象是在太阳底下晒2 h后，上车开启空调，空调系统要很长时间才能工作，有时要等20 min。笔者判断这也是空调压缩机斜盘调节不灵的表现，建议到4S店索赔空调压缩机，4S店经过多次验证，确认故障确实存在，在更换空调压缩机后故障排除。在解决此类故障时，要特别注意2个环节，一是要在发动机起动前接压力表，以便查到真实的静态压力；二是用示波器和压力表同时监测驱动（空调压缩机电磁阀脉宽调制信号的波形）和工作结果（制冷循环系统动态压力）。如果做到这两点，不难对故障点做出准确判断。

2017-03-06）