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利用尾气分析发动机的故障
有一辆1995年生产的尼桑蓝鸟轿车，故障现象是冷车时挂挡后踩油门有轻微的冲击，怠速不良，做过许多检查和修理，始终不能解决问题。
该车最初进厂修理是因为冲洗发动机后不能着车，拖进厂后检查发现点火系统进水，进行请洁干燥之后重新装复，车虽然着了，但是怠速有些不稳。经过检查发现高压线有漏电现象，分火头和分电器盖也有些烧蚀。征得用户同意后对上述部件进行了更换，发动机故障基本排除，但用户反映车不好用，冷车挂档后踩油门有轻微的冲击。虽然故障现象非常不明显，但用户执意要求检修，并声称如果问题不能解决，就要把前面的修理费用免掉。
我接到这辆车时正是热车，由于一时不能验证故障现象，便先根据用户描述的情况进行分析，认为故障可能出在油路上。随后在热车状态下进行无负荷测试尾气，测试结果如下：怠速时HC为275ppm(标准值为220ppm)，CO为0.3％(标准值为1.2％)；高怠速时HC为120—150ppm，CO为0.3％一0.5％(该厂仅有一台两气废气分析仪)。测量气缸压力，各缸压力正常。进行气缸功率平衡测试，各缸工作都正常。进行断缸测试，各缸HC和CO值变化都一样。
从上面的数据当中是否可以发现问题呢7当然可以。尽管两气尾气分析仪本身没有数据分析和混合比浓度测试的功能(一般四气尾气分析仪可以通过CO，、O2以及过量空气系数入直接看出混合比浓度)，但通过数据可以看出，这辆车的尾气排放偏低，对于没有安装氧传感器和三元催化器的车辆来说是太低了。CO含量高一般是因为混合比偏浓，而CO含量太低的一个主要原因是混合比偏稀。
根据这个思路，我将该车的尾气调高，将CO调到1.0，HC调到200ppm。当车完全冷却后再次进行检测，尾气排放没有超标，原来的故障现象也彻底消失了。
各系统故障的方法，其目的是对发动机的燃烧状况进行综合评价。尾气分析的主要内容有混合气空燃比、点火正时及催化转化器转化效率等，主要的分析参数有CO、HC、CO2，和O2等的含量，还有空燃比(A／F)或过量空气系数入。尾气分析的项目如表1所示。
二、尾气分析的基本规则
HC和O2的读数高，是由点火系统不良或混合气过稀失火引起的。当测试的CO、HC值高，而C02、02值低时，表明发动机工作混合气很浓。如果燃烧室中没有足够的氧气保证正常燃烧，通常情况下，CO2的读数和CO的读数相反。燃烧越完全，CO2的读数就越高，其最大值在13.5％—14.8％之间，此时CO的读数应该等于或接近于0.O2的读数是最有用的诊断数据之—，02的读数和其它3个读数一起，能帮助找出故障诊断的难点。
通常，装有催化转化器的汽车，O2的读数应该是1.0％—2.0％，说明发动机燃烧很好，只有少量未燃烧的02通过气缸排出。如果02的读数小于1.0％，则说明混合气太浓，不利于燃烧。如果02的读数超过2％，则说明混合气太稀。
利用功率平衡试验(根据制造厂的使用说明)和四气尾气分析仪的读数，可以看出每个缸的工作状况。如果每个缸C0和C02的读数都下降，HC和C02的读数都上升，且上升和下降的量都一样，则证明每个缸都工作正常。如果只有一个缸的变化很小，其它缸都一样，则表明这个缸点火或燃烧不正常。
一个调整好的闭环控制电控汽车的尾气排放中，HC的含量大约为55~100ppm，CO应低于0.5％，O2为1.0％~2.0％，C02为13.8％~15.0％。
汽车尾气测试值与系统故障的判断分析如表2所示。
三、几种常见的气分析仪
汽车尾气分析仪有两气、四气和五气等多种类型，下面分别进行介绍。
两气尾气分析仪
两气尾气分析仪是用来测量汽车尾气排放中C0和HC的体积分数的。但是，如果一辆车的排气管或尾气分析仪的测量管路有泄漏，那么所检测到的就是被外部空气稀释了的尾气，C0和HC的测量值将降低，自然就不能反映尾气的真实含量。目前国内所用的两气尾气分析仪大多都不具有检查自身泄漏的功能，因此即使用两气尾气分析仪测量车辆尾气，也不能真实地反映出发动机的故障来。
2．四气尾气分析仪
随着装有三元催化转化器和电子控制系统汽车的增多，汽车的排放标准也更加严格，因此需要更精确地测量尾气并诊断车辆排放超标的原因。四气尾气分析仪不仅具备两气尾气分析仪的所有功能，而且还能进行故障诊断和分析，它除了能测量C0和HC外，还能测量C02和02、发动机油温、转速等，以及计算过量空气系数入和空燃比A/F等。所以四气尾气分析仪不仅可作为环保检测仪器使用，作为发动机故障检测分析的诊断工具也非常有用。
对于几种尾气的分析，前面我们已经做过阐述，在这里只对过星空气系数入进行简要的说明。过星空气系数入可以直观地告诉我们空燃比的情况，从理论上讲，混合气的过星空气系数入＝1最为标准，但实际上不可能没有变化，所以一般情况下入被设计为0.97—1.04(有些车有具体说明)，可以看成是理想的匹配。若入大于该值，说明空燃比过大，混合气过稀；若入小于该值，则为空燃比过小，混合气过浓。
