汽车空调系统工作原理及常见故障分析

刘晓攀

摘要：汽车空调系统承担着调节驾驶室内温度、湿度与洁净度的重要功能，理解汽车空调系统的工作原理是从事汽车检测与维修专业必备的基础理论知识，在吃透工作原理的基础上掌握空汽车调系统常见故障的检修方法也是现代汽车检修高技能人才必须具备的关键技能。笔者在多年专业教学、实践基础上，通过分析、总结汽车空调系统工作原理，进一步梳理常见的故障及检修方法。

关键词：汽车空调系统;工作原理;常见故障;检修

0  引言

汽车空调系统从功能上可以区分为暖风系统和制冷系统，常提到的汽车空调系统大多是指汽车空调制冷系统。其中制冷系统较为复杂且易出现故障。因此，学习汽车空调系统的难点在于搞清楚其构造、相关部件的功能及控制原理，并把知识点连贯起来达到理解工作原理的目标，才能在故障检测与诊断分析时做到有的放矢。

1  汽车空调制冷系统的构造与工作原理

以手动空调系统为例。如图，汽车空调系统主要部件有压缩机、冷凝器、储液干燥器、膨胀阀、蒸发器等组成。压缩机是汽车空调制冷系统的动力源，为制冷剂循环提供动力，保证制冷系统正常运转。压缩机在电磁离合器的吸合作用下将皮带输送来的动力传送给压缩机斜盘，斜盘在转动的过程中带动活塞上下往复运行，将低温低压气态制冷剂吸入气缸通过压缩变为高温高压的气态排出压缩机;冷凝器在冷却风扇的散热吹风下将高温高压气态的制冷剂冷凝成中温高压的液态，干燥储液器将液态的制冷剂干燥、过滤后流向膨胀阀，膨胀阀的节流装置相较于系统管路更细，由于膨胀阀的节流作用，在流出极小的膨胀阀出口进入空间比较大的蒸发器时，由于空间迅速扩大，压力降低，高压液态的制冷剂开始汽化蒸发，制冷剂流经蒸发器并在蒸发器中完成蒸发过程。蒸发后的液态制冷剂转化成低温低压气态再被压缩机吸入，继续下一个制冷循环。要注意的是，液态制冷剂在蒸发的过程中会大量吸收蒸发器周围空气的热量，从而使流过蒸发器表面的空气变凉，起到降温的作用。鼓风机将车外的热空气源源不断吹过蒸发器表面从而使得热量被吸收，变成冷空气送进驾驶室内，制冷效果由此形成。

2  汽车空调系统的常见故障及分析

由上述分析可以将汽车空调系统划分为低压部分和高压部分。以压缩机和膨胀阀为高、低压部分的划分点。从压缩机出口沿着制冷剂流动的方向到膨胀阀入口为高压部分，从膨胀阀出口再到空调压缩机入口为低压部分。由此可以根据汽车空调制冷系统的工作原理对常见故障进行分析。

2.1 汽车空调制冷系统制冷故障

汽车空调制冷系统故障现象常见的有两种情况：一是在开启制冷功能后驾驶室内空气始终与室外无异;二是制冷效果相较以往始终达不到出厂标准;三是间歇性制冷导致出风口温度不稳定。

针对以上第一、二两种常见故障现象，通过空调制冷系统工作过程的梳理，结合专业实践，故障原因总结为制冷剂不足、压缩机电磁离合器不吸合、膨胀阀出口堵塞三个方面。统计表明，汽车空调因制冷剂泄露而引起空调故障的约占全部故障的80%[1]，很大可能是空调管路系统密封性下降导致制冷剂外泄造成制冷剂不足是多发现象，可以借助电子卤素检漏仪、荧光检漏等工具和手段进行检测。当然，高低压快速接口处由于针阀密封功能损伤也是导致制冷剂外泄的常见现象;压缩机电磁离合器不吸合致使压缩机皮带轮空转、压缩机内部无法正常运转，导致制冷剂在管路系统里的往复循环的制冷作用无法发挥，因此重点观察或是以万用表等工具检查空调压缩机电磁离合器是否正常吸合也是不容疏漏的路径;膨胀阀出口堵塞后导致制冷剂无法继续在空调管路系统中循环流动，因此，膨胀阀堵塞也是制冷不足或是不制冷的常见故障原因之一，可以通过用高低压表组检测高低压端压力来对该种情况进行判断。值得注意的是，第二种现象的特点是制冷但是达不到出厂标准，此现象基于述分析中排除可能存在泄漏的情况外，常见的原因还可能是车辆出厂前或是在后续维修过程中制冷剂加注量不足，这也是行业内常见的情况。相反，制冷剂过量也是制约制冷功能正常发挥的原因。制冷剂过量反会影响自身散热效果，制冷量下降导致制冷效果差。因此，制冷剂的加注量应严格按照出厂标准规定范围进行充注。

