1、高级技师论文大众辉腾自动空调结构原理与故障检修目 录一、空调系统的发展 1二、空调系统的分类、组成及工作原理 2（一） 汽车空调系统的分类 2（二） 汽车空调的组成 3（三）汽车空调的工作原理 4三、辉腾空调的结构原理 5（一）结构特点 51.暖风与空调系统的组成 62.制冷剂回路 73.外部调节式空调压缩机 84.加热回路 105.空气分配总成 136.控制与自适应控制 15（二）工作原理 16四、辉腾空调的故障检修 18（一）辉腾空调的检修原则 18（二）辉腾空调的故障实例 181、空调有异响 182、空调不制冷 193、空调间歇制冷 20参考文献 22大众辉腾自动空调结构原理与故障检修摘
2、要：本文通过了对空调系统简单阐述,介绍了空调系统的基本分类及工作原理,以辉腾自动空调为基础，简单介绍了空调系统的基本组成及工作原理。通过对一个机械，两个电器故障的分析，总结了辉腾空调的故障检修方法及故障检修原则。关键词：大众辉腾；空调系统；结构；原理；故障实例一、空调系统的发展汽车空调技术是随着汽车的普及和高新技术的应用而发展起来的，汽车空调技术的发展经历了由低级到高级，由单一功能到多功能的五个阶段。第一阶段：单一取暖。1925年首先在美国出现利用汽车冷却水加热取暖的方法 ，到1927年发展到具有加热器，风机和空气滤芯的比较完善的供热系统，这种系统直到1948年才在欧洲出现而日本1954年才开
3、始使用这种技术，在寒冷的北欧、亚欧北部目前依然使用单一供暖系统。第二阶段：单一制冷，1939美国通用汽车帕克公司首先在轿车上安装了有机械制冷的空调器，这项技术由于二战发生停止，战后美国经济迅速发展，特别是1950年美国石油产地炎热天气，急剧大量的冷车，而使得单一的降温空调得到迅速发展，欧洲日本1957年才开始使用，这种系统在热带、亚热带地区依然使用。第三阶段：冷暖一体，1954通用在纳什牌轿车上安装了冷暖一体空调，至此空调才有了调节温、湿度的功能。经过长期发展现在的空调基本上具有降温、除湿、通风、过滤、除霜等功能。这种空调系统是目前使用量最大的一种。第四阶段：自动控制，冷热一体空调需要人工操作
4、，这显然增加了驾驶员的工作量，同时控制质量不理想，自从冷暖一体空调的出现，通用公司就一直致力于研究自动控制空调。1964年首先安装在凯迪拉克上，紧接着，通用、福特、克莱斯勒竞相在各自的高端车上安装自动空调。日本欧洲1972年才开始安装 自动空调。第五阶段：微机控制，1973美国通用和日本五十铃公司联合起来开始研究。1977年同时安装在各自车上将汽车空调发展推到了一个新的高度。微机控制的空调是由微机按照车内外环境，实现自动调控化。该系统具有数字显示、冷暖通风三位一体，自诊断系统、传感器自检、数据流传输等功能，实现了空调与汽车运行的相关统一，极大提高了制冷效果，节约燃料，从而提高了汽车的整体性和舒
5、适行。二、空调系统的分类、组成及工作原理（一） 汽车空调系统的分类1.按驱动方式分为独立式（用专门一台发动机驱动压缩机，制冷量大，工作稳定，但成本高，体积及重量大，多用于大、中型客车）和非独立式（空调压缩机由汽车发动机或电动机驱动，制冷性能受发动机或电动机工作影响较大，稳定性差，多用于小型客车和轿车）。2.按空调性能分为单一功能型（将制冷、供暖、通风系统各自安装，单独操作，互不干涉，多用于大型客车和载货汽车上）和冷暖一体式（制冷、供暖、通风共用鼓风机和风道，在同一控制板上进行控制，工作时可分为冷暖风分别工作的组合式和冷暖风可同时工作的混合调温式。轿车多用混合调温式）。3.按控制方式分为手动式（