四气尾气分析仪还可提供发动机转速(RPM)和发动机温度(TEMP)参数，作为故障诊断时的参考数据o
五气尾气分析仪
当C0和HC降低时，可能会引起尾气中的N0x浓度升高，若要监测N0x的浓度，就得使用五气尾气分析仪。而且，N0x常常是在高温大负荷的情况下产生的，若没有底盘测功机，就只能靠路试去测量。
四、几个应用实例
一辆捷达轿车，装备ATK新2气门发动机，配有三元催化转换器。用户反映该车发动机工作不稳，测量尾气排放严重超标。
捷达新2气门ATK发动机采用电子控制多点顺序燃油喷射管理系统，该系统是一个集喷油、点火、怠速、爆震、空调、自我诊断及陂行回家等功能于一体的闭环集中控制系统。
根据该车故障现象，首先检查火花塞，发现火花塞间隙偏大，更换新件后，尾气排放情况略有好转，但未得到明显改善。连接故障诊断仪V．A．G1552对发动机电控系统进行检测，调出1个故障码(氧传感器)。按故障码的提示，检查氧传感器至发动机电脑的连接线束，未发现短路、断路情况，于是将氧传感器更换。随后试车，继续测量尾气，尾气排放指标依然偏高，但发动机电控系统已无故障显示。
用燃油压力表测量喷射系统压力，发动机怠速时油压为250kPa，急加速时为300kPa；关闭点火开关10min后，系统保持压力为200kPa，以上各项数据均正常。接下来拆下喷油嘴进行超声波清洗，测量其电阻值为15Ω，也符合标准。连接压力机，观察喷油嘴雾化状态良好，检查喷油嘴连接线束，也无短路、断路情况。
继续检查点火系统，用万用表测量点火线圈、高压线电阻均正常。将发动机恢复后试车，故障依旧。用V．A．G1552查寻故障存储，仍没有故障码出现。在读取测量数据时，观察到氧传感器信号电压在0.2—0.8V之间变动，属正常；进气压力传感器的数据也符合标准。于是怀疑三元催化转换器有问题，将其更换后试车，尾气排放依然超标。检查配气相位，正时标记正确；怀疑汽油质量有问题，清洗油箱及管路并更换优质汽油后，情况丝毫不见好转。
经仔细观察发现：如果起动发动机后怠速运转而不进行路试，尾气排放基本合格；路试约2km后尾气排放指标升高；若每次起动间隔时间超过30min，怠速测量基本合格。根据上述情况，决定更换发动机电脑，但将电脑更换了也无济于事。
其它部分是否存在问题呢?于是抱着试试看的想法，拆下排气歧管进行检查，并与新的排气歧管进行比较，发现该车氧传感器的排气取样孔偏小。换上新的排气歧管进行尾气检测，各项指标显著降低。对该车进行路试，尾气排放依然合格。恢复该车所换的其它配件，继续试车，尾气排放始终未超标。
由此可以断定，故障部位就在氧传感器排气取样孔。由于从气缸内排出的废气处于高速流动状态，行至氧传感器取样孔处时形成涡流，导致排出的废气不能及时在此处更新，使氧传感器不能准确地向发动机电脑反馈同步信号，造成发动机电脑不能根据实际工况对喷油脉宽进行正确修正，最终出现发动机工作异常，尾气排放严重超标的故障。
有一个时期，曾有一批车出现过此类故障，都是由于进行尾气改造后，氧传感器取样孔打得不合适，导致氧传感器不能有效采集尾气，造成信号失准。
一辆装备5S—FE发动机的丰田佳美轿车，发动机怠速不稳，经常熄火。
该车采用TCCS发动机电子控制系统。首先调取故障代码，仪表板上的发动机故障指示灯显示为正常代码。用四气尾气分析仪进行检测，仪器显示的检测结果如表3所示。由检测结果可以看出：HC和02都较高，这是空燃比失衡的一个重要特征；C0值较低，而C02在峰值，这说明可燃混合气已充分燃烧，点火系统应该不会有什么问题；入值较高。综合分析表明，该发动机工作时的混合气偏稀，因此应从进气系统和供油系统着手进行故障检查。
对车辆进行检测：真空管无漏气、错插现象；PCV阀密封良好，机油尺插口良好。起动发动机，将化油器清洗剂喷在进气管垫和EGR阀周围，发现随着转速上升，怠速逐渐稳定。取下EGR阀，发现针阀周围有少量积碳，EGR阀通道上有很多积碳，针阀不能落入阀座，致使进气歧管的混合气被废气稀释，从而怠速不稳，发动机容易熄火。
对EGR阀进行彻底清洗，并换上新垫，起动发动机，一切恢复正常。再次用尾气分析仪进行检测，结果如表4所示，所有数据都在标准范围之内，故障排除。
从这个故障诊断实例可以看出，在对有故障的车辆做完必要的常规检查之后，使用尾气分析仪可以很快发现故障的本质原因，缩小检修范围。
一辆广东三星6510汽车，套装97款克菜斯勒道奇3．3L发动机，行驶里程为140000km。
故障现象：挂档轻加油门至1200r／min时有时熄火，不熄火时怠速降至400—500r／min甚至更低；急加油门没有任何故障，熄火后起动容易。
故障分析：试车过程中，没有明显的断油或断火的感觉，但总感觉进入的空气量不够用。经检查，怠速系统没有任何故障，怠速马达在其它修理厂进行过替换试验，没有问题；节气门体也进行过更换试验，没有问题；用额外补充进气量的办法(断开一个节气门体后面的真空管)，同样没有解决任何问题。原地不挂档加油门试验，无论怎样试验均没有任何故障征兆，发动机转速从1200r／min到800r／min下降非常平稳。怀疑是进气压力传感器有故障，有可能缓加油门时不能很好地感知进气量，所以使用检测仪的数据流功能，对各个数据进行实时观察，没发现有错误的数据流，MAP数值正常。对供油系统和点火系统进行仔细检查和测量，均没有发现任何故障。
