第五章 汽车空调系统检测

第五章汽车空调系统检测第1页，课件共54页，创作于2023年2月

5.1概述

现代轿车多采用全自动空调系统，利用传感器随时检测车内温度及车外温度的变化，并把检测到的信号送给空调ECU，ECU按预先编制的程序对信号进行处理，并通过执行元件不断地对鼓风机转速、出风温度、送风模式及压缩机工作状况等进行调节，从而使车内温度、空气湿度及流动状况始终保持在驾驶员设定的水平上。现代轿车的全自动空调系统，根据汽车对冷气和暖风的要求，进行统一设计和集中控制，实现通风、取暖、制冷一体化，可全年调节车内温度、湿度和清洁度，并使空气在车内以一定速度定向流动从而给驾乘人员提供舒适的环境气候，具有功能齐全、操纵方便、结构紧凑的特点。第2页，课件共54页，创作于2023年2月

1.汽车空调系统的组成车用普通空调系统主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器和有关控制装等组成。而全自动空调系统与普通空调系统的最大区别在于前者比后者多了若干电子传感元件、控制元件及动作元件，全自动空调系统的组成如图所示。从图可知，全自动空调系统由冷气、热风、送风、操作、控制等分系统组成。其中，冷风系统中有压缩机、冷凝器、蒸发器；热风系统有加热、水阀等；送风系统有风机、风道、吸入与吹出风门等；操作系统有温度设定与选择开关；控制系统有控制单元、传感器、各种转换阀门、执行元件等。另外，全自动空调系统还具备自诊断功能，以利于对电控元件及线路故障的检修。图全自动空调系统的组成

5.1.1汽车空调系统的组成第3页，课件共54页，创作于2023年2月第4页，课件共54页，创作于2023年2月第5页，课件共54页，创作于2023年2月

2.汽车空调系统主要部件的作用（1）压缩机压缩机的功用是把蒸发器中吸收热量后产生的低温低压冷冻剂蒸气吸入后进行压缩，升高其压力和温度之后送往冷凝器，使冷冻剂在冷却循环中进行循环，由蒸发器吸收的热量在通过冷凝器时散发掉。（2）冷凝器与蒸发器冷凝器是一种热交换器，其作用是将压缩机排出的高温、高压气态制冷剂的热量吸收并散发到车外空气中，用冷凝风扇强制循环车外空气进行冷却，使气态制冷剂变为液态制冷剂。蒸发器也是一种热交换器，冷凝器使气态工质放出热量而成液体；而蒸发器则使液态工质吸收热量而变成气体，冷凝器与蒸发器的结构相似，冷凝器串接在空调系统的高压回路，承受的压力较大；而蒸发器则串接在系统的低压回路。冷凝器的进口在上面，出口在下面；蒸发器正相反，进口在下面，出口在上面。

5.1.1汽车空调系统的组成第6页，课件共54页，创作于2023年2月

为保证良好的通风散热性，冷凝器一般安装在水箱前面且与水箱在同一垂直平面内，中型客车安装在车身两侧或车身后侧并用高速冷凝风扇提高散热能力。（3）膨胀阀膨胀阀安装于蒸发器的入口上，从冷凝器、储液干燥器输出的液态制冷剂经膨胀阀节流后，急剧膨胀降压降温为低压湿蒸气，然后进入蒸发器中吸收车内空气的热量。另外，膨胀阀还可以根据制冷负荷自动调节制冷剂的流量，达到控制车内温度的目的。（4）储液器储液器的作用是储存液态工质。在汽车空调系统中，由于压缩机受车速、负荷及外界气候变化的影响比较大，有了储液器，系统中的工质容量就不必加注得十分精确，同时也可补偿工质的漏损，储液器另外的作用是过滤和干燥，储液器安装在冷凝器的出口处。

5.1.1汽车空调系统的组成第7页，课件共54页，创作于2023年2月

3.汽车空调电控系统主要部件的作用全自动空调电控系统主要由空调电控单元（ECU）、传感器和执行元件等三部分构成。（1）传感器

1）车内及车外环境温度传感器。车内及车外环境温度传感器都是负温度系数热敏电阻传感器，分别用来感受车内及车外温度。当温度发生变化时，热敏电阻的阻值改变，从而向空调电控单元ECU输送温度信号。