6、拨动控制板上的功能键对温度、风速、风向进行控制）和电控气动调节（利用真空控制机构，当选好空调功能键时，就能在预定温度内自动控制温度和风量）。4.按控制方式分为全自动调节（利用计算比较电路，通过传感器信号及预调信号控制调节机构工作，自动调节温度和风量）和微机控制的全自动调节（以微机为控制中心，实现对车内空气环境进行全方位、多功能的最佳控制和调节）（二） 汽车空调的组成如图1所示汽车空调一般主要由压缩机(compressor)、电磁离合器、冷凝器（condenser）、蒸发器（evaporator）、膨胀阀(expansion valve)、贮液干燥器（receiver drier）、管道（hos
7、es）、冷凝风扇、控制系统等组成。汽车空调分高压管路和低压管路。高压侧包括压缩机输出侧、高压管路、冷凝器、贮液干燥器和液体管路；低压侧包括蒸发器、吸气管路、压缩机输入侧和压缩机机油池。图1 汽车空调的组成压缩机：空调制冷系统的心脏，它是一种使制冷剂在系统内循环的动力源。它的作用是使制冷剂完成从气态到液态的转变过程，达到制冷剂散热凝露的目的。同时在整个空调系统，压缩机还是管路内介质运转的压力源，没有它，系统不仅不制冷而且还失去了运行的动力。压缩机的旋转轴是通过磁性离合器及皮带与发动机曲轴相连取得动力的，这是因为当装在蒸发器出风口的传感器感知出风的温度不够低时，它就会通过电路使压缩机的磁性离合器闭
8、合，这样压缩机随发动机运转，实现制冷。而当出风温度低于设定的温度，它则控制磁性离合器切离，这样压缩机不工作。如果这一控制失灵，那么压缩机将不断工作，使蒸发器结冰造成管道压力超标，最终破坏系统甚至造成损坏。冷凝器和蒸发器：都是在一排弯绕的管道上布满散热用的金属薄片，以此实现外界空气与管道内物质的热交换的装置。冷凝器的冷凝指的是其管道内的制冷剂散热从气态凝成液态，经常被安装在车头，与水箱一起，共同享受来自前方的习习凉风，冷凝器是哪里凉快哪里去，以便其散热冷凝。蒸发器与冷凝器正好相反，它是制冷剂由液态变成气态（即蒸发）吸收热量的场所贮液干燥器：贮存制冷剂及吸收制冷剂水分、杂质的装置。一方面，它相当于
9、汽车的油箱，为泄露制冷剂多出的空间补充制冷剂。另一方面，它又像空气滤清器那样，过滤掉制冷剂中掺杂的杂质。贮液干燥器中还装有一定的硅胶物质，起到吸收水分的作用。管道：由于要注入一定压力的制冷剂，所以必须采用金属管道。特别是从压缩机到冷凝器到制冷剂瓶到膨胀阀这段，由于属系统的高压段，所以比其它管道有更高的耐高压要求。（三）汽车空调的工作原理汽车空调的工作原理如图2所示和其它制冷空调的制冷原理是一样的，利用制冷剂R-134a从液态变成气态时吸收大量热能的原理制冷。汽车空调的压缩机通过汽车发动机经皮带传输动力（非独立式空调），压缩机吸入低温低压的制冷剂气体，运转压缩成为高温高压的气体，经过冷凝器散热管
10、降温冷却变成高压中温的液体，再经过贮液干燥器除湿与缓冲，然后以较稳定的压力和流量流向膨胀阀，经节流和降压最后流向蒸发器，制冷剂一遇低压环境即蒸发，吸收大量热能。车厢内的空气不断流经蒸发器，车厢内温度也就因此降低。液态制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，膨胀阀是控制制冷剂进入蒸发器的机关，制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。由于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，转动条件更加恶劣，随汽车行驶的震动，空调系统的制冷剂比固定式更容易泄漏，空调系统的维
