毕业设计（论文）-汽车空调系统的研究与故障的诊断分析

襄 樊 学 院 毕业设计 (论文 )正文 题 目 汽车空调系统的研究与故障的诊断分析 专 业 机械设计制造及其自动化（汽车方向） 班 级 机械与汽车工程学院 机制 0513 班 姓 名 学 号 指导教师 职 称 2009年 5 月 25 日 摘 要 I 摘 要 人们随着生活水平的提高，对汽车环境舒适性的要求越来越高。汽车空调能够调节车室内的温度、湿度、风速、清洁度和噪音，一定程度上满足了人们对于舒适性的要 求。随着汽车空调装车率的不断提高，对它进行研究具有重要 意义。本课题 主要介绍了汽车自动空调系统的性能评价指标 、功用、 组成及分类 ，其中 主要介绍了制冷系统 各零件 的工作原理。另外，还介绍了汽车 自动空调实训台的 功用 、工作原理 及故障 设置、诊断与排除。 关键词 ： 空调 研究 故障 诊断 Abstract II Abstract With the improvement of living standards of people on the automotive environment is getting higher and higher requirements. Automotive vehicles can regulate indoor air temperature, humidity, wind speed, cleanliness and noise, to some extent, people to meet the requirements for comfort. With the rate of motor vehicle air-conditioning load and continuous improvement, it is important to study. The major topics introduced Automatic air-conditioning system performance evaluation, function, composition and classification, which introduced the various parts of the cooling system works. In addition, the issue also introduced the Taiwan Auto Air Conditioning Training function, working principle and fault settings, diagnosis and rule out the possibility. Keywords: air-conditioning fault diagnosis research 目 录 I 目 录 摘 要 . I Abstract . II 目 录 . I 第一章 绪论 . 1 1.1 课题提出的背景 . 1 1.2 课题提出的目的和意义 . 1 1.3 本课题的主要内容 . 1 第二章 汽车 空调系统的概述 . 2 2.1 汽车空调的性能评价指标 . 2 2.2 汽车空调系统的功用 . 2 第三章 汽车空调系统的组成与分类 . 3 3.1 汽车空调系统的组成 . 3 3.1.1 制冷压缩机 .3 3.1.2 冷凝器 .4 3.1.3 蒸发器 .5 3.1.4 膨胀阀 .6 3.1.5 储液干燥器 .7 3.1.6 电磁离合器 .7 3.1.7 鼓风机 .8 3.2 汽车空调系统的分类 . 9 第四章 汽车自动空调实训台简介 . 10 4.1 设备简介 . 10 4.1.1 功能特点 . 10 4.1.2 主要技术参数 . 10 4.2 组合元件功能说明 . 10 4.3 操作说明 . 12 第五章 汽车自动空调实训台的工作原理 . 13 5.1 制冷系统的工作原理 . 13 5.2 水暖式暖风系统的工作原理 . 14 5.3 控制系统的工作原理 . 15 第六章 汽车自动空调实训台的故障设置与检测 . 17 6.1 附件操作 . 17 6.2 面板操作 . 20 总结 . 22 致谢 . 23 参考文献 . 24 绪论 1 第一章 绪论 1.1 课题提出的背景 国际汽车市场竞争日趋激烈 ,为获得市场 ,生产出价廉、安全、舒适和低排放的汽车是各大汽车生产商的努力目标 。而 汽车 空调系统作为影响汽车舒适性的主要总成之一 ,为汽车提供制冷、取暖、除霜、除雾、空气过滤和湿度控制功能 ,汽车空调系统已成为汽车市场竞争的主要手段之一。 2008 年中国汽车销售 938 万辆， 2009 年预计增长 8.6%，达到 1019 万辆。汽车空调市场也将随之增长， 2008 年中国汽车空调市场规模达到 40 亿元人民币，未来将以 15%左右的速度增长。