丰田佳美空调系统结构故障检测与维修.doc

丰田佳美空调系统结构故障检测与维修2010-06-07 11:26:46|分类： 默认分类 |标签： |字号大中小订阅 摘要21丰田佳美汽车空调系统工作原理和特点4 1.1 汽车空调系统的工作原理41.2 汽车空调系统的特点41.3丰田佳美空调系统的组成42丰田佳美汽车空调系统的机构及组成5 2.1 汽车空调的制冷系统工作过程5 2.2 汽车空调制冷系统组成6 2.3 汽车空调取暖系统7 2.4 汽车空调的通风与净化装置8 2.5 汽车空调的控制系统83丰田佳美汽车空调的检修方法20 3.1汽车空调的维修工具与设备20 3.2汽车空调的检修方法26 3.3 汽车空调的常见故障诊断及排除27 3.4 制冷系统故障的诊断及排除284丰田佳美车空调维修案例305总结33致谢34参考文献351 汽车空调系统工作原理和特点1.1 丰田佳美汽车空调的工作原理 压缩机由发动机经带电磁离合器的传动带轮带动旋转，吸人蒸发器中汽化了的低温(约5)低压(约0 15MP)制冷剂蒸气，将其压缩成为高温(70一80)高压(131 5MPa)的气体然后经高压臂路进人冷凝器2。进人冷凝器的高温高压制冷荆气体与外界空气进行热交换，释放热量。当温度下降至50左右时(压力任为13一l 5MPa)，便冷凝为液态。玲凝为蔽态的高温高压制拎剂进人贮液干燥罐，除去水分和杂质，经高压液臂造至膨胀阀。因为膨胀阀有节流作用所以高温高压的穰态常I冷II流经膨胀阀时，变为低温(约5)低压(015MPa)的雾状喷人蒸发器，在蒸发器中吸收周围空气的热量而沸腾汽化使周围空气温度降低。在蒸发器出口处的制冷荆气体由于吸热温度升至5左右。当鼓风机将附近空气吹过蒸发器表面时空气被冷却变为凉气进进车厢使车厢空气变得凉爽。吸热汽化的制冷荆又被压缩机吸人如果压缩机不停地运转，上述过程将连续不断地循环，蒸发器周围将始终保持较低的温度。汽车采暖装置主要是向车内供热。根据供热热源的不同可分为非独立式采暖装置和独立式栗暖装置。非独立式采暖装置(又称发动机采热式)它是以发动机工作时的冷却水为热源，把发动机的冷却水(8095)通过一个热交换器和离心风机组成的暖风机，空气流经暖风机时就被加热，使车厢内的温度上升。这种情况的嗣热量较小，小型汽车上多采用的是这种形式。其特点是结构简单、成本低、不耗能、但采暖量受发动机运转工况的影响较大。独立式采暖装置(即独立热源式)它是在底盘上另装一个燃油或燃气式采暖器由采暖器向车厢内供热。独立式采暖装置铺热量较大，不受发动机转速工况的影响。1.2 汽车空调系统特点汽车上使用的空调器的性能要求有以下几点：(1)应能尽快地从炎热天气下的停车状态达到车内舒适的温度(急速降温)(2)在寒冷的天气里，发动机启动后，应能尽快地使车内暖和起来 急速升温)。(3)在平常行驶状态中，不受气囊状态和行走状态的左右，毙保持稳定的舒适温度。(4)车内的空气流动应自然、肃静。(5)对发动机和极油消耗以及动力性能的影响应尽可能的小。手动汽车空调的风机转速、出风温度及进风模式等功能是由驾驶员操纵和调节。微机控制自动空调利用传感器随时检测车内温度及车外环境温度的变化，并把检测到的信号输送给空调的电子控制单元(ECU)，ECU则按疆先编制的程序对信号进行处理，并通过伺服电机等执行元件，不断地对风机转速、出风温度、送风模式及压培机工作状况等进行调节，从而使车内温度、空气湿度及流动状况始终保持在设定的水平上。