汽車自動(dòng)空調(diào)溫度分區(qū)功能原理及故障診斷

黃知秋

（福建船政交通職業(yè)學(xué)院，福建 福州 350007）

汽車自動(dòng)空調(diào)溫度分區(qū)功能原理及故障診斷

黃知秋

（福建船政交通職業(yè)學(xué)院，福建 福州 350007）

現(xiàn)代車輛自動(dòng)空調(diào)的智能化，大大提升了車內(nèi)乘客的乘坐舒適性，但也使得空調(diào)的故障復(fù)雜多樣。本文重點(diǎn)分析自動(dòng)空調(diào)溫度分區(qū)功能的原理以及2個(gè)維修案例。

汽車空調(diào)；溫度分區(qū)；故障診斷；故障排除

汽車空調(diào)實(shí)現(xiàn)了車內(nèi)的制冷、采暖、通風(fēng)、凈化、除濕除霧等功能，能讓駕駛員和乘客感到舒適，也提升了行車中的安全性。由于車內(nèi)空間和布置的局限性，以及越來越高的乘員需求，現(xiàn)代車輛空調(diào)系統(tǒng)需要更大的負(fù)荷、更快更簡便的操作，還要能迅速適應(yīng)不同環(huán)境的變化，并且能夠抵擋灰塵、花粉、鹽分等污染所帶來的影響。為了滿足這一系列的要求，汽車空調(diào)的操作、空氣分配機(jī)構(gòu)需要更加智能，風(fēng)道管路的布置更加復(fù)雜，使用的材料和空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也更加先進(jìn)。

1 自動(dòng)空調(diào)溫度控制及分區(qū)控制原理

自動(dòng)空調(diào)的基本原理和普通汽車空調(diào)相似，但它的智能之處在于能根據(jù)車內(nèi)和外界的溫度、濕度，陽光照射強(qiáng)度，車輛行駛工況等條件，自動(dòng)對(duì)汽車空調(diào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，不僅降低了駕駛員的操作難度，也使得溫度、風(fēng)量、風(fēng)向等控制更加精確，在保障行車安全性的基礎(chǔ)上，提高了燃料經(jīng)濟(jì)性和乘坐舒適性。

1.1 自動(dòng)空調(diào)溫度控制原理

車內(nèi)符合溫度要求的空氣混合，一般是吹過熱交換器（暖風(fēng)水箱）和蒸發(fā)器的空氣混合形成。調(diào)節(jié)暖風(fēng)水箱和蒸發(fā)器之前的溫度混合風(fēng)門角度，則可以用來控制空氣的溫度。當(dāng)溫度混合風(fēng)門使新鮮空氣或冷空氣全部通過熱交換器，這相當(dāng)于最大加熱功率。如果不需要加熱空氣，就會(huì)通過溫度混合風(fēng)門蓋住熱交換器或使空氣改變方向。當(dāng)溫度混合風(fēng)門處于中間位置時(shí)，相應(yīng)比例的冷空氣與熱空氣混合，從而使車內(nèi)達(dá)到所需要的加熱功率。溫度混合風(fēng)門通過一個(gè)電機(jī)調(diào)節(jié)，由空調(diào)控制單元來控制。

1.2 自動(dòng)空調(diào)溫度分區(qū)控制原理

但是為了滿足車內(nèi)各個(gè)位置乘員對(duì)溫度和風(fēng)量的不同需求，自動(dòng)空調(diào)需要空氣分配調(diào)節(jié)功能即分區(qū)控制，也就是把符合乘員要求的空氣送到車輛需要的位置。最常見的分區(qū)空調(diào)是兩區(qū)空調(diào)，即駕駛員側(cè)和副駕駛側(cè)可以實(shí)現(xiàn)不同的溫度風(fēng)量控制。再高級(jí)一點(diǎn)的分區(qū)控制可以實(shí)現(xiàn)駕駛員、副駕駛側(cè)以后后排座位的三區(qū)控制。轎車最復(fù)雜的分區(qū)控制是四區(qū)空調(diào)，即駕駛員側(cè)、副駕駛側(cè)以及相應(yīng)的后排區(qū)域都可以實(shí)現(xiàn)不同的溫度控制。