根据中国制冷空调工业协会汽车空调工作委员会数据， 2008 年国内汽车空调压缩机产量为 1046 万台， 2010 年我们预测汽车空调供应量将达到 1380 万量，尽管中国汽车空调市场潜 力巨大，但面临严峻的挑战，全球金融危机给行业带来巨大挑战；在产品方面，货车及一些专用车的空调生产较少，市场需求还不能满足；在技术方面，节能环保的发展趋势给行业提出新的挑战。目前国内汽车空调市场基本被上海三电、上海三电贝洱、奥特佳、 电装、 松下、建设以及杰克塞尔几家大企业所垄断，并且在乘用车空调领域（轿车、 SUV、 MPV）、货车空调领域、客车空调领域都形成了主要竞争格局，竞争形势严峻，内资中小企业的生存更加艰难。 1.2 课题提出的目的和意义 随着汽车空调销售量的增加，汽车空调故障 越来越为复杂 ，为了更好的提 高汽车的工作效率，必须经常对空调设备进行检修。 因此，正确掌握汽车空调的工作原理、结构、故障检测方法就十分重要。 本课题通过对实验室汽车自动空调实训台的分析与研究， 希望能 为以后学生的汽车空调实验提供一定的参考，让大家对汽车空调系统有更好的认识。 1.3 本课题的主要内容 本课题主要分五个部分： 第一部分：汽车空调系统的概述 。 第二部分：汽车自动空调 系统 的组成 与分类 ，包括各组成部分的类型及工作原理。 第 三 部分：汽车自动空调 系统 实 训 台 的简介。 第四部分：汽车自动空调系统实训台的工作 原理。 第五部分：汽车自动空调实训台的故障设置与诊断 。 襄樊学院学士学位论文 - 2 - 第二章 汽车空调系统的 概述 空调是空气调节器的简称，它的作用是对室内空气进行调节，使空气的温度、湿度、流速和洁净度达到人体所需要的舒适范围。 汽车空调系统是实现对车厢内空气进行制冷、加热、换气和空气净化的装置。它可以为乘车人员提供舒适的乘车环境，降低驾驶员的疲劳强度，提高行车安全。空调装置已成为衡量汽车功能是否齐全的标志之一。 2.1 汽车空调 的性能评价指标 1、温度指标：温度指标是最重要的一个指标。人感到最舒服的温度是 20-28C，超过 28C，人就会觉得燥热。超过 40C，即为有害温度，会对人体健康造成损害。低于14C，人就会感到 “冷 ”。当温度下降到 0C时，会造成冻伤。因此，空调应控制车内温度夏天在 25C，冬天在 18C，以保证驾驶员正常操作，防止发生事故，保证乘员在舒适的状况下旅行。 2、湿度指标：湿度的指标用相对湿度来表示。因为人觉得最舒适的相对湿度在50%-70%，所以汽车空调的湿度参数要求控制在此范围内。 3、空气的清新度：由于车内空间小，乘员密度大，在密闭的空间内极易产生缺氧和二氧化碳浓度过高。汽车发动机废气中的一氧 化碳和道路上的粉尘，野外有毒的花粉都容易进入车厢内，造成车内空气混浊，影响加成人员身体健康。这样汽车空调必须具有对车内空气进行过滤的功能，以保证车内空气的清新度。 4、除霜功能：由于有时汽车内外温度相差太大，会在玻璃上出现雾式霜，影响司机的视线，所以汽车空调必须由除霜功能。 5、操作简单、容易、稳定：汽车空调必须做到不增加驾驶员的劳动强度，不影响驾驶员的正常驾驶。 2.2 汽车空调 系统的功用 汽车空调系统作为影响汽车舒适性的主要总成之一 ,为汽车提供制冷、取暖、除霜、除雾、空气过滤和湿度控制功能 ,汽车空调 系统已成为汽车市场竞争的主要手段之一。其中 ,采暖系统可使乘员避免过量着装、为车窗提供除雾和除霜功能 ,提供舒适性和安全服务 ， 驾驶员不必穿着笨重的衣物 ,也不会因手脚过冷而影响驾驶 ； 冷气系统则通过制冷、除湿来提供舒适性 ,通过使司机保持警醒、允许关窗等措施提供了安全服务 ； 采暖和冷气系统还可提供除尘、除臭的功能。这些功能已成为车辆必不可少的要求。汽车空调系统的组成与分类 3 第三章 汽车 空调 系统 的组成 与分类 3.1 汽车空调系统的组成 汽车空调系统一般由以下几个部分组成 （ 1）制冷系统：对车室内空气或由外部进入车室内的新鲜空气进行冷却或除湿 ，使车室内空气变得凉爽舒适。 （ 2）暖风系统：主要用于取暖，对车室内空气或由外部进入车室内的新鲜空气进行加热，达到取暖、除湿的目的。 （ 3）通风系统：将外部新鲜空气吸进车室内，起通风和换气作用。同时，通风对防止风窗玻璃起雾也起着良好作用。 （ 4）控制系统：对制冷和暖风系统的温度、压力进行控制，同时对车室内空气的温度、风量、流向进行控制，完善了空调系统的正常工作 。 汽车空调主要由 压缩机 (compressor)、电控离合器、 冷凝器 （ condenser）、 蒸发器 （ evaporator）、 膨胀阀 (expansion valve)、 贮液干燥器 （ receiver drier）、 鼓风机 、冷凝风扇、真空电磁阀 (vacuum solenoid)、怠速器和控制系统等组成。汽车空调分高压管路和低压管路。高压侧包括压缩机输出侧、高压管路、冷凝器、贮液干燥器和液体管路；低压侧包括蒸发器、积累器、回气管路、压缩机输入侧和压缩机机油池。 3.1.1 制冷压缩机 空调压缩机是空调系统的核心部件，其功能是借助外力维持制冷剂在制冷系统内的循环，吸入来自蒸发器的低温、低压的制冷剂蒸气，压缩制冷剂蒸气使其温度和压力升高，并将制冷剂蒸气送往冷凝器，在热量吸收和释放的过程中，实现热交换。