空调系统毕业论文
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论文题目：凯美瑞空调系统的检测与维修
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一、凯美瑞空调系统的认识 (1)
(一)凯美瑞空调系统的过去与未来 (1)
(二)凯美瑞空调系统的基本功能 (2)
二、凯美瑞空调系统基本的组成 (2)
(一)制冷系统 (3)
(二)暖风系统 (8)
(三)通风系统 (9)
(四)控制系统 (10)
三、凯美瑞空调系统的制冷原理 (11)
四、凯美瑞空调系统故障实例分析 (12)
(一)案例1 (12)
(二)案例2 (14)
五、凯美瑞空调的使用与维护 (15)
(一)凯美瑞空调的使用注意事项 (15)
(二)凯美瑞空调的日常维护 (15)
致谢 (17)
参考文献 (18)
凯美瑞空调系统的检测与维修
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，汽车开始走进了千家万户。人们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。汽车空调系统作为影响汽车舒适性的主要总成之一，必须要不断的发展，这就给汽车空调的使用与维修等技术问题带来新的挑战。现代汽车空调是一个机电一体化的，多功能于一体的系统，要想合格快速的维修好汽车空调就要彻底了解汽车空调。本文重点介绍了丰田凯美瑞轿车空调系统的组成与作用、主要部件的功用及其制冷系统的工作原理，并且通过故障案例分析，对凯美瑞空调系统进行更深一步的了解。
关键词：凯美瑞；空调系统；组成；制冷原理；案例
一、凯美瑞空调系统的认识
(一)凯美瑞空调系统的过去与未来
汽车空调是指对汽车车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。
丰田凯美瑞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在不段的更新改进。
同时凯美瑞空调系统未来的发展方向主要体现在以下几个方面：
1、提高舒适性。随着人们生活水平的提高，对于舒适性将会提出更高的要求，因此以后的空调系统将会是更加舒适的，全功能的，以便满足驾驶员及乘客对舒适性的追求。
2、更趋于个性化。在市场需求快速增长的背后，中国汽车空调市场正在进入新的发展阶段，市场竞争进一步深化，因此将会有越来越多的有车一族追求个性化的内饰，开始选装个性化的空调。另外，随着我国汽车市场竞争的进一步加剧，特别是轿车市场，新产品推出的速度越来越快，而每一款新车的推出就会要求有新的汽车空调与之配套，个性化的空调系统可以提高新车的销售量。
3、更加趋于小型，节能环保。在国际环保主义潮流的影响下，汽车空调的环保问题也引起了汽车相关群体的关注，汽车空调技术也正在朝环保化方问发展。虽然目前轿车的燃油余热足够提供轿车内的采暖和除霜的需要，但高效汽油和柴油发动机燃烧效率更高，燃油余热会进一步减少;而电动车和混合动力车则不得不牺牲驱动性能来提供采暖和制冷，因此必须通过提高汽车空调系统的效率来减轻汽车的动力负担。对于新一代环保型汽车，如电动、混合动力、燃料电池和其它的低排放车辆，由于本身动力远小于传统动力车辆，能够提供给空调系统的动力极为有限。鉴于此，提供节能高效、性能可靠的空调系统对占领市场至关重要，这也必将是未来一段时间内中国汽车空调技术的发展方向。
(二)凯美瑞空调系统的基本功能
1、调节车内的温度。空调系统在冬天利用暖风系统升高车内的温度，夏季有制冷系统降温除湿。
2、调节车内的湿度。湿度的大小直接影响人体内的水分蒸发速率和口腔、鼻腔黏膜等健康状况和驾驶的工作状况。车内的湿度一般应保持在30%～70%以内。
3、调节车内的气体流速。空气的流速和方向对人体舒适性影响很大，夏季流速应限制在0.25m/s以内，总之根据乘客的生活环境，年龄、健康状况、冷热习惯等生理特点来控制出风口的风量，免得过大的风速直接吹到人体上，使人感到不舒服。
4、过滤净化车内空气。车厢内的空气质量是乘员舒适性的重要保证，由于车内空间小、乘员密度大，车内极易出现缺氧和二氧化碳浓度过高的情况，还有尾气、灰尘、烟味等造成车内空气污浊，影响乘员的身体健康，因此必须要求汽车空调具有补充车外新鲜空气过滤和净化内空气的功能。一般在汽车空调的进风口都装有空气过滤装置和空气净化装置。
