机械系汽营3131班刘涛毕业论文.docx
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机械系汽营3131班刘涛毕业论文
郴州职业技术学院
毕业论文
Mazda6轿车汽车空调系统故障诊断方案设计
专业：
机械与汽车工程
班级：
汽营（3）131
学号：
17
学生姓名：
刘涛
指导教师：
饶立新
二零一五年十一月
汽车空调系统故障诊断设计
摘要
汽车空调系统是实现对车厢内空气进行制冷、加热、换气和空气净化的装置。
它可以为乘车人员提供舒适的乘车环境，降低驾驶员的疲劳强度，提高行车安全。
空调装置已成为衡量汽车功能是否齐全的标志之一。
本文对汽车空调的发展史、汽车空调的基本原理和基本组成了进行阐述，并介绍了汽车空调检修的基本工具，着重对汽车空调中常见的故障现象进行了分析并对出现的故障给出了解决方案。
最后结合在一汽马自达4S店的工作实际对Mazda6轿车的空调常见故障及解决方法进行了介绍。
关键词：
汽车空调故障检测故障维修原理
目录
前言……………………………………………………………………………………………4
2.空调系统的原理与组成…………………………………………………………5
2.1汽车空调的工作原理…………………………………………………………5
2.2汽车空调的组成………………………………………………………………7
3.汽车空调的检修………………………………………………………………………8
3.1汽车空调检修的基本工具………………………………………………8
3.2汽车空调制冷系统检修的基本操作………………………………………9
3.2.1制冷系统工作压力的检测……………………………………9
3.2.2从制冷系统内放出制冷剂具体方法……………………10
4.空调故障分析与排除及维修案例…………………………………………11
4.1空调故障分析与排除及维修案例……………………………11
4.2空调故障检修实例…………………………………………………11
结论………………………………………………………………………………………18
参考资料………………………………………………………………………………19
前言
汽车诞生距今已有100多年了，但第一台汽车空调装置直到
1927年才出现。
当时汽车空调的内容仅仅是加热器和通风系统。
1940年，英国Packard汽车公司第一次提供了通过制冷方式使车内空气凉爽的方法。
第二次世界大战后，汽车空调开始有了实质性的发展，在技术上和数量上都有了很大的提高。
随着汽车工业的迅猛发展和人民生活水平的日益提高，汽车开始走进千家万户。
人们在一贯追求汽车安全性、可靠性的同时，如今也更加注重对舒适性的要求。
因而，空调系统作为现代轿车基本配备，也就成了必然。
目前，汽车空调已经广泛应用在现代汽车上。
它不仅可以改善驾驶员的工作条件，提高其工作效率和驾驶安全性，同时还可以提高汽车等级，改善汽车的乘坐舒适性。
汽车空调不再是一种奢侈品，而是汽车现代化的重要标志之一。
目前发达国家乘用车空调安装率已达90%以上，而且大多数采用自动控制。
我国虽然起步较晚，但近年来发展也很快。
2汽车空调的原理与组成
2.1汽车空调的工作原理
其实汽车空调和我们熟悉的家用空调制冷原理是一样的。
都是利用R12或是R134a压缩释放的瞬间体积急剧膨胀就要吸收大量热能的原理制冷。
（由于R12对大气臭氧层的破坏，出于环保的要求发达国家从1996年开始改用R134a做制冷剂）汽车空调的构造和家用的分体空调类似，它的压缩机往往是安装在发动机上，并用带驱动（也有直接驱动的），冷凝器安装在汽车散热器的前方，而蒸发器在车里面，工作时从发器出来的低压气态致冷剂流经压缩机变成高温高压气体，经过冷凝器散热管降温冷却变成高压低温的液体，再经过贮液干燥器除湿与缓冲，然后以较稳定的压力流量流向膨胀阀，经节流和降压最后流向蒸发器。
致冷剂一遇低压环境即蒸发，吸收量热能。