压缩机在整个制冷循环过程中起着压缩和泵送制冷剂的作用，是制冷系统的“心脏”。 根据工作 方式的不同，压缩机一般可以分为往复式和旋转式，常见的往复式压缩机有曲轴连杆式和轴向活塞式，常见的旋转式压缩机有旋转叶片式和涡旋式。 （ 1）曲轴连杆式压缩机是第代压缩机，它应用比较广泛，制造技术成熟，结构 简单，而且对加工材料和加工工艺要求较低，造价比较低。适应性强，能适应广阔的压力范围和制冷量要求，可维修性强，可靠性好。但是曲轴连杆式压缩机也有一些明显的缺点，例如无法实现较高转速，机器大而重，不容易实现轻量化。排气不连续，气流容易出现波动，而且工作时有较大的振动。目前已经很少有小排量压缩机采用这种结构形式，现在曲轴连杆式压缩机只存在于大客车和卡车空调装置中，而且还有被大排量十缸斜盘式压缩机取代的趋势。 （ 2）轴向活塞式压缩机可以称为第代压缩机，常见的有摇盘式或斜盘式压缩机。此种压缩机一直是汽车空调压缩 机的主导产品，约占所有压缩机产品的 70 ，随着技术的不断进步，轴向型压缩机不但可以做到小型轻量化，而且最高转速可达 10000 转分以上。特别是轴向型压缩机率先实现了无级可变排量控制，特别受到汽车制造商的青睐。我们实验室所用的压缩机就是这种。 （ 3）旋转式压缩机以结构紧凑、效率高、转速高为主要特点。其中，旋转叶片式压缩机是第代压缩机，它的体积和重量可以做到很小，易于在狭小的发动机舱内进行布襄樊学院学士学位论文 - 4 - 置，加之噪声和振动小以及容积效率高等优点，在汽车空调系统中也得到了一定的应用。但是旋转叶片式压缩机对加工精度 要求很高，制造成本较高。 （ 4）涡旋式压缩机可以称为第代压缩机。涡旋式压缩机与传统压缩机相比，在等值排量情况下节料性、节能性极高。由于其具有体积小、重量轻、噪音小、无气阀、零件少、寿命长、容积效率高、性能好和功耗低等优点，因此可使功率下降 10% ，体积减少 40% ，重量下降 15% 。同时还具有高度抗液击、油击，制冷速度快，启动力矩小，高可靠性和噪音低等一系列优点。制冷界普遍认为涡旋式压缩机是最理想的汽车空调压缩机 。下面所介绍的汽车自动空调 系统 实训台所用 的压缩机体积小，质量轻 ，可以在狭小的发动机室内 安装，所以 此压缩机 是 斜盘式 压缩机。 3.1.2 冷凝器 冷凝器和蒸发器 它们虽然叫法不一样，但结构类似。它们都是在一排弯绕的管道上布满散热用的金属薄片，以此实现外界空气与管道内物质的热交换的装置。冷凝器的冷凝指的是其管道内的制冷剂散热从气态凝成液态。其原理与发动机的散热水箱相近（区别只在于水箱的水一直是液态而已），所以它经常被安装在车头，与水箱一起，共同享受来自前方的习习凉风。总之冷凝器是哪里凉快哪里去，以便其散热冷凝。蒸发器与冷凝器正好相反，它是制冷剂由液态变成气态（即蒸发）吸收热量的场所。 汽车空调系 统冷凝器均采用风冷式结构，其冷凝原理是：让外界空气强制通过冷凝器的散热片，将高温的制冷剂蒸气的热量带走，使之成为液态制冷剂。制冷剂蒸气所放出的热量，被周围空气带走，排到大气中。汽车空调系统冷凝器的结构形式主要有管片式、管带式和鳝片式三种。 (1）管片式它是由铜质或铝质圆管套上散热片组成，如图 3-1 所示。片与管组装后，经胀管处理，使散热片与散热管紧密接触，使之成为冷凝器总成。这种冷凝器 结构比 较 图 3-1 管片式冷凝器 简单，加工方便，但散热效果较差。一般用在大中型客车的制冷装置上。 (2)管带式它 是 由多孔扁管与 S 形散热带焊接而成，如图 3-2 所示。管带式冷凝器的散热效果比 管片式冷凝器好一些 (一般可高 10%左右 )，但工艺复杂， 焊接难度大， 且材料要求高。一般用在小型汽车的制冷装置上。 我们实验室采用的就是这种冷凝器。 汽车空调系统的组成与分类 5 图 3-2 管带式冷凝器 1 盘管 2 散热片 A 气态制冷剂 B 液态制冷剂 (3)鳝片式它是在扁平的多通管道表面直接锐出鳝片状散热片，然后装配成冷凝器，如图 3-3所示。由于散热鳝片与管子为一个整体，因而不存在接触热阻，故散热性能好；另外，管、片之间无 需复杂的焊接工艺，加工性好，节省材料，而且 抗振性 也特别好。所以，是目前较先进的汽车空调冷凝器。 图 3-3 鳝片式冷凝器 (a)散热片形状 (b)冷凝器形状 3.1.3 蒸发器 蒸发器和冷凝器一样，也是一种热交换器，也称冷却器，是制冷循环中获得冷气的直接器件。其作用是将来自热力膨胀阀的低温、低压液态制冷剂在其管道中蒸发，使蒸发器和周围空气的温度降低。同时对空气起减湿作用。 蒸发器的结构和工作原理如图 3-4 所示。进入蒸发器排管内的低温、低压液态制冷剂，通过管壁吸收穿过蒸发器传热表面空气的热量，使 之降温。与此同时，空气中所含的水分由于冷却而凝结在蒸发器表面，经收集排出，使空气减湿，被降温、减湿后的空气由鼓风机吹进车室内，就可使车内获得冷气。因此，蒸发器是制冷装置中产生和输出冷气的设备。 