2）空调蒸发器温度传感器。这种传感器安装在空调的蒸发器片上，用来检测蒸发器表面的温度变化，并依此来控制压缩机的结合或断开来控制空调温度，还可利用热敏电阻的信号，控制蒸发器避免结冰。

3）冷却液温度传感器。冷却液温度传感器直接安装在暖气芯底部的水道上，用来检测冷却液温度。产生的冷却液温度信号输送给电控单元(ECU)，对低温时风机转速进行控制。

4）日光传感器。日光传感器是一个光敏二极管，利用光电效应，把日光照射量变化转换为电流值变化信号检测出来并输送给空调电控单元，ECU根据此信号来调整空调器吹出的风量与温度。

5.1.1汽车空调系统的组成第8页，课件共54页，创作于2023年2月

（2）空调ECU

空调ECU的作用是根据各种传感器输入的电信号和设定的温度，通过空气混合风门来改变冷热风的比例，进而控制空气流的温度；当车内的温度达到设定值时，空调ECU发出指令使伺服电动机停止驱动，并且把此位置存入记忆；同时空调ECU具有自诊断功能。另外，空调ECU还通过风门控制气流的流向；通过进气风门控制其进气是来自车内还是来自车外。（3）执行元件电控自动空调的执行元件一般包括控制伺服电动机、风机电动机及压缩机电磁离合器。有的汽车电控自动空调的执行机构由真空变换电磁阀、动力执行机构（又称真空膜盒）以及风量控制机构等组成。图伺服电动机的安装位置1-送风方式控制伺服电动机；2-最冷控制伺服电动机；3-空气混合伺服电动机；4-加热器；5-进风控制伺服电动机；6-鼓风机及制冷装置

5.1.1汽车空调系统的组成第9页，课件共54页，创作于2023年2月

1）进风控制伺服电动机。进风控制伺服电动机控制空调的进风方式，电动机的转子经连杆与进风挡风板相连。当驾驶员使用进风方式控制键选择“车外新鲜空气导入”或“车内空气循环”模式时，空调ECU即控制进风控制伺服电动机带动连杆顺时针或逆时针旋转，从而带动进风挡风板闭合或开启，以达到改变进风方式的目的。在该伺服电动机内部装有一个电位计，它随电动机转动，并向空调ECU反馈电动机活动触点的位置情况。

2）送风方式控制伺服电动机。当驾驶员操纵面板上的某个送风模式键时，空调电控单元使电动机上的相应端子搭铁，而电动机内的驱动电路据此使电动机连杆转动，将送风控制挡风板转到相应的位置，打开某个送风通道。当驾驶员按下“自动控制”键时，空调电控单元（ECU）根据计算结果（送风温度），在吹脸、吹脸脚和吹脚三者之间自动改变送风方式。

5.1.1汽车空调系统的组成第10页，课件共54页，创作于2023年2月

3）空气混合伺服电动机。当驾驶员进行温度控制时，空调电控单元（ECU）首先根据设置的温度及各传感器输送的信号，计算出所需要的出风温度，并向空气混合伺服电动机发出指令，使空气混合伺服电动机连杆顺时针或逆时针转动，改变空气混合挡风板的开启角度，从而改变冷、暖空气的混合比例，调节出风温度使之与计算值相符。

4）最冷控制伺服电动机。最冷控制伺服电动机的挡风板有全开启、中等开启和全闭三个位置。当空调电控单元使某个位置的端子搭铁时，电动机驱动电路使电动机旋转，带动最冷控制挡风板处于相应的位置上。

5）压缩机电磁离合器。压缩机电磁离合器有定圈式和动圈式两种形式，其工作原理基本相同。在线圈通电时产生磁场，吸引吸铁使之与带轮结合，吸铁与带轮连为一体，带轮因而带动压缩机工作。