车厢内的空气不断流经蒸发器，车厢内温度也就因此降低。
液态致冷剂流经蒸发器后再次变成低压气体，又重新被吸入压缩机进行下一次的循环工作。
在整个系统中，
膨胀阀是控制致冷剂进入蒸发器的机关，致冷剂进入蒸发器太多就不易蒸发而太少冷气又会不够，因此膨胀阀是调节中枢。
而压缩机是系统的心脏，系统循环的动力源泉。
尽管汽车空调的空调系统的原理与其它空调系统是相同的，但汽车空调是移动式车载的空调装置，它与固定式空调系统相比，动转条件更恶劣，随汽行驶的颤振，空调系统的制冷剂比固定式更容易泄漏，空调系统的维修与保养也比固定式频繁，空调装置中风路系统在吸入新风时常常会将尘土吸入，堵塞过滤网及蒸发器，在清洗过程中又往往会把制冷剂泄放到大气中去。
造成臭氧层消耗，破坏了环境。
汽车空调的原理可以有以下总结如下：
a）压缩机要将低温低压气态制冷剂压缩成高温高压气态制冷剂，大约70℃、1.5MPa；
b）高温高压气态制冷剂在冷凝器处变成高温液态制冷剂，大约50℃；
c）干燥过滤器将液态制冷剂中的水分和杂质除去；
d）高压液态制冷剂通过膨胀阀后变成低压雾状制冷剂；
e）低压雾状制冷剂在蒸发器内吸收热量变成气态制冷剂，使蒸发器表面温度下降。
通过鼓风机将冷风送到车厢内；
f）气态制态剂又重新被压缩机吸入，反复循环。
1-压缩机2-冷凝器3-高压维修阀口4-膨胀阀
5-蒸发器6-节流阀7-低压维修阀口8-储液器
图1汽车空调原理图
2.2汽车空调的组成
汽车空调一般主要由压缩机（图2）、冷凝器（图3）、电控离合器（图4）、蒸发器（图5）、膨胀阀（图6）、贮液干燥器（图7）、管道（图8）、冷凝风扇（图9）等组成。
汽车空调分高压管路和低压管路。
图2压缩机图3冷凝器图4离合器图5蒸发器
图6膨胀阀图7储液干燥器图8管道图9冷凝风扇
电磁离合器：
在非独立式汽车空调制冷系统中，压缩机的动力是由汽车发动机提供的。
在需要时接通或切断发动机与压缩机之间的动力传递。
另外，当压缩机过载时，它还能起到一定的保护作用。
因此，通过控制电磁离合器的结合与分离，就可以控制压缩机的工作与否。
当空调开关A/C接通时，电流通过电磁离合器的电磁线圈，电磁线圈产生电磁吸力，使压缩机的压力板与皮带轮结合，将发动机的扭矩传递给压缩机主轴，使压缩机主轴旋转。
当断开空调开关时，电磁线圈的吸力消失。
在弹簧作用下，压力板和皮带轮脱离，压缩机便停止工作。
3汽车空调的检修
3.1汽车空调检修的基本工具
a）修理空调器的常用工具
活扳手、开口扳手、套筒扳手、内六角扳手、钢丝钳、尖嘴钳、十字螺丝刀、一字螺丝刀、锉刀、钢锯、手枪钻、钻头、冲击钻、刀子、剪刀、铁锤、木锤、橡皮锤各1把、卡钳、小镜子、钢卷尺、酒精灯、温度计、电烙铁、万用表、低压测电笔。
b）维修用的大设备
1）真空泵：
一般选用排气量为2L/s，真空度达到5×10~4mmHg的真空泵；
2）气焊设备：
氧气瓶、乙炔瓶、减压阀、乙炔单向阀及配套输气管及焊具共1套；
3）电焊设备：
电焊机、输入和输出电缆线、焊把及2.5mm、3.5mm焊条共1套；
4）制冷器钢瓶：
用来存放制冷剂，一般选用3kg～40kg不等，按实定；
5）定量加液器：
可以准确地比空调器充注制冷剂1套；
6）台秤：
以确保小钢瓶的充灌制冷剂不超过额定量，避免意外发生1台；
7）氮气瓶：
存放氮气，可对空调器进行试压、检漏，以及对制冷系统进行冲洗1套及配套；
8）卤素检漏灯或电子卤素检漏仪：
对制冷系统进行检漏1套；
9）兆欧表：
测导线绝缘程度500V直流的1套；
数字温度表：
1套测量空调器的进、出风温度；
10）功率表：
测量空调器的输入功率1套；
11）可移动配电盘：
供维修接临时电源用；
12）维修专用工具
①胀管器和扩口器：
1套；
②割管刀：
切割铜管1套；
③弯管器：
滚轮式弯管器和弹簧管式弯管器各1套；
④修理阀：
三通修理阀或复式修理阀1套；
⑤封口钳：
将压缩机充气管封死，然后才可以焊封充气管1套；
