張藝媛，林志雄

（安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

汽車自動空調(diào)工作原理及故障診斷思路

張藝媛，林志雄

（安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

汽車自動空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是只需將溫度控制調(diào)到所要求的溫度擋，并把功能控制調(diào)到自動模式就可以為車內(nèi)提供舒適的溫度，但汽車自動空調(diào)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障類型也復(fù)雜多樣。文章針對某汽車品牌的自動空調(diào)結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行分析和研究，總結(jié)一套適用于該汽車品牌自動空調(diào)的快速故障診斷思路。

自動空調(diào)；結(jié)構(gòu)；工作原理；故障診斷

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.12.067

CLC NO.: U463.85+1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)12-195-04

引言

隨著人們對汽車舒適性要求的提高，自動空調(diào)已成為現(xiàn)代汽車必不可少的標(biāo)準(zhǔn)裝置之一。自動空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)空調(diào)控制器對環(huán)境溫度傳感器、陽光強(qiáng)度傳感器等信息識別和接收，并與車內(nèi)溫度傳感器和發(fā)動機(jī)狀態(tài)等信息進(jìn)行分析和運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)控制壓縮機(jī)、內(nèi)外循環(huán)風(fēng)門電機(jī)、模式風(fēng)門電機(jī)、溫度風(fēng)門電機(jī)等執(zhí)行元件進(jìn)行相應(yīng)動作，使車內(nèi)環(huán)境的溫度、濕度、風(fēng)量大小等自動維持在駕駛員設(shè)定的模式下，達(dá)到車輛節(jié)能和減少駕駛員操作的目的，為車內(nèi)人員創(chuàng)造一個比較舒適的駕乘環(huán)境。

本文針對國內(nèi)知名自主汽車品牌-江淮汽車的車載自動空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理，對自動空調(diào)故障診斷的方法進(jìn)行分析和研究，總結(jié)了一套適用于江淮汽車品牌的自動空調(diào)故障診斷方法，以便在故障排查時能更準(zhǔn)確、更快速地找出故障點(diǎn)。

1、汽車自動空調(diào)工作原理

汽車自動空調(diào)系統(tǒng)按照功能可分為五個子系統(tǒng)：制冷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)、操縱控制系統(tǒng)和空氣凈化系統(tǒng)。其中制冷系統(tǒng)是通過控制空調(diào)壓縮機(jī)繼電器吸合和斷開從而實(shí)現(xiàn)制冷功能的開啟和關(guān)閉；加熱系統(tǒng)回路始終連接發(fā)動機(jī)的冷卻水循環(huán)，當(dāng)發(fā)動機(jī)水溫上升后空調(diào)暖風(fēng)片一直保持著加熱狀態(tài)；自動空調(diào)的溫度控制正是通過自動調(diào)節(jié)溫度風(fēng)門開度的大小，進(jìn)行冷風(fēng)和熱風(fēng)兩者進(jìn)風(fēng)量比例的控制，實(shí)現(xiàn)車內(nèi)溫度保持在設(shè)定的狀態(tài)。

1.1 傳感器、執(zhí)行元件與空調(diào)控制器

自動空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的感知和控制部分主要由各傳感器、執(zhí)行元件和空調(diào)控制器組成，控制器對傳感器信號進(jìn)行檢測和分析，輸出空調(diào)壓縮機(jī)工作的請求信號，自動調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量和吹風(fēng)模式等，圖1所示，圖中左側(cè)為傳感器，右側(cè)為執(zhí)行單元。

圖1 傳感器、執(zhí)行元件與空調(diào)面板關(guān)系

1.2 空調(diào)制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理

空調(diào)制冷系統(tǒng)是由壓縮機(jī)、冷凝器、貯液干燥器、膨脹閥、蒸發(fā)器和鼓風(fēng)機(jī)等部件間采用鋁管、高壓橡膠管連接成一個密閉系統(tǒng)，如圖2所示。制冷系統(tǒng)工作時，制冷劑以不同的物理狀態(tài)在這個密閉系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動和熱交換，每個循環(huán)分為壓縮、散熱、節(jié)流、吸熱等四個基本過程：

1.3 空調(diào)壓縮機(jī)控制邏輯

自動空調(diào)控制器根據(jù)各傳感器反饋的信息和駕駛員設(shè)定的溫度要求，自動控制壓縮機(jī)吸合和斷開。如圖3所示。

具體控制邏輯為：點(diǎn)火開關(guān)打到ON檔時，打開空調(diào)開關(guān)，空調(diào)壓縮機(jī)的A/C吸合信號（12V高電平信號）由空調(diào)控制器發(fā)出，經(jīng)三元壓力開關(guān)傳給發(fā)動機(jī)ECU（當(dāng)管路壓力在正常工作范圍內(nèi)時，低壓和高壓開關(guān)處于接通狀態(tài)），最后再由發(fā)動機(jī)ECU結(jié)合發(fā)動機(jī)水溫、發(fā)動機(jī)負(fù)荷等車輛動力狀態(tài)控制壓縮機(jī)吸合和斷開。發(fā)動機(jī)ECU接收到A/C信號后控制壓縮機(jī)吸合，同時控制冷凝器風(fēng)扇工作，并根據(jù)空調(diào)管路中冷媒壓力的變化和發(fā)動機(jī)水溫的變化，發(fā)動機(jī)ECU對冷凝器和散熱器風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，共有低速和高速兩個檔位。

