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捷达空调系统的结构与检修

【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。

汽车空调系统的故障会给汽车驾驶员的乘坐舒适性造成不良影响,因此,本文通过介绍捷达轿车空调系统的结构及工作原理,通过进一步分析,判断故障原因部位,从而解决空调系统出现的实际问题。

论文理论结合实践,较好地利用所学的知识解决了实际问题。

【关键词】:

捷达轿车;空调系统;加热系统;制冷系统;控制操纵系统;故障诊断

【Abstract】:

Automotiveairconditioningsystemistherealizationdeviceofrefrigeration,heating,ventilationandairpurificationofairinthecarriage.Itcanprovideacomfortableenvironmentforpassengers,reducethedriver'sfatiguestrength,improvethedrivingsafety.Airconditioningdevicehasbecomethehallmarkofthecarfunctionsarecomplete.Faultofautomobileairconditioningsystemwillgivethedriverofthecarridecomfortofadverseeffects,therefore,thispaperintroducesthestructureandworkingprincipleofairconditioningsystemonJetta,throughfurtheranalysis,judgefaultreasonsite,soastosolvethepracticalproblemsofairconditioningsystem.Thecombinationoftheoryandpractice,betteruseofknowledgetosolvepracticalproblems

【Keywords】:

Jetta;airconditioningsystem;heatingsystem;coolingsystem;controlsystem;FaultDiagnosis

目录

前言1

第1章捷达轿车空调系统的组成2

第1.1节捷达空调制热系统组成及工作原理4

第1.2节捷达空调制冷系统组成及工作原理7

第2章捷达轿车空调系统的控制及操纵机构14

第2.1节电气元件控制装置14

第2.2节电气控制元件及功能15

第2.3节真空控制装置16

第2.4节空调装置操纵机构18

第3章捷达轿车空调系统的故障诊断与排除22

第3.1节空调系统不制冷故障22

第3.2节制冷不足故障22

第3.3节空调系统工作异响故障23

第3.4节空气分配调节失灵故障24

第3.5节无暖风故障24

第3.6节开空调后弯道行驶或制动时出现噪音的故障25

第4章捷达轿车空调系统的故障诊断与排除案例26

第4.1节捷达前卫轿车空调热车不工作26

第4.2节捷达Gi型轿车空调压缩机离合器突然分离且不能吸合28

第4.3节捷达CLX轿车出风口总吹热风29

第4.4节捷达前卫轿车空调系统不工作31

结论35

参考文献36

致谢37

前言

汽车空调的作用已经是众所周知的,尤其是随着地球表面气温的日益变暖,人们对空调的需求越来越迫切,对空调质量的要求也越来越高了。

不仅轿车和客车装有空调,不少工程车和卡车上也要求有空调装置。

随着汽车工业的发展和人们对汽车舒适性、安全性、可靠性要求的提高,空调系统已经成为现代汽车的标准装置。

本文通过对捷达轿车空调系故障的检测和诊断的讲述,让我们知道空调系的组成和其功用。

并且通过对常见空调故障案例的分析,明确了检测和诊断的基本思路。

根据现代汽车维修以换件为主的情况,在这里就不讲述零件的修复。

通过理论与实践结合,把空调系常见故障的检测与诊断作了说明。

 

