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        空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)故障診斷案例分析

        2016-12-20 11:54:06陳琨劉春梅
        汽車電器 2016年8期
        關(guān)鍵詞:三極管鼓風(fēng)機(jī)端子

        陳琨,劉春梅

        (湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院,湖南株洲 412001)

        空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)故障診斷案例分析

        陳琨,劉春梅

        (湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院,湖南株洲 412001)

        1 鼓風(fēng)機(jī)的高速擋不受控制

        故障現(xiàn)象一輛2005年產(chǎn)的東風(fēng)日產(chǎn)藍(lán)鳥(niǎo)轎車,發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為SR20DE,行駛了15萬(wàn)km。該車空調(diào)的鼓風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)打到最高擋(HI擋)時(shí),鼓風(fēng)機(jī)不轉(zhuǎn)。

        故障分析鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)速通過(guò)改變加載在電動(dòng)機(jī)上的電壓來(lái)調(diào)節(jié)。其原理是通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)改變加入線路的電阻值,分擋位控制加載電壓。手動(dòng)空調(diào)是使用電阻來(lái)改變加載電壓;與手動(dòng)空調(diào)不同,自動(dòng)空調(diào)是利用功率三極管無(wú)級(jí)地改變風(fēng)速。常見(jiàn)鼓風(fēng)機(jī)控制電路如圖1所示。

        圖1 常見(jiàn)鼓風(fēng)機(jī)控制電路

        不管是哪種情況,在HI擋時(shí),線路都不通過(guò)電阻和三極管,直接將蓄電池電壓加在鼓風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)上。因此,將鼓風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)打到HI擋時(shí),觀察鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)不轉(zhuǎn),可以判斷電機(jī)和控制電路有故障。

        故障診斷根據(jù)前面的分析,將鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)速開(kāi)關(guān)打到HI擋位置,鼓風(fēng)機(jī)不轉(zhuǎn),說(shuō)明控制線路和鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)有故障。于是,檢查故障是出在線路上還是在電動(dòng)機(jī)本體上。查閱該車維修手冊(cè),找到圖2所示的電路。將A/C自動(dòng)放大器的端子34號(hào)搭鐵,鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)立即旋轉(zhuǎn)起來(lái),說(shuō)明電路和電機(jī)都沒(méi)有問(wèn)題。那么,問(wèn)題應(yīng)在鼓風(fēng)機(jī)控制部分。經(jīng)過(guò)檢查整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的電路圖,并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)HI繼電器。查閱廠家的說(shuō)明書(shū),原來(lái)該車自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的鼓風(fēng)機(jī)控制已不是功率三極管,而是含有MOS-FET功率場(chǎng)效應(yīng)管的調(diào)速模塊。

        圖2 日產(chǎn)藍(lán)鳥(niǎo)鼓風(fēng)機(jī)控制電路圖

        MOS-FET全稱為Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,即金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。一般的晶體管是通過(guò)電流進(jìn)行控制,而MOS-FET管則是通過(guò)電壓進(jìn)行控制。三極管的電極為E(發(fā)射極)、C(集電極)、B(基極),而MOS-FET管的電極稱為S(源極)、D(漏極)、G(柵極)。當(dāng)漏極電源電壓UD一定時(shí),如果柵極電壓負(fù)值越低,PN結(jié)交界面所形成的耗盡區(qū)就越厚,則漏、源極之間導(dǎo)電的溝道越窄,漏極電流ID就愈小;反之則溝道變寬,ID變大,所以用柵極電壓UG可以控制漏極電流ID的變化。調(diào)速模塊控制電路見(jiàn)圖3。

        圖3 調(diào)速模塊控制電路圖

        當(dāng)MOS-FET管工作在可變電阻區(qū)時(shí),UDS(漏極電壓)比較小,溝通電阻隨柵極電壓UGSS而改變。當(dāng)柵極電壓UGS一定時(shí),溝通電阻為定值,漏極電流ID隨UDS近似線性增大;當(dāng)UGS<UP(夾斷電壓)時(shí),漏源極間電阻很大,MOS-FET管處于截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)UGS=0時(shí),漏源極間電阻很小,MOS管處于導(dǎo)通狀態(tài),ID=IDSS(飽和漏源電流)。這一特性使MOS-FET管具有開(kāi)關(guān)作用。因此,當(dāng)使用MOS-FET管控制鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)速時(shí),就不需要HI繼電器了。

        于是,檢查鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速模塊。將電壓表置于調(diào)速模塊的2-3號(hào)端子上(圖3),接通鼓風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān),從最小到最大調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)位置,電壓表指示電壓在2~10V之間變化(標(biāo)準(zhǔn)為0~12V),說(shuō)明調(diào)速模塊已損壞。

        故障排除更換調(diào)速模塊,將鼓風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)置HI擋,鼓風(fēng)機(jī)正常工作。

        2 空調(diào)的壓縮機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)都不工作

        故障現(xiàn)象一輛2003年的廣州本田奧德賽轎車,發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)是K24A,行駛里程11萬(wàn)km,空調(diào)系統(tǒng)為雙區(qū)空調(diào)。接通空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān),完全沒(méi)有風(fēng)出來(lái),按壓A/C開(kāi)關(guān),壓縮機(jī)的電磁離合器也不工作。

        故障分析查閱該車鼓風(fēng)機(jī)回路電路圖(圖4),了解到該車使用調(diào)速模塊對(duì)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行無(wú)級(jí)控制。