2、故障診斷思路

2.1 空調(diào)系統(tǒng)自診斷

該汽車品牌的自動空調(diào)具有自診斷功能，當(dāng)空調(diào)控制器檢測到某傳感器或執(zhí)行元件的電子回路發(fā)生故障時，其故障自診斷系統(tǒng)將以故障碼的形式存儲起來，只要按照相應(yīng)流程操作就可以讀取故障碼，如圖4。所以在自動空調(diào)故障排查時，應(yīng)首先考慮使用自診斷功能，往往會起到事半功倍的效果。

圖4 空調(diào)自診斷操作流程

故障代碼顯示邏輯：故障代碼在LCD屏中以兩位數(shù)字表示，并以亮/熄形式顯示；單個故障代碼每隔 0.5秒亮/熄代碼數(shù)字，并連續(xù)亮/熄2次；存在多個故障代碼或周期顯示是以1秒間隔進(jìn)行亮/熄代碼數(shù)字。以代碼11，12為例，故障代碼顯示如圖5，故障代碼含義具體參考表1。

圖5 故障代碼顯示邏輯（以代碼11，12為例）

當(dāng)故障發(fā)生后，空調(diào)系統(tǒng)會啟用故障保護(hù)功能，如車內(nèi)溫度傳感器短路或斷路時，系統(tǒng)溫度將自動設(shè)定為25℃等。

2.2 制冷劑壓力檢查

制冷劑是空調(diào)制冷系統(tǒng)的載體，以不同的物理形態(tài)在整個密閉的空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動和熱交換。為減少壓縮機(jī)磨損和延長使用壽命，空調(diào)制冷劑需配合一定量冷凍油使用。該品牌汽車采用的制冷劑為R-134a，整個自動空調(diào)系統(tǒng)的制冷劑添加量為600±25g，冷凍油的添加量為160±15ml?？照{(diào)系統(tǒng)的制冷劑回路中分別有高壓和低壓檢測口，當(dāng)空調(diào)壓縮機(jī)不工作時，其高壓和低壓檢測口的壓力基本一致；當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)正常工作時，其低壓壓力為0.18～0.21MPa、高壓壓力為1.3～1.5MPa。

表1 空調(diào)系統(tǒng)故障碼表

如果空調(diào)系統(tǒng)的制冷劑過多，會使制冷劑在循環(huán)過程的蒸發(fā)器處未能完全熱交換，容易在空調(diào)低壓管處造成結(jié)冰，從而導(dǎo)致空調(diào)不制冷。所以必須保證空調(diào)系統(tǒng)的壓力在正常范圍內(nèi)，故障診斷時可以利用歧管測量儀對制冷劑壓力進(jìn)行檢測。

2.3 膨脹閥開度檢查

膨脹閥是空調(diào)系統(tǒng)中一個重要的零部件，在蒸發(fā)器連接管的入口處裝配，利用其H型結(jié)構(gòu)和物理原理，把冷凝器流出的低溫高壓液體制冷劑，轉(zhuǎn)化成低溫低壓飽和蒸汽狀態(tài)，在蒸發(fā)器內(nèi)進(jìn)行熱交換實(shí)現(xiàn)制冷功能。

如果膨脹閥開度過小，則會使進(jìn)入蒸發(fā)箱的制冷劑過少，導(dǎo)致空調(diào)制冷效果差；如果膨脹閥開度過大，則會使進(jìn)入蒸發(fā)箱的制冷劑過多，蒸發(fā)箱未能完全熱交換，導(dǎo)致空調(diào)低壓管處結(jié)冰，導(dǎo)致空調(diào)不制冷。故障診斷時可以通過調(diào)整膨脹閥下方的調(diào)節(jié)螺栓進(jìn)行膨脹閥開度的調(diào)整。

2.4 三元壓力開關(guān)檢查

圖6 三元壓力開關(guān)線路原理圖

三元壓力開關(guān)是在以往的空調(diào)兩元壓力中增加了中壓開關(guān)，當(dāng)系統(tǒng)壓力上升到一定壓力時，中壓開關(guān)閉合并發(fā)反饋信號到發(fā)動機(jī)ECU，發(fā)動機(jī)ECU控制散熱器和冷凝器風(fēng)扇為高速狀態(tài)，以防止壓力上升時引起的空調(diào)性能下降，而且在高壓/低壓壓力開關(guān)故障時保護(hù)空調(diào)系統(tǒng)。在空調(diào)系統(tǒng)正常工作時，高壓和低壓開關(guān)始終處于接通的狀態(tài)，空調(diào)A/C信號通過三元壓力開關(guān)進(jìn)入發(fā)動機(jī)ECU。三元壓力開關(guān)的線路原理如圖6所示。