第1章捷达轿车空调系统的组成

(一)制冷装置

对车内空气或外部进入车内的新鲜空气进行冷却与除湿,使车内空气变得凉爽舒适。

汽车空调制冷系统主要由制冷循环及电气调节与控制两部分组成。

(二)加热装置

对车内空气或外部进入车内的新鲜空气进行加热,用于供暖和除霜。

加热系统一般采用冷却水加热,将发动机的冷却水引入车室内的加热器中,通过鼓风机将被加热的空气吹入车内,这就是暖风。

同时加热系统还可以对前风窗玻璃进行除霜、除雾。

(三)通风装置

将外部新鲜空气吸进车内,起着通风与换气作用,同时,通风对防止风窗玻璃起雾也起着良好的作用。

在通风系统中主要有空气处理室、送风道及风门等部件。

(四)加湿装置

在空气湿度较低的时候,对车内空气进行加湿,以提高车内空气的相对湿度。

(五)空气净化装置

除去车内空气中的尘埃、臭味、烟气及有毒气体,使车内空气变得清新。

捷达轿车为整体冷暖组合式空调,空气调节为再热混合式调节型式。

空调器总成是由蒸发器、暖风散热器、离心式风机、操纵机构和壳体等组成。

布置在车内仪表板下方。

如图1-1和图1-2所示。

图1-1捷达空调器总成

1-密封件2-储液罐3-冷凝器4-制冷剂软管5-阀门6-制冷剂管(冷凝器到蒸发器)7-圆柱螺栓8-制冷剂软管(压缩机到蒸发器之间)9-密封环10-膨胀阀11-夺向压力开关12-制冷软管13-压缩机14-阀门

图1-2捷达空调器总成布置图

离心鼓风机通过内、外循环风门吸进车内循环空气或车外新鲜空气,使之首先流经蒸发器并被冷却,通过控制温度风门处于不同的位置,使其冷却后的空气或全部流经暖风散热器被加热后再进入空气混合室,或者不流经暖风散热器,真接进入空气混合室,或者部分流经暖风散热器而部分真接进入空气混合室进行混合,得到了所要求的空气温度。

获得所要求温度的空气通过控制空气分配门处于不同的位置。

流经各个不同的风道,分别从仪表板上的各个出风口吹出,用于车室内温度的调节和去除风窗玻璃上的霜、雾。

图1-3为仪表板和车室中央各出风口的示意图。

1-除霜出风口2-侧面除霜出风口3-可调中央出风口4-可调侧面出风口5-下部出风口

图1-3捷达空调装置出风口示意图

第1.1节捷达空调制热系统组成及工作原理

由于捷达轿车的空调装置采用再热混合式,其加热系统不仅可以单独加热来自车内的循环空气或者车外的新鲜空气,也可以将这两部分空气先进行冷却再全部分或部分加热,以获得所要求的空气温度。

这样,一方面可以对空气进行除湿,同时也有对空气进行过滤的作用,使之得到湿度适宜的洁净空气。

1、加热器

加热器由鼓风机、暖风散热器、温度风门和壳体组成。

暖风的出口位于加热器的下方,它通过风道与各出风口连接,其结构如图1-4所示。

1-温度风门2-热交换器3-除霜出风口4-除霜/下出风真空阀5-下出风口6-中央风门真空阀7-中央出风口8-新鲜空气进气口9-新鲜空气/循环空气真空阀10-循环空气进气口;11-鼓风机12-蒸发器13-左风道14-右风道15-风道16-暖风及新鲜空气调节器17、19、20、21-密封垫18…暖风分配箱22-热交换器连接支管

图1-4捷达加热系统的结构

新鲜空气与循环空气真空阀9的作用是接通或关闭新鲜空气进气口8;空气流先由新鲜空气鼓风机(V2)11加压后,通过制冷系的蒸发器12,当打开温度风门1时为采暖,空气流经过热交换器2;当关闭温度风门1时为通风或制冷,空气流不经过热交换器2;除霜与下出风口真空阀4为操纵除霜出风口3和下出风口5用,中央风门双向真空阀6为操纵中央出风口7和下出风口5、除霜出风口3。

热交换器2使用发动机热水后,再流回发动机水泵。

乘员舱里的通风也有新途径。

乘员舱的废气经过行李舱盖上的安全带槽口排出,再经过车身后围板、行李舱衬面。

后纵梁等上的风口排入大气。

因为空气在后车身空腔中运动,对后车窗除霜起到良好的作用。

由于全过程是在无压力下进行的,所以换气无噪音并且与行车速度无关。

2、暖风散热器

暖风散热器是由铜管铝片制成的管片式结构,两端各有一端盖构成两个集水室,进出水管布置在散热器的同一侧,四周用海绵橡胶制成的密封条固定在加热器的壳体中,发动机出来的热水由暖风散热器流出,供采暖用。

当温度风门打开与蒸发器壳体相连接的通道相通后,由鼓风机送来的空气,过暖风散热器加热后:

一路经过中央风门进入中央出风口,另一路经下出风口与除霜控制风门进入下出风口或除霜出风口。

如图1-5所示。

1-密封条2-温度风门3-暖风散热器护板4-暖风散热器5-用于中、侧出风口的中央风门6-下出风口/除霜控制风门7-暖风分配箱下壳体8-暖风分配箱上壳体9-温度风门手柄10-中央风门手柄11-下出风口与除霜门手柄12-空调控制板13-温度拉索14-空调装置调节器15-鼓风机开关16-真空软管17-下出风口及除霜真空阀18-中央风门拉索19-下出风口20-中央风门双真空阀21-下出风口及除霜门拉索22、23-螺钉

图1-5捷达暖风散热器的结构及装配关系

3、鼓风机

新鲜空气鼓风机的构造,如图1-6所示,新鲜空气鼓风机(V2)15有四个速度,由鼓风机开关(E9)和鼓风机串联电阻(N23)3控制;鼓风机装在蒸发器前壳体1和后壳体4内,从新鲜空气进风道8将空气吸入,再从蒸发器14送出,进入温度风门;当采暖时,温度门将空气流引入热交换器,当制冷时,温度门关闭通向热交换器的通道,直接将空气流送入各风口。

放水阀5是用来防止有水随空气被新鲜空气鼓风机(V2)15吸入,水必须能经放水阀5无阻碍的流出。

如果阀5不正常,水会从喷嘴中喷出,不允许阀5上粘有黄腊及底层保护剂。

凸台16应向后倾斜。

1-蒸发器前壳体2-紧固带3-鼓风机窜联电阻4-蒸发器后壳体5-放水阀6-吸气阀7-防水密封垫8-新鲜空气进风道9-帽10-盖板11-蒸发器温度开关12-新鲜空气与循环空气阀13-鼓风机壳体14-蒸发器15-鼓风机16-装放水阀的凸台17-支撑簧片18-螺钉19-内零件扳手图

1-6捷达鼓风机构造

第1.2节捷达空调制冷系统组成及工作原理

(一)制冷循环

制冷系统主要由制冷剂和四大机件,即压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器组成,如图1-7所示。

制冷循环由以下四个变化过程组成:

(1)压缩过程。

压缩机将蒸发器低压侧温度约为0℃、气压约0.15MPa的低温低压气态制冷剂增压成高温约70℃~80℃、高压约1.5MPa的气态制冷剂。

高压高温的过热制冷剂气体被送往冷凝器冷却除温。

(2)冷凝过程。

过热气态制冷剂从冷凝器的入口通过冷凝器,散热冷凝为液态制冷剂,使制冷剂的状态发生了变化。

冷凝过程的后期,制冷剂呈中温约为1.0~1.2MPa的过冷液体。

(3)膨胀过程。

冷凝后的液态制冷剂经过膨胀阀后体积变大,其压力和温度急剧下降,变成低温约-5℃、低压约为0.15MPa的湿蒸气,以便进入蒸发器中迅速吸热蒸发。

在膨胀过程中同时进行节流控制,以便供给蒸发器所需的制冷剂,从而达到控制温度的目的。

(4)蒸发过程。

液态制冷剂通过膨胀阀变为低温低压的湿蒸气,流经蒸发器不断吸热汽化转变成约为0.15MPa、低温约为0℃的气态制冷剂,吸收车室中空气的热量。

从蒸发器流出的气态制冷剂又被吸入压缩机,增压后泵入冷凝器冷凝,进行气冷循环。

制冷循环就是利用有限的制冷剂在封闭的制冷系统中,反复地将制冷剂压缩、冷凝、膨胀、蒸发,不断在蒸发器处吸热汽化,对车内空气进行制冷降温。

制冷剂在制冷循环中通过膨胀、蒸发吸收热量,从而达到制冷的目的。

(二)捷达空调制冷系统组成及工作原理

(1)压缩机:

捷达轿车空调压缩机采用的是日本三电公司SD7V16型[1]变排量压缩机,变排量压缩机是随制冷负荷的变化,除了膨胀阀控制参数外,还有制冷剂循环量控制参数,能无级改变压缩机的排量,达到制冷要求。

