【汽车空调系统故障检测与维修9300字（论文）】

第一章绪论1.1选题背景环境污染的不可逆，全球变暖的日益严重，随着环境可持续发展战略的提出，人们也重新认识到了环境对于可持续发展的重要性，低碳、低排放的发展趋势是现代汽车工业的发展方向。空调系统的存在是为了提高汽车的使用的舒适性。伴随着汽车的快速发展，电动汽车的普及化已经成为必然趋势。汽车空调系统的维修就成为汽车维修从业人员的必修课也是将来必须要掌握的技能之一。汽车空调制冷系统出现故障时无法随便拆检，必须请专业维修人员检修。同时，这一系统密封性能相对较高，增加了故障维修的难度。为了能够及时排查故障，应熟练掌握制冷系统常见故障诊断方法[1]。1.2研究意义汽车工业的不断发展，使得汽车空调系统是汽车的典型标准配置，在车载装备率不断提升的情况下，汽车空调系统更是成了很多汽车不可或缺的一大设备，但是也是经常出现故障的一大设备。驾驶员能够利用空调上的按钮对车内的温度、湿度、等参数进行体调节，使得自身的乘车条件得到改善，从而使得驾驶环境更加舒适，在开车的过程中，也就不容易疲惫，进一步增加了行车的安全系数。但是汽车空调系统由于本身结构较为复杂、人为使用不正确或者天气恶劣的情况下，会出现故障，如空调制冷效果差、制冷量不足、系统振动强烈等，这些故障在夏天尤为普遍。所以，有必要诊断故障并提出有针对性的解决方案[2]。因此，在汽车快速发展的过程中，对汽车空调系统故障机理和诊断方法的研究十分必要。对于提高从业人员快速掌握汽车空调维修技能具有意义。1.3研究内容本文主要采用故障树分析法对出现的故障进行诊断。及时诊断出关键问题，以及为检测、隔离和故障排除提供一定的指导。本文研究汽车空调系统工作原理与故障,首先就汽车和传统汽车的空调系统进行分析,从制冷效果,功能,未来发展方向分析汽车的空调系统的优越之处，然后详细介绍了汽车的故障类型，详细分析空调故障的原因，并提出空调故障维修的解决方法和对策，使汽车能够更好地运行，节省车主的维修费用。第二章汽车空调系统故障概述2.1汽车空调系统概述2.1.1汽车空调系统组成部分汽车空调系统通常由四个部分组成：冷却系统：汽车空调制冷系统包括压缩机、冷凝器、膨胀阀等。冷却系统运行的时候，冷却剂在系统以不同状态进行循环。循环过程包括压缩过程、放热过程、节流过程和吸热过程。为了达到冷却或除湿的目标，可以在循环过程中借助内外空气交换。蒸发器周围空气就会随之发生一定的变化，从而进一步使司机在驾驶过程中更加舒适。配气系统：这一系统负责外界新鲜空气输送到车内，并将车内的尘埃、臭味、烟气及有毒气体排到车外，驾驶员可以根据自己的需求来控制冷暖气流的流向和分配出，保障车内空气的情节自然。控制系统：该系统主要控制制冷制热系统的温度、压力等，以及车内温度、风量等，从而保证空调系统可能处于正常状态。2.1.2汽车空调系统的工作原理压缩机吸收蒸发器产生的低温低压蒸汽，并在高温高压下排出。被去除的气体蒸汽进入冷凝器后，当被迫冷却至约50℃时，冷凝器充当散热器和冷却风扇。此时，冷却剂从气态变成液态，液化的冷却剂进入干燥器，除去水和杂质，并流入膨胀阀。高压液体冷却剂从膨胀阀的小区域流出，变成低压雾，并流入蒸发器。冷却剂以热雾的形式吸收，并蒸发进入蒸发器，成为气态冷却剂，这降低了蒸发器的表面温度。从鼓风机流出的空气连续流过蒸发器表面，冷却后送至驾驶室进行冷却。气态制冷剂经过蒸发器后再次被吸收到压缩机中[3]。