奥迪轿车空调制冷系统与检修.docx
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奥迪轿车空调制冷系统与检修
绪论
自从进入20世纪中国汽车业开始发生了翻天覆地的变化，汽车已经不是简单的代步工具。
特别是电器电子设备在汽车上应用以后轿车逐步向技术、舒适、节能环保等方面发展。
特别是单片机在汽车上应用，使汽车逐渐智能化和人性化。
动力方面如：
电控燃油喷射系统，CVT手自一体式无级变速箱；转向控制和悬架方面如:
四控制臂转向悬架系统，空气可调悬架等；舒适和电器系统方面如:
前照灯光线自动调节，太阳能天窗，自动防眩目后视镜，座椅加热，座椅记忆和空调系统等；信息和娱乐系统方面：
如MMI信息系统和车载电话信息系统等。
所以在现代的汽车维修中已不是简单的机械维修，而逐渐向电器电子维修方面发展。
所以要求维修人员掌握新技术，会使用新型的故障诊断设备，熟练使用计算机等应用设备。
本文主要对舒适系统中的汽车空调制冷系统进行介绍，内容主要包括空调制冷系统的组成、工作原理、及在奥迪车型上空调制冷系统应用和制冷系统常见故障与维修实例。
1空调制冷系统作用、结构组成和工作原理
随着人们生活水平的提高，对汽车舒适性的要求也越来越高，空调系统在汽车舒适系统中扮演着重要的角色。
现在我就先对空调制冷系统的作用、分类、结构组成、工作原理进行概述。
如图（1-1）汽车空调在车上的位置。
图1-1汽车空调在车上的位置
1．1作用及分类
汽车空调能够创造汽车室内热微环境的舒适性，保持汽车室内空气温度、湿度、流速、洁净度、噪声和余压等在热舒适的标准范围内，有利于保护司乘人员的身心健康，提高工作效率和生活质量，对增加汽车行驶安全性具有积极作用。
按驱动方式分为热驱动式和电动机和发动机驱动式，按制冷方式分吸收式、蒸汽喷射式、朗肯循环式、空气压缩式、蒸汽压缩式、蓄冷式（潜热蓄冷和化学蓄冷）、半导体制冷式。
1．2空调制冷系统的结构与组成
1）机械部分组成：
主要由压缩机，膨胀阀，节流管，储液干燥器，集液器，冷凝器，冷却风扇，蒸发器，鼓风机等组成。
2）电子部分组成：
主要由采集信号元件，控制单元和执行元件组成。
⑴采集信号元件包括：
环境温度传感器G17，仪表板温度传感器G56，控制单元温度传感器E87内部温度选择，左、右侧脚窝出风口温度传感器G261、G262，左、右出风口温度传感器G150、G151，新鲜空气进气温度传感器G89，蒸发箱输出温度传感器G263，阳光强度传感器G17。
⑵执行元件包括：
风扇控制单元J293，压缩机电磁阀N280，中央翻板控制电机V70和电位计G112，除霜翻板控制电机V107和电位计G135，进气流量翻板控制电机V158和电位计G221，空气再循环控制翻板位置电机V113和电位计G221，左侧温度翻板电机V158和电位计G220，新鲜空气鼓风机串连电阻N24、新鲜空气鼓风机控制单元J126和鼓风机V2.
