汽车空调系统的故障诊断及检修方法

　一、汽车空调的主要功能
汽车空调主要有4 项功能：制冷、制热、通风、除湿。
（一）制冷系统
汽车空调压缩机依靠汽车发动机的动力运行，在怠速状态下打开空调制冷时，怠速会明显增大，油耗也会相应增加，油耗增加多少与环境温度有直接关系，环境温度高，制冷剂膨胀的压力大，发动机驱动空调消耗的能量也相应加大，环境温度低，油耗则相应减少。
（二）制热系统
汽车空调制热与压缩机没有丝毫关系，制热的热源不是空调本身获取的，是由汽车的散热水箱（中控台下面暖风机总成内的副水箱）提供，刚起动未热车前，空调热风挡吹出来的是冷风，待热车后空调热风才能源源不断地送出来。制热本身基本没有能量消耗，是利用汽车的余热完成的。但在冬季，为了提升水温，系统会加大喷油量，也使耗油量增加。但这只是在起动初期，等发动机运转正常，就是利用发动机的散热来供暖的。（有的柴油车由于冷却液温度上升慢，为了一起动车辆就能享受到暖风，所以在暖风机里面加有电热丝）。
（三）通风
通风功能分为内循环和外循环。使用内循环时车内空气基本不与外界交流，使用外循环时位于挡风玻璃下的新风口会将外界的空气源源不断地送进来，以保持车内空气清新。
（四）除湿
空调制冷的过程就是除湿的过程，从制冷时产生的大量冷凝水就可以看出来，在湿度较大的阴雨天气或是温差很大的时候，车内的玻璃上容易起雾，打开空调驱雾就是一个除湿的过程。
二、汽车空调的工作原理
压缩机运转时，将蒸发器内产生的低温低压制冷剂蒸气吸入并压缩后，在高温高压（约70℃，1471kPa）的状况下排出。这些气态蒸气流入冷凝器，并在此受到散热和冷却风扇的作用强制冷却到50℃左右。这时，制冷剂由气态变为液态，被液化了的制冷剂，进入干燥器，除去了水和杂质后，流入膨胀阀。高压的液态制冷剂从膨胀阀的小空流出，变为低压雾状后流入蒸发器。雾状制冷剂在蒸发器内吸热汽化变为气态制冷剂，从而使蒸发器表面温度下降。
从送风机出来的空气，不断流过蒸发器表面，被冷却后送进车厢内降温。气态制冷剂通过蒸发器后又重新被压缩机吸入，这样反复循环即可达到制冷目的。
三、汽车空调制冷剂检漏方法
夏季，制冷剂泄漏是空调使用中最为常见的故障。制冷剂有的需要1年添加1 次，有的2 个月添加1 次。制冷剂泄漏容易造成环境污染，另外增加车主维护车辆的费用和时间。以下是汽车空调检漏的7 种方法。
1.目测检漏
发现系统某处有油迹时，此处可能为渗漏点。目测检漏简便易行，但除非系统有突然断裂的大漏点，并且系统泄漏的是液态有色介质，否则目测检漏无法准确定位。
2.肥皂水检漏
向系统充入10～20kg/cm2 压力氮气，再在系统各部位涂上肥皂水，冒泡为渗漏点。这种办法是目前路边修理厂最常用的检漏方法。
3.氮气水检漏
向系统充入10~20kg/cm2 压力氮气，把系统浸入水中，冒泡处即为渗漏点。这和前面的肥皂水检漏方法实质一样，虽然成本低，但有明显的缺点，检漏用的水分容易进入系统，导致系统内的材料受到腐蚀，同时高压气体也有可能对系统造成更大的损害。
4.卤素灯检漏
点燃检漏灯，手持卤素灯上的空气管，当管口靠近系统渗漏处时，火焰颜色变为紫蓝色，即表明此处有大量泄漏。这种方式有明火产生，有危险而且明火和制冷剂结合会产生有害气体。
5.气体压差检漏
利用系统内外的气压差，将压差通过传感器放大，以数字、声音或电子信号的方式表达检漏结果。此方法也是只能“定性”地知道系统是否渗漏而不能准确地找到漏点。
6.电子检漏
用探头对着有可能渗漏的地方移动，当检漏装置发出警报时，即表明此处有大量的泄漏。电子检漏产品容易损坏，维护复杂，容易受到环境化学品如汽油、废气的影响，也不能准确定位漏点。
7.荧光检漏