2.2汽车空调系统故障的概念汽车空调系统故障指的是制冷故障或制冷不足故障，在电气、机械、制冷剂等因素的影响，会导致一些故障的发生。蓄电池故障是典型的电气故障，电磁离合器机械零件、压缩机、离合器摩擦片、离合器轴承磨损或损坏、输送带松动都是典型的机械故障，但空调系统中30%的冷却故障是由制冷剂和冷却油引起的，在一定程度上会造成系统故障的出现[4]。2.3故障树分析法故障树分析（FTA）是分析复杂系统可靠性的强大工具。它在树级别的详细分析中分析了系统错误从总体到部分，从系统到组件的故障事件，以进一步定义基本故障，确定故障原因以及确定每个故障原因对故障症状的发生程度和结构的重要性[5]。诊断错误的步骤分析错误树的方法如下：第一步是紧密收集有关实际错误诊断，分析和汇总的第一手信息，绘制出典型错误，并识别错误症状和错误原因组合。第二步，顶事件选择。选择最高事件有助于连接整个系统故障分析。定义最高事件时，应找到所有故障模式。对系统影响最大的故障模式被确定为最高事件。该事件必须能够将其分为几个单独的事件进行分析。第三步，故障树构建。了解缺陷症状与缺陷原因之间的层次关系，并确定将事件与事件链接的逻辑结构图，即缺陷树。对意外的系统事件，也就是更高级别的事件，进行故障分析，然后确定直接导致故障的所有原因，即中间事件;我们的搜索在层次上我们追踪的第一个事件是不需要进一步调查的主要事件，即较低事件。创建故障树的目的是通过创建故障树来精确地了解系统，并在系统中创建薄弱环节，以改善设计并提高系统可靠性，安全性和维护性。第四步是分析故障树。旨在找出所有可能引起故障的原因，从而方便分析师能够进一步找到潜在的故障。这些故障能够用于指导指导缺陷诊断和改善维护程序的使用。第三章汽车空调故障诊断与检修方案3.1汽车空调系统制冷系统常见故障及机理分析3.1.1空调系统完全丧失制冷功能空调失去制冷功能使系统中最常见的现象，导致此故障的主要原因包括：（1）制冷系统中无制冷液系统中发生制冷剂泄漏的时候，这是长期不检测导致的，出现这种情况时，需要先对泄漏点进行检测，查明原因后对其进行修复，抽完真空后，注入制冷剂。（2）制冷系统故障管道内部堵塞也会引发制冷系统出现故障，如果堵塞过于严重，就会直接影响到制冷系统的损坏流动，没有了循环流动，制冷也就无从说起。为了及时发现制冷系统的故障，压力表可用于检测，经过检测会发现高压侧的压力值低于正常侧的压力值。或者低压侧压力值与真空状态相差不大，堵塞部分的温度也会存在差异，但是，此故障能够锁定在储液干燥器或膨胀阀上。因此，储液干燥器或膨胀阀进、出口进行清洗。如果这一过程不够顺畅，就可以说明存在堵塞问题，也就代表需要更换制冷系统了[6]。（3）压缩机有故障压缩机故障主要包括压缩机卡死、压缩机内部损坏、压缩机缸等。出现任何故障，都会使压缩机无法正常工作，在确定压缩机是否存在故障方面，可以采取压力表测量的方式，如果其进气压力和排气压力没什么差别，然后增加发动机的转速，发现二者示数依然没有差异，那可以断定压缩机存在故障了。也可以采用用手触摸的方式，如果感到两者间温差不大，也可以断定要手机气缸和压缩机垫气路存在故障，如果压缩机会感到很烫，则可以充分说明故障的存在，需要更换压缩机了[7]。3.1.2制冷量不足（1）制冷液不足冷却液不足是冷却能力低的主要原因，而冷却液泄漏是冷却液不足的主要原因。为了及时了解冷却液的量，您可以使用干燥箱上方的观察镜对其进行监控。