⑶控制单元和其它信号：
发动机控制单元，自动变速箱控制单元，仪表内控制单元，空调控制单元，输出信号有风窗清洗刮水间歇系统31b、端子压缩机调节电磁阀N280、空气质量传感器G238，输出模式信号有经济模式信号、发动机转速增加信号、空调压缩机信号。
3）现在我对奥迪车型的空调系统结构做如下介绍：
图（1-2）奥迪空调制冷系统的控制组成
1、空调开关2、卸压阀3、风扇4、空调三温度开关5、冷却液温度开关6、散热器风扇双温开关7、蒸发器温度开关8、鼓风机9、发动机控制单元10、电磁离合器
图（1-3）奥迪空调四区制冷系统制冷回路
通过这两幅图可以直观地指出空调系统的大体结构，空调制冷系统的控制是通过发动机控制单元和空调控制单元进行信号处理和发出指令信号。
打开空调控制开关把信号传递给发动机控制单元，控制单元根据这个信号适当增加车的负荷。
再根据各传感器的信号对发动机转速，电子风扇转速进行调整。
空调控制单元给鼓风机控制单元信号，电磁离合器电压使鼓风机和空调压缩机开始工作进行制冷和空气循环。
空调制冷系统的制冷回路是由空调压缩机供给带压力的制冷剂和制冷机油经过冷凝器、干燥罐、蒸发器、通过膨胀阀1和2汇集回到空调压缩机，进行再次循环。
循环空气通过冷凝器进入由新鲜空气鼓风机V2吹到蒸发器再经后部鼓风机V80吹入后部空调蒸发器进入汽车室内进行制冷。
这里只对奥迪四区空调制冷回路和奥迪A4空调控制系统做了简单的介绍。
其他车型只是略微有些改进。
但大体结构是相同的。
1．3空调制冷系统的工作原理概述
1）空调制冷系统的基本原理：
首先遵守能量守恒定律即各种形式的能量可以相互转换，但他们的总量保持不变。
同时由热量是有方向的即自然界的热量可以自发地从高温物体传向低温物体，而不能自发地从低温物体传向高温物体。
其次在汽车空调制冷系统中压缩机把蒸发器中的低温制冷剂加压输送到冷凝器，通过高速气流把冷凝器中制冷剂的热量吸收使其液化，液化的制冷剂由干燥罐干燥后通过膨胀阀在蒸发器中蒸发，吸收从空调滤芯流过蒸发器的空气中的热量，再由新鲜空气分配箱把新鲜冷空气分配到所需要的出风口进行制冷。
2）空调系统的设计要求:
任何条件下，车厢内部都应具有舒适的温度范围和气流平均速度；控制和操纵机构要灵活、方便、可靠；要求体积小、重量轻、安装维修方便；具有快速制冷和快速取暖能力；使对发动机的动力消耗、燃油消耗、加速和爬坡性能的影响尽可能小；结构布局要紧凑合理，并需加有防振措施。
1．4制冷剂和制冷机油
概念：
空调系统中循环流动的工作介质
1）制冷剂和制冷机油的选择
1物理性质（凝点、沸点、临界温度、粘度等）；
2化学性质（与水的互溶性、无毒、无刺激、不易燃烧、不易爆炸、腐蚀性小、不分解、与润滑油互溶）；
3热力学性质（蒸发温度低、冷凝压力低、等熵指数小、液体比热容要小、质量体积小）；
4经济性。
2）制冷剂和制冷机油的种类
1无机化合物制冷剂（水、氨、二氧化碳、二氧化硫）；
2卤代烃制冷剂（氟、氯、溴的衍生物总称，目前：
甲烷、乙烷、丙烷、环丁烷系的衍生物）；
3碳氢化合物（饱和碳氢化合物、不饱和碳氢化合物）；
4混合制冷剂（共沸制冷剂、非共沸制冷剂）；
5其它各种有机化合物。
3）奥迪系列轿车选用的制冷剂和制冷机油
⑴制冷剂
奥迪系列轿车选用的制冷剂为CH2F-CF3，沸点：
-26.5度，凝点：
-101.6度，具有安全性好，无色、无味、不燃烧、不爆炸、基本无毒性、化学性质稳定，但在高温下或遇明火和红热表面时将分解放出有毒的刺激性气体（氢氟酸），对人体健康十分有害，对某些橡胶有腐蚀，对有色金属有腐蚀如铜和铅，但具有一定的吸湿性，相对环保。