到现在为止应该说仅是凭经验感觉一点故障线索，那就是感觉好像进气量太少。既然怀疑是因为进气量太少造成的故障，那么通过尾气检测一定可以发现一些线索，所以对尾气进行了测量，怠速时的检测结果如表5所示。
通过测量结果我们可以发现，混合气偏稀(入大于1.03)，燃烧比较好 (CO2较高，接近于15％)。通过上面的分析，可以间接证明该车进气或者供油系统有故障。为了检验这一分析，将所有影响进气量或感知进气量的元件一一列出，采取逐步分析排除的办法确定故障元件。这些元件有：怠速马达、节气门体及其传感器、MAP传感器、EGR阀。前几种元件已经检验和试验过， 目前只剩下EGR阀没进行过检验。
EGR排气再循环阀的功用是在发动机工作过程中，将一部分废气引到吸入的新鲜空气(或混合气)中返回气缸进行再循环，以减少N0x的排放量。因为N0x主要是在高温富氧条件下生成的，废气为惰性气体，在燃烧过程中吸收热量，这样将降低最高燃烧温度，也减少了N0x的生成量。但是过度的排气再循环会影响发动机的正常运行，特别是在怠速、低速小负荷及发动机冷态运行时，参与再循环的废气会明显降低发动机的性能。因此应根据工况及工作条件的变化，自动调整参与再循环的废气量。根据发动机结构不同，进入进气歧管的废气量一般控制在6％—13％之间。
在EGR系统中，通过一个特殊的通道将排气歧管与进气歧管连通，在该通道上装有EGR阀，通过控制EGR阀的开度来控制参与再循环的废气量(如图1所示)。EGR阀开启或关闭是由阀上方真空气室的真空度来控制的，而真空度则由受ECU控制的EGR真空电磁阀控制。
EGR电磁阀受ECU控制，ECU根据发动机转速、空气流量、进气管压力、温度等信号控制EGR电磁线圈通电时间的长短，以此来控制进入EGR阀真空气室上方的真空度，从而控制EGR阀的开度，改变参与再循环的废气量。
装有背压修正阀的EGR排气再循环系统，在EGR(真空)电磁阀与EGR阀间的真空管路中装有一个背压修正阀，其功用是根据排气歧管中的背压附加控制月F气再循环。即当发动机在小负荷工况，排气背压低时，背压修正阀保持EGR阀处于关闭状态，不进行排气再循环；只有在发动机负荷增大，排气歧管背压增大时，背压修正阀才允许EGR阀打开，进行排气再循环。
排气歧管的背压通过管路作用在背压修正阀的背压气室下方，当发动机处于小负荷工况，排气背压低时，在阀门弹簧的作用下气室膜片向下移动，使修正阀门关闭真空通道，此时EGR阀在其阀门弹簧作用下保持关闭，因而不进行排气再循环；当发动机负荷增大，排气歧管背压升高时，修正阀背压气室下方的背压升高，使膜片克服阀门弹簧弹力向上运动，将修正阀门打开，由EGR电磁阀控制的真空通过背压修正阀进入EGR阀上方真空气室，将EGR阀吸开，月F气再循环通道打开，废气进行再循环。
EGR电磁阀受ECU控市IJ，ECU根据转速信号、进气压力信号、水温信号、空气流量信号等，通过控制EGR电磁阀的开度来控制进入EGR阀的真空度，从而控制EGR阀的开度，改变参与再循环的废气量。
通过上面的EGR阀工作原理分析可知，EGR在怠速工况和小负荷情况下是不参与工作的，否则会有一部分尾气进入燃烧室，不但会降低燃烧室的温度，还会恶化燃烧环境，阻碍新鲜空气的进入。
故障排除：更换EGR阀，故障彻底消失。
一辆奥迪A6轿车，装备2．8LJV6电控发动机，怠速时有轻微抖动，并且加速迟缓。
故障检查：检测点火波形基本正常，但稍有不稳。测量尾气，C0为0．3％一0．5％，HC为200一500ppm，且在此范围内波动。用V．A．G1552检测仪检查，无故障代码输出。用V人．G1552故障检测仪进行数据流检测，发动机电控系统运行参数正常。
检测结果分析：根据对客户的询问和加速迟缓的症状，应考虑对喷油器进行清洗；C0值正常，HC值虽然符合排放污染物的限制标准，但该车装有氧传感器和催化转化器，其C0值应低于0．5％，HC应低于100 ppm，而检测结果表明该车HC值高于此，标准且有波动，从出厂标准考虑为不正常，因此考虑发动机可能有失火现象，应进一步检查点火系统是否有轻微断路或短路，特别是短路故障。
故障检修：清洗喷油器，观察各缸喷油器的雾化状况和流星的均匀性，均良好。检查点火系统，发现有一个缸的高压线有轻微短路(漏电)现象，为此更换了高压线。因火花塞间隙偏大，也同时更换了。复检发动机抖动稍有改善，但未彻底消除；尾气检查HC值下降不大，并仍有波动，分析认为故障仍可能是失火所致。
为了进一步诊断故障，分别在左、右两侧月F气歧管氧传感器旁边的尾气检测口(该口通常用一个螺栓密封)进行检测，结果发现：左侧气缸排出的尾气C0值在0．5％左右，HC值在125ppm左右(因在催化转化器前测量，其值会比在月F气民管测量值稍高)，且波动极小；右侧气缸排出的尾气中C0值也在0．5％左右，但HC值却在125—250ppm之间，且时有波动。因此间题应在右侧气缸中。为此检查右侧气缸的高压线和火花塞，发现第2缸火花塞的3个电极中有一个间隙过小，调整后重新安装，故障完全消除，尾气检测值也符合出厂标准。