通常，如果在普通空调的观察镜中连续且缓慢地产生气泡，则意味着冷却剂不足。如果气泡显示出反向钻孔的情况，则意味着冷却液严重不足。对于这种情况，添加冷却剂就足够了。低压侧冷却剂中的“液体撞击”现象将损坏压缩机。向高压侧添加制冷剂会导致发动机故障或制冷剂流入瓶中[8]。（2）制冷液的添加过量即使是刚修好的空调也经常受到冷却不足的困扰。这通常是由制冷剂添加量过多导致，空调系统各部件的制冷剂体积比例不尽相同，鉴于制冷剂与高压侧的散热能力存在一定的相关性关系，比例差异过大，会导致散热效果受到影响。一散热能力较弱的情况下，会导致制冷系统需要的制冷剂量出现下降，进一步影响到制冷效果。制冷剂喷射的多寡也可以从干燥箱上方的视液镜观察到。不管是汽车空调运行，还是压缩机停止运行，如果液镜内都没有气泡产生，都可以说明制冷剂过多，对于这种情况，可以在空调系统低压侧的维修出口处缓慢释放一部分制冷液。（3）空调系统中有空气当空调系统中有空气时，如果没有完全抽真空或将制冷剂注入空调系统，则制冷能力将不足。在某些温度和压力条件下，冷却剂中的空气无法溶解，因为空气的导热性不强。由于制冷剂在空调系统中循环，它将减少从膨胀阀喷出的制冷剂的量并降低空调的冷却能力。如果冷却液中有足够的空气，则可以通过干燥箱上方的控制盖看到空气。如果在空调正常运行期间舱口中的气泡连续快速变化，然后就能够重新填充冷却液了。（4）制冷液与冷冻机油内含杂质过多杂质过多的冷却剂和冷冻机油会堵塞系统，从而促使制冷量不足的情况发生。在检查的情况下可以采取如下方法：如果制冷管道和部件中有非常明显的冷热突变，这就说明了该地方出现了堵塞的情况。因此，在空调维修中，选择合格的制冷剂是至关重要的，尽量不使用“三无”产品[9]。（5）空调制冷液中有水分渗入冷却系统中有一个干燥箱（瓶），用于吸收冷却液中的水分，以防止冷却液中过量的水分降低冷却能力。当干燥箱中的干燥机完全吸收多余的水分时，一旦达到饱和状态，水分就无法过滤掉。当冷却剂经过膨胀阀的开口的时候，冷却液中的水会因压力和温度的快速下降而冻结，从而造成冷却液流动减弱、阻力增大或完全没有流动。可以通过停止一段时间来恢复系统中是否有水，如果恢复正常，则可以确定。如果冷却液中有很多水，则应更换干燥箱或干燥箱。同时，必须将系统排空并重新注入一定量的冷却剂[10]。（6）压缩机驱动带过松如果空调压缩机的传送带松动，压缩机将在运行期间滑动，从而导致传输效率降低，压缩机速度降低，压缩制冷剂数量减少以及空调系统冷却能力直接降低。发动机停止时执行传动带检查方法。在传动带中间，建议用手将传动带转动，将其转动九十度，旋转角度不宜过大，否则将会导致传动带松弛的问题。在对汽车空调故障进行诊断或者排除时，需要拉紧驱动带，但不宜过紧，否则将会导致加速驱动带的损坏。如果紧固失效或传动带有裂纹老化损坏，应更换新的传动带。（7）冷凝器散热能力下降由于工作环境各不相同，安装在汽车发动机前部的电容器表面会被油泥或残留物覆盖，从而降低了散热能力。另外，由于冷却风扇电动机皮带的损失，低风扇速度或高风扇速度等，电容器的冷却能力降低。此时，还必须及时使用软刷清除冷凝器表面的污垢。此外，由于压缩机磨损或阀门未牢固关闭，因此空调的冷却能力将不足。3.1.3冷气时有时无通常，电气故障是导致空调输出不够连续和不够均匀的主要原因，电气故障包括电路开关，风扇开关，风扇电动机等，压缩机线圈和电磁阀电路断开，不稳定或连接松动。