⑥力矩扳手：
空调配管之间的连接螺母一定要用相应的力矩扳手来坚固；
⑦电动空心钻：
用以打墙孔（小孔径可用冲击钻）、钻头选用70mm、80mm两种规格。
3.2汽车空调制冷系统检修的基本操作
3.2.1制冷系统工作压力的检测
a）将歧管压力计正确连接到制冷系统相应的检修阀上，如果手动阀，应使阀处于中位；
b）关闭歧管压力计上的两个手动阀；
c）用手拧紧歧管压力计上的高低压注入软管的联接螺母，让系统内侧的制冷剂将高低压注入软管内的空气排出，然后再将联接螺母拧紧；
d）起动发动机并使发动机转速保持在1000-1500r/min，然后打开空调A/C开关和鼓风机开关，设置到空调最大制冷状态，鼓风机高速运转，温度调节在最冷；
e）关闭车门、车窗和舱盖，发动机预热；
f）把温度计插进中间出风口并观察空气温度，在外界温度为270C时，运行5min后出风口温度应接近70C；
g）观察高低压侧压力，压缩机的吸气压力应为207pa-24kpa，排气压力应为1103-1633kpa。
应注意，外界高温高湿将造成高温高压的条件。
如果离合器工作，在离合器分离之前记录下数值。
3.2.2从制冷系统内放出制冷剂具体方法
a）关闭歧管压力计上的手动高低压阀，并将其高低压软管分别接在压缩机高低压检修阀上，将中间软管的自由端放在干净的软布上；
b）慢慢打开手动高压阀，让制冷剂从中间软布上排出，阀门不能开的太大，否则压缩机内的冷冻油会随制冷剂流出；
c）当压力表读数降到0.35Mpa以下时，再慢慢打开手动低压阀，使制冷剂从高低两侧流出；
d）观察压力表读数，随着压力的下降，逐渐打开手动高低压阀，直至低压表读数到零为止。
4空调故障分析与排除及维修案例
4.1空调制冷系统常见故障的分析与排除
4.1.1制冷剂泄漏
制冷系统完全没有冷气吹出,其原因为:
制冷系统中无制冷剂或制冷剂泄漏,制冷剂泄漏后，首先要查明漏点，并将其修复好，再重新抽真空，灌注制冷剂。
4.1.2制冷系统严重堵塞
当压缩机工作时，若制冷系统中某个部位严重堵塞，没有制冷剂循环流动，则就失去了制冷作用。
这时，用压力表检测制冷系统的高、低压侧的压力值，可发现高压侧压力值比正常时低，而低压侧的压力值成真空状态，且堵塞部位前后有明显的温差，这一般出现在储液干燥器或膨胀阀内。
因此，可用氮气对着储液干燥器或膨胀阀的进口或出口吹气，如不通畅，说明其堵塞，需更换。
4.1.3压缩机部件损坏
压缩机缸垫窜气、进排气阀损坏，均能造成压缩机不能压缩制冷剂或压缩不良。
此时，用压力表检测压缩机工作时的进气压力和排气压力，可发现两者压力相同或相差不大，提高发动机转速时，其压力值仍无明显变化;用手触摸压缩机上的进气管和排气管。
可感觉两者温差不大。
当压缩机出现缸垫窜气时，用手触摸压缩机会感觉非常烫手。
这时，一般需更换损坏的部件。
4.2空调故障检修实例
4.2.1高压管被油污及脏污堵塞
一辆Mazda6，制冷剂为R134a，开启空调后空调不制冷，电磁离合器不吸合，有时能吸合一下，但立即脱开，无法正常工作。
更换了空调压缩机、蒸发器和膨胀阀等，加注制冷剂后仍是如此，后又诊断是压缩机工作不良。
检查时,启动发动机后开空调，电磁离合器吸合一下便即跳开，连续几次后便不再吸合。
接上歧管压力表，检测高压侧压力、低压侧压力均偏低，加入三罐制冷剂，此后能吸合稍长时间，但仍是间歇性吸合、脱开，车内也不制冷。
拆下贮液干燥器、膨胀阀和相关高压管道等，发现冷凝器至贮液干燥器的高压管接口处几乎被油污、脏污所堵塞，管道和冷凝器内也是金属屑及黑油，于是更换冷凝器及高压管，清洗压缩机,更换了冷凝器、高压管和贮液干燥器;再用高压氮气吹净低压管道，并更换了膨胀阀，加入了适量专用冷冻机油，然后再压入氮气检漏，抽真空，加制冷剂,经试验制冷效果很好，故障消除。
4.2.2温控开关失效
一辆Mazda6平时行车正常，一开空调制冷，时间不长发动机就开锅，冷却系统清除了水垢，结果还是同样不能使用空调。
车辆使用空调，开锅肯定是不正常的。