目前，安装催化转化器的车型越来越多，测量尾气有时比较困难，在不能很好分析故障的时候，可以尽量在催化转化器前方测量，这样可能更真实地反映发动机的排放情况。同时，还应将催化转化器前、后的测量结果加以比较，以便判断催化转化器的转化效率是否正常。
一辆奔驰S320轿车，发动机怠速不稳，抖动严重，但加速正常。
故障检测：调取该车故障代码，显示为正常代码；用示波器测试点火二次波形，结果正常；对各缸气缸压力进行测试，均在标准范围之内；进气及真空系统不漏气；用四气尾气分析仪检测尾气，发现怠速时数据很不稳定，第1组数据如表6所示，4种气体的检测数值全都较高。再次测试，其数据如表7所示。
检测结果分析：将上述检测结果进行对比分析发现，HC和Co总是同时升高或降低，C02时高时低，燃烧效率很不稳定，02不能充分参与反应，数值一直较高。从而可以判定为混合气的形成与燃烧环境十分恶劣。推测是喷油器堵塞，导致喷油器针阀与阀座配合不密封，各缸喷油器在应该喷油时不喷油或少喷油，而在不需喷油时却持续喷油，因而造成供油不正常，致使4种气体的检测数据极不稳定。
故障检修：做喷油脉冲宽度试验，怠速时为3．5ms，在正常范围内。拆下各缸喷油器检查，果然每个喷油器都有不同程度的堵塞。经过彻底清洗，装复试车，一切恢复正常。
从该故障的检修过程可以看出，在燃油系统的检查中，利用尾气分析仪可以省去一些检修环节，如油压的测试，燃油泵、油压调节器和燃油滤请装置的检测。换个角度来考虑，假如在应急修理中，在未做相关检查之前，就用尾气分析仪进行检测，也许在诊断一开始就能找到故障点。
一辆奥迪100型轿车，装备2．6LV6电控发动机，运转时严重抖动，加速无力，排气管排出的气体气味呛人。
故障检测：用V．A．G1552微机故障检测仪对发动机电控系统进行检测，存在故障代码，故障代码的含义是“右侧燃油自适应修正已达极限”。用V．A．G1552微机故障诊断仪对发动机电控系统进行数据流检测，发现左、右两侧的燃油修正因数相差过大，左侧为—3．8％—0％，而右侧为10％—12．9％。用发动机综合分析仪检查点火系统并进行气缸压力分析，发现第3缸点火波形的击穿电压较低，且该缸气缸压力偏低(气缸压力相差过大也会导致发动机抖动)。用尾气分析仪检测尾气，Co为0．9％—1．3％， 而HC高达2800—2900 PPmo
检测结果分析：根据检测结果可认为右侧混合气过稀，控制电脑对右侧燃油系统进行连续加浓且已达到修正极限。为判断是否是由于右侧氧传感器的信号导致这种结果，先对左、右两侧的氧传感器信号及其对空燃比变化的反应、电控单元对氧传感器信号变化的响应能力进行测试。为此，人为地制造混合气过浓和过稀的状态，发现氧传感器和电控单元的功能均正常，因此可以认为故障是控制系统以外的原因导致的。
根据上述检测结果，点火波形基本正常，可以认为点火系统正常，但HC过高表示失火，因此可以认为这种失火很可能是由于混合气过稀，超出着火界限所致。但从尾气中的Co值看，实际混合气并不过稀，因此判断故障很可能是进气系统漏气所致。测量气缸压力，发现第3缸压力比其它缸低约100kPao
故障检修：在拆解进气歧管时，发现进气歧管垫的实际压合面宽度只有1mm左右(至少应有4—5mm)，其原因是进气歧管的安装面为v形，在安装密封垫后，再安装进气歧管时，由于不小心使该垫下滑，从而减小了密封带，导致严重漏气，即使燃油修正已达到极限，但仍无法完全补偿，这是机械原因导致的故障。将上述故障点彻底排除后试车，故障排除。
一辆上海别克G轿车，故障症状是发动机排气冒黑烟。
诊断与排除：大修发动机后试车，开始时一切正常，只是排气管接口垫有些轻微漏气。继续试车发现，发动机热车后出现怠速不稳、加速不畅现象，同时故障灯点亮报警。经检查，显示故障码为四131，即氧传感器故障。发动机热车运转时就车测量(不拔下括头)，氧传感器电压为0．28V且不变化，更换一个氧传感器后，发动机刚着车时还好，但运转一会儿后故障重现，怠速不稳，排气管冒黑烟。拆下火花塞检查，发现已有积碳，更换一组新火花塞后，运转约半小时，怠速又不稳，检查火花塞又被积碳糊死。此时故障灯再次点亮，经检查显示故障码P0171，即混合气太稀。
因更换氧传感器后故障不但没有好转反而加重，所以修理工认为故障不在氧传感器。经测量，油压正常，又检查、试换7空气流星、水温、节气门位置等传感器，故障始终未能排除，于是回过头来再检查新换的氧传感器。经就车测量，氧传感器电压为0．18V左右，与用检测仪查到的数据相同，证明检测仪可以完全接收到氧传感器电压。断开氧传感器括头，测量PCM端接线，电压只有0．32V(理论值为0．45V)，于是怀疑电路有故障或PCM损坏。