5.1.1汽车空调系统的组成第11页，课件共54页，创作于2023年2月

5.1.2汽车空调系统的基本工作原理

该系统由制冷、供暖和控制三个子系统组成。

1.制冷系统制冷系统主要由压缩机、蒸发器、冷凝器、干燥罐、膨胀阀、鼓风机、控制机构等组成，如图所示。其制冷系统的制冷原理如下图所示。图制冷系统的组成1-冷凝器；2-干燥器；3-压力开关；4-鼓风机；5-蒸发器；6-膨胀阀；7-压缩机第12页，课件共54页，创作于2023年2月

由图可看出，发动机驱动的压缩机将气态的制冷剂从蒸发器中抽出，并将其送入冷凝器。高压气态制冷剂经冷凝器时液化而进行热交换（释放热量），热量被车外的空气带走。然后高压液态的制冷剂经膨胀阀的节流作用而降压，低压液态制冷剂在蒸发器中气化而进行热交换（吸收热量），此时蒸发器附近被冷却了的空气通过鼓风机吹入车厢内。接着气态制冷剂又被压缩机抽走，泵入冷凝器，如此使制冷剂进行封闭的循环流动，不断地将车厢内的热量排到车外，使车厢内的气温降至适宜的温度。

图制冷系统的制冷原理

5.1.2汽车空调系统的基本工作原理第13页，课件共54页，创作于2023年2月

2.供暖系统供暖系统采用水暖式供热，它的热源就是发动机的冷却液。供暖系统主要由热交换器、冷却液管路及鼓风机、导风管、下风道及控制机构等组成。其结构特点是供暖暖风机组的壳体与蒸发器壳体连接成一体，鼓风机和风道等与制冷系统共用。发动机工作时，在发动机气缸燃烧过程中被加热的高温冷却液，在发动机冷却系水泵的作用下，经进水管进入热交换器，通过鼓风机吹出的气体将冷却液散发出的热量送到车厢内或风窗玻璃，用以提高车厢内温度及除霜。在热交换器中进行了散热的冷却液经回水管被水泵抽回，如此循环，实现暖风供热。图供暖系统的供暖原理

5.1.2汽车空调系统的基本工作原理第14页，课件共54页，创作于2023年2月

3.控制系统空调控制系统主要由空调开关、继电器、蒸发器温度传感器、冷却液温度传感、压力开关、电磁阀及温控器等组成，该系统包括：电源控制电路、压缩机离合器控制电路和安全保护控制电路。其功用是保证空调系统在任何情况下都能正常工作，并确保空调系统和发动机的安全运行。（1）制冷温度的控制当蒸发器内的温度变化时，蒸发器温度传感器的电阻相应的发生改变，使空调调节控制器得到与温度相应的电压信号，此信号经控制器内放大电路的放大后，用来控制电磁离合器继电器的工作，即当电磁离合器继电器接通时，压缩机电磁离合器接合，压缩机工作，温度会下降；电磁离合器继电器断开时，压缩机电磁离合器松开，压缩机停止工作，温度就会上升。空调控制系统通过对压缩机工作的控制，使制冷温度保持在设定的范围之内。

5.1.2汽车空调系统的基本工作原理第15页，课件共54页，创作于2023年2月

（2）安全保护控制安全保护控制主要是确保系统能够正常工作，通过装在干燥罐上的压力开关和蒸发器温度传感器来监测系统的压力和温度，以实现安全保护控制目的。空调系统的安全保护控制功能有：低压保护、超压保护、控制高压、低温保护和高温保护。（3）发动机冷却系统（电动风扇）控制发动机冷却系的控制系统主要由冷却液温度传感器、冷却液温度控制器、高速和低速风扇控制继电器、电动风扇转换继电器及相关的电路等组成。冷却液温度控制器根据有关的温度传感器和开关信号来控制有关继电器电路的通断，可以控制低速电动风扇和高速电动风扇的工作。

5.1.2汽车空调系统的基本工作原理第16页，课件共54页，创作于2023年2月

5.2汽车空调系统的基本检查一看：看空调运行后：看玻璃观察窗制冷剂流动情况，均匀透明的液体为正常。看低压回路的结霜情况，表面结霜为正常。看制冷系统各个接头处的渗漏情况，干燥无油渍为正常

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看压缩机磁力线圈工作情况，能将压缩机吸合后转动且无异常响声为正常。