此外，压缩机通讯设备松动和蒸发器受阻是电气故障的主要原因。因此，为了保障冷气的持续发出，降低电气故障的发生率，可检测电路开关、风扇开关等的工作状态，必须及时找到已经存在的问题，并有针对性地提出改善方法[11]。3.1.4压缩机不能正常自动停转压缩机不自动停机的常见原因有：低压保护开关，高压开关故障，温控器故障，短路等，当吸入压力小于起跳值时，低压开关损坏；当压力小于起跳值时。引导值，低压开关损坏。若排气压力比起飞值高，那么就会加快对高压开关的损坏。如有损坏，应该及时更换压力继电器。接着要检查温控器，并切断温控器的电流，看看温控器是否能够自然拆卸并且不能更换，最后检查有没有短路并对电路造成一定的损坏。3.1.5空调系统运行时噪声压缩机内冷却油比较少时，一般情况下会造成压缩机干摩擦或内部磨损。不能使用太多太少的冷冻油。过多的冷冻油会导致传动带松弛或磨损。冷冻油太少会导致冷却电机风扇与其它部件接触不畅，由于摩擦过大，容易造成风机电机及其轴承接触不畅，造成空调系统损坏[12]。空调运行中如有异常噪声，应立即粗略判断异常噪声的位置，停止检查。必须及时检查压缩机皮带是否出现磨损，必要时应该及时调整或更换，然后试运行后，发现风扇马达的风扇叶片正对着其他组件进行控制，并对其进行了调整或纠正。去除并添加润滑剂（油脂），否则必须更换压缩机。汽车空调故障的产生符合一定的规律，在诊断故障的过程中，需要透过现象看本质，及时了解成因，并采取切实有效的应对措施，充分结合汽车空调的工作原理来对故障加以排除，减少故障导致的损失。一旦发现空调故障，对汽车来进一步的进行观察和科学分析，先找出故障出现的原因，而不是急于拆卸部件。3.2汽车空调电控系统常见故障及机理分析通过分析汽车空调电控系统的运行原理，可以知道当电控系统出现故障时，冷却系统中压缩机的工作会立即出现异常。3.2.1驱动控制器不工作，压缩机不工作1、故障现象接通空调开关后，压缩机并没有发出启动声音，且电源电流没有发生变化。2、故障机理分析①12V控制电源未进入驱动控制器；②控制电源的电压过高或电压不足；③插接器端子出现松脱或者接触不良；④蒸发器温度传感器、压力开关故障；⑤VCU故障；3、故障诊断与排除①检查控制电源的插接端子是否出现松脱或接触不良的现象；②检查控制电源到驱动控制器之间的连接导线是否有断路；③检查驱动控制电源电压是否在要求范围内；④检查蒸发器温度传感器及压力开关是否良好，是否松脱；⑤检查CAN信号，看VCU是否发出开启命令；3.2.2驱动控制器工作正常，压缩机工作异常1、故障现象空调开关打开时，压缩机有异常噪声。2、故障机理分析①电机有缺相状况出现；②冷凝器风机不能正常工作造成系统内部压差过大，电机负载较大；3、故障诊断与排除(1)检查三次插头及其连接驱动器和电机的导线；(2)检查冷凝器风机工作正常，待系统压力平衡后重新启动冷凝器风机；3.2.3驱动控制器工作正常，压缩机不工作1、故障现象空调开关打开的时候，压缩机听不到启动按钮，且主电流不变。2、故障机理分析如果检测过程中各端口电压正常，那么驱动控制器未收到空调系统控制开关的信号；当出现中高压端口电流不足或无电流时，那么压缩机的欠压保护被激活；3、故障诊断与排除若各端口电压正常，则诊断过程主要集中在：(1)检查空调控制开关是否故障；(2)检查连接空调控制开关的电线是否断路;(3)空调控制开关切换方式的正确性；高压接口电压不足或没有接通电源的时候，诊断流程主要如下：(1)检查连接驱动器主电源输入的接头是否松动；(2)主电源与交流控制器之间的电缆是否断路；(3)主电流控制继电器是否工作正常；3.2.4驱动控制器自检正常，压缩机不工作1、故障现象打开空调，启动压缩机的时候会出现轻微振动，电流变化后降为零。