襄樊学院学士学位论文 - 6 - 图 3-4 蒸发器结构原理 (a)蒸发器冷却原理 ； (b)蒸发器结构 1-排管 2-散热片 3-来自膨胀阀的液态制冷剂 4-气态制冷剂 5-车室内热空气 6-吹出的冷气 3.1.4 膨胀阀 膨胀阀也称节流阀，是组成汽车空调制冷系统的主要部件，安装在蒸发器入口处，是汽车空调制冷系统的高压与低压的分界点。其 功用是：把来自贮液干燥器的高压液态制冷剂节流减压，调节和控制进入蒸发器中的液态制冷剂量，使之适应制冷负荷的变化，同时可防止压缩机发生液击现 象 (即未蒸发的液态制冷剂进入压缩机后被压缩，极易引起压缩机阀片的损坏 )和蒸发器出口蒸气异常过热。 汽车空调制冷系统用的 热图 3-5内平衡式膨胀阀 图 3-6外平衡式膨胀阀 1-滤网 2-孔口 3-阀座 4-过热弹簧 5-出口 6-调整弹簧 7-内平衡管 力膨胀阀有两种形式。 汽车空调制冷系统采用的感温式膨胀阀，也叫热力 膨胀阀，它是利用装在 蒸发器出口处的感温包来感知制冷剂蒸气的过热度（过热度是指蒸气 实际 温度 汽车空调系统的组成与分类 7 高于蒸发温度的数 值），由此来调节膨胀阀开度的大小，从而控制进入蒸发器的液态制冷剂流量。感温包和蒸发器出口管接触，蒸发器出口温度降低时，感温包、毛细管和薄膜上腔内的液体体积收缩，膨胀阀阀口将闭合，借以限制制冷剂进入蒸发器。相反 .如果蒸发器出口温度升高，膨胀阀量口将开启。借以增加制冷 （ 1）内平衡式：内平衡式热力膨胀阀是从蒸发器进口导入平衡压力。制冷剂在蒸发器中流动时产生压力损失不大时，一般采用内平衡式。如图 3-5。 （ 2）外平衡式：外平衡式热力膨胀阀是从蒸发器出口导入平衡压力的，外平衡式就是比内平衡式多了一个外平衡式管。如图 3-6。如果制冷剂在蒸发过程中流动损失大，造成压降大，则应采用外平衡式。 3.1.5 储液干燥器 贮液干燥器 实际上是一个贮存 制冷剂 及吸收制冷剂水分、杂质的装置。一方面，它相当于汽车的油箱，为泄露制冷剂多出的空间补充制冷剂。 另一方面，它又像空气滤清器那样，过滤掉制冷剂中掺杂的杂质。贮液干燥器中还装有一定的硅胶物质，起到吸收水分的作用。 贮液干燥器的结构如图 3-7 所示。它主要由外壳、视液镜、安全熔塞和管接头等组成。它的外壳由钢材焊接或拉伸而成，在其内部装有中心吸管、干燥剂和过滤网等。制冷剂在贮液器中的流动情况如图中箭头所示。在贮液器上部出口端装有一个玻璃视液镜，用于观察制冷剂在工作时的流动状态，由此可判断制冷剂量是否合适，以及制冷系统的基本工作情况。贮液器一般均安装在冷凝器旁或其它通风良好的地方，这是为了便于连接和安装，且易从顶 部玻璃视液镜观察制冷剂的流动情况。对直立式贮液器而言，安装时，一定要垂直，倾斜度不得超过 15 。 在安装新的贮液干燥器之前，不得过早将其进出管口的包装打开，以免湿空气侵入贮液器和系统内部，使之失去除湿的作用。安装前一定要先搞清楚贮液器的进、出口端，否则容易装错。在贮液器的进出口端一般都打有记号，如进口端用英文字母 IN，出口端用 OUT 表示，或直接打上箭头以表示进、出口端。 3.1.6 电磁离合器 在非独立式汽车空调制冷系统中，压缩机是由汽车主发动机驱动的。为了使空调制冷系统的开、停不影响发动机的工作，压缩机的主轴 不是与发动机曲轴直接相连，而是通过电磁离合器把动力传递给压缩机的。电磁离合器是发动机和压缩机之间的一个动力传递机构，受空调开关、温控器、空调放大器、压力开关等控制，在需要时接通或切断发动机与压缩机之间的动力传递。另外，当压缩机过载时，它还能起到一定的保护作用。因此，通过控制电磁离合器的结合与分离，就可接通与断开压缩机。 电磁离合器由皮带轮、电磁线圈、压力板等主要部件组成。 如图 3-8， 当空调开关接通时，电流通过电磁离合器的电磁线圈，电磁线圈产生电磁吸力，使压缩机的压力板与皮带轮结合，将发动机的扭矩传递给压缩机 主轴，使压缩机主轴旋转。当断开空调开关时，电磁线圈的吸力消失。在弹簧作用下，压力板和皮带轮脱离，压缩机便停止工作。 襄樊学院学士学位论文 - 8 - 图 3-7 储液干燥器的结构图 图 3-8 电磁离合器的工作原理 1-视野镜 2-过滤网 3-干燥剂 1-带轮 2-压缩机壳体 3-线圈 4-摩擦板 4-吸出管 5-储液罐 5-驱动盘 6-弹簧爪 3.1.7 鼓 风机 汽车空调制冷系统采用的 鼓 风机，大部分是靠电机带动的气体输送机械，它对空气进行较小的增压，以便将冷空气送到所需要的车室内，或将冷凝器四周的热空气吹到车外，因而风机在空调制冷系统中是十分重要的设备。 风机按其气体流向与风机主轴的相互关系，可分为离心式风机和轴流式风机两种。 （ 1） 离心式风机 离心式风机的空气流向与风机主轴成直角，它的特点是风压高、风量小、噪音也小。蒸发器采用这种风机，因为风压高可 将冷空气吹到车室内每个乘员身上，使乘员有冷风感。噪音小是设计空调的一项重要指标，车室内噪音小，乘员不致于感到不适而过早疲劳。至于风量小，在设计、选型时可考虑周全。 