微机控制自动空调还具备自我诊断功能，以利于对电控元件及线路故障的检修。1.3丰田佳美空调系统的组成丰田佳美汽车空调系统一般包括制冷装置采暖装置和通风换气装置。在不同地区，有的汽车仅为了适应热带或寒带的特点，只装有制拎装置或采暖通风装置，简化结构，降低成车。其中压缩机通过带电磁离合器的带轮与发动机相连，电磁离台器由蓄电池12v供电，通电时离台器接台，发动机带动压培工作。断电时发动机与压嫱机分离。目前汽车常用压培机类型有旋转斜盘式和麓叶式两种，其特点是结构紧凑，性能可靠，工作平稳，振动噪声小。热交换元件有冷凝器和蒸发器分别把高温态制玲剂热量散发劭车外空气中和把车内热量吸收到低温态制冷剂中。为提高热交换效率，分别在冷凝器和蒸发器旁装有风机。制冲剂一般采用R134a(无氟环保型制冷剂)，其化学性能稳定，高温低压下易气化，蒸发谱热大，吸热能力。其它元件还包括有贮液干燥罐、膨胀阀、温控器、高低压开关及电器的控制系统等。2 佳美汽车空调系统的结构与组成2.1佳美汽车空调的制冷系统过程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、散热过程：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，并排出大量的热量。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。4、吸热过程：雾状制冷剂液体进入蒸发器，因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。在蒸发过程中大量吸收周围的热量，而后低温低压的制冷剂蒸气又进入压缩机。上述过程周而复始的进行下去，便可达到降低蒸发器周围空气温度的目的。1压缩机 2冷凝器 3高压维修阀口 4膨胀阀 5蒸发器 6吸气节流阀 7低压维修阀口 8贮液器 图2.1 佳美汽车空调系统工作过程2.2 丰田佳美汽车空调系统制冷系统组成：空调制冷系统由压缩机、冷凝器、膨胀阀、储液干燥器、蒸发器等组成，如上图2.1所示。1. 压缩机：压缩机是制冷系统的心脏部件，起抽吸、压缩制冷剂并使其不断循环的作用。（1） 抽吸作用：压缩机的抽吸与膨胀阀的节流作用相配合，使得蒸发器管内的制冷剂压力下降，实现制冷剂从液态向气态的转化，通过吸热，带走车厢内的热量。（2） 压缩作用：压缩机将低压气态制冷剂压缩，使其压力和温度升高，并送入冷凝器，在冷凝器管内实现制冷剂从气态向液态的转化，通过释放能量，将热量排放到车外。（3） 循环泵作用：压缩机的不断抽吸和压缩，实现了制冷剂的循环流动，因此压缩机也是循环制冷流动的动力源。2冷凝器：冷凝器是使气态制冷剂完成液化过程的热交换器。从压缩机排出的高温、高压气态制冷剂的热量由冷凝器吸收并散发到车外，并通过风扇和迎面来风对其进行强制冷却，使气态制冷剂变为高温、高压的液态制冷剂。如所示可将制冷剂的冷凝过程分为三个阶段：（1） 高温高压制冷剂蒸气转变为饱和蒸汽过程。过热的制冷剂蒸汽进入冷凝管后，通过冷凝管的散热作用，很快就降为饱和温度。（2） 饱和制冷剂蒸汽转化为饱和液态过程。此过程制冷剂温度不发生变化，但是制冷剂蒸汽的液化过程释放大量的热，制冷剂循环过程的大部分热量就是通过此阶段散发出去的。（3） 饱和液态制冷剂冷却为过冷液体过程。饱和液态制冷剂的温度要比环境温度高，因此，冷凝管中的饱和液体将会进一步冷却。