11、修与保养也比固定式频繁，空调装置中风道系统在吸入新鲜空气时常常会将尘土吸入，堵塞空调滤芯及蒸发器。图2 空调系统工作原理三、辉腾空调的结构原理作为一款豪华轿车，辉腾将四区域座舱气候作为标准配置。由于使用4C Climatronic，驾驶员和乘客都可以单独设定自己的气候而不管其他座位的情况。Climatronic 控制单元自动控制各个独立的气候区域，同时驱动许多通风口与温度风门的控制电机。适应性控制包括日照、空气质量与空气湿度等控制。总而言之，有了空调系统，人的注意力与反应速度就不会随着温度的升高而下降，从而提高了驾驶安全性。（一）结构特点1.暖风与空调系统的组成制冷剂回路如图3所示,它带有制冷
12、剂压力/温度传感器 G395与蒸发器温度传感器G308图3制冷剂回路如图4所示为加热回路,它带有泵阀单元、两个独立的水阀加热系统以及两个热交换器温度传感器G306（右）与G307（左）图4 加热回路如图5所示为空气分配总成,它带有可实现四气候区域的空调图5 空气分配系统如图6所示为信息显示与操作单元，前与后图6 前后信息显示面板2.制冷剂回路辉腾空调的制冷剂回路如图7所示,主要由膨胀阀、外部调节式压缩机、冷凝器、蒸发器、储液干燥罐。本制冷剂回路是在帕萨特 W8 的基础上设计的。不同点在于制冷剂压力与温度由传感器检测。控制单元可以使用这两个信号来计算制冷剂的逐渐损失量。新型制冷剂压力/温度传感器
13、G395安装在高压侧。图7 制冷剂回路及组成部件1-蒸发器温度传感器 G308；2、11-维修接头；3-储液干燥罐；4-压缩机；5-鼓风机；6-气流方向；7-冷凝器；8-迎面风；9-蒸发器；10-膨胀阀；12-高压；13-低压；14-新鲜空气；15-冷空气蒸发器下游通风口温度由蒸发器温度传感器G308检测。它确保在0C时关闭制冷功能，并与外部调节式压缩机一起，使蒸发器下游通风口温度在0C到大约12C之间进行自适应控制。这样，为了将从蒸发器出来的空气加热到所需温度，在热交换器中所需要的热量输出很少，从而节省了能耗与燃油。3.外部调节式空调压缩机如图8所示为外部调节式空调压缩机，该压缩机为7活塞斜
14、盘式变排量式压缩机图8变排量压缩机1）该压缩机的其他特点(1) 排量可变以适应制冷容量的要求(2) 中空活塞(3) 皮带轮驱动机构带有一体式过载保护但没有电磁离合器(4) 外部调节阀N280，用于压缩机内压力状况的自适应控制2）功能Climatronic控制单元 J255 对压缩机调节阀进行无级驱动。根据所需温度、外部与内部温度、蒸发器温度以及制冷剂压力与温度的变化，一个门电压导致压缩机曲轴箱中压力的变化。斜盘倾斜位置改变，从而决定了排量以及产生的制冷输出。在制冷功能被关闭后，多楔带仍驱动压缩机连续运转。制冷剂流量被相应降低2%。3）压缩机有效工作时多楔带的皮带轮与驱动盘之间有一个与二者紧密相
15、联的成形橡胶件。压缩机中的机械故障或由于制冷剂缺失而造成的润滑不足都会导致压缩机驱动轴不转。这会造成皮带驱动机构损坏，进而损坏发动机。为了防止这种情况发生，采用了两种保护功能：(1) Climatronic 控制单元用制冷剂压力/温度传感器 G395 的信号来检测可能会发生的制冷剂损失。若全部损失，制冷功能将被关闭。(2)内置过载保护的皮带轮,过载保护。压缩机有效工作时如图9所示为压缩机正常工作时的动力传递路线。多楔带的皮带轮与驱动盘之间有一个与二者紧密相联的成形橡胶件。当压缩机运转时，两个盘片以相同速率旋转。图9 压缩机正常工作的动力传递1、6-成形橡胶件； 2-多楔带； 5-驱动盘； 3-
16、压缩机轴； 4-皮带轮压缩机堵转如图10所示为驱动盘停转时的动力传递路线。停转后，皮带与驱动盘之间的传动力变得很大。成形橡胶件被皮带轮按照转动方向压到堵转的驱动盘上。成形橡胶件上的变形部分被剪切下来，皮带轮与驱动盘之间的连接部分被切断。皮带轮这时就会无障碍地旋转。这样就不会损坏多楔带并排除了发动机损坏的可能性。图10 压缩机卡滞动力传递路线1-被剪切下来材料；2-成形橡胶件被剪切后的功率流；3-堵转的驱动盘；4-堵转时的成形橡胶件变形4.加热回路如图11所示加热回路由两个热交换器，泵阀单元与发动机冷却液回路构成。它的功能是，将从制冷回路蒸发器中出来的冷却和干燥的空气加热到所需温度。这就是为什么