该系统有较大的制冷范围,并对发动机无冲击负荷,故有较好的舒适性及节能的特点。

它安装在发动机的左下方,由发动机曲轴皮带轮通过V形皮带驱动,如图1-6所示。

当把空调操纵机构上的功能拨杆拨到制冷位置时,空调压缩机电磁离合器吸合,压缩机皮带轮带动主轴及斜盘旋转,进而推动摇板摆动。

摇板圆周分布的7个球关节通过连杆与活塞相连,摇板的摇摆推动活塞运动,从而产生泵气作用,将低温低压的气态制冷剂压缩成高温高压的气态制冷剂。

空调压缩机上的安全阀能调节制冷系统的压力,若冷凝器散热不良,或其它原因导致制冷系统温度和压力急剧上升,使制冷系统的压力超过4.0MPa,安全阀打开,释放一部分制冷剂;当压力降低到3.5MPa时,安全阀关闭。

1-蒸发器2-膨胀阀3-冲注阀4-贮液干燥过滤器5-冷凝器6-三挡压力开关7-螺栓8-空调压缩机9-压缩机电磁离合器

图1-6捷达制冷系统工作示意图

SD7V16型压缩机的性能参数见表1-1[2]。

表1-1SD7V16型压缩机的性能参数表

压缩机型号

SD7V16

压缩机型号

SD7V16

结构

斜盘式

Min

10.4

气缸数

7

允许最高瞬时转速/(r·min-1)

8000

气缺直径/mm

29.3

允许最高连续转速/(r·min-1)

7000

行程/mm

制冷剂

R134a

Max

34.2

冷冻机油量/cm3

115±15

Min

2.2

电磁离合器质量/kg

2.2

排量/cm3

额定电压/V

12

Max

161.3

额定功率/W

48

图1-7为SD7V16型压缩机的安装位置图。

1-传动带(0.5×630)2-发电机3-压缩机4-传动带5-水泵6-曲轴7-传动带8-叶片泵9、10-圆柱头螺钉11-压缩机12、15、20、22、23、24-六角螺栓13-六角螺母14-凸缘螺栓16圆柱头内六角螺栓17-调整支架18-自锁螺母19-压缩机支架21-后支架22-六角螺母

图1-7空调压缩机的安装位置

空调压缩机是一个斜盘式压缩机。

它新的特性是活塞行程通过高、低压压力比进行调节。

压力比的大小决定了制冷输出量。

这新的压力调节装置使空调压缩机正常工作状态下持续地工作。

输入轴的旋转运动传递驱动轮毂,驱动轮毂通过斜盘将旋转运动转换成活塞的轴向运动,斜盘的倾斜位置确定了活塞的冲程和输出率,斜盘的倾斜角度越大,活塞的冲程和输出率越大。

斜盘的倾斜位置取决于室腔压力即活塞上侧和下侧的压力,活塞通过摆动斜盘前后的弹簧定位。

室腔压力取决于调节阀上的高、低压力和定位节流孔的大小。

当关闭空调装置,其低压、高压和室腔压力是相同的,打开空调装置时,摆动斜盘的前后弹簧调整摆动斜盘具有一定的输出。

当处于高的制冷输出量和低的室腔压力时摆动斜盘的倾斜位置增高,因此产生一个大排室行程,即具有高输出率;当处于低制冷输出量和高室腔压力时,摆动斜盘的倾斜位置降低,产生一个小的排量行程,即低输出率。

1-前缸盖2-三角转子3-销钉4-凸轮盘5-斜盘6-平衡环7-缸体8-阀板9-电磁离合器10-主轴11-滑块12-导轨13-回位弹簧14-控制阀15-缸盖螺栓16-低压腔;17-高压腔18-后缸盖图

图1-8SD7V16型压缩的剖面图

(2)空调压缩机电磁离合器:

制冷系统中采用电磁离合器控制压缩机。

电磁离合器的电磁线圈的一端搭铁,另一端经空调继电器与电源相连。

当空调开关打到制冷位置时,空调继电器工作,电磁线圈通电,产生磁力,将离合器磨擦片压紧在皮带盘侧缘上,使皮带轮与轮毂连接成一体,带轮的驱动力经摩擦片与轮毂带动压缩机旋转。

当冷气关闭时,空调继电器的触点断开,切断了电磁线圈的供电,轮毂上的摩擦片在弹簧片弹力作用下,与皮带轮分离,压缩机停止运转。

(3)冷凝器:

汽车空调装置中采用的冷凝器主要有两种结构形式,一种管片式;一种是管带式。

前者由于体积、质量指标落后、传热效率低,除了在大客车空调装置中用外,轿车空调装置中很少采用。

后者由于高频焊接技术的发展,得以广泛的应用,目前日本和美国的轿车车上,几乎全部采用了管带式冷凝器。

管带式冷凝器与管片式冷凝器相比,其传热效率可提高12%。

管带式冷凝器是由异形多孔扁管与波形散热器焊接而成,也有的波形带是直接从扁管上剃出。

图3-4[3]为捷达轿车管带式冷凝器的结构。

图1-9冷凝器结构

捷达轿车空调装置的冷凝器与发动机散热器并排在一起。

置于汽车前部的中央,在冷凝器与水箱的后方,有一由直流电动机带动的轴流风扇,对冷凝器与水箱进行强制冷却;当汽车行驶时,也可靠迎面风来对冷凝器与水箱进行冷却。

当空气吹过冷凝器,冷却芯管中的制冷剂被冷却后变成液态。

(4)蒸发器:

汽车空调装置中采用的蒸发器主要有三种结构:

一种是管片式结构,其二是管带式结构,再就是板带式结构。

管片式蒸发器使用在早期的汽车空调装置中,目前主要使用在大客车的空调装置中,在轿车空调装置中已不多见。

管带式蒸发器由于传热效率大,在汽车空调装置中得到了广泛的应用。

管带式蒸发器是由宽异型多孔扁管与波形散热带焊接而成。

板带式蒸发器是由冲压成复杂形状的铝板相互叠在一起组成制冷剂流道,每一对与另一对中间焊以波形散热带构成。

这种结构的蒸发器其传热效率比管带式结构的蒸发器高8%左右,因此,近年来的轿车空调装置中也得到了较多的采用。

捷达轿车空调装置采用铝管、铝片式结构。

如图1-10所示。

蒸发器在制冷系统中的作用是使经过热力膨胀阀绝热膨胀后的制冷剂在蒸发器中吸收车室内的热量,为制冷剂气体,再进入压缩机中进行循环,使车室内空气放出热量,车室内温度下降。

蒸发作用与冷凝器功能相反,是起吸热作用。

冷凝器的散热面积通常比蒸发器大一倍,冷凝器的散热面积越大,散热效果越好。

图1-10蒸发器

(5)贮液干燥过滤器:

捷达轿车的贮液干燥过滤器结构如图1-11所示,贮液干燥过滤器实质是一个贮存制冷剂的压力容器,它能以一定的流量向膨胀阀输送液态制冷剂,贮液干燥过滤器中的滤网是用来过滤制冷剂中的各种杂质,干燥器中填充的是吸水性强的沸石干燥剂,用于吸收制冷剂中的水分。

1-过滤网2-干燥剂3-吸出管

图1-11贮液干燥过滤器

(6)膨胀阀:

膨胀阀可以根据制冷负荷的要求自动调节制冷剂流量。

在制冷剂系统中,为了使蒸发器的传热面积能充分地发挥作用,必须供给蒸发器适当的低压低温制冷剂。

若供量太少,则制冷剂不足,车内温度降不下来,若供量太多,会降低蒸发器的传热性能,还会使压缩机产生“液击”现象。

也就是说一方面要得到最大限度的制冷量,另一方面要保证制冷剂液体在蒸发器内完全蒸发,因此在制冷系统中设置了膨胀阀,安装在蒸发器的进口处,捷达轿车采用的是外平衡式膨胀阀,其结构如图1-12所示。

这种形式的膨胀阀将蒸发器出口处的压力传往膜片,这个地方靠近感温筒,阀门的开启度更容易通过空吸作用和压缩机转速的变化进行精确调节。

图1-12膨胀阀结构

外平衡式膨胀阀的工作过程如图3-8所示,膨胀阀的开度取决于感温筒的压力P1、蒸发器出处的压力P2及弹簧弹力F,而压力P1、P2的大小则取决于制冷剂在蒸发器出口处的温度。

因此制冷剂的喷出量受蒸发器出口温度的控制。

膨胀阀的容量一定要与蒸发器热负荷相匹配,一般情况下膨胀阀的容量比蒸发器负荷大20%~30%为宜,过大会引起调节性能不好,过小,无法满足热负荷的需求,而且膨胀阀的容量大小还与其前后压力差和蒸发温度有关。