荧光检漏是利用荧光检漏剂在紫外、蓝光检漏灯照射下会发出明亮的黄绿光的原理，对各类系统中的流体渗漏进行检测。在使用时，只需将荧光剂按一定比例加入到系统中，系统运作20min 后戴上专用眼镜，用检漏灯照射系统的外部，泄漏处将呈黄色荧光。荧光检漏的优点是定位准确，渗漏点可以直接用眼睛看到，而且使用简单，携带方便，检修成本较低，代表了汽车空调检漏的发展方向。
四、冷凝器与蒸发器的故障分析与排除
冷凝器和蒸发器是制冷系统中的换热设备。冷凝器和蒸发器换热能力与故障现象一般通过冷凝压力、冷凝温度、蒸发压力、蒸发温度来体现。
从压力、温度的异常情况，即可判断故障原因。
（一）冷凝器换热效率低的故障排除方法
1.冷凝器结垢严重，传热系数减小，冷却水流速下降。一方面，在日常维护中，应加注合格的冷却液产品，防止水垢的形成；另一方面，如果冷凝器结垢较严重，需要清洗冷凝器，消除水垢，提高冷凝器换热能力。可采用机械或化学的方法清洗冷凝器的水垢、锈渣。值得注意的是：在长期停机，特别是冬天停机期间，一定要将冷凝器和蒸发器中的水排放干净，以防传热管锈蚀、冻裂。
2.冷凝器中存在不凝性气体。当不凝性气体较多时，一方面，冷凝压力会随之升高；另一方面，较多的不凝性气体积聚在冷凝器传热管上部，减小了冷凝器传热面积，冷凝器换热效率下降，冷凝压力和冷凝温度随之升高。所以，应该定期打开冷凝器上部的排气阀，排出冷凝器中的不凝性气体。
3.冷凝器中存在较多的油污，粘附在传热管壁上，传热系数减小，换热效率下降。
（二）蒸发压力、蒸发温度偏低的原因分析及排除方法
1.机组制冷能力与外界热负荷。
可通过间歇启停压缩机来降低制冷量，节约能源，同时使机组蒸发压力、蒸发温度正常。
2.流入蒸发器的制冷剂量不足。
系统制冷剂泄漏较多或充注量不足，需要查漏、补漏，加注制冷剂。热力膨胀阀开启太小或阻塞，制冷剂不能顺利流入蒸发器。处理方法：调整热力膨胀阀开启度，排除阻塞因素，确保有足量的制冷剂流入蒸发器。
3.制冷剂不纯。制冷剂中存在较多的润滑油或杂质时，需要更换或提纯制冷剂。
4.蒸发器换热效率较低。蒸发器表面霜层太厚或蒸发器管壁有油污，传热效率会下降，应定期冲霜，并清除油污。蒸发器结垢严重，传热系数减小。处理方法：可采用机械或化学的方法清洗冷凝器的水垢、锈渣。
（三）蒸发压力、蒸发温度过高的原因分析及排除方法
1.机组选型不当，机组制冷能力不能满足负荷要求。
2.冷凝温度过高，进入蒸发器的制冷剂温度偏高，导致蒸发压力和蒸发温度过高。处理方法：降低冷凝温度。
3.热力膨胀阀开启度过大，进入蒸发器中的制冷剂不能及时蒸发，蒸发器中的制冷剂液位升高，换热面积相应减小，换热效率下降，蒸发压力和温度升高。此时，需调节热力膨胀阀开启度至合适位置。
五、汽车空调检修
（一）汽车空调检修的基本工具
1.修理空调的常用工具
活口板手；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：圆；手弓钢锯；手枪钻；钻头；冲击钻；刀子；剪刀；锤子：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。
2.维修用设备
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；
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；
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；
制冷器钢瓶：用来存放制冷剂，一般选用3kg～40kg 不等；
定量加液器：可以准确定量空调充注制冷剂，1 套；