17、有必要用温度传感器检测从热交换器出来的空气温度的原因。泵阀单元组成一个总成，由两个顺序阀和一个冷却液泵组成。冷却液泵有两个泵轮，用同一个马达驱动。图11 加热回路及泵阀单元1-右侧热交换器温度传感器G307；2-左侧热交换器温度传感器G306；3-冷却液循环泵V50；4-右侧热调节阀 N176；5-左侧热调节阀 N175；6-冷却液供液管，发动机侧；7-冷却液回流管，发动机侧；8-来自发动机的热冷却液；9-阀门关闭后的冷却液循环；10-冷却后的冷却液送给发动机；11-泵阀单元；12-右侧热交换器；13-左侧热调节阀 N1751）热交换器如图12为左右热交换器,一旦气流经过蒸发器，大部分气流流经
18、两个并排放置的热交换器,少量的冷风不经热交换器,从而实现温度控制。为了加热气流，热的冷却液流经热交换器。泵阀单元中各个热交换器上的流速可以用两个电磁阀分别调节。这样，车内左右两侧的温度值可以彼此独立调节。热交换器是铝制的。图12 热交换器1-回流管路；2-供液管路2）泵阀单元如图11与13为泵阀单元原理图及外观图。它安装在右侧的通风室中，并给两个热交换器提供来自发动机冷却循环系统的冷却水。该泵阀单元包括左右侧各一个加热调节阀 N175和 N176 以及冷却液循环泵 V50。电磁阀控制流入热交换器的冷却水流速，电动泵确保了冷却液在冷却循环系统中的连续循环。该阀门单元共有六个端子，其中两个连接到发
19、动机，另外四个连接到热交换器。 图13 泵阀单元外观图1-暖风控制阀门左N175 与右 N176；2-发动机端子；3-冷却液循环泵V50；4-热交换器端子5.空气分配总成图14、15列出了空气分配的路径。成形塑料件将各个独立部件相连接并作为空气管道。总之，它将全部气流从入口经由灰尘与花粉滤清器送到各个独立通风口。仪表板中的胸部通风口位于电动马达驱动的结构盖板后面。1）车内的空气分配如图14所示，新鲜空气鼓风机引导新鲜空气流经灰尘与花粉滤清器后送至蒸发器。流出蒸发器后，气流在空调中首次被分流：较大的气流流经热交换器，较小的气流越过热交换器送给空调中的冷风门。两个并排的热交换器设计可以产生左右两股
20、气流给车内通风。用于车内左右两部分的两股气流温度主要由前排座椅处的温度设置确定。流出热交换器后，空调和仪表板上的电动马达驱动风门进一步向各个独立通风口分配气流。在此过程中，B柱通风口和后部脚部空间通风口出来的空气可以用辅助加热元件加热。图14 车内空气分配1-灰尘与花粉滤清器；2-新鲜空气鼓风机；3-右侧热交换器；4-辅助加热元件；5-中央控制台上的通风口；6-新鲜空气；7-空调；8-蒸发器；9-左侧热交换器；10-脚部空间中的通风口和B柱中的除霜通风口以及直接通风口2）空调上的风门如图15所示，空气通过空调上的风门送到空气管道与通风口。每个风门的位置与开度决定了流出的空气量以及温度混合比。下
21、图示出了空调的所有风门。 图15 空调上的风门及风道1-进气风门；2-空气再循环风门；3-除霜风门；4-前暖风门；5-前冷风门；6-后中央控制台左右冷风门；7-后中央控制台左右暖风门；8-热交换器；9-蒸发器6.控制与自适应控制1）控制“控制”这个词用于描述一种过程，在此过程中用一个事先定义好的程序来调节所选的名义值。在此情况下，没有对当前实际值的检测，也就是说外界条件对控制过程没有影响。例如：传统的加热控制：在早期的加热系统中，不选择具体的车内温度，而只是通过设置控制阀的开度来控制最大的热量输出，其范围从 0 到 100% 之间。在达到所需的温度后，并不为了关闭阀门而检测当前车内温度。这样，