针对以上第三种间歇性制冷故障现象，应重点从带动压缩机的皮带松紧度、膨胀阀堵塞两方面着手进行检查。压缩机皮带张紧度过松，皮带在传动过程中打滑无法正常带动压缩机运转是导致间歇性制冷的常见故障。膨胀阀间歇性或部分堵塞导致制冷剂间歇性流入蒸发器蒸发也是可能导致间歇性制冷的原因，在压缩机中高温分解会产生一些水分，再加上充注制冷剂时不可避免的会有空气渗入，如果储液干燥器中的干燥剂失效，水分就会进入节流装置，如果节流后的温度偏低，那么水就会在节流装置中结冰，由于节流装置的流通面积很小，这样很小的冰就会堵塞系统，这就是制冷系统的冰堵[2]。冰堵容易早成空调管路系统高压侧压力过高，低压侧压力过低，空调系统发挥保护功能自动切斷压缩机电磁离合器电源，压缩机停止工作制冷功能受限，一段时间后受外界环境影响冰堵现象消失，空调系统制冷恢复正常，直到再次出现冰堵现象，如此恶性循环，就会产生间歇性制冷的现象。当然除了冰堵现象，膨胀阀被堵塞还可能与制冷剂、冷冻机油的品质有关。劣质的制冷剂和冷冻机油中含有过多的杂质，这些杂质时间久了就会堵塞管道[3]。此外，根据实践经验，冷冻机油长期在高温高压的空调管路系统中工作会产生变质现象，产生的一些胶质化的颗粒物质容易堵塞膨胀阀。面对“冰堵”或是“杂质堵塞”造成的间歇性制冷故障，应该重新充注品质合格的制冷剂和冷冻机油，并更换储液干燥器。

2.2 汽车空调系统其他常见故障

除以上两种常见故障现象以外，汽车空调系统常见的故障现象还有驾驶室内不吹风（空调制冷系统正常）、吹风但调速档位失灵等情况。基于汽车空调制冷系统往驾驶室内送风的鼓风机而言是故障根源所在，鼓风机是否正常工作是影响驾驶室内是否吹风的关键，鼓风机调速电阻的综合协调作用是否正常发挥是影响风速档位调节的关键。因此，针对这些情况来看，应重点通过以万用表或试灯等检测工具逐一检查鼓风机、调速电阻及相关控制线路来确定故障点。还有一部分故障现象涉及机械传动方面的故障，如压缩机漏气、缸盖垫片、止回阀漏气，汽缸、活塞环或者压缩机活塞磨损过度等，都会对制冷效果产生影响[4]。

3  结语

汽车空调系统是高职汽车检测与维修专业的必修模块之一，也是汽车行业内检修的重点项目。汽车空调系统相关知识涉及基本构造与工作过程、控制原理等内容，在技能实践操作方面还涉及制冷剂回收加注、空调系统清洗、制冷系统控制电路及信号故障诊断、机械故障等多方面。由于教学实践与行业需求始终存在一定的差距，笔者自身专业知识有待提高，笔者将在后续学习与实践中进一步拓展汽车空调领域的相关研究，以期达到教学相长的根本目的。

参考文献：

[1]龙云梅.汽车空调系统的维护与检修[J].科技传播，2014，6（07）：163-164，161.

[2]高登山.汽车空调间歇制冷的原因和解决方法[J].科技资讯，2012（10）：91.

[3]曹凯.汽车空调制冷系统常见故障的诊断与排除[J].汽车与驾驶维修（维修版），2018（03）：86.

[4]孙惠军.汽车空调的故障成因与检修策略研究[J].河南科技，2019（02）：119-121.