功率表：测量空调的输入功率，1套；
可移动配电盘：供维修时接临时电源用。
（二）汽车空调制冷系统检修的基本操作
1.制冷系统工作压力的检测
将歧管压力计正确连接到制冷系统相应的检修阀上，如果是手动阀，应使阀处于中位。关闭歧管压力计上的2 个手动阀。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。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，温度调节到最冷。
关闭车门、车窗和发动机舱盖，发动机预热。把温度计插进中间出风口并观察空气温度，在外界温度为27℃时，运行5min 后出风口温度应接近70℃。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1103kPa~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。
2.从制冷系统内放出制冷剂具体方法如下：
（1）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。
（2）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。
（3）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。
（4）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。
3.制冷剂充注程序
（1）抽真空
汽车空调制冷系统修理之后，由于接触了空气，必须用真空泵抽真空，排除制冷系统内的水分和空气，以维护空调制冷系统的正常工作，抽真空并不能直接把水分抽出制冷系统，而产生真空后降低了制冷剂的沸点，水以蒸气的形式被抽出制冷系统。
抽真空之前，应进行制冷剂泄漏检查。抽真空也是进一步检查系统在真空情况下的气密性能。步骤如下：将制冷系统、歧管压力计以及真空泵连接好，压缩机高低检修阀处于微开位置，歧管压力计上的高低压手动阀处于闭合状态，拆除真空泵吸、排气口护盖，歧管压力计上的中间软管和真空泵进出口相联接。
打开歧管压力计的高低压手动阀，起动真空泵、观察低压表指针，应有真空显示。操作5min 后，低压表应达到33.6kPa（绝对压力），高压表指针应低于零的刻度，如果高压表指针不能低于零的刻度，表明系统内堵塞，应停止，排除故障，再抽真空。真空泵工作15min 后观察压力表，如果系统无泄漏，低压值应达到13.28kPa～20.05kPa 的绝对压力。
如果达不到此数值，应关闭低压手动阀，观察低压表指针。如果指针上升，说明真空有损失，要检查泄漏部位，进行检修后才能继续抽真空，这一步也就是真空试漏法。抽真空总的时间不少于30min，然后关闭低压手动阀，就可以向系统中充注制冷剂。
（2）制冷系统的泄漏检查
由于汽车空调制冷系统各部件及管道均可采用可拆式联接，压缩机也是开式结构，而制冷剂的渗透能力很强，因此制冷系统的泄漏是不可避免的。据统计70%~80%汽车空调故障都是由泄漏引起的，因此检漏作业在汽车空调作业中是十分重要的一个环节。目前常用的检漏方法主要有以下几种。
1）检漏仪器检漏
检漏仪器检漏是汽车空调检漏作业中最常用、最主要的检漏手段，即用卤素检漏灯或电子卤素检漏仪对制冷系统各部件或连接管路进行检漏。采用检漏仪检漏的前提是制冷系统管路内必须有一定的压力（98kPa~294kPa）的制冷剂，因此在进行检漏作业前，应适量加入一定量的制冷剂（对于轿车空调来说，在抽真空作业进行完成后，从高压侧注入200g 左右的液态制冷剂即可），或不放出系统内原有的制冷剂以备检漏之用。