离心式风机主要由电机、风机轴 (与电机同轴）、风机叶片、风机壳体等组成，如图 3-9 所示。风机叶片有直叶片、前弯片、后弯片等形状，随叶轮叶片形状不同，所产生的风量和风压也不同。 （ 2） 轴流式风机 轴流式风机的空气流向与风机主轴平行，它的特点是风量大、风压小、耗电省、噪音大。冷凝器采用这种风机，因为风量大可将冷凝器四周的热空气全部吹走。耗电省是车用电器最重要的要求，轴流式风机能满足这种要求。至于轴流式风机的缺点，如风压汽车空调系统的组成与分类 9 小、噪音大，对冷凝器来说不是大问题，因为冷凝器只要将其四周的热空气吹离即可，并不要求将热空气吹得很远，所以风压小不影响冷凝器正常工作；另外，冷凝器是安装 图 3-9 离心式风机结构示意图 图 3-10轴流式风机结构示意图 1-风机叶片 2-风机壳体 3-风机轴 4-电机 1-风扇叶 2-键 3-电机 4-风机轴 在车室外面的，所以风机噪音大也不影响到车内。 轴流式风机主要由电机、风机轴、风机叶片、键等组成，如图 3-10 示。叶片固定在骨架上，叶片常做成 3、 4、 5 片不等，叶片骨架穿在电机轴上，由键带动旋转。 3.2 汽车空调系统的分类 一般汽车空调系统的分类有以下几种方式： 1、按功能可分为单一功能和组合式两种。 （ 1）单一功能是指制冷、暖风各自独立，自成系统，一般用于大、中型客车上。 （ 2）组合式是指制冷、暖风合用一 个鼓风机、一套操纵机构。这种结构又分为制冷、暖风可同时工作两种方式，多用于轿车上。 2、按驱动方式可分为非独立式汽车空调系统和独立式汽车空调系统两种 . （ 1）非独立式汽车空调系统： 空调制冷压缩机由汽车本身的发动机驱动，汽车空调系统的制冷性能受汽车发动机工况的影响较大，工作稳定性较差。尤其是低速时制冷量不足，而在高速时制冷量过剩， 并且消耗功率较大，影响发动机动力性。这种类型的汽车空调系统一般用于制冷量相对较小的中、小型汽车上。 （ 2）独立式汽车空调系统 : 空调制冷压缩机 由专用的空调发动机 (也称副发动机 )驱动，汽车空调系统的制冷性能不受汽车主发动机工况的影响，工作稳定，制冷量大，但由于加装了一台发动机，不仅成本增加，而且体积和质量增加。这种类型的汽车空调系统多用于大、中型客车上。 襄樊学院学士学位论文 - 10 - 第四章 汽车自动空调实训台简介 4.1 设备简介 本产品采用丰田凌志 300 自动空调系统实物组成，并具有自诊断功能、故障码存储以及故障码显示 （如图 4-1） ；可动作演示自动空调系统对温度、风速、换气、风口切换等自动控制多种教学内容需求。面板上设有大型彩色原理图，清晰可见该系统的结构组成和工作原理；并设 有与原车相一致的电路图，并设有各个传感器电压表和执行器工作指示灯等工况显示功能。 在面板表面设置有检测端子 ，可利用仪器，检测线路各点的实时数据和系统故障的排除。 面板后面设有智能故障设置系统，可实时检测，模拟线路断路、短路等故障， 即时反应系统工作状态的变化，充分学习原理知识和故障分析、排除，还可以通过 PC 机进行对学生的考试等。本实验台装大功率变频器可演示空调系统在高中低转速下的制冷工况。本实验设备操作方便，安全可靠。 4.1.1 功能特点 1、 彩色安全气囊系统原理图的高级面板， 表面加装不锈钢或铝合金边框 包裹； 2、 LED 灯显示 各个伺服电动机工作情况； 3、 数字显示电压表显示各传感器数据电压 ； 4、采用 大功率电动机作为动力源，可实现多种速度下的制冷工况。 5、配备有温度表，可实时显示各个进出气气区域的温度情况。 6、 配备多功能 故障设置板，可实时 附加电阻、电压，并可作线性不间断调整； 7、面板上 , 在电控制单元上设有检测端子，实时进行电压、波形以及电阻等数据检测； 8、 具有自诊断功能，可通过 液显屏 读出相应的故障码 ； 9、 台架上附加有高低空调专用压力表，实时显示空调制冷时的工作 压力变化； 10、带滚轮式可移动台架，表面经高温喷塑防锈处理。 4.1.2 主要技术参数 外形尺寸（长 *宽 *高）： 1240mm*700*2100 工作电源：交流 380V/ 220V 动力源 ： 大功率变频电动机 重量： 250Kg 工作温度： -25 -70 4.2 组 成 元件功能说明 1、 数字显示电压表 ： 显示 空调系统各个传感器的信号电压变化； 2、执行器工作指示灯：用于显示执行器元件的工况，当元件工作或接通时点亮。 3、阳光传感器：感应阳光照度，给于电控单元参考信号。 4、 彩色电路图和系统结构原理图：布满面板表面 ，适用于电控原理和系统结构的教学。用于表明空调系统电路图和系统结构原理图。 5、伺服电动机原理图：绘制伺服电动机内部的结构原理图。 6、空调系统控制器：位于面板中心、为空调系统的微电脑控制单元，包括状态开汽车自动空调实训台简介 11 关和液晶显示屏。用于采集 各传感的信号后，根据自身预编程的标准，对分布于空调系 图 4-1 汽车自动空调系统实训台 统中的执行器进行相应的控制，简化人工操作过程，从而根据实际需要调节风速、风量、温度等，满足车内空调的舒适性要求。 