不同區(qū)域的溫度控制需要汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)和采暖系統(tǒng)的相互配合，由負(fù)責(zé)各個(gè)區(qū)域的溫度風(fēng)門翻板控制的冷風(fēng)和熱風(fēng)混合比例，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)該區(qū)域的溫度控制，如圖1所示。再利用鼓風(fēng)機(jī)將不同溫度的空氣從布置在車內(nèi)復(fù)雜的風(fēng)道，吹到各個(gè)出風(fēng)口，實(shí)現(xiàn)汽車空調(diào)的溫度分區(qū)功能。高端車型的四區(qū)空調(diào)在冷凝器之后的高壓管路中安裝了一個(gè)三通接口，用于安裝2個(gè)膨脹閥或節(jié)流管以及2個(gè)蒸發(fā)器，通風(fēng)系統(tǒng)也會(huì)裝有多個(gè)鼓風(fēng)機(jī)。

2 汽車自動(dòng)空調(diào)分區(qū)功能故障的案例分析

現(xiàn)代車輛自動(dòng)空調(diào)的智能化也使得空調(diào)的故障復(fù)雜多樣，需要維修人員更加扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和縝密的判斷能力。本文重點(diǎn)分析自動(dòng)空調(diào)在溫度分區(qū)功能上出現(xiàn)的2個(gè)維修案例。

圖1 溫度分區(qū)原理圖

2.1 故障案例一

2013年款?yuàn)W迪Q5，40TFSI豪華型，三區(qū)自動(dòng)空調(diào)。

客戶抱怨的故障現(xiàn)象：開啟空調(diào)制冷模式，前排出風(fēng)口有冷風(fēng)，后排出風(fēng)口出“熱風(fēng)”。

進(jìn)一步驗(yàn)證故障現(xiàn)象：前排駕駛員側(cè)出風(fēng)口和中間出風(fēng)口正常，前風(fēng)擋玻璃除霧出風(fēng)口和駕駛員側(cè)腳部出風(fēng)口正常。副駕駛座出風(fēng)口及腳部沒有風(fēng)。后排出風(fēng)正常，但出的是“熱風(fēng)”。把空調(diào)開啟采暖模式，溫度調(diào)節(jié)到最高之后，再次測試，發(fā)現(xiàn)出風(fēng)情況同空調(diào)在制冷模式時(shí)一樣，但后排出風(fēng)口的溫度并沒有出暖風(fēng)。初步判斷后排出風(fēng)口的溫度沒有變化，也就是說后排出風(fēng)口無論在制冷還是在采暖狀態(tài)下，都無法調(diào)節(jié)溫度。

接入診斷儀，讀取到如下故障碼：①后排溫度控制風(fēng)門電機(jī)故障；②右側(cè)溫度控制風(fēng)門電機(jī)故障；③副駕駛中間出風(fēng)口風(fēng)門電機(jī)故障；④副駕駛側(cè)腳部風(fēng)門電機(jī)故障；⑤空氣外循環(huán)速滯風(fēng)門電機(jī)故障；⑥車內(nèi)空氣循環(huán)電機(jī)故障。

調(diào)節(jié)各個(gè)出門口的位置和風(fēng)力大小，查看各個(gè)風(fēng)門電機(jī)的數(shù)據(jù)值塊，報(bào)故障的風(fēng)門電機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)值塊不正常。并且發(fā)現(xiàn)后排出風(fēng)口雖然有風(fēng)吹出來，但不能調(diào)整風(fēng)力大小。

查看奧迪Q5空調(diào)控制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，如圖2所示。

圖2 Q5空調(diào)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

發(fā)現(xiàn)Q5各個(gè)空調(diào)出風(fēng)口電機(jī)由串聯(lián)式的LIN控制。查看奧迪Q5空調(diào)系統(tǒng)電路圖，如圖3所示。

圖3 Q5空調(diào)電路圖

發(fā)現(xiàn)用LIN網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)在J255自動(dòng)空調(diào)控制單元上的各個(gè)伺服電機(jī)都是共用供電和搭鐵。由于故障發(fā)生位置正好是從V137后排溫度控制風(fēng)門電機(jī)之后的執(zhí)行器，則優(yōu)先考慮控制電機(jī)的LIN網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障的可能性。其次，考慮是故障電機(jī)的供電搭鐵支路斷路以及電機(jī)自身發(fā)生故障的可能性。