3膨胀阀：膨胀阀安装在蒸发器的入口处，是一种感温或感压自动阀，通过其节流作用将高压液态制冷剂的压力降低，它可以根据流向压缩机的制冷剂温度变化自动调节制冷剂的流量，以确保流入压缩机的制冷剂为气态。4. 储液干燥器：储液干燥器的功能是过滤、除湿、气液分离及临时性的储存一些制冷剂。它主要由滤网、干燥剂、储液罐、玻璃观察孔、引出管、易熔塞、低压开关等组成。 储液作用：用来储存和供应制冷系统内的液体制冷剂，以便工况变动时能补偿和调节液体制冷剂的盈亏。一般说来，空调系统开始工作时的负荷量大，要求制冷剂的循环量也大。当工作一段时间之后，负荷将减少，这时所需的制冷剂量相应地减少。因此，负荷大时，储液器中的液体制冷剂补充进来，而负荷小时，又可将液体制冷剂存储起来。同时，由于汽车空调系统的连接管使用橡胶连接软管，总有一定的制冷剂泄漏，故储液器还可弥补系统中制冷剂的微量。 过滤作用：制冷系统中，会由于制造时没有处理干净而带入碎渣、尘土，或由于制冷剂的不纯净而带入脏物，也可能由于制冷剂对系统部件内壁发生侵蚀作用而脱落杂质，管道中也可能产生污物，如氧化皮之类，还有压缩机运行时的粉末磨屑等。所以，常常需要通过过滤来清除掉这些机械杂物和污物，保证制冷剂顺利流通，不致因堵塞而影响正常工作。 干燥作用：用来吸收制冷剂中的水分。水分来源于制冷剂干燥不严格，或有空气进入，或冷冻油中溶解的水分。水分的存在有可能造成“冰堵”。4. 蒸发器：蒸发器是使液态制冷剂完成气化过程的热交换器。液态制冷剂汽化时吸热，使蒸发器表面空气温度降低，并通过鼓风机将冷空气吹入车厢，以实现对车厢内空气的降温和除湿。 蒸发器的工作过程：经膨胀阀节流后的液态制冷剂变为湿蒸汽（含有饱和液态制冷剂），湿蒸汽进入蒸发器后，吸收热量而沸腾，并成为饱和蒸汽。这一过程中蒸发压力和蒸发温度始终保持不变，通过汽化过程大量吸收蒸发器外表面空气的热量，并有鼓风机不断的将蒸发器外表面的冷空气吸入车厢内，使车内的温度降低。 蒸发器2.3汽车空调取暖系统：丰田佳美汽车使用的是水暖式采暖装置。水暖式采暖装置利用发动机冷却液采暖，其容量小，通常由加热器、鼓风机、热水阀、通风道等组成。 采暖系统工作原理 当发动机的冷却液温度达到80摄氏度时，节温器才分流一部分冷却液进入加热器并加热周围的空气，再由鼓风机将加热后的空气吹入车内。加热器中释放热量后的冷却液由水泵抽回发动机，如此循环进行采暖，加入热水器的热水量由热水阀来控制和调节。2.4 汽车空调系统通风与净化装置 1.通风装置：通风装置主要由鼓风机风扇、进出口风门、空气混合门及通风管路组成。空调通风通道中鼓风机风扇的转速控制通风的风量，各个风门用来控制进气方式、温度和逆风方式。手动控制式空调通风系统通过机械装置控制各个风门，手动式空调通风的风量、进气方式、出风温度及送风方式均由驾驶员直接通过操纵驾驶室内空调控制面板上的相应的控制开关来调节。 2.空气净化装置：为了保持车内的空气洁净新鲜，除了通风换气以外，还必须采用净化装置，以除去车内粉尘和有害气体及气味。丰田佳美汽车使用的是静电式除尘装置。2.5 汽车空调的控制系统 2.5.1. 佳美轿车空调控制系统的组成和原理电路佳美轿车空调控制系统的组成如图2.5.1所示, 原理电路如图2.5.2所示, 空调控制盒插座示意如图2.5.3所示, 空调控制面板示意如图2.5.4所示。 图2.5.1图2.5.2 佳美轿车空调控制系统原理电路图 图2.5.3 图2.5.4控制面板由显示窗及各功能开关等组成, 面板上的开关均为触摸式开关。