22、当达到所需温度后加热器仍继续加热而不关闭。2）自适应控制“自适应控制” 这个词语描述了一个互动过程。在本文中，也称为开环控制回路。在开环控制回路中，系统对外部影响做出反应。在自适应控制中，必须检测外界条件的变化并将这些变化考虑到控制过程中。这意味着会将设置的规定值与传感器检测到的实际值进行比较。若由于外部影响造成实际值与名义值偏离时，一个执行机构将会启动直至实际值与名义值再次匹配。开环控制回路中的外部影响称为扰动变量。例如：现代加热自适应控制：在现代加热系统中，你可以设定一个固定的温度值，如20C。 自适应控制系统通过温度传感器记录当前的车内与车外温度，然后决定调节阀的开度。一旦车内温度达到了
23、 20C ，调节阀被系统再次关闭。若车内温度再次下降，开环控制回路会再次自动运行。（二）工作原理1、4区域气候控制的工作过程图16显示的是4区温度的示意图，4C(Climatronic)气候控制的温度调节范围基本上在18C与28C之间。但是，是否可以调节各个座椅区域的气候必须看周围条件，因为气候区域不是物理上分开的。“右后乘客”气候区域该乘客希望从中央控制台通风口中接受更冷的空气。他选择 18C。“左后乘客” 气候区域该乘客希望温度比驾驶员区域温度稍暖一点。该气候区域的温度被设定为 23C。“驾驶员” 气候区域驾驶员选择 22C 的温度并按下气候控制按钮组中的 Auto （自动）按钮。“前排乘
24、客”气候区域前排乘客上车。他觉得有些冷并想用脚部空间通风口将温度提高，比“驾驶员”气候区域高 2C 。.图16 四区温度调控1)“驾驶员”气候区域如图17所示驾驶员操作AUTO按钮，在选择了自动功能后， Climatronic 用传感器系统判断保持本气候区域为 22C 时加热空气所需要的强度。此时，Climatronic 控制单元决定流经热交换器的发动机冷却液流量。Climatronic 决定供给驾驶员脚部空间通风以及仪表板间接通风的通风口的暖气量。图17、驾驶员侧操作面板2)“前排乘客”气候区域如图18为了将该气候区域尤其是脚部空间中的温度提高2C，前排乘客首先按下温度设置按钮。以 0.5C
25、 的幅度，该将气候区域的温度从 22C提高到24C 。然后用功能键选择右侧脚部空间通风口。此时，屏幕上出现手动符号“MAN”。与此同时， 前排乘客侧的胸部通风口关闭。热的冷却液流经右侧热交换器以提供所需的温度；暖气从右侧脚部空间的通风口中送出。图18 前信息显示操作面板3)“左后乘客”气候区域如图19为了增加该气候区域的温度，必须首先按下功能键“Other”（其他）。显示屏上出现一个新菜单。通过按“TEMP”（温度）功能键，可以将温度增加到 23C。空气流经左后分配器壳体中的加热元件进入脚部空间与 B 柱的通风口，进行增温。Climatronic 启动加热元件，直至温度传感器报告已经达到所需温
26、度。图19 后信息显示操作面板4)“右后乘客”气候区域如图20该气候区域中的乘客需要更冷的空气通风。此时，必须首先按下“Other”（其他）按钮。出现新的显示。用“TEMP”（温度）功能键将温度设定为18C。Climatronic 让气流经过空调的暖风与冷风门送到后部中央控制台的通风口。在此处，增加更冷的空气直至温度传感器报告已经达到了所需温度。图20 后信息显示操作面板四、辉腾空调的故障检修（一）辉腾空调的检修原则在辉腾空调故障的检修过程中我们要遵循 “0”、“1”原则“1”的检查主要包括驾驶室内部的空调面板操作是否正常，显示是否正常，空调各出风口风量及温度是否正常，“0”的检查主要包括检查