三元壓力開關(guān)根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)管路中制冷劑的壓力，來實(shí)現(xiàn)三元壓力開關(guān)接通和斷開，具體規(guī)格參數(shù)如表2所示。

表2 三元壓力開關(guān)規(guī)格參數(shù)表

2.5 利用便攜式診斷儀進(jìn)行排查

由于空調(diào)壓縮機(jī)的吸合和斷開最終由發(fā)動機(jī)ECU控制，所以維修過程可以借助元征X431診斷儀查看發(fā)動機(jī)ECU的數(shù)據(jù)流，分析造成空調(diào)不工作的故障點(diǎn)的大致部位。

如果車輛數(shù)據(jù)流顯示“空調(diào)請求信號-否”，說明發(fā)動機(jī)ECU未接收到空調(diào)面板發(fā)出的A/C信號，其可能原因?yàn)锳/C信號輸出線路中存在斷路情況或無A/C信號輸出。

⑴A/C信號輸出線路中存在斷路情況的排查：測量空調(diào)系統(tǒng)A/C信號輸出端子到發(fā)動機(jī)ECU的信號入端子間的線束是否導(dǎo)通，如未導(dǎo)通說明線路存在斷路的可能；如線束導(dǎo)通說明線路完好，需用萬用表測量該信號線的電壓，A/C信號為12V高電平。

⑵無A/C信號輸出的排查：如測量信號線電壓為0V，說明空調(diào)面板本身就無A/C信號輸出，根據(jù)自動空調(diào)工作原理，原因可能為空調(diào)系統(tǒng)中某一傳感器或其線束存在故障，不能滿足空調(diào)開啟的條件，需重點(diǎn)排查相關(guān)傳感器及線路。

2.6 空調(diào)系統(tǒng)各傳感器的排查

⑴蒸發(fā)器表面溫度傳感器作用為感知蒸發(fā)器芯體溫度并反饋給空調(diào)面板，防止蒸發(fā)器結(jié)冰。傳感器為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，電阻會隨溫度降低而增大、隨溫度升高而減小，在蒸發(fā)器表面裝配，可通過數(shù)字萬用表進(jìn)行傳感器阻值檢測。

⑵車內(nèi)溫度傳感器作用為感知車輛內(nèi)部溫度并反饋給空調(diào)面板，使出風(fēng)溫度和風(fēng)量接近駕駛員設(shè)定的要求。江淮汽車使用的是“主動型”傳感器，利用電機(jī)吸入車內(nèi)空氣以提高溫度感知準(zhǔn)確性。傳感器為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，可通過數(shù)字萬用表進(jìn)行傳感器阻值檢測。

⑶陽光傳感器，根據(jù)太陽日照量形成電流值反饋給空調(diào)控制器，根據(jù)輸入的電流值調(diào)節(jié)出風(fēng)溫度和風(fēng)量大小。傳感器為光敏電阻，裝配在儀表臺面板上，可通過數(shù)字萬用表進(jìn)行傳感器阻值檢測。

⑷車外溫度傳感器作用為感知車外溫度后以電壓信號反饋給空調(diào)面板，自動調(diào)節(jié)出風(fēng)溫度、風(fēng)量大小、內(nèi)外循環(huán)切換等。傳感器為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，可通過數(shù)字萬用表進(jìn)行傳感器阻值檢測。

2.7 其它檢查

對空調(diào)系統(tǒng)故障診斷時還需要考慮空調(diào)控制器的電源及接地檢查是否有松動，或接觸不良的現(xiàn)象等，這些會引起空調(diào)控制器信號值偏差，導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)工作不良。

3、結(jié)論

自動空調(diào)作為汽車技術(shù)現(xiàn)代化標(biāo)志之一，大大提高了駕乘人員的舒適性，由于自動空調(diào)采用多傳感器感知和多執(zhí)行器控制機(jī)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)和故障更為復(fù)雜，以上結(jié)合江淮汽車品牌的自動空調(diào)技術(shù)對空調(diào)結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行介紹，并對自動空調(diào)故障診斷思路和方法進(jìn)行總結(jié)，并由此希望可以提高維修人員解決汽車自動空調(diào)故障的技能，更加準(zhǔn)確和快速地排除故障。

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圖4 EMS信號檢查

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Automobile automatic air conditioning working principle and fault diagnosis

Zhang Yiyuang, Lin Zhixiong
（Center of Technology, Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd, Anhui Hefei 230601）

The advantage of automatic air conditioning system is simply transferred to the required temperature, and control the functions transferred to the automatic mode can provide a comfortable temperature for the car. But automobile automatic air conditioning structure is complex, and the fault types are complex and diverse. Aiming at a certain brand of automatic air conditioning structure and working principle were analyzed and studied, summed up a set of suitable for the fast fault diagnosis method for this brand automatic air conditioning.

Automatic air conditioning; Structure; Working principle; Fault diagnosis

U463.85+1

A

1671-7988 (2016)12-195-04

張藝媛（1987-），女，助理工程師，安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心項(xiàng)目管理部，從事項(xiàng)目管理方面工作。