7、点火开关：时系统供电，时起动系统。 8、检测端子：位于面板电路图 、电控单元内检测点，便于仪器检测空调系统的工况。 襄樊学院学士学位论文 - 12 - 9、温度表：显示进气温度、蒸发器温度、出风口温度以及室内温度。 10、变频器显示器：主要显示电动机转速（发动机转速）参数，当变频器发生故障时显示故障代码。 11、 高低压侧压力表：可读取高压表和低压表的显示值，诊断制冷是否正常。 12、高低速度选择开关：开关打下为怠速工况为 800r/min，压缩机工作时为 1000 r/min，开关打上为高速工况。 13、 空调系统总成：空调通风系统 位于面板下方，由空调系统主要由压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀、储液干燥器、高、 低压管、通风系统阻尼控制器、热水阀等组成。用于制造冷气和暖气，和实车一样。 14、 阻塞电磁阀：位于鼓风机的下方，用于设置高压管路阻塞故障，其阻塞不要超过秒。 15、变频器：主要用于调节电动机的速度，对电动机的性能进行控制。 16、压缩机： 将制冷剂气体压缩成高温高压气体，排入冷凝器。 17、电动机： 用于给空调制冷系统压缩机动力、供给模拟空调系统工作时对动力系统 的影响。 18、 接水盆：位于面板后下方，用于接 蒸发器流出的水分。 4.3 操作说明 （ 1）安全操作规定 1.设备运行时，不要触摸风扇和动力系统。 2.电 机动力台架注意用电安全。 3.禁止短路面板上的检测端子，以防损导线和元器件。 （ 2）运行前的准备 1.检查各元器件上的接头坚固情况。 2.检查面板上的故障设置开关是否导通状态。 3.检查动力系统部分有无阻挡。 4.设备插交流电压时，要注意用电安全。 5.检查管路阻塞阀处于打开状态。 （ 3） 启动步骤 警告：未做好启动前的准备工作，不允许启动设备。启动时，应检查动力系统上下、周围有无妨碍设备工作的物品，确认无识后，方可启动。 1.设备插交流电压插关。 2.闭合漏电开关，此时动力电机工作。 3.面板上点火开关转动 到“ ”位置。 4.空调系统控制面板拔到制冷位置，此时空调系统工作。 5.转动鼓风机开关调出风口的风速。汽车自动空调实训台的 工作原理 13 第五章 汽车自动空调实训台的工作原理 5.1 制冷系统的工作原理 汽车空调制冷系统由压缩机、冷凝器、贮液干燥器、膨胀阀、蒸发器和鼓风机等组成。如图 5-1所示，各部件之间采用铜管（或铝管）和高压橡胶管连接成一个密闭系统。制冷系统工作时，制冷记忆不同的状态在这个密闭系统内循环流动，每个循环又 分 四个基本过程： 1、压缩过程：压缩机吸入蒸发器出口处的低温 低 压的制冷剂气体，把它压缩成高温高压的气体排除压缩 机。 2、放热过程：高温高压的过热制冷剂气体进入冷凝器，由于压力及温度的降低，制冷剂气体冷凝成液体，并放出大量的热。 3、节流过程：温度和压力较高的制冷剂液体通过膨胀装置后体积变大，压力和温度急剧下降，以雾状（细小液滴）排除膨胀装置。 图 5-1 空调制冷系统基本原理 1-压缩机 2-冷凝器 3-贮液干燥器 4-膨胀阀； 5-鼓风机 6-空气流 7-蒸发器 4、 吸热过程 ： 雾状制冷剂液体进入蒸发器，此时制冷剂沸点远低于蒸发器内温度，故制冷剂液体蒸发成气体。在蒸发过程中吸收周围大量的热量，变成低 温低压的蒸气又回到压缩机。 其实汽车空调和我们熟悉的家用空调制冷原理是一样的。压缩机往往是安装在发动机上，并用皮带驱动（也有直接驱动的），冷凝器安装在汽车散热器的前方，而蒸发器襄樊学院学士学位论文 - 14 - 在车里面，工作时从蒸发器出来的低压气态致冷剂流经压缩机变成高压高温气体，经过冷凝器散热管降温冷却变成高压低温的液体，再经过贮液干燥器除湿与缓冲，然后以较稳定的压力和流量流向膨胀阀，经节流和降压最后流向蒸发器。致冷剂一遇低压环境即蒸发，吸收大量热能。车厢内的空气不断流经蒸发器，车厢内温度也就因此降低。液态致冷剂流经蒸发器后再次变成低压 气体，又重新被吸入压缩机进行下一次的循环工作。在整个系统中，膨胀阀是控制致冷剂进入蒸发器的机关，致冷剂进入蒸发器太多就不易蒸发而太少冷气又会不够，因此膨胀阀是调节中枢。而压缩机是系统的心脏，系统循环的动力源泉。 尽管汽车空调的空调系统的原理与其它空调系统是相同的，但汽车空调是移动式车载的空调装置，它与固定式空调系统相比，动转条件更恶劣，随汽车行驶的颤振，空调系统的制冷剂比固定式更容易泄漏，空调系统的维修与保养也比 固定式 频繁 。 5.2 水暖式暖风系统的工作原理 在现代轿车上，如果按照热源的种类进行划 分，汽车暖风系统主要分为两种：一种是以发动机冷却液为热源（目前绝大多数车辆使用），另外一种是以燃料为热源（少数中高档轿车和大客车采用）。主要说说第一种，它也称 为余热水暖式系统， 实验室用的就是该暖风系统。 该系统利用发动机的冷却水为热源来供暖的系统。小轿车、货车和小型包车常用这种装置。 此种暖风系统因其使用成本低廉取暖效率较高，深受广大汽车厂商青睐。