        圖4 廣州本田奧德賽轎車鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)回路

        調(diào)速模塊有4個(gè)端子,端子1號(hào)是鼓風(fēng)機(jī)PWM(脈寬調(diào)制器)控制信號(hào)端子;端子2號(hào)是調(diào)速模塊的搭鐵端子;端子3號(hào)是空調(diào)控制單元監(jiān)控鼓風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)狀況的端子,即控制反饋信號(hào)端子,當(dāng)電壓值為蓄電池電壓或0時(shí)(圖5),判斷鼓風(fēng)機(jī)沒(méi)有正常旋轉(zhuǎn),目的是為了防止蒸發(fā)器表面結(jié)冰,同時(shí)也停止給電磁離合器供電;端子4號(hào)是鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)負(fù)極控制端子。

        故障診斷首先對(duì)鼓風(fēng)機(jī)的電源進(jìn)行檢查。測(cè)量端子4號(hào)的電壓,為蓄電池電壓,說(shuō)明鼓風(fēng)機(jī)電源正常;再測(cè)量端子3號(hào)也為蓄電池電壓,說(shuō)明鼓風(fēng)機(jī)沒(méi)有旋轉(zhuǎn);測(cè)量端子1號(hào)也為蓄電池電壓,說(shuō)明調(diào)速模塊沒(méi)有工作。

        圖5 鼓風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度與端子電壓的關(guān)系

        斷開(kāi)調(diào)速模塊的插頭,使用裝有30A熔斷絲的跨接線,短接端子4和2,鼓風(fēng)機(jī)快速旋轉(zhuǎn),壓縮機(jī)電磁離合器也動(dòng)作,判斷調(diào)速模塊斷路故障。

        故障排除更換調(diào)速模塊后,所有的功能都正常。因?yàn)閼岩煽照{(diào)濾清器長(zhǎng)期沒(méi)有更換,從而造成風(fēng)量下降,調(diào)速模塊不能充分冷卻,過(guò)熱而燒壞,所以在更換調(diào)速模塊的同時(shí),也將空調(diào)濾清器更換。

        3 開(kāi)空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)不轉(zhuǎn)

        故障現(xiàn)象一輛2009年的東風(fēng)日產(chǎn)陽(yáng)光轎車,發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)是HR15,行駛里程9萬(wàn)km。接通空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān),鼓風(fēng)機(jī)不轉(zhuǎn)。

        故障分析查詢維修手冊(cè),該車空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)速控制為一個(gè)8插頭的調(diào)速模塊,如圖6所示。端子1號(hào)是調(diào)速模塊搭鐵;端子6號(hào)是鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)控制;端子7號(hào)是鼓風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)狀況監(jiān)控;8號(hào)端子是空調(diào)控制單元PWM信號(hào)。

        圖6 日產(chǎn)陽(yáng)光鼓風(fēng)機(jī)的控制回路

        故障診斷與排除首先按工作順序檢查電機(jī)電源供給情況,正常。在電機(jī)輸出端用裝有30A熔斷絲的跨接線搭鐵,鼓風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn),判斷電機(jī)正常。

        接下來(lái)測(cè)量調(diào)速模塊的端子8號(hào)的電壓,為蓄電池電壓。根據(jù)第1章故障分析可知,控制信號(hào)搭鐵,使UGS=0時(shí),漏源極間電阻很小,MOS管處于導(dǎo)通狀態(tài),鼓風(fēng)機(jī)會(huì)以最高速度動(dòng)作。于是,使端子8號(hào)搭鐵,鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)不轉(zhuǎn),可以判斷是調(diào)速模塊的故障,需要更換。

        4 總結(jié)

        1)鼓風(fēng)機(jī)控制有3種方式:分壓電阻式、功率三極管式和調(diào)速模塊式。分壓電阻式用于手動(dòng)空調(diào)系統(tǒng);功率三極管式和調(diào)速模塊式用于自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)。功率三極管通過(guò)PWM控制三極管的功率輸出變化,調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,最高轉(zhuǎn)速由高速繼電器來(lái)控制,因此可以通過(guò)有無(wú)高速繼電器來(lái)判斷是否是功率三極管控制式。調(diào)速模塊式用于自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)中,空調(diào)工作時(shí),空調(diào)控制單元根據(jù)程序設(shè)置和車內(nèi)反饋信號(hào)發(fā)指令調(diào)節(jié)PWM的占空比,經(jīng)光耦隔離轉(zhuǎn)換,用功率場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)作為主開(kāi)關(guān)元件,通過(guò)改變開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通方式及通斷比來(lái)改變輸出電壓的大小,從而調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。通過(guò)調(diào)查常見(jiàn)汽車自動(dòng)空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)控制方式(表2),可知從2007年左右開(kāi)始,大部分汽車自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)采用調(diào)速模塊(含功率場(chǎng)效應(yīng)管)的方式控制鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)速。

        2)診斷鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速模塊的故障時(shí),先找到電機(jī)輸出端,用裝有30A熔斷絲的跨接線使其搭鐵,判斷鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)和線路是否有故障;再找到調(diào)速模塊上的控制單元輸出信號(hào)端子,使其搭鐵,通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)情況判斷調(diào)速模塊是否有故障。

        U463.851

        B

        1003-8639(2016)08-0063-02

        2015-12-01;

        2015-12-16

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