用尾气分析仪检查尾气，发现在怠速时C0含量接近4％，HC达到300ppm左右。通过尾气分析可以认为此时的混合气不是太浓。就车测量氧传感器，电压仍旧很低(这种现象又可以解释为混合气过稀)。断开氧传感器括头，用数字万用表测量PCM端电压为0．44V，说明线路及PCM基本情况正常。为什么会出现浓、稀两种截然不同的解释呢7难道是新换的氧传感器有故障7于是，使用模拟器模拟氧传感器数值的功能。
将模拟器的绿色氧传感器专用线和黑色连线连接在车上氧传感器的输出回路上；
将中间功能选择开关置于Knock／0xy位置；
将右侧功能选择开关置于VoHs／0xy位置；
使发动机起动运转，然后打开SST皿，此时SST皿4寄产生一个0．15V的恒定的连续信号来模拟稀混合气状态下的氧传感器发出的信号；
按下模拟器上方的“0(y”键，模拟器将产生一个0．85V的恒定的连续信号来模拟浓混合气状态下的氧传感器发出的信号；
在使用模拟器模拟7氧传感器后，再用检测仪读取数据流，发现氧传感器的输入信号也一同变化；
当模拟器的电压较长时间为0．85V时，观察尾气的C0值降为0．65％，说明PCM对系统的控制完好，故障原因还是在氧传感器。将氧传感器安装到其它车辆上进行试验，没有发现任何故障，数据流、燃烧、尾气、行驶都很正常。
通过上面的试验可以证明：系统几乎没有故障，问题的原因在于氧传感器信号。因为此车有漏气现象，会不会是因为排气包漏气，导致排气包中形成负压，将外界的真空引进排气系统当中了呢7经检查ldF气系统确有漏气之处，将排气管修好之后试车，故障排除。
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摘要：随着汽车工业的迅猛发展和人民生活水平的日益提高，汽车开始走进千家万户。人们在一贯追求汽车的安全性、可靠性的同时，如今也更加注重对舒适性的要求。因而，空调系统作为现代轿车基本配备，也就成为了必然。
近年来,环保和能源问题成为世界关注的焦点,也成为影响汽车业发展的关键因素,各种替代能源动力车的出现,为汽车空调业提出了新的课题与挑战。
自本世纪20年代汽车空调诞生以来，伴随汽车空调系统的普及与发展，汽车空调的发展大体上经历了五个阶段：单一取暖阶段、单一冷气阶段、冷暖一体化阶段、自动控制阶段、计算机控制阶段。空调的控制方法也经历了由简单到复杂，再由复杂到简单的过程。作为汽车空调系统的电路控制方面也再不段的更新改进，同时，我国汽车空调的安装随着汽车业的发展以达到100%的普及性，空调已成为现代汽车的一向基本配备。给汽车空调的使用与维修问题带来新的挑战。论文最后以汽车空调故障检修的方法，对汽车空调系统的再深入探讨，以达到对汽车空调系统的了解，并运用在实际工作中。
关键词：汽车空调 压缩机 检修
（一）汽车空调的过去与未来
汽车空调是指对汽车座厢内的空气质量进行调节的装置。不管车外天气状况如何变化，它都能把车内的湿度、温度、流速、洁度保持在驾驶人员感觉舒适的范围内。
最原始的汽车空调仅是开窗换气式。最早的汽车空调装置始于1927年，它仅由加热器、通风装置和空气过滤器三者组成，且只能对车室供暖。准确地讲，汽车空调的历史，应该从制冷技术应用在车上开始。20世纪30年代末期美国的几部公共汽车上装上了应用制冷技术的冷气装置。直到20世纪60年代，应用制冷技术的汽车空调才开始逐步地普及起来。以后，人们对汽车空调的兴趣逐年增加，汽车空调技术日趋完善，功能也越来越全面。它的发展大体上可以分为如下几个阶段：
单一供暖空调装置阶段 始于1927年，目前在寒冷的北欧，亚洲北部地区，汽车空调仍使用单一供暖系统。
单一供冷空调装置阶段 始于1939年，美国帕克汽车公司率先在轿车装上机械制冷降温空调器。目前单一降温的汽车空调仍在热带、亚热带部分地区使用。
冷暖型汽车空调阶段 始于1954年，原美国汽车公司，首先在轿车安装于冷暖一体化空调器，这样汽车空调才具备了降温、除湿、通风、过滤、除霜等空气的调节功能。该方式目前仍然大量的使用在低档车上，是目前使用量最大的一种方式。
自控汽车空调装置阶段 由于前述的冷暖型汽车空调需依靠人工调节，这既增加上司机的工作量，还使控制不理想。通用汽车公司1964年率先在轿车上应用自控汽车空调。自控空调只需预先设定温度装置，便能自动地在设定的温度范围内运行。装置根据传感器随时检测车外温度，自动地调制装置各部件工作，达到控制车外温度和行驶其他功能的目的。目前，大部分的中高级轿车，高级大客车都装备自控空调
电脑控制汽车空调阶段 自1977年美国通用汽车公司、日本五十铃汽车公司，同时将自行研制的电脑控制汽车空调系统装上各自的轿车上后，即预示着汽车空调技术已发展到一个新阶段。电脑控制的汽车空调功能增加，显示数字化，冷、暖、通风调控三位一体化。电脑按照车内外的环境所需，实现了调节的精细化。通过电脑控制实现了空调运行与汽车运行的协调，极大地提高了制冷效果，节约了燃料，从而提高了汽车的整体性能和舒适程度。目前电脑控制的空调都装上豪华型轿车上。
（二）汽车空调的特点
众所周知汽车空调是以采用发动机的动力为代价来完成调节车厢内空气环境的。了解汽车空调的特点，有利于进行汽车空调的使用和维修。与室内空调相比，汽车空调主要有如下特点：