需要重点检漏的部位主要有：
a）拆修过的制冷系统部件及各联接部位。
b）压缩机轴封、前后端盖密封垫、检修阀和过热保护器。
c）冷凝器散热片及制冷剂进出联接管口。
d）制冷系统各管路及联接部位。
2）肥皂泡沫法检漏
当没有检漏设备时，可利用肥皂水对可能产生的部位进行直接检查，方法是通过歧管压力计给系统内充入784kPa~1172kPa 的干燥氮气，然后把肥皂水或其它起泡剂涂在需要检查的部位，如各联接头焊缝等，若发现有排气声或吹出肥皂泡，则说明该处有泄漏。如果没有氮气瓶，也可以充入一定压力制冷剂进行检漏。这种方法简单、实用、安全，尤其适用检漏灯不宜接近的部位，但灵敏度差，操作完毕后应清除干净。
3）油迹法
制冷剂与冷冻油能互溶，如因密封不良而使制冷剂泄漏时，便会带出少量的冷冻油，使泄漏处形成油斑，粘上尘土便形成油泥。根据这种现象就能找到泄漏部位，不过只有在泄漏量较大时，这种现象才明显。
4）着色法
将某种颜色的染料加入制冷剂中并随着制冷剂一起在管路中循环流动，当系统管路或部件发生泄漏时，加入的染料也随之渗漏出来并粘在泄漏部位使之变色，通过观察制冷系统管路和部件的颜色，就能很容易发现泄漏部位。
5）真空保压法
在抽真空作业完成之后，不要急于加注制冷剂，而是保持系统真空状态一定的时间（一般数十分至数小时）后，观察歧管压力计的低压表真空度是否发生变化。如真空指示没有发生变化，则说明系统无泄漏；如真空指示回升，则说明系统有泄漏。这种方法只能判断系统有无泄漏，而无法具体指示泄漏部位，因此只用于加注制冷剂前的初步检查。
（3）从高压侧注入液态制冷剂抽真空作业完成后，将中间注入软管从真空泵上拆下，改接到制冷剂注入阀接口上，装好制冷剂罐并用注入阀打开制冷剂罐，然后与歧管压力计相连接的中间软管接头稍微松开一些，直到听到嘶嘶的声音后再拧紧，以排出中间注入软管中的空气。
打开歧管压力计高压侧手动阀，制冷剂便从高压侧注入软管进入系统高压侧，这时观察低压表指针是否随高压表指针一起升高，若低压表指针不回升或回升很慢，说明系统内部有堵塞，应停止充注并进行检修。若低压表指针随高压表一起正常回升，可将制冷剂罐倒立，使制冷剂呈液态进入系统。注入规定量的制冷剂后，关闭高压侧手动阀后，即可进行检漏或试运行。
从高压侧注入一定量的液态制冷剂（一般为200g 左右），一般在抽真空后，初步检漏之前进行，以使制冷系统有一定量的制冷剂并保持一定的压力，便于用卤素检漏仪进行检漏作业。另外应注意，采用这种方式充注制冷剂时，不允许打开歧管压力计的低压手动阀，也决不允许运转压缩机，否则有造成制冷剂罐爆裂的危险。
（4）从低压侧注入气态制冷剂
气态制冷剂一般从制冷系统的低压侧注入，用于初步检漏后充足制冷剂量或给系统补充制冷剂，其加注方法如下：
将歧管压力计联接于制冷系统检修阀上，中间注入软管与制冷剂注入阀和制冷剂罐联接好。起动发动机并使之保持在1500~2000r/min转速下运转，接通空调A/C 开关使压缩机工作，鼓风机以高速运转，温度调节推杆或旋钮调至最大冷却位置。用注入阀打开制冷剂罐并保持罐体直立，缓慢打开歧管压力计低压手动阀，气态制冷剂便由制冷剂罐经加注软管、低压检修阀被压缩机吸入制冷系统低压侧，同时调节低压侧手动阀开度，使低压表读数不超过411.6kPa。并加快充注速度，可将制冷剂罐直立放在温度为40℃左右的温水中，以保证制冷剂罐内的液态制冷剂有一定的蒸发速度。
充注完毕后，关闭歧管压力计低压侧手动阀，关闭注入阀，关闭空调A/C 开关和鼓风机开关，让发动机熄火，卸下歧管压力计即可。
（5）检查制冷剂量