a. 显示窗。左侧显示出风口模式, 中间为风速( 鼓风机转速) , 右侧数字为设定温度( 检测时显示故障码) 。b. A/C按键是空调制冷控制开关。按一下, 指示灯亮, 空调制冷电路接通, 即电磁离合器结合,鼓风机低速运转, 冷凝器风扇转动。再按一下, 指示灯熄灭, 电磁离合器断电, 鼓风机、冷凝器风扇停转。c. MODE按键是模式控制开关, 用来控制出风口气流的去向。在手动状态下, 按动A/C开关, 显示屏左侧箭头则指向脸部, 出风口气流吹向脸部;以后每按一下MODE开关, 出风模式依次变换为脸部和脚部( 双向、B/L) 、脚部( FOOT) 、脚部和除霜( F /D) 、除霜(DEF) , 如此循环。d. 风扇符号按键是鼓风机开关。按动A/C开关或FRONT开关( 前除霜开关) 之后, 鼓风机则以低速运转, 显示器同时显示低矮竖条。按开关的右侧, 每按一下, 鼓风机转速由小而大, 依次变化,显示屏中部的转速显示竖条也由低变高。按开关的左侧, 鼓风机转速由大变小, 显示竖条也由高而低。e. OFF按键是断开开关。按动此开关, 空调系统处于工作状态的部件全部停止工作。f. AUTO按键是自动控制开关。按动此开关,空调控制系统则进入自动控制状态: 中央处理器按设定的程序工作, 它将各传感器送来的信号与温度选择旋钮给定的数据进行综合运算后, 去控制混合风挡的位置、出风口的模式、鼓风机的转速, 最后使出风口温度稳定在给定值。g. 温度设定旋钮, 用以设定出风口的预期温度。左旋为降, 右旋为升, 设定的温度值显示在显示屏右侧, 单位为摄氏度( ) , 欧美的车辆为华氏度h. FRONT按键式前窗除霜（ DEF) 开关。按动后, 显示灯亮, 前除霜风口吹出暖风。i. REAR按键式后窗除霜 DEF) 开关。按动后, 显示灯亮, 后窗加热丝电路被接通。j. 进风口选择开关。左侧为车内空气循环开关, 按动此开关, 鼓风机进风口引入车内空气; 右侧为新鲜空气开关, 按动此开关, 鼓风机进风口引入车外新鲜空气。2.5.2. 佳美轿车空调控制系统的工作原理2.5.2.1 供电电路2.5.2.1.1 常供电电路此电路为中央处理器和只读存储器供电, 电路由蓄电池熔断器B+ ( A13) 空调控制盒内部电路搭铁(A14) 。2.5.2.1.2 正常工作供电电路点火开关放在点火位置( IG档) , 电源通过点火开关IG端子向空调控制盒和伺服电动机供电。大多数车辆是通过点火开关的ACC端子而不是IG端子将电流送入空调控制盒的。2.5.2.2 压缩机电磁离合器的控制压缩机电磁离合器简称电磁离合器。电磁离合器由电磁离合器继电器控制, 参见原理电路图。继电器的线圈由空调控制盒MGCR ( B2) 端子内的一个开关管控制。此开关管导通, 继电器吸合, 离合器结合; 此开关管截止, 继电器断开, 离合器脱开。开关管的导通或截止由一套逻辑电路来决定。参与逻辑电路运算的信号有: A/C使用信号、发动机ECM允准信号、制冷剂管路良好信号( 压力开关) 、水温信号、蒸发器温度信号、压缩机卡滞( 压缩机同步) 信号。各信号的作用如下: A/C使用信号由A/C开关实现。发动机ECM允准信号由发动机工作状况决定: 发动机不转动时, 按动A/C开关, 发动机ECM收到A/C使用信号, 但由于没有发动机转速信号, 发动机ECM给空调控制盒ACT( B10) 端子输入一个不准信号, MGCR端子的开关管总是处于截止状态。