⑵制冷机油
奥迪轿车R134a空调系统所使用的制冷机油：
PAG油（Polyalkyeneglycol：
聚链烯乙二醇），其特点是：
淡黄色，无味、无毒，与制冷剂（R134a）高度互溶，具有良好的润滑性能，无酸性，吸水性强。
⑶操作与保存制冷机油时的注意事项
1不同的空调系统应使用该系统规定的制冷机油；
2应保存在干燥、密闭的容器中，放在阴暗处；
3使用后容器应及时密闭，防止空气中水分进入；
4不可使用过期、变质的制冷机油；
5应按空调系统规定量添加制冷机油；
6更换系统部件时应适量补充制冷机油；
7加注制冷剂前应先添加制冷机油。
制冷剂和制冷机油在不同车型上的数据见表（1-1）
表1-1
车型
制冷剂（g）
制冷机油
Jetta
800±50（700）
115+15cc
Golf
850+30
115+15cc
Bora
750+50
135±15cc
Audi200
750+50
250+50cc
AudiA6
650+50
250cc
1．5空调制冷系统的主要元件的名称和原理:
1）压缩机
⑴压缩机的结构如图（1-4）所示
图（1-4）压缩机结构图
⑵工作原理：
传动轴的转动传至传动装置，通过旋转斜盘将旋转运动转换为压缩机柱塞的往复运动
•旋转斜盘沿滑轨垂直运动
•旋转斜盘或传动装置的角度决定柱塞行程，从而决定输送流量
•该角度随柱塞顶部和底部的压力变化而变化
•腔压取决于调节阀上的高低压及标定的节流孔流量越大，制冷效率越高（腔内压力处于低压状态）
–波纹管2被高压压缩
–相对较高的低压压缩波纹管1
–调节阀开启，低压侧的腔内压力下降
–柱塞顶部压力与弹簧的合力大于柱塞底部的腔内压力
•旋转斜盘倾斜角度加大，柱塞行程增长，从而增加输出流量
•流量越小，制冷效率越低（腔内压力处于高压状态）
–波纹管2扩张
–相对较低的低压也使波纹管1扩张
–调节阀关闭，在腔内压力的作用下低压侧关闭
–在经标定的节流孔的作用下腔内压力升高
–柱塞顶部的高压降低至小于柱塞底部的腔内压力
•旋转斜盘倾斜角度减小，柱塞行程缩短，从而减小输出流量
2）膨胀阀
功能：
系统的节流装置，向蒸发器内喷洒雾状制冷剂，使制冷剂压力下降，温度下降，并调节制冷剂流量。
是一个闭合控制循环，由出口的温度来决定进口的流量。
图（1-5）膨胀阀结构
制冷负荷增大，使蒸发器输出端温度上升，导致感温头内气体压力（Pa）增加。
膜片和推杆动作，使球阀截断面增大。
制冷剂流向蒸发器，并在由高压转变为低压时吸收热量。
当空气流经蒸发器时，热量被吸收
当来自蒸发器出口的制冷剂温度下降时，感温头内压力（Pa）减小，因此，球阀截断面及流向蒸发器的制冷剂流量减小。
图（1-6）工作过程
2奥迪系列轿车空调制冷系统
2．1奥迪系列轿车空调制冷系统的基础知识
1）奥迪A4执行元件的先后顺序：
1压缩机N280以5s节拍吸和仅在发动机停转时，才能通过执行元件使得压缩机调节阀N280吸和.其控制电流0.65A，若有关闭压缩机N280原因（发动机转速<300除外），执行时无法进行。
2新鲜空气鼓风机，在8s内转由8%升为88%
3电子扇，在发动机运转时，E87才能通过CAN总线通知发动机控制单元，发动机控制单元以矩形波控制电子扇控制单元，再使得电子扇运转。
在10s内，转速在0-100%变化。
4仪表板温度传感器电机
5各控制翻板
6E87，功能指示键点亮
7A4空调静态压力见表（2-1）
表2-1
环境温度
15
20
25
30
35
标准压力（相对）
3.7
4.6
5.6
6.6
7.8
奥迪A4太阳能功率转换公式：
5000（强度）×0.21（面积）×13%（效率）×0.9（电流的效率）=12W