1. 汽车空调安装在行驶的车辆上，承受着剧烈频繁的振动和冲击，因此，各部件应有足够的强度和抗振能力，接头应牢固并防漏。不然将会造成汽车空调制冷系统的泄露，结果破坏了整个空调系统的工作条件，严重的会损坏制冷系统的压缩机等部件。使用中要经常检查系统内制冷剂的多少，据统计，由于制冷剂的泄露而引起的空调故障约占全部故障的80%。
2. 汽车空调所需的动力均来自发动机。其中轿车、轻型汽车、中小型客车及工程机械，空调所需的动力和驱动汽车的动力均来自一台发动机。这空调称非独立空调系统。大型客车和豪华型大、中客车，由于所需制冷量和暖气量大，一般采用专用发动机驱动制冷压缩机和设立独立的取暖设备，故称之为独立式空调系统。虽然非独立空调系统会影响汽车的动了性，但它相对于独立空调，在设备成本、运行成本上都较经济。据测试，汽车安装了非独立式空调后，耗油量会增加10%到20%（与车速有关）。发动机输出功率减少10%到12%。
3. 汽车空调的特定工作环境要求汽车空调的制冷、制热能力尽可能的大。其原因如下：
（1）夏天车内的乘客密度大，产热量大，热负荷高；冬天采暖人体所需的热量亦大。
（2）为了减轻自重，汽车隔热层一般很薄，加上汽车门窗多，面积大，所以汽车隔热性差，热损大。
（3）汽车的工作环境因在野外，直接受阳光、霜雪、风雨等的影响，环境变化剧烈。要使汽车空调在最短的时间里在车厢内达到舒适的环境，就要求其制冷量特别大。对非独立的空调系统来说，由于发动机工况频繁变化，所以制冷系统的制冷机变化大。比如发动机在高速和怠速运行时，转速相差10倍。这必然导致压缩机输送的制冷剂量变化极大。制冷剂流量变化大，轻者引起制冷效果不佳，重者引起压力过高，压缩机出现敲击现象，发生事故。因此，汽车空调制冷系统较室内复杂得多。
（4）由于汽车本身的特点，要求汽车空调结构紧凑，质轻、量小，能在所有限的空间进行安装。目前空调的总比重比60年代下降了50%，而制冷能力却提高了50%。
（5）汽车空调的供暖方式与室内空调完全不同。对于非独立式汽车空调，一般利用发动机的冷却水或废气余热，而室内空调则是利用一个电磁阀，改变制冷剂量，机组很快起动并转入稳定状况。
（三）汽车空调的性能评价指标
1.温度指标
温度指标是指最重要的一个环节。人感到最舒服的温度是200C到280C，超过280C，人就会觉得燥热。超过400C，即为有害温度，会对人体健康造成损害。低于140C人就会觉得冷。当温度下降到00C时，会造成冻伤。因此，空调应用控制车内温度夏天在250C，冬天在180C，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控制在此范围内。
3．空气的清新度
由于空间小，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尖，野外有毒的花粉都容易进入车厢内，造成车内空气浑浊，影响驾驶人员身体健康。这样汽车空调必须具有对车内空气过滤的功能，以保证车内空气清新度。
4．除霜功能
由于有时汽车内外温度相差很大，会在玻璃上出现雾式霜，影响司机的视线，所以汽车空调必须有除霜功能。
5．操作简单、容易、稳定。
汽车空调必须作到不增加驾驶员的劳动强度，不影响驾驶员的视线的正常驾驶。
第二章汽车空调的组成与原理
（一）汽车空调的工作原理
压缩机运转时，将蒸发器内产生的低温低压制冷剂蒸气吸入并压缩后，在高温高压（约700C，1471KPa）的状况下排出。这些气态蒸气流入冷凝器，并在此受到散热和冷却风扇的作用强制冷却到500C 左右。这时，制冷剂由气态变为液态。被液化了的制冷剂，进入干燥器，除去了水和杂质后，流入膨胀阀。高压的液态制冷剂从膨胀阀的小空流出，变为低压雾状后流入蒸发器。雾状制冷剂在蒸发器内吸热汽化变为气态制冷剂，从而使蒸发器表面温度下降。从送风机出来的空气，不断流过蒸发器表面，被冷却后送进车厢内降温。气态制冷剂通过蒸发器后又重新被压缩机吸入，这样反复循环即可达到制冷目的。
（二）汽车空调主要功能包括以下4大部分: 制冷、制热、通风、除湿
制冷系统原理：汽车空调的压缩机依靠汽车发动机的动力提供,汽车在怠速状态下打开空调制冷怠速会明显增大,油耗也会相应的增加,油耗增加的大小与环境温度有最直接的关系,环境温度高制冷剂膨胀的压力大,发动机驱动空调的消耗也相应加大,环境温度低油耗相应减少。
制热系统原理：汽车空调制热与压缩机没有丝毫关系,制热的热源不是空调本身获取的,是由汽车的散热水箱（中控台下面的暖风机总成内的副水箱）提供,早晨在热车前空调吹出来的是冷风,待热车后空调热风源源不断的送出来,制热本身基本没有能量消耗,是利用汽车的余热完成的.但在冬季，为了提升水温，加大喷油量，也使耗油量增加。但是只是在启动初期，等发动机运转正常，就是利用发动机的散热来供暖了。（而有的柴油车由于水温上升慢，为了一发动车就能享受到暖风，所以在暖风机里面加有电热丝）。
通风：通风分为内循环和外循环, 使用内循环时车内空气基本不与外界交流,使用外循环时位于挡风玻璃下的新风口会将外界的空气源源不断的送进来,以保持车内空气的清新.