2、故障机理分析(1)冷凝器冷却风扇并没有起到散热的作用，从而使整个冷却系统的压差过大，造成机器在重载下运行，机器启动过流保护；(2)机缺相导致的过流保护启动；3、故障诊断与排除(1)检查电容器的冷却风扇，确保其正常工作，然后在系统压力重新平衡后重新启动。(2)确认连接驱动器和电机的第三代插头及相关导线连接良好，接触良好。3.3空调暖风系统故障的排除首先，暖风系统故障则表现为供暖不足或是供暖系统丧失情况，出现这种情况则可能在于空调中鼓风机的故障，导致电器损害；热风通道有异物堵塞等情况。也包括了汽车内暖风系统漏水、鼓风机运转失灵、机械短路等情况。暖风机故障建议对暖风系统的外部进行检查，查看有无明显损坏情况。如果有明显损坏情况，那么就应当对空调暖风气筒进行维修，如果暖风系统没有损坏，那么应当保持冷静，先停车熄火，让车辆回归初始状态，看看是不是因为空调系统内暖风过高，导致的暖风问题。当然，长时间出现暖风故障，那么还是证明汽车内暖风系统存在故障，应当及时对车辆进行检修。其次，对发动机正常后的水温情况监测，查看是否是节温器出现问题。整个监测过程完成后，将节温器拆卸，对其进行更换，保障空调系统暖风正常运行工作。空调系统的暖风故障相比冷风的故障排除是比较简单的，因为汽车运行中的暖风保障比较充足，因而，对暖风的故障可以根据流程进行检测，而不必像冷风系统一样检测难度大、检测流程复杂。最后，空调暖风系统的故障在某些时候与冷风相似，一般情况下机器自身的原因或是暖风系统鼓风机运转不当都可能导致暖风系统故障。但暖风系统在车辆运行中是比较少出现故障的。在暖风系统状态不佳时，可以通过基础的机器排查进行和完成，不能放任机器的问题出现，长期问题不佳解决，会造成暖风系统的二次破坏，对日后的故障排查和维修工作造成影响。第四章汽车空调系统故障诊断故障树设计4.1顶事件的选择汽车制造商设计的汽车空调有所不同，但基本结构和故障类型相似。最常见的汽车空调故障分为电气故障、机械故障。性能表现为系统不冷却、散热不佳或产生异响。使用空调时，冷却不足是最常见的症状。结合2019年丰田凯美瑞轿车，将故障树理论应用于空调制冷不足主要事件的故障诊断研究。4.2故障树的构建图3.1显示了丰田凯美瑞2019款空调和冷却系统的基本安装和原理，空调压缩机的控制电路下图所示：图3.1空调制冷系统组成原理图图3.2空调压缩机控制电路图由上图可知，导致空气量不足的所有因素都可能导致系统冷却不足。当风量正常时，所有导致压缩机正常运行的因素，高压和低压两侧的系统压力均异常，并且压缩机异常运行可能导致冷却不足。图3.3显示了处于冷却状态的自动空调的故障树，表3.1标示图3.3中图标的含义。4.3对故障树进行分析错误树分析是为了找出引起顶部事件的原因或一系列原因，并确定引起顶部事件的所有故障模式，即所有下限切割组。