2）奥迪A6空调制冷系统制冷回路图（2-1）
压缩机
压力开关F129
制冷剂
储液管冷凝器
粗细
蒸发箱
节流阀
图（2-1）制冷回路图
1我们一般充氟可不加氟。
理论上在空调系统放出多少，加多少。
2奥迪A6在开空调时，无论冬夏，压缩机均工作；即使在冬季，开空调发动机在2000rpm，时发动机转速降低200-300rpm。
在冬季开压缩机的原因是为了除湿，人为关闭压缩机，会增加车内湿度。
在冬季为了节省燃油，可以关闭压缩机。
3当室温温度低于某个值时，压缩机将不再工作。
4内循环健按下为室内循环.室内循环制冷效果比室温循环好的多.这两种进风方式，进风温度相差10度，一个30多度；一个20多度。
5空调在加热时，风在脚部和除霜口吹出。
6A变排量，可在5-100%连续变化。
7发动机的温度>119时，压缩机关闭。
8A在外界温度低于2度，压缩机关闭，A4为5度。
关于F129
13
24
1-2为常闭，给空调控制单元信号.当空调压力>30bar，或<1.2bar时，该开关打开；此时空调将关闭压缩机。
3-4脚，在压力>16bar，打开，该信号用于控制风扇高速转动.低压12.5bar时，打开奥迪2002款空调工作原理。
空调压缩机将温度约为0度，压力为1.5bar的R134a压缩变为70~80度，压力为15bar的高压气态；高温高压气态经过冷凝器后，变为压力为10~12bar的液体。
该液体在经过膨胀阀时，由于压力下降，液态蒸发为湿蒸汽。
此时为温度-5度，压力为1.5bar的湿蒸汽。
奥迪A8，A6L，A8L，Q7上的空调制冷系统和奥迪A4，A6的很相似就不做介绍了，只是这几款车上空调前部显示控制单元J255，在车辆中，一经适配，组件保护功能便起作用，此时该控制单元已经不能在车辆间横向换用组件保护，只有在输入了车辆的规定信息后，才可取消，否则，该系统的舒适方面的功能便没有。
这几款车的空调制冷系统压力数据如表（2-2）
表2-2
温度
静态压力
怠速低压
怠速高压
20凉车
1.8
10.5
30（维修杂志）
6.5-7
3-3.5
2.5-3（1500rpm）
16
18-20（1500rpm）
35（维修杂志）
7-7.5
20凉车
2
1.7（3000rpm）
17
14（3000rpm）
25热车
13
20
15（电子扇高速转）
20
5.5（风扇高速转）
20
2.2
15（电子扇高速转）
1.9
14（电子扇高速转）
2．2奥迪空调制冷系统自诊断和电器设备检测
1）自诊断技术数据
设备：
♦故障存储器具有持续记忆的功能，因此不受供电状况的限制。
♦控制和显示单元E87与车辆诊断、测量和信息系统VAS5051、故障读出仪VAG1551或车辆系统测试仪VAG1552之间的数据传递在工作方式“快速数据传输”下完成。
功能
空调设备控制和显示单元E87配备了一个故障存储器。
控制和显示单元E87根据信息分析结果来区别不同的故障，并且将其存储起来直到查询故障记忆后清除。
本车上有些控制器（例如驻车暖气，收音机等）的诊断连接是接到诊断插头的另一个引脚上的。
为了同这些控制器进行数据交换，车辆与车辆诊断系统（例如，VAS5051）之间的诊断连接中必须插入一个适配器VAS6017。
如果使用故障读出仪V.A.G1551或者车辆系统测试仪VAG1552进行自诊断，则必须满足：
VAG1551中的程序卡至少与“第9”数据状态相符合，或者VAG1552中的程序卡至少与“第6”数据状态相符合。
故障识别
如果被监控的传感器或元件发生故障，这些故障连同故障类型说明一起被存在故障存储器中。