这种暖风系统多与汽车空调系统做在一起，因此它的操作方式与制冷系统的操作是一样的，只不过是需要通过温度调节装置进行切换。该系统由暖风小水箱、鼓风机、操控装置及风道组成。 系统的工作原理是：当发动机冷却液温度较高时，冷却液流过暖风系统中的热交换器（一般称为暖风小水箱），将鼓风机送来的空气与发动机冷液进行 图 5-2 汽车空调暖风系统的工作原理 热交换，空气加热后被鼓风机通过各出风口送入车内。其热循环过程如下：汽缸体内部多余的热量 冷却液被加热 水泵驱动冷液流动 节温器（一种温度阀门） 加热空调内的暖风加热器 -冷却液流回缸体内的水道。通过这样的循环，发动机散发的热量就被利用起来给我们提供暖暖的热风了。 余热式水暖系统装置简单而供热可靠，不另需燃料，只要发动机工作，便可产生热水。其缺点是必须在发动机冷却水温度上升到大循环时才能供暖，在寒冷季节供暖量显得有些不足，甚至导致发动机过冷，影响发动机的正常工作；在停车取暖 时，发动机的运行增加了发动机的磨损；大型客车仅依靠这种装置难以 运行。汽车自动空调实训台的工作原理 15 5.3 控制系统的工作原理 上面所介绍的汽车自动 空调实训台 使用的是 微型计算机控制的汽车空调系统 。 这种汽车空调系统以微型计算机为控制中心，结合各种传感器对汽车发动机的有关运行参数 (如水温、转速等 )、车外的气候条件 (如气温、空气湿度、日照强度等 )、车内的气候条件 (如平均温度、湿度等 )、空调的送风模式 (如送 风温度、送风口的选择等 )以及制冷压缩机的开停状况、制冷循环有关部位的温度、制冷剂压力等多种参数进行实时检测，并与操作板送来的信号 (如设定温度信号、送风模式信号等 )进行比较，通过运算处理后进行判断，然后输出相应的调节和控制信号，通过相应的执行机构 (如电磁真空转换阀和真空驱动器、风门电动机、继电器等 )，对压缩机的开停状况、送风温度、送风模式、热水阀开度等作及时的调整和修正，以实现对车内空气环境进行全季节、全方位、多功能的最佳控制和调节。 图 5-3 微型计算机控制原理图 1、 2-真空驱动器 3-回风风门 4-蒸 发器 5-蒸发器传感器 6-加热器芯 7-温度门 8-出风口转换风 门 9-鼓风机 10-压缩机 11-反馈电位器 12-温度们控制驱 动器 13-热水阀 14-转换风门真空 驱动 器 15-乘室 16-车内温度传感 器 17-日照传感器 18-微型计算机 19-运行方式开关 20-温度设定开关 21-发动机温度传感 器 22-车外温度传感 器 图 5-3 是微型计算机控制原理图，从图可知，微型计算机控制的空调分四部分，输入信息和数据，输出指令，主计算机的演算、记忆、判断、计时、指示故障等，计算机的外围是指令的转换器和执行器 。 输入的信号有四类： 1)车内温度、大气温度和太阳辐射三个传感器 (热敏电阻 )输入的信号。 2)驾驶员预定的调节温度信号和选择功能信号。 3） 由分压器检出温度风门的位置信号 ， 以及蒸发器温度传感器、冷却液温度传感器信息。 4)压缩机的工作参数，如转速、制冷剂、压力、温度等襄樊学院学士学位论文 - 16 - 计算机根据这些输入的信息进行计算、比较和判断，并发出工作指令或故障警告。控制执行机构接到命令实施如下动作： 1)向有关的真空电磁阀发出指令，驱动各个风门在相应的位置。 2)根据温度平衡方程和热水阀传感器的信息和蒸发器温度的信息，发出 指令，控制DVV 阀动作调节温度门在适当的位置，调节输出合适温度的空调风。 3)根据车内的温度情况 。 调节空调风量，指令风扇电动机输送调节电压信号。如冬天车内温度较低，若送风量大，送出的风温度较低，使人感觉有寒意而不舒适；若调低转速，送出的暖风温度较高，使人暖和得多，这点是其他自动空调系统不能做到的。 4)根据室外温度的高低，自动切断压缩机 的 T 作 或切断加热器的工作。这点对节省油耗很重要。例如当室外温度降低到 10以下时，计算机会自动切断压缩机的电路，并引进外界空气到空调进行处理后送人车内。在夏 天，室外温度高于 30时计算机发出指令，关闭热水阀，并让风机高速工作，多送凉风到车内。室外温度高于 35时，自动切断车外空气，并定期切换一次外界新鲜气。 5)对于使用容积可调式压缩机制冷系统，压缩机的节能输出会引起蒸发器温度上升。这时计算机可自动调节温度门位置，保持输出空气温度不变，保持车内温度恒定。 6)在冬天和夏季雨天，必须除去玻璃上的结霜和凝雾，以保证驾驶员的安全操作和乘员的视线清晰。只要打开 DEF 开关，空调就会向风窗玻璃和汽车两侧玻璃吹出热风。汽车自动空调实训台的故障设置与诊断 17 第六章 汽车自动空调实训台的故障设置与 诊断 6.1 附件操作 （一）故障设置与排除 （ 1） 故障设置操作面板：故障设置操作面板台架面板背面 （如图 6-1） ，操作面板上数字键为故障设置顺序输入键， TEST 键为自检键，就是在开始时对所有的故障点进行自检， SET 键为故障设定键， RESET ONE 为重新设 置键， RESET ALL 为重新设置所有故障键，当接入 PC 机后，只要按一次 PC 键就可以与 PC 机联接，然 后通过 PC 机控制故障设置 点。 