较低级别的组是指必须至少观察到以消除重大事件的较低事件现在，为了降低汽车空调的冷却能力，通过向下的方法拆卸了最小故障设定割集φ（xφx=XX18X29故该故障树有35个最小割集，分别为({X1})，{X2}，{X3}、{X4}、{X5}、{X}}、{X，}、{Xs}、{X9}、{X10}、{X11}、{X12}、{X13}、{X14)、{X15)、{X16}、{X17}、{X18)、{X19)、{X20}、{X21}、{X22}、{X23}、{X24}、{X25}、{X26}、{X27}、{X28}、{X29}、{X30}、{X3l}、{X32、{X33}、{X34}、{X35}。表3.1故障树图中符n5含义符号含义符号含义T汽车空调制冷不足X11鼓风机电机接触不良M1风量不正常X12线路断开，连接处脱离M2压缩机运转不正常X13电源电压太低M3压力异常X14电磁离合器内部有故障M4鼓风机电机不正常X15开关、继电器工作不良M5电磁离合器工作有故障X16空调放大器有故障M6高低压侧压力均低X17制冷剂量过少M7高低压侧压力均高X18膨胀阀开度过小M8高压侧压力过低X19膨胀阀处有障碍M9低压侧压力过低X20高压管路不畅通M10低压侧压力过低，高压侧压力过高X21热敏电阻故障M11低压侧压力过高，高压侧压力过低X22感温包安装不当X23制冷剂量过多M12低压侧压力有时变真空，有时正常X24冷冻机油过多X25冷凝器脏污散热不好X1车厢密封不好X26制冷管道内有空气X2蒸发器结霜X27膨胀阀开度过大X3送风管堵塞X28低压管路损坏X4吸气口滤芯堵塞X29低压管路堵塞X5贮液过滤器堵塞X30膨胀阀堵塞(脏堵或冰堵)X6压缩机内部有故障X31低压管路不畅通X7压缩机皮带过松、打滑X32高压管路堵塞X8鼓风机开关故障X33压缩机衬垫泄漏X9调速电阻故障X34压缩机阀门损坏X10保险丝烧断X35制冷管道内有水分4.4故障树的排查与故障诊断在空调制冷的实际故障处理中，为了快速准确地识别出故障的根源并提高故障排除的效率，有必要充分考虑实际的维修经验，历史的空调系统故障数据，各部件的可靠性以及空调的故障代码。（自动空调中的计算机）具有故障自诊断功能）和零件维护方便。在汽车的故障诊断分析中，通常由简单事件慢慢转向复杂。必须检查电源、保险丝、开关、热敏电阻和外接电线。经检查，如果发现电源工作正常，并且保险丝、开关、热敏电阻及外部导线排列整齐，那么就可以排除事件{X8、X9、X10、X11、X12、X13、X15、X16、X17}。然后使用观察法进行具体：必须第一时间检查箱体密封性是否良好，进气管，进气过滤器和冷凝水是否脏污或堵塞，蒸发器是否冻结；然后检查恒温器是否正确安装，压缩机和阀垫是否损坏，压缩。设备和电磁离合器是否正常运行，是否松弛等。经检查，一切正常。故障原因{X1，X2，X3，X4，X6，X7，X14，X22，X25，X28，X33，X31}可排除。至此，故障原因缩小在{X5，X14，X17，X18，X19，X20，X23，X24，X26，X27，X29，X30，X31，X32，X35}中。由上文分析，大致能够确定汽车空调的冷却不充分主要与冷却管的制冷循环流量，液体接收器和膨胀阀的性能有关。所以为了能够防止汽车空调由于冷却的不足导致的故障，必须加强制冷和空调系统的维护和保养，不得损坏或堵塞管道，并应特别注意水箱和膨胀阀的设计，维护和使用。图3.3空调制冷不足故障树第五章总结在介绍汽车空调系统安装，原理和功能的基础上，对汽车空调系统的错误进行了总结，并诊断、分析了汽车空调系统的故障。目标解决方案。其次，借助故障分析研究分析了2019款丰田凯美瑞空调