当在该车停驶状态下打开空调试验，通过汽车诊断仪检测发动机水温已经达到120℃，而车上的电动风扇却没有工作。
华普轿车冷却系统为闭式、液冷，带膨胀箱，风扇为电动式，发动机的冷却主要依靠汽车向前行驶产生的风。
只有当水温高于95℃时，电动风扇才开始工作，而当水温低于90℃时，电动风扇又自动停止工作，这全靠温控开关控制。
这种结构，有利于发动机保持最佳水温，平时风扇也不消耗发动机动力。
冷却水开锅了，电动风扇却还没有工作，将点火开关转至ON位置，拆下散热器温度控制开关接头，并将其接地，电动风扇开始转动，说明风扇电动机是好的。
检查有关保险丝也是好的，把温控开关拆下放入盆中用万用表Ω档，一个表笔接温控开关接线端，一个表笔接外壳，盆中倒入冷水加热，有开水可直接倒入开水。
正常情况下，水温高于95℃时应导通，低于90℃时应断开。
未用温度表，倒入滚开的水,表针也不动，说明温控开关失效。
该车更换温控开关后，使用空调再也没有开锅了。
4.2.3高压开关工作不良
一辆Mazda6乘用车,开空调后散热器风扇高速继电器“吱吱”异响。
检查时,拆开仪表板下护板，启动发动机并开启空调，散热器风扇高速运转一会儿，响声出现，手摸附加继电器盒，发现风扇高速继电器振手，此时关闭空调，异响立即消失。
由此可知，异响与空调工作时风扇高速运转的相关电路有关。
因不开空调且散热器风扇高速运转时，高速继电器并没有异响，发动机温度高速和空调压力高速的区别,仅在于双温度开关F54和高压开关FZ3，估计是FZ3工作不良。
检查高压开关的接线插头位于左前车架上，连接专用工具VAGl527（它是一个二极管指示试电笔，并配有针式插头，可刺破线皮进行测量，发光二极管相当于一个灯泡），启动发动机并开启空调，当散热器风扇还未高速运转时，指示灯亮;散热器风扇开始高速运转后，指示灯熄灭，但此时并无异响;散热器风扇高速运转一会后，指示灯开始快速闪烁，并如此同时，散热器风扇高速继电器“吱吱”异响。
由此可知，故障原因是空调高压开关处于临界工作状态，而对此开关的技术要求是:
闭合压力为1420-1720kPa，打开压力是1170-1500kPa，开闭切换点之间的压力差至少为200kPa，由此避免其工作于临界状态。
更换压力开关FZ3，异响消失。
4.2.4空调系统制冷效果不良
故障现象:
一辆马自达六轿车空调离合器及冷却风扇工作均正常，但就是制冷效果不良，出风口温度仅为15℃左右。
故障分析:
这种故障一般不在电路系统，而应在外部和制冷剂方面查找故障原因（若风扇运转不正常则应在电路系统查找原因），其可能原因有:
a）制冷剂不足。
用压力表测量，低压低于196KPa，高压低于980kPa时则应补充制冷剂至正常值；怠速时，低压应该为245KPa，高压应该为1471kPa左右（还要根据散热情况而定）。
b）孔管堵塞。
手触干燥罐有冷感，但程度不足，在此情况下，高压偏高，应清洗膨胀节流管（位于冷凝器出口与蒸发器入口之间的高压管里）。
c）蒸发器积尘太多。
低压管及干燥罐冷度手感适度，压力亦正常，惟出风量偏小。
此时可将鼓风机及鼓风机调速器（在驾驶室的右，下侧发动机舱中央墙壁上）拆下，用压缩空气或蒸发器清洗剂将蒸发器清洗干净。
d）散热不良。
冷凝器散热片堵塞，水温过高，用高压空气吹洗水箱及冷凝器外部，注意不要直接用高压水清洗，否则，高压水非常容易将冷凝器的散热片吹倒，造成空气流通受阻而散热不良。
故障排除:
用压力表测量高低压压力，低压正常，高压偏高，为1648kPa，手触干燥罐有冷感，但明显程度不足，说明为孔管堵塞。
清洗孔管后，故障减轻，温度降到11℃左右。
但仍未完全排除故障，正常情况下应该在8℃左右。
这说明还有其他的故障未排除。
开启空调的各个按钮发现空调的内外循环没有变化，如果空调长期引人外界空气进入，空调的负荷肯定要非常大，这与家用空调的道理一样。
经过检查发现空气内外循环的风门没有动作。
继续检查发现控制风门的真空源没有，拆下真空电磁阀发现真空管损坏，更换后故障彻底排除。