看蒸发器淌水情况，一般空调运行几分钟左右，水从蒸发器接水盘淌出为正常。

看冷凝器电子扇运行是否正常。

5.2汽车空调系统的基本检查第18页，课件共54页，创作于2023年2月二听：听空调运行后听压缩机运转时有无杂音、撞击声，有则为不正常。听蒸发器鼓风机、冷凝器电子扇、电机等运转是否有杂音，有则为不正常

5.2汽车空调系统的基本检查第19页，课件共54页，创作于2023年2月三摸：空调运行后

摸制冷系统的高低压管路，高压管路烫手、低压管路凉冰手为正常冷凝器热为正常，且冷凝器从下至上有温差为正常

5.2汽车空调系统的基本检查第20页，课件共54页，创作于2023年2月干燥过滤器温热，且进口与出口无明显温差为正常

膨胀阀前后应有明显温差为正常

车内送风口吹出的风应有冰凉的感觉为正常

5.2汽车空调系统的基本检查第21页，课件共54页，创作于2023年2月四测：空调运行后

1、用检漏仪器检漏用检漏仪检查整个系统各接头处是否泄漏。

5.2汽车空调系统的基本检查第22页，课件共54页，创作于2023年2月

2、用万用表检查用万用表检查空调电路，判断空调系统电路是否有短路或断路故障。

重点是保险丝、继电器、空调的A/C信号。

5.2汽车空调系统的基本检查第23页，课件共54页，创作于2023年2月

3、用温度计检查用温度计可以判断出冷凝器、蒸发器、储液器故障。蒸发器正常工作时，蒸发器表面温度在不结霜的前提下越低越好。冷凝器正常工作时，冷凝器入口管温度为70℃，出口管温度为50℃左右。储液器正常工作时，储液器温度应为50℃左右，若储液筒上下温度不一致，说明储液器有堵塞。

5.2汽车空调系统的基本检查第24页，课件共54页，创作于2023年2月4、用压力表检查

5.2汽车空调系统的基本检查第25页，课件共54页，创作于2023年2月第26页，课件共54页，创作于2023年2月第27页，课件共54页，创作于2023年2月

将压力计的高、低压表分别接在高低压管路的维修阀上。在空气温度为30℃-50℃，发动机转速为2000r/min时检查风机风速调至高档，温度调至最冷档，其正常状况是：高压端压力应为1.45-1.5MPa

低压端压力应为0.15-0.2MPa

5.2汽车空调系统的基本检查第28页，课件共54页，创作于2023年2月5.3全自动空调系统的自诊断检测

以丰田LS400为例，丰田LS400的空调操纵面板如图所示。（1）指示灯检查功能在同时按下空调操纵面板上的自动控制“AUTO”开关和车内空气循环“REC”开关时，即可以检查各指示器灯。正常情况下，应是所有指示器灯及显示屏上的指示符号以1s的间隔连续闪烁4次，同时蜂鸣器鸣叫40ms。指示器灯检查结束后，故障代码检查便自动开始。如想要取消检查状态，须按下“OFF”开关。第29页，课件共54页，创作于2023年2月

（2）故障代码检查功能指示器灯检查完成后，该系统自动进入故障代码检查状态。空调微机内存贮的故障代码由仪表板上的温度显示屏进行数字显示。如果想要缓慢显示故障代码，则按“TEMP”开关，将它改变成步进运转。每按一次“TEMP”开关，改变一步显示。显示屏显示的故障代码有两种：一种是曾经存在但已经排除的故障（历史故障）；另一种是目前仍然存在的故障（现存故障）。对历史故障只显示其故障代码，而对于现存故障，在显示故障代码的同时蜂鸣器鸣叫。如果同时存在多个故障，则按从小到大的顺序依次显示故障代码。丰田LEXUS车系空调微机控制系统的故障代码见表所示。5.3全自动空调系统的自诊断检测故障代码故障内容