当面板（图 6-1）上按一下 PC 键后，数字显示部 分显示为 PC0，在 PC 机界面上 （图 6-2） 选择进入故 障设置系统键， PC 机也将会变为如图 6-3 的一个界面： 然后再按动联机键，这时面板上的数字显示部分将显示 为 PC1，跟随听到一声“嘟”的声响，表示已经进入了 PC 机控制了，就可以通过鼠标来控制选择故障点设置 与排除。如图 6-3 中，界面按增加车型键可 以增加不同 的车型故障设置点的内容，界面如图 6-4：（注在进行增 图 6-1 加车型号时要输入密码 aoyi才能进入设置）。 图 6-2 把教具名称、故障设置内容与产生的故障个数输入后再保存就可以增加到故障设置里了。在下次的联机中就可 以选择进入保存的设置中进行所设襄樊学院学士学位论文 - 18 - 故障点的设置与排除。故障设置板与 PC 机的连接是通过 COM 口进行联机的 ,通过 PC机的连接可以进行故障的设置与排除 ,故障排除也可通过面板上的端子使用短接线来进行排除（故障所设置的顺序见故障设置表）。对线路的故障模拟更加方便，操作也更加方便。 图 6-3 图 6-4 （ 2）故障检测与排汽车自动空调实训台的故障设置与诊断 19 A、 检测端子：位于线路中 ECU 外框连接点，用仪器对其进行数据检测诊断系统。 B、 排除端子：位于元件图附近，主要用对其进行故障的排除 。 C、 故障排除方法：当诊断出有线路断路或接解不良时，使用短接线连接检测端子和排除端子对线路进行修复。故障设置板位于面板背面控制盒内，并 标明故障点端子号（详见表 6-1）。可通过拔除相应的短接插或向故障端子 附加电压 /电阻达到故障模拟作用。方便模拟线路的故障，即时反应系统工作状态的变化，充分学习原理知识和故障分析、排除等。 表 6-1 故障设置一览表 代号 作用 故障现象 AMN 混合伺服电动机控制线路 混合气伺服马达 不工作，进行故障检测，显示“ 41”或“ 33”查故障码表 AIF 进气模式伺服电动机控 制线路 进气伺服马达不工作，进行故障检测，显示“ 42”代号 HR 鼓风机继电器控制线路 风口无风吹出，鼓风机不工作 FR 鼓风机高速继电器控制线路 鼓风机高速转动时不工作。 BLW A/C 功率晶体管控制线路 鼓风机工作不正常。 MGC 电磁离合器继电器控制线路 空调压缩机不工作 ,空调系统不能制冷 ,MGC 检测端子电压为 OV FACE 通风模式伺服电动机控制线路 通风模式控制面部风向。 B/L 通风模式伺服电动机控制线路 双温风向 F/D 通风模式伺服电动机控制线路 通风模式控制除霜和 足部风向 PSW 双压开关信号线路 空调压缩机不工作，不能制冷，检测端子为蓄电池电压，进行故障检测显示“ 14”代码 TR 车内温度传感器信号线路 混合气伺服马达工作不正常 ,不能进行调温 .进行故障检测 ,显示“ 11”代码 TAM 车外温度传感器信号线路 进行故障检测 ,空调电控单元面板显示“ 12” ,为车外温度传感器故障，检测端子为 3.2OV TE 蒸发器温度传感器信号线路 空调压缩机不工作 ,不能制冷 ,检测端子约为 3.28V,进行故障检测 ,显示“ 13”代码 TS 阳光传感器信号线路 进行故障检测 ,显示“ 21”代码，检 测端子 TS 电压约为 4.08V TP 混合伺服电动机位置传感器信号线 进行故障检测 ,显示“ 41”，查故障码表 TPI 进气模式伺服电动机位置传感器信号线路 进行故障检测，显示“ 42”代码，检测端子电压约为 1。 11V 襄樊学院学士学位论文 - 20 - GND 电控单元搭铁线 电控单元不工作 IG 管路阻塞阀 低压侧压力下降为负压力，注：不要超过 5 秒 +B 电控单元电源线 电控单元不工作 6.2 面板操作 自动空调电控系统 故障检测 ： 1.故障诊断 点火开关位于位置时，同时按下控制器上“ AUTO”和“内外循环”开关，并接通点火开关 。空调系统开关按键上的所有指示灯连续闪烁 4 次并伴有蜂鸣声，此时微电脑进入自我诊断模式。 2.故障码读取 在进入自诊状态，系统如有故障和故障码存储，将直接在液晶屏温度显示区，显示故障码数值（请参照故障码表），存在多个故障码时，将按代码顺序不断循环显示。另外可以通过鼓风机速度开关“”“”改变故障码显示的顺序和间隔时间。 3.驱动器检测 进入自诊模式后，按下“内循环”开关；温度显示器上按顺序从“ 20”开始显示检测代码，每隔 1 秒钟各风档电机及继电器按顺序自动作业（参照表 6-2），同时可用手感核对气流方向。还可以 通过鼓风开关“”“”改变每个项目的自诊顺序和间隔时间。 表 6 2 顺序自动作业表 代码 鼓 风 机 继 电 器 高 速 继 电 器 鼓 风 机 电 机 气 流 出 口 最 冷 风 档 进 气 风 档 电 磁 离 合 器 空 气 混 合 风 档 20 关 关 关 面 部 100%开 新鲜 冷侧（ 0%开） 2