发动机处于正常转速时, 按动A/C开关, 发动机ECM收到A/C使用信号, 立即给空调控制盒的ACT端子输入一个允准信号,MGCR端子的开关管立即饱合导通。此后, 当发动机大负荷、转速低于设定值时, 发动机ECM给空调控制盒ACT端子输入一个不准信号, 此信号持续60 s后又改为允准信号, 使压缩机停转60 s。制冷剂管路良好信号由压力开关( 高、低压开关) 产生。若管路堵塞, 高压管路压力则高于规定值( 3 140 kPa) , 高压开关断开; 若管路泄漏, 低压管路压力则低于规定值( 196 kPa) , 低压开关断开。此时PSW端子( B9) 则变为高电平, 内部的逻辑电路使MGCR端子的开关管截止, 压缩机停转, 防止损坏压缩机。水温信号由水温传感器产生, 送入发动机ECM后, 再由发动机ECM送到空调控制盒的TW2 ( B14)端子。当水温过高时, 逻辑电路使MGCR端子的开关管截止, 压缩机停转, 以减少发动机的负荷。蒸发器温度信号由蒸发器温度传感器( 蒸发器热敏电阻) 产生。当蒸发器温度在- 11 时, 逻辑电路使MGCR端子的开关管截止, 压缩机停转, 防止蒸发器结霜。压缩机卡滞信号由压缩机牵引同传感器产生。该传感器由永久磁铁和磁控舌簧开关构成。永久磁铁安装在压缩机轴上, 压缩机每转一圈, 磁铁使舌簧开关通断4次, 产生4个脉冲, 当压缩机良好时, 压缩机转速与发动机转速( 由点火器产生的转速信号) 之比规定为正常值。当压缩机卡滞时, 其转速比小于规定值, 当偏离值达到某一数值时, 逻辑电路使MGCR端子的开关管截止, 压缩机停转, 并给CPU一个信号, 使A/C开关指示灯闪亮。2.5.3 鼓风机的控制按动A/C或FRONT开关( 前DEF) , 则给CPU送一个使用空调( 或使用暖风) 的信号, CPU则使HR(A10) 端子内的开关管饱和导通, 鼓风机继电器通电, 常开触点吸合, 鼓风机电路因串有固定电阻R( 约3 ) 而低速转动, 显示屏中部的低速显示竖条亮。此时, BLW ( B16) 端子电压为0, 三极管截止。如需增大风量, 按动鼓风机开关的右侧, 则给CPU送一个增速信号, CPU则使BLW ( B16) 端子的电压逐步增加。三极管的基极电流和集电极电流相应增加, 鼓风机的转速逐步升高, 显示竖条也逐个由短向长显示。到三极管饱和导通时, 鼓风机达到最高转速。按动开关时, CPU输出的信号都有2 s的延时, 之后转速再变。与之相反, 按动鼓风机开关的左侧, 则给CPU送一个减速信号, CPU使BLW端子的电压逐步下降, 鼓风机转速逐步下降到低速运转。2.5.4 冷凝器散热风扇的控制2.5.4.1 装用5S- FE发动机的SXV20车型装用5S- FE发动机的SXV20车型的冷凝器散热风扇控制电路如图5所示。2.5.4.1.1 不工作状态断开点火开关, 2个风扇的正负两端都搭铁而相通, 电动机处于动力阻尼状态, 扇叶不会因迎风而转动。接通点火开关, 发动机主继电器常开触点吸合, 2个30 A熔断丝与蓄电池相接。由于水温低于93 , 水温开关接通; A/C高压管路压力低于1 520 kPa, 高压开关接通。1号、2号继电器线圈通电, 常闭触点被吸断。在未使用空调时, 电磁离合器继电器未通电, 3号继电器线圈未通电, 2个风扇都不转动。 高压开关特性：高压管路压力高于1520KP