00系统正常11车内温度传感器损坏或其线路开路或短路第30页，课件共54页，创作于2023年2月故障代码故障内容12车外环境温度传感器损坏或其线路开路或短路13蒸发器温度传感器损坏或其线路开路或短路14水温传感器损坏或其线路开路或短路21日照传感器损坏或其线路开路或短路22压缩机锁止或其传感器线路开路或短路31冷暖气混合门位置损坏或其线路开路或短路32换气循环混合门位置传感器损坏或其线路开路或短路33(1)冷暖气混合门位置传感器电路开路；(2)冷暖气混合伺服电动机线路开路或短路；(3)冷暖气混合伺服电动机锁住；5.3全自动空调系统的自诊断检测第31页，课件共54页，创作于2023年2月故障代码故障内容34(1)换气循环混合门位置传感器损坏或其线路开路或短路；(2)换气循环混合门伺服电动机电路开路或短路；(3)换气循环混合门伺服电动机锁住5.3全自动空调系统的自诊断检测故障排除后，将2号熔断器盒中的DOME熔断器拔出l0s以上，即可清除故障代码第32页，课件共54页，创作于2023年2月（3）执行器功能检查故障代码检查功能项结束后，再按下“REC”开关。即可进入执行器检查状态，此时空调微机依次使各电动机离合器工作，检查时根据表所示，对照显示屏显示的检查代码及相应执行器的工作状态，即可检查执行器工作是否正常。5.3全自动空调系统的自诊断检测第33页，课件共54页，创作于2023年2月序号

检查代码

鼓风机转速进风方式送风方式空气混合磁吸状况120停止新鲜导入脸（最冷）冷（全闭）断开221低速新鲜导入脸（最冷）冷（全闭）断开322中速混合方式脸（最冷）冷（全闭）吸合

4

23中速内气循环吹脸冷（全闭）吸合5.3全自动空调系统的自诊断检测第34页，课件共54页，创作于2023年2月序号

检查代码

鼓风机转速进风方式送风方式空气混合磁吸状况524中速新鲜导入脸脚双向冷热（半开）吸合625中速新鲜导入脸脚双向冷热（半开）吸合726中速新鲜导入吹脚冷热（半开）吸合827中速新鲜导入吹脚热（全开）吸合928中速新鲜导入吹脚/除霜热（全开)吸合5.3全自动空调系统的自诊断检测第35页，课件共54页，创作于2023年2月5.4汽车空调整车性能检测

整车空调性能检测是指空调装置安装在汽车上后测定车厢内的降温、采暖、保温性能，测定车内气流分布，了解空调机组的运行情况以及空调机组对汽车性能的影响。试验方法分道路试验和室内模拟试验两种。本节介绍空调性能道路试验方法。第36页，课件共54页，创作于2023年2月汽车空调系统道路试验的类型

国家机械工业局在2000年11月16日发布了11项汽车空调标准，分别对汽车空调冷气性能、暖风性能、隔热通风性能以及风窗玻璃除雾、除霜性能的试验方法和评价要求作了规定。按试验目的不同，可将上述试验概括为以下六类：汽车空调系统舒适性道路试验；汽车空调系统可靠性道路试验；空调系统对整车动力性能影响的道路试验；空调系统对整车燃油经济性影响的道路试验；空调系统对发动机冷却系影响的道路试验；空调系统对车内噪音影响的道路试验。第37页，课件共54页，创作于2023年2月制冷系统性能试验

制冷系统性能试验的目的，是检查和测定空调客车制冷系统在炎热气候条件下使用时，车厢内部降温保温性能、安全环保条件和舒适程度，以及非独立式制冷系统各装置，在特殊使用工况下的运行性能和对客车基本性能的影响。第38页，课件共54页，创作于2023年2月制冷系统性能试验1）试验条件

试验时，车厢内的乘员数不得少于额定乘员数的80％，而且不得以装载相等质量的物体代替。试验车辆应在晴天少云、有日光直射、太阳辐射强度不低于4.6J／cm2•min，气温不低于35℃，气压在95～102kPa之间，风速不大于5m/s的气候条件下，在长度不少于50km、路面纵坡不大于3％、而且平坦、干燥、硬实、树荫少的公路上行驶。2）试验仪器设备