开始查找故障前，原则上必须进行自诊断并查询被存储的故障。
可用以下的仪器来查询存储的故障：
♦车辆诊断、测量和信息系统VAS5051
♦故障读出仪V.A.G1551
♦车辆系统测试仪V.A.G1552
将显示出的故障信息与带有可能故障原因的故障表相对照，即可选择适当的修理方法。
故障处理的提示：
♦如果一个故障的存在超过一定的时间，该故障就被作为稳定故障存储起来。
如果未超过一定时间，则该故障被作为偶然故障存储。
该过程一直不断的在重复进行。
偶然出现的故障用符号加以标明（在显示屏上出现SP字样）。
♦如果该偶然故障在一定的时间没有再出现，该故障将被自动清除。
只有在使用车辆诊断、测量和信息系统VAS5051、故障读出仪VAG1551和车辆系统测试仪VAG1552，并在工作方式1“快速数据传输”下才可进行自诊断。
自诊断并不限制存储、查询、清除及执行元件诊断，还可用于基本设置、控制器识别和编码。
工作方式2（闪光码输出）不适用于空调/暖气装置的电子装置。
工作方式3（自检）和4（操作码）只与故障读出仪VAG1551和车辆系统测试仪VAG1552有关。
自检测可选择功能见表（2-3）
表2-3
车辆诊断、测量和信息系统VAS5051
点火开关打开，发动机处于静止状态
发动机怠速运转
车辆行驶中
地址码
08空调/暖气装置电子系统
是
是
是
00自动检测
是
是
是
功能
01查询控制器版本号
是¹
是¹
是¹
02查询故障储存器
是
是
是
03执行元件诊断
是/否²
否/是²
否²
04进行基本设置
是
是
是
05清楚故障储存器
是
是
是
06结束输出
是
是
是
07控制编码
是³
是³
否³
08读取测量值数据块
是
是
是
10适配
是
是
否
3奥迪系列轿车空调制冷系统的故障维修实例
3．1空调不制冷举例维修
实例1
A61.8TAT该车空调不制冷，挂入R或D后，发艮一下.
该车08-08-01300012含义为发动机控制单元关闭空调。
02-02有来自发动机的错误信息。
01-02故障码为空气流量计信号过小。
读取空气流量计的数据流，始终为0.3g/s，加油没有变化。
更换空气流量计并向其吹气，信号变为6.0g/s.更换后故障排除.
实例2
A61.8T
该车有时制冷不正常。
试车开始正常，但一会出现不制冷，开始出热风.08-008-001一区为000，但空调压缩机不吸和，风扇运转正常。
拔下F129时，发现其没有插到位.
A62.4CVT该车不制冷
该车不制冷。
该车08-08-001一区在一瞬间0-6-7-12；后来稳定为0。
6为经济模式；7为关闭空调系统；12通过发动机关闭。
在打开空调时都有12出现，此时发动机先提高发动机转速。
013为14/12/10/10。
该车在外界温度为15度，静态压力为5bar；启动发动机后为1.7/7.5bar。
需要充氟。
充氟后故障解除，参数恢复正常。
3．2空调缺氟故障举例
实例1
A61.8T80000KM
该车是事故车，在保险公司指定的非服务站维修，冷凝器不是原厂，做工非常粗糙。
到时发现冷凝器漏.更换冷凝器时，在新的冷凝器加入60mg冻机油。
该车在65000KM时，更换正时皮带，车主比较友好。
快捷的充氟步骤:
a）抽几分钟的真空，若不能抽真空，先回收。
b）检漏理论为压力在一段时间内，是否保持恒定。
如果压力不能保持，说明有泄露的地方。
此过程需要保持十多分钟，允许低压表有0.1bar的偏离。
c）检漏完毕，排除泄露的地方之后。
再长时间抽真空，目的是把系统内的水分蒸发而被抽出来。
d）按标准值充入0.75kg制冷剂.
●注意高低压的压力.