起动发动机，将发动机转速稳定在1500~2000r/min，把空调功能键置于最大制冷状态，风机（包括冷凝器和蒸发器风机）置于最高速挡，开动空调系统5min 后通过视液窗进行观察。观察的现象、结论和处理方法见表1。

表1 发动机运转现象以及处理方法
（三）制冷剂的补充
汽车空调经过一段时间运行后，由于汽车振动等原因，使某些部位的接头松动，制冷剂泄漏，制冷效果变差。经过查漏、排漏后，需要从低压侧向系统充注制冷剂。其方法如下：
启动汽车空调，使其运转几分钟。从视液窗检查制冷剂的流动情况。若气泡连续出现，则说明系统内缺少制冷剂。若气泡间断出现，需要再运转一会，继续观察气泡是否消失，若仍然有气泡，就表明该系统缺少制冷剂。将歧管压力计、制冷剂罐和系统联接起来。打开制冷剂罐上的阀，拧紧歧管压力计上的中间软管接头，使制冷剂放出几秒，然后拧紧接头。关闭手动高压阀，将制冷剂罐直立，起动发动机、接合压缩机运转，打开手动低压阀，让气态制冷剂从低压侧吸入压缩机，待运转到规定量时，关闭手动低压阀和制冷剂罐开关阀。从系统上拆下歧管压力计和制冷剂罐。
（四）制冷系统内的空气排除
由于空气不能凝结且又比制冷剂轻，因此空气进入系统后都堆积在冷凝器或干燥器上部。系统中如有空气将会影响冷凝器的冷却、散热效果，并使冷凝压力和温度过高，同时系统低压也将较高，整个系统制冷能力下降。因此系统中若进入空气要及时排出。
轿车空调制冷系统排空气：排出制冷系统内的制冷剂。检查制冷系统是否有泄漏的地方并补漏。用真空泵反复多次抽出系统内的空气。
（五）冷冻油的加注
汽车空调制冷系统在一般情况下，冷冻油的消耗量很少，可以每2年更换1 次，每次加入规定的数量。
添加时一定要保证使用同一牌号的冷冻油，因为不同牌号的冷冻油混用会生成沉淀物。
制冷系统如果制冷剂泄漏速度缓慢，对冷冻油泄漏影响不大。如果制冷剂泄漏速度很快，冷冻油也随即很快泄漏。如果压缩机内的冷冻油存油少，压缩机会过热，甚至造成压缩机拉缸。系统内的冷冻油过多，膨胀阀和蒸发器会发生故障，因此压缩机内必须保持正常的存油量。
1.压缩机冷冻油的检查
（1）观察视液窗
通过压缩机上安装的视液窗，可观察压缩机冷冻油量。如压缩机冷冻油油面达到视液窗高度80%的位置，一般认为是合适的。如果油面在此界线之上，应放出多余的冷冻油；如果油面在此界线之下，则应添加冷冻油。
（2）观察量油尺
未安装视液窗的压缩机，可用油尺检查其油量。压缩机有的只有1 个油塞，油塞下面有的装有油尺，有的油塞没有油尺，需另外用专用的油尺插入检查，观察油面的位置是否在规定的上下刻度之间。
2.添加冷冻油
（1）直接加入法
将冷冻油按标准称好或用洁净的量杯量好，直接倒入压缩机内，这种方法只在更换蒸发器、冷凝器和储液干燥器时可以采用。
（2）真空吸入法
真空吸入法是先将系统抽真空到98kPa，用带有刻度的量杯准备比需要补充量还要多一些的冷冻油，然后开始加冷冻油。
（3）操作程序
关闭高压侧手动阀；关闭压缩机上的检修阀；把高压侧软管从歧管压力计上卸下，插到装冷冻油的杯里；打开检修阀，把冷冻油从油杯吸入系统；吸油完毕时，要注意立即关闭检修阀，以免吸入空气；把高压侧软管接头拧紧在歧管压力计上，打开高压侧手动阀，开动真空泵，先为高压侧软管抽真空。然后再打开检修阀，为系统抽真空，先抽到98kPa，再加抽2kPa，以便排除随油进入系统里的空气。此时冷冻油在高压侧，系统运转后，冷冻油就返回压缩机。
六、结论
汽车空调大大改善了汽车的乘坐环境，提高了汽车的舒适性。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也面临新的挑战。本文对汽车空调的主要功能，必备的维修工具，空调修理、维护等知识做了介绍，希望能帮助维修人员学习提升解决汽车空调一般故障的技能。