采用的试验仪表有综合气象仪、太阳辐射仪、多点温度计、压力表、风速风向仪、干湿球温度计、声级计、发动机转速表、坡度仪、微风测速仪、检漏仪、秒表、粉尘采样仪、CO分析仪和CO2分析仪等。第39页，课件共54页，创作于2023年2月制冷系统性能试验方法①测量出风口的温度、风速和风量。应关闭客车所有门窗，制冷装置开至最高档（对于非独立式制冷装置，客车发动机需控制在额定转速下），所有冷风出风口处于最大出风位置，开机10min后，在2min内测出并记录各出风口中心点处的冷风温度和速度，由此既可得出各风口的最大温度差和风速差，也可根据各出风口的平均风速和出风口的截面积与数量，求出制冷装置的最大送风量。测量与计算数据记录在有关表中。第40页，课件共54页，创作于2023年2月制冷系统性能试验方法②测量停车噪声。应选择宽敞、空旷的场地，在测点中心25m半径范围内，不得有较大的反射物。且场地的本底噪声不得大于60dB（A）。用声级计测量时，关闭客车所有门窗，制冷装置和通风换气装置都开最高档，非独立式制冷装置的压缩机转速稳定在2000r／min。车内除驾驶员和测试人员外，不得有其他人。在车外，测点距压缩机组中心点5m、距地面高度1m处，与机组间除本车车身外应无其它遮挡物。该测点重复测量两次，记录每次测量结果及其平均值。在车内，测点分别在压缩机中心位置的地板上方1.2m处、车顶回风口中心位置的地板上方1.2m处、通风换气装置中心位置的地板上方1.2m处三点，各测点重复测量两次，记录每次测量结果及各测点的平均值。第41页，课件共54页，创作于2023年2月

③客车制冷系统降温与保温能力试验。在试验之前，应在车厢内布置好测温点，测温点有四种类型：ⅰ、A类测温点。各出风口的中心点；ⅱ、B类测温点。回风口测温点，在回风口平面下200mm的中心线前后等距两点，若回风口位于车厢地板上时，则取回风口中性平面内前后（或左右）等距两点；ⅲ、C类测温点。座椅处测温点，上部测点设在垂直方向距座垫表面上方635mm，水平方向距靠背250mm处，下部测点设在座椅前沿距地板50rum高度处，两种测点均设于单人至三人座椅纵向中心点，而多人座椅则均布两点；制冷系统性能试验方法第42页，课件共54页，创作于2023年2月ⅳ、D类测温点。温差测温点，客车纵向中心垂直平面内的前后轴中心点，与轴间中心点距地板400mm、1000mm、1600mm高处的九点（图）。

制冷系统性能试验方法第43页，课件共54页，创作于2023年2月

与此同时，用综合气象仪及太阳辐射仪，测量记录试验前后的大气温度、湿度、气压。风向、风速和太阳辐射强度；取算术平均值作为外界环境平均气候参数。将客车停放在阴凉处，门窗全开，人员下车，使车内外平衡。做降温能力试验时，额定乘员的座位应坐满，立即起步，当车速稳定在20km／h时，关闭门窗，制冷装置全开，开始记录第一次有关回风口、座椅上下部和车厢纵向中心平面内各测点的温度，并按下秒表记时。前10min每隔2min记录一次，第10min至第30min每隔5min记录一次。非独立式制冷装置还需加测发动机出水口温度。完成后，将客车掉头，按上述方法重做一次回程试验。最后，按上述方法做稳定车速分别为4Okm／h、60km／h的降温能力试验。做保温能力试验是在做稳定车速为40km/h的降温能力试验时，自第30min时关闭制冷装置，每隔2min测量记录有关回风口、座椅上下部和车厢纵向中心平面内各测点的温度，直到第40min为止。对于高档空调客车需测至第45min为止。然后，将客车掉头，按上述方法重做一次回程试验。制冷系统性能试验方法第44页，课件共54页，创作于2023年2月④车内相对湿度测定。测点是在蒸发器吸入口（回风口）布置干湿球温度计，在蒸发器排气口布置干球温度计，使冷气直接接触温度计的感温部，其测定与降温能力试验同时进行。测量时间、次数也与降温能力试验相同。计算去、回程所测排气口与吸气口的干湿球温度差，并利用湿空气线图求出吸入口的相对湿度，从而求出同一时刻车内的相对湿度平均值。将有关数据记录下来。制冷系统性能试验方法第45页，课件共54页，创作于2023年2