●在刚打开空调时，高低压2.8/15bar标准制冷，温度设为最低，风速四格5621（室温）
实例2
A41.8T1500KM
009三四区左右仪表板出风口温度
010一区蒸发箱出风口温度.二区新鲜进气温度
该车制冷效果极差，司机称有时热的受不了。
该车将温度设为最低，此时空调高压为10bar。
只有最左侧稍凉，其余三个都不凉。
在充入650g氟后，此时制冷十分正常。
此时空调压力上升到14bar。
蒸发箱的温度为6度，左右出发口的温度为9/12度。
总结:
缺氟是由于管路破。
主要是蒸发箱，冷凝器后面的两根空调管，和压缩机到冷凝器这一段的管路容易出现问题。
3．3空调出风问题
空调出风不正常
实例：
A6鲁N90063
室外温度为5；将温度设定为22，在空调自动模式下，各出风口风量都很小。
将鼓风机风量调至最大，只听到，鼓风机呼呼风声，仪表，除霜，脚部出风口，均没有风。
开始02无故障，后来有鼓风机电压过小，或风道堵塞。
该车拆下空调滤芯，有反过来的热风。
将除霜打开，风量正常。
将温度设定为LO，风量也正常；设为22/LO，仪表出风正常；LO/22及22/22时，四仪表出风口，均不出风.按下仪表出风键时，也不出风。
该车08-08-004为中央翻板23523523235一区为翻板位置实际值（正常范围50-250），二区为规定值；三区，翻板关闭记忆位置，此时风吹向脚部和除霜，四区完全打开。
002/003左右温度翻板.005除霜翻板50为关闭；250为打开。
右侧出风温度只有热风没有凉风。
实例：
A61.8T
该车右侧出风温度只有热风没有凉风。
有故障码，右侧温度翻板电机电位计短路。
更换空调控制面板，没有效果。
准备更换右侧温度翻板电机。
拆下副司机侧的杂物箱后，发现内上侧的电机插头没有插，插上后，故障排除。
3．4空调压力问题
实例：
A62.8
该车空调有时出热风，司机称按空调面板的键，有时制冷几分钟，该车在出热风时08-08-001为0，空调控制单元没有关闭压缩机。
●静态压力，正常。
●启动发动机，开始压力为3.0/16bar，将风量调为最大.因为天气不热，低压过大，高压也有些偏高.几分钟后，高压开始变低，3.0/10bar。
在过一端时间，高低压变为一样，但此时拔插ABS前的压缩机插头，能听到压缩机的吸和声，但此时高低压没有任何变化。
●该车开始空调系统没有异常，是在其他维修厂称该车节流阀堵，把其打开清洗，并且重新充氟，充氟后便出现这问题。
●将该车重新充氟，并加冷冻油，还是没有效果。
●再次清洗节流阀，还是没有效果。
●在空调系统中只有压缩机和节流阀这两部分才有压差，排除了节流阀之后，那只有压缩机的问题，更换一个新的压缩机后，一切恢复正常。
该车在压缩机运转时，仍没有高低压，是由于变排量调节失效的原因，这种情况在奥迪车上出现的概率很少。
由于空调制冷系统中电器问题较少，电器的故障可通过奥迪的专用电脑就能解决，在此就不多作介绍。
结论
本文由系列轿车空调制冷系统结构原理概述、奥迪A4，A6，A8，Q7车型空调制冷系统讲解和维修实例三大部分组。
第一部分主要对汽车空调制冷系统原理，制冷剂和制冷机油予以介绍，对制冷循环系统主要部件，空调控制系统进行讲解，但重点介绍制冷循环系统和空调控制系统；第二部分主要介绍奥迪A4，A6，A8，Q7空调制冷系统的基础知识，空调制冷系统的自诊断和电器检测；最后一部分介绍维修实例，同时对空调控制电控系统，制冷循环机械部件和制冷剂与制冷机油引起的故障进行举例分析。
汽车空调系统的维修和应用是电器电子设备在汽车上的应用以后轿车逐步向技术、舒适、节能、环保等方面发展主要环节之一，了解与掌握空调系统的组成及在各种车型上的布置应用和制冷系统常见故障与各部件的维修是非常必要的，而且有待从事汽车空调的科研人员去创造更新更好的技术。
参考文献
[1]王彦钧奥迪A4空调系统培训教案，奥迪A6L，A8L空调系统培训教案和奥迪Q7空调系统培训教案
[2]李卫国一汽－大众奥迪有限公司奥迪空调制冷系统原理与维修一汽－大众汽车有限公司出版2006年9月版1－32
[3]ELSA奥迪空调系统检测维修电子手册
[4]霍希卡特希雷翔著一汽－大众有限公司翻译出版2004年11月奥迪空调制冷系统原理与维修25－67
致谢
在此我非常感谢我的论文指导教师刘臣富老师，在这一个月的时间里对我的论文进行细心批改指导。
这篇论文在刘老师的大力支持下，虽然仔细翻阅资料，竭尽全力，但自己经验有限，理论知识水平不高，论文还是有所纰漏，仍有不足的地方。
希望各位教授给予指正，多提宝贵意见，以便及时修正，有利于我今后的工作，谢谢!
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