4.2.5空调不制冷且离合器反复结合
故障现象：
一辆2005年生产2.0L轿车，行驶里程为6万km。
该车发动机怠速运转正常，怠速时空调系统工作正常。
但车辆行使时，发动机动力不足、犯闯。
当车辆加速时，空调压缩机频繁重复接合、分离动作，且空调系统不制冷。
当关闭空调后，发动机恢复正常。
检查分析：
由于关闭空调后发动机恢复正常，所以维修人员认为故障原因出在空调系统。
马自达6空调压缩机是定排量压缩机，空调压缩机的吸合与断开是由发动机控制单元（PCM）通过控制空调继电器来实现的。
决定首先从电路入手进行检查。
正常情况下，当压力开关B、C端子之间电压为12V时，压缩机断开；压力开关B、C端子电压为0V时，压缩机接通。
这说明自动空调控制器给PCM接地信号时，压缩机接通。
起动该车发动机并怠速运转，用示波器测量压力开关线路的B端子（接PCM）或C端子（接自动空调控制器）。
当压缩机接通时，压力开关B、C端子电压为0V；压缩机断开时，压力开关B、C端子电压为12V，说明系统正常。
当发动机转速上升到3000r/min以后，压缩机断开，此时B端子电压为13.8V，C端子电压为0V，说明此时高低压开关已经断开。
由于此时C端子电压为0V，所以基本排除线路和自动空调控制器存在故障的可能，故障原因应该在制冷系统环路。
PCM控制空调压缩机继电器执行动作的原理为：
首先，当驾驶员按下空调（A/C）开关时，申请信号由自动空调控制单元经压力开关传递到PCM，即PCM接收到自动空调系统的申请信号。
只有空调系统压力正常，才能保证压力开关正常接通，这时PCM才能接收到使空调系统工作的指令，之后PCM控制空调压缩机的运转。
该车的空调制冷剂压力开关采用了3挡压力型，它由高/低压开关和中等压力开关组成。
当制冷剂循环中的压力过高或过低时，高/低压开关通过切断A/C信号来保护制冷系统部件。
中等压力开关根据空调压缩机的工作负载输出一个怠速提高信号。
压力开关在压力大于2.94-3.34MPa时或压力低于0.195-0.250MPa时断开，中等压力开关在压力为1.39-1.65MPa时接通。
故障解决：
把歧管压力计接入空调高压管路和低压管路，检测发动机在2000r/min时空调系统的压力。
经检测在正常范围内，可以判断时压力开关失灵，更换压力开关。
结论
随着我国汽车工业的高速发展，作为汽车技术现代化标志之一的汽车空调技术在我国蓬勃发展。
汽车空调大大改善了乘坐环境，提高了成员的舒适性。
近年来，各种完善的多功能型空调装置的应用，受到用户的普遍欢迎。
但对于汽车空调维修人员来说将面临新的挑战！
本论文对汽车空调的原理、结构以及必备的工具等知识做了一般性的介绍。
重点对修理、维护做了详尽的介绍。
这样做的原因，主要是考虑本论文所面对是汽车空调维修人员，并由此希望能帮助学习动手解决一般汽车空调故障的技能。
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后记
首先诚挚的感谢我的论文指导老师饶立新老师，他在忙碌的教学工作中挤出时间来审查、修改我的论文.还有教过我的老师们“授人以鱼，不如授之以渔”，老师们正是这样以言传身教来教导着我们。
你们严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样：
他们循循善导的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。
三年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。
同时也要感谢三年中陪伴在我身边的同学、朋友，感谢他们为我提出的有益的建议和意见，有了他们的支持、鼓励和帮助，才让我充实的度过了三年的学习生活。
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