(a)-膨胀阀关闭(b)-膨胀阀部分开启(c)膨胀阀全开

1-弹簧2-球阀3-壳体4-顶杆5-膜片6-毛细管7-感温筒

图1-13膨胀阀的工作过程

(7)输氟管路:

为了将制冷系统各总成构成一个封闭的系统,就必须用管路连接起来。

通常,汽车空调装置中与压缩机进排气接头相接的管路都采用橡胶软管连接,此外,对于走向复杂的管路,不易贯穿的管路,金属管不容易满足要求,而橡胶软管有很好的随和性,因此,有时也采用橡胶软管,但橡胶软管作为制冷剂输氟软管的最大缺点是有泄漏制冷剂的现象,因此,除特殊情况之外,应尽量少用或不用,就是非用不可的场合,橡胶软管的长度也应控制到最短。

捷达轿车空调装置的输氟管路中,用了三根橡胶软管和三根铝管。

第2章捷达轿车空调系统的控制及操纵机构

汽车空调装置的控制系统和操作系统分为两种型式:

手动控制和自动控制。

手动温度控制及操纵机构分为两种型式,一种是由控制指示板上的旋钮通过拉丝控制温度风门及空气分配门开度。

第二种是由控制指示板上的拨杆通过拉丝控制温度风门,通过真空伺服机构控制空气分配风门。

捷达轿车空调系统控制操纵机构采用的是手动拨杆式结构,它由仪表板上的拨杆通过拉丝控制温度门开度,通过的真空伺服机构及真空来控制空气分配门的开度。

整个空调系统的配置情况如图2-1所示。

空调系统控制操纵机构由电气控制和真空控制两大部分组成。

1-鼓风机稳流电阻2-吸气环3-抽气道4-新鲜空气/循环空气的真空单元5-鼓风机壳体6-鼓风机7-蒸发器温度开关8-帽9-紧固带10-蒸发器壳体11-密封垫12-蒸发器13-密封垫14-暖风水阀15-盖板16-下出风口17-中央风门真空单元18-空调分配箱19-除霜/下出风口真空单元20-暖风散热器21-温度风门拉丝22-插入壳体的真空管23-鼓风机开关24-空调装置调节控制器25-空调控制板

图2-1捷达空调系统的整体配置情况

第2.1节电气元件控制装置

电气元件分别控制压缩机电磁离合器、鼓风机、冷凝器风扇电机。

1、压缩机电磁离合器的控制

空调压缩机电磁离合器由外部温度开关、制冷管路的三向压力开关、空调开关、水温开关通过空调继电器来控制。

如系统发生故障,不能满足其中任一个开关所限定的条件时,空调继电器将切断压缩机电磁离合器的供电,压缩机停止工作;一旦条件满足了,空调继电器自动接通电磁离合器,系统继续正常工作。

2、鼓风机的控制

鼓风机由空调开关控制,保证在启动空调系统时,鼓风机与系统同步工作,鼓风机可通过挡位开关实现四个挡位的变换,以满足不同送风量的要求,在不使用冷风时可单独使用暖风。

3、冷凝器风扇电机的控制

冷凝器和散热器共同使用一个风扇和电机,它由发动机冷却液双温开关及空调冷管路上的三向压力开关通过风扇继电器控制,当其中一个开关满足工作条件时,风扇便以一定的转速运转,分别满足发动机或空调系统在各种使用条件下的冷却需要。

第2.2节电气控制元件及功能

1、双温开关

图2-2为双温开关安装位置。

是指发动机冷却水的双温开关,当冷却水温高于102℃时,双温开关接通风扇电机以高转速运转,加强了对发动机的冷却,当冷却水温低于102℃,高于95℃,且冷凝压力不高于1.6MPa时,双温开关接通风扇电机以低速挡运转,水温降低到95℃以下且不启动空调压缩机时,冷却风扇不运转。

图2-2双温开关安装位置

应注意到,水箱风扇电机受双温开关和空调高压调整开关的双重控制,当冷凝器出口压力或冷却水温中的任一个值过高时,风扇电机一定按高速运转,其它工况则以低速运转或者不运转。

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