除湿：空调制冷的过程就是除湿的过程,从制冷时产生的大量冷凝水就可以看出来了,在湿度较大的阴雨天气或是温差太大的时候车内的玻璃上容易起雾,打开空调驱雾就是一个除湿的过程。
（三）汽车空调的组成
汽车空调一般主要由压缩机、电控离合器、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、贮液干燥器、管道、冷凝风扇等组成。汽车空调分高压管路和低压管路。
1.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。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。
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。
2.压缩机
作用是使制冷剂完成从气态到液态的转变过程，达到制冷剂散热凝露的目的。同时在整个空调系统，压缩机还是管路内介质运转的压力源，没有它，系统不仅不制冷而且还失去了运行的动力。
（1）用于汽车制冷系统的压缩机按运动型式可分为：
往复活塞式
曲轴连杆式
径向活塞式
轴向活塞式
翘板式
斜板式
旋转式
旋叶式
圆形汽缸
椭圆形汽缸
转子式
滚动活塞式
三角转子式
螺杆式
涡旋式
1）曲轴连杆式压缩机
图（1）曲轴连杆式压缩机
曲轴连杆式压缩机如图（1）它是一种应用较为广泛的制冷压缩机。压缩机的活塞在汽缸内不断地运动，改变了汽缸的容积，从而在制冷系统中起到了压缩和输送制冷剂的作用。压缩机的工作，可分为压缩、排气、膨胀、吸气等四个过程
2) 斜板式压缩机
图（2）斜板式压缩机
斜板式压缩机如图（2）它的润滑方式有两种，一种是采用强制润滑，用由主轴驱动的油泵供油到各润滑部位及轴封处。主要用于豪华型轿车或小型客车较大制冷量的压缩机。另一种是采用飞溅润滑，我国上海内燃机油泵厂生产的斜板式压缩机即是采用飞溅润滑。
斜板式压缩机结构紧凑，效率高，性能可靠，因而适用于汽车空调。
3）旋叶式压缩机
图（3）旋叶式压缩机
旋转叶片式压缩机如图（3）由于旋转叶片式压缩机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)滚动活塞式压缩机
滚动活塞式压缩机具有质量小、体积小、零部件少、效率高、可靠性好以及适宜于大批量生产等优点。
3.冷凝器
汽车空调制冷系统中的冷凝器是一种由管子与散热片组合起来的热交换器。其作用是：将压缩机排出的高温、高压制冷剂蒸气进行冷却，使其凝结为高压制冷剂液体。
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) 管带式它是由多孔扁管与S形散热带焊接而成，如图 12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。
(2) 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 13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。
4.蒸发器
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。
5.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。
6.贮液干燥器
贮液干燥器简称贮液器。安装在冷凝器和膨胀阀之间，如图 20所示，其作用是临时贮存从冷凝器流出的液态制冷剂，以便制冷负荷变动和系统中有微漏时，能及时补充和调整供给热力膨胀阀的液态制冷剂量，以保证制冷剂流动的连续和稳定性。同时，可防止过多的液态制冷剂贮存在冷凝器里，使冷凝器的传热面积减少而使散热效率降低。而且，还可滤除制冷剂中的杂质，吸收制冷剂中的水分，以防止制冷系统管路脏堵和冰塞，保护设备部件不受侵蚀，从而保证制冷系统的正常工作。
贮液器出口端旁边装有一只安全熔塞，也称易熔螺塞，它是制冷系统的一种安全保护装置。其中心有一轴向通孔，孔内装填有焊锡之类的易熔材料，这些易熔材料的熔点一般为85℃-95℃。
7.孔管
孔管是固定孔口节流装置。两端都装有滤网，以防止系统堵塞。和膨胀阀一样，孔管也装在系统高压侧，但是取消了贮液干燥器，因为孔管直接连通冷凝器出口和蒸发器进口。孔管不能改变制冷剂流量，液态制冷剂有可能流出蒸发器出口。因此，装有孔管的系统，必须同时在蒸发器出口和压缩机进口之间，安装一个积累器，实行气液分离，以防液击压缩机。
孔管是一根细钢管，它装在一根塑料套管内。在塑料套管外环形槽内，装有密封圈。有的还有两个外环形槽，每槽各装一个密封圈。把塑料套管连同孔管都插入蒸发器进口管中，密封圈就是密封塑料套管外径和蒸发器进口管内径间的配合间隙用的。安装使用后，系统内的污染物集聚在密封圈后面，使堵塞情况更加恶化。就是这种系统内的污染物，堵塞了孔管及其滤网。这种孔管不能修，如需维护，只能清理滤网。坏了只有更换，孔管内孔的积垢，也不能清理。
8.积累器
用孔管代替膨胀阀时，汽车空调制冷系统要在低压侧安装积累器。积累器是一种特殊形式的贮液干燥器，用于回气管路中的气液分离，滤网设计有特殊要求，只许润滑油从中通过，而不允许液态制冷剂从中通过。使用孔管的汽车空调制冷系统，总是存在一种可能性：制冷剂离开蒸发器时，还是液体。为了防止液态制冷剂损坏压缩机，必须在蒸发器出口和压缩机进口之间设置积累器，以防止液态制冷剂通过。液态制冷剂在积累器中蒸发，然后以气态形式进入压缩机。
9.风机
汽车空调制冷系统采用的风机，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。
10.电磁旁通阀
电磁旁通阀多用于大、中型客车的独立式空调制冷系统，其作用是控制蒸发器的蒸发压力和蒸发温度，防止蒸发器因温度过低而结霜。电磁旁通阀一般安装在贮液干燥器与压缩机吸入阀之间。
11.主轴油封
主轴油封损坏，会引起雪种和润滑油泄漏。一般可以从有关的油迹来确定泄漏的地方。也可将压缩机拆下，浸入水中，以进出、口不没入水中为度。将排气口堵住，再从进气口加气压。从有关冒气泡的地方很容易确诊是不是主轴油封泄漏。
（四）汽车空调系统分类（按动力源分）