根據(jù)排故思路，①找到V137后排溫度控制風(fēng)門電機(jī)的位置，使用插接器適配器兩端分別連接V137和線束。②使用示波器測量V137的2號(hào)端對(duì)搭鐵的波形，發(fā)現(xiàn)波形正常，說明從V108到V137的LIN線正常。測量V137的3號(hào)端對(duì)搭鐵的波形，發(fā)現(xiàn)沒有波形。③用萬用表測量V137的1號(hào)和4號(hào)端，發(fā)現(xiàn)供電和搭鐵正常。④拔下插接器適配器，仔細(xì)查看電機(jī)上的插頭，發(fā)現(xiàn)V137電機(jī)的3號(hào)端子被人為折彎，所以LIN網(wǎng)絡(luò)信號(hào)無法從V137到V159。⑤查看后排出風(fēng)口位置，發(fā)現(xiàn)無論如何調(diào)節(jié)風(fēng)力大小，出風(fēng)口的風(fēng)門都固定在一個(gè)位置，判斷這個(gè)出風(fēng)口風(fēng)門被人為撥動(dòng)過。⑥更換新的V137后排溫度控制風(fēng)門電機(jī)后，故障現(xiàn)象消失，所有出風(fēng)口的風(fēng)量及溫度調(diào)節(jié)都可以正常工作。使用診斷儀清除之前故障碼后，再次讀取故障碼以及數(shù)據(jù)值塊，一切正常。

在再三詢問車主后，得知車主之前在不明維修資質(zhì)的汽車維修店對(duì)車輛進(jìn)行過改裝，對(duì)發(fā)生故障的電機(jī)插頭進(jìn)行拔插的過程中損壞了電機(jī)的插頭。

2.2 故障案例二

2013年款福特翼虎Kuga四驅(qū)尊貴版。

客戶抱怨空調(diào)左邊可以正常工作，而右邊2個(gè)出風(fēng)口只能吹出熱風(fēng)。從客戶的反映，了解到故障車輛的基本情況是：客戶在4S店提車一個(gè)星期后，出現(xiàn)該故障。根據(jù)客戶抱怨，進(jìn)一步驗(yàn)證故障情況。接通空調(diào)AC開關(guān)，兩側(cè)溫度同時(shí)調(diào)節(jié)到最冷，風(fēng)量調(diào)節(jié)到最大，發(fā)現(xiàn)左邊的2個(gè)出風(fēng)口已經(jīng)是制冷狀態(tài)，而右邊2個(gè)出風(fēng)口卻是熱得燙手。對(duì)兩側(cè)的出風(fēng)口溫度分別調(diào)節(jié)，發(fā)現(xiàn)左側(cè)出風(fēng)口能正常工作，而右側(cè)出風(fēng)口溫度沒有變化，始終保持在溫度最高的狀態(tài)。

由于車輛配備的是雙區(qū)自動(dòng)空調(diào)，兩側(cè)分別有左右溫度混合門執(zhí)行器單獨(dú)控制，也就是說翼虎車輛可以在雙區(qū)模式下進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，控制左右兩側(cè)的空調(diào)出風(fēng)口溫度差4℃，通過查看電路圖，發(fā)現(xiàn)翼虎的雙區(qū)空調(diào)是由空調(diào)模塊通過左右混合門執(zhí)行器步進(jìn)電機(jī)分別單獨(dú)控制。初步判斷右側(cè)控制溫度混合的風(fēng)門電機(jī)不工作，導(dǎo)致右側(cè)溫度被固定在一個(gè)位置無法改變。

分析可能造成此故障的原因有：①空調(diào)右側(cè)冷暖風(fēng)門控制電機(jī)故障；②空調(diào)右側(cè)冷暖風(fēng)門控制電機(jī)相關(guān)的線路故障；③空調(diào)控制模塊有故障。

