羅方贊鄭鼎鼎

（1.衢州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院；2.衢州市特種設(shè)備檢測中心）

汽車空調(diào)由于使用不當(dāng)或維修不規(guī)范會使空調(diào)管路發(fā)生堵塞故障，傳統(tǒng)的應(yīng)用高低壓檢修閥壓力測量值判斷堵塞故障的方法不能精確定位堵塞位置，給空調(diào)系統(tǒng)檢修帶來困難。文章研究熱成像法，根據(jù)管路溫度變化反映管路內(nèi)部制冷劑流通情況從而精確定位堵塞位置，為空調(diào)清洗檢修指明方向。

1 汽車空調(diào)管路堵塞故障種類

1.1 臟堵

臟堵經(jīng)常發(fā)生在制冷系統(tǒng)內(nèi)通道截面較小的位置，易于臟堵的部件絕大部分處于制冷系統(tǒng)的高壓側(cè)，如位于儲液干燥器與膨脹閥之間的電磁閥、高壓側(cè)毛細(xì)管的入口及膨脹閥等。

發(fā)生臟堵時(shí)，空調(diào)制冷能力下降，甚至不制冷，同時(shí)低壓端的壓力低于正常值，另外帶有低壓保護(hù)裝置的制冷系統(tǒng)會使壓縮機(jī)自動(dòng)停止，制冷系統(tǒng)中局部地方溫度下降，偶爾還會出現(xiàn)結(jié)霜或結(jié)露現(xiàn)象。

故障排除需要準(zhǔn)確查找臟堵位置，清洗或更換臟堵部件[1]。

1.2 冰堵

冰堵是膨脹閥節(jié)流孔處發(fā)生的水分結(jié)冰現(xiàn)象。

發(fā)生冰堵時(shí)，空調(diào)制冷系統(tǒng)低壓壓力極低，制冷系統(tǒng)制冷量嚴(yán)重下降，甚至不制冷。對于裝有低壓保護(hù)裝置，壓縮機(jī)由電磁離合器控制運(yùn)轉(zhuǎn)的小客車空調(diào)制冷系統(tǒng)，在壓力開關(guān)的作用下，出現(xiàn)間歇性切斷或接合離合器的現(xiàn)象。

故障排除需要更換干燥器及制冷劑。

2 空調(diào)管路堵塞的溫度變化

汽車空調(diào)系統(tǒng)工作原理，如圖1所示。為了獲得良好的制冷效果，膨脹閥（節(jié)流閥）安裝在蒸發(fā)器入口前，是制冷循環(huán)高壓和低壓的分界點(diǎn)，其作用是：將高壓制冷劑進(jìn)行節(jié)流減壓，變?yōu)闇囟葹?0℃左右，壓強(qiáng)為0.2～0.5 MPa的低溫低壓液態(tài)制冷劑，為制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器迅速蒸發(fā)吸熱提供保障。但如果制冷管路中存在堵塞現(xiàn)象，就好比在管路中增加了數(shù)個(gè)節(jié)流閥。

當(dāng)堵塞發(fā)生在高壓區(qū)時(shí)，節(jié)流后壓力降低，部分制冷劑吸收熱量而轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，使管路溫度降低，如圖2所示。當(dāng)堵塞發(fā)生在低壓區(qū)時(shí)，氣態(tài)制冷劑節(jié)流后，由于壓力降低，氣體體積膨脹，分子間的距離增大，分子間的位能增加，相應(yīng)的動(dòng)能減小，溫度降低。嚴(yán)重堵塞時(shí)甚至?xí)诙氯恢媒Y(jié)霜[2]。

3 熱成像技術(shù)在制冷管路堵塞檢測中的應(yīng)用

紅外熱成像技術(shù)是利用紅外探測器和光學(xué)成像物鏡，接收被測目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形，反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應(yīng)。通俗地講，紅外熱像儀就是將物體發(fā)出的不可見紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷臒釄D像。熱圖像上面的不同顏色代表被測物體的不同溫度，可以通過熱圖像的溫度分布找出異常溫度點(diǎn)，對空調(diào)管路泄露點(diǎn)進(jìn)行判斷[3]。

3.1 管徑變化的熱像反應(yīng)

在空調(diào)系統(tǒng)中有很多管道需要彎折，導(dǎo)致管道內(nèi)徑變化，也能從熱像圖上反映出來。圖3示出冷凝器與干燥器之間的連接管道，由于管路彎折以及連接使管徑局部變化，從熱像圖上可以明顯看出溫度變化。

3.2 局部堵塞的熱像反應(yīng)

為了說明熱成像技術(shù)在空調(diào)堵塞檢測中的應(yīng)用，在汽車空調(diào)高壓側(cè)人為設(shè)置一堵塞物，位置如圖4a所示。

空調(diào)運(yùn)行5 min后，高壓壓力為3.1 MPa，空調(diào)中斷工作，待壓力下降到2.0 MPa左右空調(diào)繼續(xù)工作，反復(fù)進(jìn)行，出現(xiàn)典型的堵塞故障現(xiàn)象，根據(jù)壓力判斷堵塞發(fā)生在高壓側(cè)，具體位置無法準(zhǔn)確定位。

使用熱成像儀iri2010檢測，在圖4a所示位置發(fā)現(xiàn)明顯溫度變化，根據(jù)管道外形排除變形導(dǎo)致溫度變化。為了說明溫度變化的熱像反應(yīng)，特選擇同一位置，相同成像角度和制冷劑充注量的熱像圖進(jìn)行比較，如圖4b所示。從圖4可見，正常情況下管道溫度為58.3℃，發(fā)生堵塞后局部溫度下降到37.1℃。由此可以判斷堵塞位置，如圖4a所示。

3.3 熱成像儀檢測空調(diào)管路堵塞故障的注意事項(xiàng)

1）由于汽車空調(diào)系統(tǒng)工作環(huán)境會受到發(fā)動(dòng)機(jī)熱源的干擾，不容易準(zhǔn)確獲取有效的熱像圖，為此，可借助隔熱板遮擋背景熱源的方法進(jìn)行成像；

2）需要熟悉空調(diào)工作原理與結(jié)果，對溫度變化進(jìn)行分析，避免判斷失誤。

4 結(jié)論

應(yīng)用熱成像儀掃描檢測汽車空調(diào)管路堵塞位置，一方面，能夠提高汽車維修企業(yè)維修效率，提升企業(yè)服務(wù)質(zhì)量；另一方面，該方法在提升汽車空調(diào)系統(tǒng)效率，降低能源消耗與污染排放等方面做出重要貢獻(xiàn)。

同時(shí)，汽車空調(diào)管路是壓力管路的一種，文章通過研究孔口節(jié)流的熱效應(yīng)，以及試驗(yàn)驗(yàn)證孔口溫度差異，掌握壓力管路中泄露與堵塞故障表現(xiàn)出的溫度變化規(guī)律，可以推廣到液壓和氣壓系統(tǒng)的各個(gè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)、制造與檢修環(huán)節(jié)，具有深遠(yuǎn)的推廣應(yīng)用前景。