27、压缩机皮带轮是否打滑，风扇转动是否正常，管路温度是否正常，空调进风口及空调滤芯状况，外循环风门的动作是否正常。（二）辉腾空调的故障实例1、空调有异响1）故障现象一辆2006款3.6辉腾车主反映开空调后风道有“哒哒”响声，响声时有时无。2）故障检修经检查发现响声来自中控台，声音像是电机动作响声，然后拆卸仪表台，取下风道，再次打开空调进行实验，发现当调节主驾温度时此声音才会出现，于是观察主驾温度风门电机发现电机有时会反复动作，拆卸此电机检查，发现如图21所示电机里面有一小齿断掉。图21 温度风门电机换上新的电机测试声音没有。装复交车。一段时间后客户再次反映此问题。后来彻底拆检发现电机出现同样的损坏
28、，拆开风道进行检查发现此风门中间有卡滞现象。修复后换上新的电机此问题没有再次出现3）故障总结空调风道异响在空调机械故障中较为常见，在检修过程中要找到具体原因，切不可盲目换件导致不必要的客户纠纷和额外的成本。2、空调不制冷1）故障现象一辆2008款4.2辉腾客户反映空调不制冷。2）故障检修检查发现空调确实不制冷，打开机盖观察发现风扇不转，用手触摸发现高低压管路无温差，接上挂表读取高低压压力。结果高低压压力都为零，回收发现无制冷剂，抽真空后观察压力无变化，说明管路无泄漏。保压后加注制冷剂R134a，加注完毕再次启动空调，空调仍然不制冷。风扇仍然不转，空调管路无压力，电脑检测无故障码。读取数据流发现
29、数据流正常。怀疑是压缩机没有没有工作，于是检测压缩机调节阀供电电压，调节阀N280如图22所示。检测结果为9.6V。用VAG5052读取空调压缩机调节阀调节阀N280图22 压缩机调节阀N280脉冲电流结果为0.71mA，正常范围为0.3-0.9mA测试结果均为正常范围，怀疑是压缩机调节阀或压缩机损坏。拆下压缩机调节阀进行检查，发现调节阀外观无损坏，仔细检查发现调节阀上有微量的金属屑。询问顾客发现此车曾经发生过事故，曾换过冷凝器。综合顾客反映加上之前的检测结果判断为空调压缩机损坏。更换空调压缩机后故障排除。3）故障总结空调不制冷在空调故障中最为常见。引起空调不制冷的原因较多，比如：冷媒不足或没
30、有冷媒、组合皮带打滑、电器系统导致的压缩机不工作、压缩机机械损坏。在排除此类故障时要遵循先简后易的原则，逐步排除故障。3、空调间歇制冷1）故障现象一辆2006款辉腾3.6客户反映空调有时不制冷。在晴天空调制冷效果好，到了阴雨天空调便不制冷。2）故障检修根据客户反映进行模拟实验，发现结果和顾客说的现象大致相同，在阳光下空调效果很好，到了阴凉潮湿处空调便不工作。怀疑是某个传感器故障导致，于是用VAG5052读取发动机系统和空调系统故障代码，结果一切正常。便继续对空调系统部件进行检测，室外温度传感器和室内温度传感器检测结果都为正常，随温度变化值均在正常范围内。光照传感器利用读取数据流的方式进行，读取
31、的结果也正常。就在查无头绪时，一个偶然的机会看到仪表盘中的电量表，在空调不工作时示数仅为12V左右，正常应为14V左右，于是对蓄电池和发电机发电量进行检测。蓄电池检测结果正常，发电机检测结果是有时12V左右有时14V左右。于是直接用万用表在发电机B+端子测量发现发电量一直为14V正常值。此时故障已经基本确定了，继续检测发电机到蓄电池的电源线发现电源线的电阻随环境变化而变化。抛开线束发现里面已经腐蚀。更换此线束后故障排除。3）故障总结此故障为典型的非空调系统的故障引起的空调不工作或工作不正常。在检修此类故障时一定要注意，如果发现空调系统没有故障时要注意检查车载电源的电压是否正常以及发动机等控制单元是否存在故障代码。参考文献1 关志伟 ,李显生 .汽车空调M .北京:人民交通出版社.2009:1-259.2 任惠珠 ,李明丽 .汽车空调构造与维修M .北京:中国劳动社会保障出版社.2007:1-192.3 程丽群. 汽车车身电气系统维修M.4 辉腾暖风与空调系统5 XX文库