用福特專用故障診斷儀VCM檢測故障碼，未發(fā)現(xiàn)有任何與空調(diào)相關(guān)的故障碼，讀取相關(guān)的風(fēng)門電機(jī)數(shù)據(jù)流，發(fā)現(xiàn)在調(diào)節(jié)右側(cè)溫度時(shí)，空調(diào)右側(cè)冷暖風(fēng)門控制電機(jī)有正常的數(shù)據(jù)流變化。為了進(jìn)一步分析故障原因，拆開右邊儲(chǔ)物箱觀察各個(gè)風(fēng)門電機(jī)的工作情況，在開關(guān)空調(diào)或者開到最熱和最冷時(shí)電機(jī)是否工作，用手去感覺開關(guān)風(fēng)門電機(jī)在工作時(shí)都有動(dòng)作的震動(dòng)感，說明電機(jī)應(yīng)該沒有問題，線路也可以判斷沒有問題。最后懷疑是空調(diào)模塊故障控制錯(cuò)亂導(dǎo)致的故障，先檢查其控制線路，模塊供電12.3 V及搭鐵端子對(duì)搭鐵的電阻為1.5 Ω都正常。對(duì)空調(diào)模塊實(shí)施再編程以及自學(xué)習(xí)后，故障依然存在。換上一個(gè)新的空調(diào)模塊來試，故障還是未能解決。

排除了3種可能性后，故障依然存在。于是，維修人員又試圖用手動(dòng)調(diào)整空調(diào)右側(cè)冷暖風(fēng)門控制電機(jī)所控制的風(fēng)門翻板，拆開檢查其風(fēng)門并且用手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)溫度可以正常調(diào)節(jié)，而通過右側(cè)溫度控制旋鈕調(diào)節(jié)溫度時(shí)，電機(jī)雖然轉(zhuǎn)動(dòng)，但右側(cè)的溫度控制風(fēng)門翻板并沒有轉(zhuǎn)動(dòng)，所以判斷故障就出在右側(cè)風(fēng)門控制電機(jī)內(nèi)。在調(diào)整空調(diào)模塊溫度時(shí)，該電機(jī)內(nèi)部是有轉(zhuǎn)動(dòng)的，但是由于電機(jī)里面蝸輪蝸桿已經(jīng)是相互打滑狀態(tài)，導(dǎo)致連接著的溫度調(diào)節(jié)風(fēng)門翻板沒有跟著轉(zhuǎn)動(dòng)。在更換完成風(fēng)門電機(jī)后，該故障排除。

3 維修總結(jié)

近年來，汽車空調(diào)的功能越來越完善，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。對(duì)于維修人員來說，首先應(yīng)該對(duì)汽車空調(diào)的結(jié)構(gòu)、原理以及控制方式等基本知識(shí)了然于心，才不會(huì)出現(xiàn)盲目維修甚至擴(kuò)大故障范圍等操作。在對(duì)配置有自動(dòng)空調(diào)的車輛，有關(guān)空調(diào)溫度分區(qū)功能上的故障維修時(shí)，更是要求維修人員能在腦海中很迅速地判斷故障原因，是因?yàn)榭照{(diào)的制冷采暖系統(tǒng)問題還是由于空調(diào)的操作控制系統(tǒng)問題所導(dǎo)致的，進(jìn)一步提升了對(duì)維修人員的技術(shù)要求。

在維修過程中，可先通過診斷儀內(nèi)的故障碼或者相關(guān)數(shù)據(jù)流來分析故障原因，如沒有故障碼而無法快速判斷故障部位，或者是故障碼所指示的故障部位是“假象”的故障，那更容易讓維修人員繞彎路。所以要從分析出的具體故障部位進(jìn)行科學(xué)周密的診斷，才能準(zhǔn)確地找到故障原因，提高排故效率，減少故障風(fēng)險(xiǎn)。

［1］ 聶堯.汽車空調(diào)故障診斷實(shí)例分析［J］.汽車電器，2011（5）：42-44.

［2］ 王玉.汽車空調(diào)常見故障的分析與排除［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2013（1）：154-154.

Vehicle Air-conditioning Temperature Partition Function Working Principal and Maintenance

HUANG Zhi-qiu
（Fujian Chuanzheng Communications College， Fuzhou 350007， China）

The intellectualization of modern vehicle air-conditioning significantly improves the comfortab ility of passengers， but also complicate the air-conditioning maintenance. This paper mainly analyzes the temperature partition function working principles of the automatic air-conditioning， as well as two maintenance cases.

vehicle air-conditioning； temperature partition； fault diagnosis； maintenance

U463.851

B

1003-8639（2017）12-0082-03

2017-02-24

黃知秋（1986-），男，浙江杭州人，助理實(shí)驗(yàn)師 ，主要從事汽車專業(yè)理實(shí)一體化教學(xué)和汽車售后技術(shù)培訓(xùn)工作。

（編輯 凌 波）