1.独立式空调：有专门的动力源（如第二台内燃机）驱动整个空调系统的运行。一般用于长途货运、高地板大中巴等车上。独立式空调由于需要两台发动机，燃油消耗高，同时造成较高的成本，并且其维修及维护十分困难，需要十分熟练的发动机维修人员，而且发动机配件不易获得，尤其是进口发动机；另外设计和安装更容易导致系统质量问题的发生，而额外的驱动发动机更增加了发生故障的概率。
2.非独立式空调：直接利用汽车的行驶动力（发动机）来运转的空调系统。非独立式空调由主发动机带动压缩机运转，并由电磁离合器进行控制。接通电源时，离合器断开，压缩机停机，从而调节冷气的供给，达到控制车厢内温度的目的。其优点是结构简单、便于安装布置、噪音小。由于需要消耗主发动机10%-15%的动力，直接影响汽车的加速性能和爬坡能力。同时其制冷量受汽车行驶速度影响，如果汽车停止运行，其空调系统也停止运行。尽管如此，非独立式空调由于其较低的成本（相对独立式空调），已逐渐成为市场的主导产品。目前，绝大部分轿车、面包车、小巴都使用这种空调。
（五）汽车自动空调系统
汽车自动空调系统指的是根据设置在车内外的各种温度传感器的输出信号，由ECU中的微机进行平衡温度的演算，对进气转换风扇、送气转换风门、混合风门、水阀、加热继电器、压缩机和鼓风机等进行自动控制，按照乘客的要求，使车厢内的温度和温度等小气候保持在使人体感觉最舒适的状态。
自动空调控制系统的传感器一般有车厢内温度传感器、车厢外温度传感器、蒸发器温度传感器、太阳能传感器、水温传感器等。其中水温传感器位于发动机出水口，它将冷却水温度反馈至ECU，当水温过高时ECU能够断开压缩机离合器而保护发动机，同时也使ECU依据水温控制冷却水通往加热芯的阀门。各个传感器将温度信息反馈到ECU，ECU通过“混合风档”的冷暖风比例而控制空气流的温度，例如当温度过低时ECU指令冷气流经加热芯升温，当温度过高时则增大冷气，当车厢内温度达到预定值时，ECU会发出指令停止“混合风档”伺服电动机运转。同时，ECU还通过“方式风档”伺服电动机控制气流流向，确定出风口的吹风角度。
第三章汽车空调的检修
一、汽车空调检修的基本工具
1.修理空调器的常用工具
（1）活板手（2）开口扳手（3）套筒扳手（4）内六角扳手（5）钢丝钳（6）尖嘴钳（7）十字螺丝刀（8）一字螺丝刀（9）锉刀：圆（10）手弓钢锯（11）手枪钻（12）钻头（13）冲击钻（14）刀子（15）剪刀（16）锤子：铁锤、木锤、橡皮锤各1把 （17）卡钳（18）小镜子（19）钢卷尺（20）酒精灯（21）温度计（22）电烙铁（23）万用表（24）低压测电笔
2.维修用大设备
（1）真空泵：一般选用排气量为2L/s，真空度达到5×10-4mmHg的真空泵；
（2）气焊设备：氧气瓶、乙炔瓶、减压阀、乙炔单向阀及配套输气管及焊具共1套；
（3）电焊设备：电焊机、输入和输出电缆线、焊把及2.5mm、3.5mm焊条共1套；
（4）制冷器钢瓶：用来存放制冷剂，一般选用3kg～40kg不等，按实定；
（5）定量加液器：可以准确地比空调器充注制冷剂 1套；
（6）台秤：以确保小钢瓶的充灌制冷剂不超过额定量，避免意外发生 1台；
（7）氮气瓶：存放氮气，可对空调器进行试压、检漏，以及对制冷系统进行冲洗 1套及配套；
（8）卤素检漏灯或电子卤素检漏仪：对制冷系统进行检漏 1套；
（9）兆欧表：测导线绝缘程度 500V直流的1套；
（10）数字温度表：1套 测量空调器的进、出风温度；
（11）功率表：测量空调器的输入功率1套；
（12）可移动配电盘：供维修接临时电源用；
3.维修专用工具
（1）胀管器和扩口器：1套
（2）割管刀：切割铜管 1套
（3）弯管器：滚轮式弯管器和弹簧管式弯管器各1套
（4）修理阀：三通修理阀或复式修理阀1套（常用）
（5）封口钳：将压缩机充气管封死，然后才可以焊封充气管 1套
（6）力矩扳手：空调配管之间的连接螺母一定要用相应的力矩扳手来坚固
（7）电动空心钻：用以打墙孔（小孔径可用冲击钻）、钻头选用70mm、80mm两种规格
二、汽车空调制冷系统检修的基本操作
1．制冷系统工作压力的检测
（1）将歧管压力计正确连接到制冷系统相应的检修阀上，如果手动阀，应使阀处于中位。
（2）关闭歧管压力计上的两个手动阀。
（3）用手拧紧歧管压力计上的高低压注入软管的联接螺母，让系统内侧的制冷剂将高低压注入软管内的空气排出，然后再将联接螺母拧紧。
（4）起动发动机并使发动机转速保持在1000~1500r/min，然后打开空调A/C开关和鼓风机开关，设置到空调最大制冷状态，鼓风机高速运转，温度调节在最冷。
（5）关闭车门、车窗和舱盖，发动机预热。
（6）把温度计插进中间出风口并观察空气温度，在外界温度为270C时，运行5min后出风口温度应接近70C.
（7)观察高低压侧压力，压缩机的吸气压力应为207pa~24kpa，排气压力应为1103~1633kpa 。应注意，外界高温高湿将造成高温高压的条件。如果离合器工作，在离合器分离之前记录下数值。
2.从制冷系统内放出制冷剂具体方法如下
（1）关闭歧管压力计上的手动高低压阀，并将其高低压软管分别接在压缩机高低压检修阀上，将中间软管的自由端放在干净的软布上。
（2）慢慢打开手动高压阀，让制冷剂从中间软布上排出，阀门不能开的太大，否则压缩机内的冷冻油会随制冷剂流出。
（3）当压力表读数降到0.35Mpa以下时，再慢慢打开手动低压阀，使制冷剂从高低两侧流出。
（4）观察压力表读数，随着压力的下降，逐渐打开手动高低压阀，直至低压表读数到零为止。
3.制冷剂充注程序
抽真空作业
从高压侧充注200g液态制冷剂
第四章 总结
随着我国汽车工业的高速发展，作为汽车技术现代化标志之一的汽车空调技术在我国蓬勃发展。汽车空调大大改善了乘坐环境，提高了成员的舒适性。近年来，各种完善的多功能型空调装置的应用，受到用户的普遍欢迎。但对于汽车空调维修人员来说将面临新的挑战！
本论文对汽车空调的原理、结构以及必备的工具等知识做了一般性的介绍。重点对修理、维护做了详尽的介绍。这样做的原因，主要是考虑本论文所面对是汽车空调维修人员，并由此希望能帮助学习动手解决一般汽车空调故障的技能。
第五章 参考文献
【1】冯玉琪《实用空调制冷设备维修大全》电子工业出版社1994
【2】张蕾 《汽车空调》机械工业出版社2007
【3】夏云铧 齐红《汽车空调应用与维修—从入门到精通》机械工业出版社