二、凯美瑞空调系统基本的组成
如图1所示凯美瑞汽车空调主要由制冷系统、暖风系统、通风系统、空气净化系统、电子控制系统组成。
图1 凯美瑞空调系统的基本组成
(一)制冷系统
如图2所示凯美瑞空调系统主要有：压缩机、冷凝器、储液干燥器、膨胀阀、蒸发器、鼓风机等部件组成。
图2 凯美瑞空调制冷系统结构与原理图
1、压缩机
图3 斜盘式压缩机结构
(1）凯美瑞空调压缩机为斜盘式压缩机，其结构如图3所示,主要由斜盘、主轴、双向活塞、双向气缸、钢珠、阀板总成、汽缸盖、电磁离合器组成。
(2）压缩机作用
压缩机是汽车空调制冷系统的心脏，其主要有两个作用，一是使系统内产生
低压条件；二是把气态制冷剂从低压压缩至高压，并使其温度升高。
(3）斜盘式压缩机的优点
由于斜盘式压缩机没有曲轴连杆机构，体积小，重量轻，所以可以直接安装到发动机的机体之上。
2、冷凝器（鳍片式）
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。如图4所示，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。
图4 凯美瑞空调冷凝器
3、储液干燥器
储液干燥器一般安装在冷凝器和膨胀阀之间，如图5所示，其作用是储存系统中多余的制冷剂，以便制冷负荷变动和系统中有微漏时，能及时补充和调整系统中的制冷剂量，以保证制冷剂流动的连续性和稳定性。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。
图5 储液干燥器
4、膨胀阀
膨胀阀也称为节流阀，如图6所示，是组成汽车空调制冷装置的主要部件，它安装在蒸发器入口前，为制冷循环高压与低压之间的分界点。在膨胀阀前，制冷剂是高压液体，在膨胀阀后制冷剂是低压低温饱和液体和蒸汽的雾状混合物。
膨胀阀的功能：一是将高压制冷剂液体节流减压，由冷凝压力降至蒸发压力；二是自动调节制冷剂进入蒸发器的流量，以适应制冷负荷变化的需要;三是控制制冷剂的流量，防止液击(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。
图6 膨胀阀
5、蒸发器
蒸发器是汽车空调制冷系统中的另一个热交换器，如图7所示，结构形式与冷凝器基本相同，其作用是将经过节流降压后的液态制冷剂在蒸发器内沸腾汽化，吸收蒸发器表面周围的热量而使之降温，电动机驱动的鼓风机再将冷风吹到车室内，使进入其中的制冷剂与其外部空气完成热交换，蒸发器外部的空气放热冷却，达到降温的目的。
1吸热管 2管子 3排水管 4水槽
图7 凯美瑞蒸发器
6、鼓风机
汽车空调制冷系统采用的风机，如图8所示，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。
图8 凯美瑞空调鼓风机
(二)暖风系统
1-加热器；2-发动机进水管；3-水阀；4-发动机出水管；5-预热管
图9 凯美瑞暖风系统的基本组成
凯美瑞暖风系统主要是由加热器、水阀、水管、发动机冷却液等组成，如图9所示，汽车暖风系统是用来为车厢内取暖及风窗除霜用的，它是汽车空调的重要组成部分。暖风系统，俗称汽车空调暖风装置，是将新鲜空气送入热交换器，吸收某种热源的热量，从而提高空气的温度，并将热空气送入车内的装置。凯美瑞采用水暖式暖风系统。如图十一所示，水暖式暖风装置以发动机冷却系统中的冷却液为热源，将冷却液引人车厢内的热交换器中，使鼓风机送来的车厢内空气或外部空气与热交换器中的冷却液进行热交换，鼓风机将加热后的空气送人车厢内。
发动机冷却系中的热水由进水管从发动机水套引出，再通过出水管返回发动机冷却系。进、排风系统是由进风筒、出风筒、出风口和控制风门组成，如图10所示。暖风机本体由直流电动机、鼓风机、本体进风口、机箱和本体出风口以及螺旋室等组成。
水暖式暖风装置通过发动机上的冷却液控制阀分流出来的冷却液送人暖风机的加热器心，放热后的冷却液由管道回到发动机。另一路冷却液通过管道进入散热器，放热后的冷却液由管道回到发动机。在发动机冷却液进口装有水泵，它是冷却液循环的动力。冷空气则在鼓风机的作用下，通过加热器加热后，由不同的风口吹向车厢内。暖风装置的暖风流经驾驶员座位左右的空间，在车内均匀分布。为了防止风窗玻璃结霜，暖风可以通过风窗玻璃下面的出风口，将暖风吹到风窗玻璃上，以保持风窗玻璃内侧温度在零摄氏度以上。
图10 水暖式暖风装置的结构与工作原理
（三）通风系统
通风系统的作用是吸入来自车外或车内的空气，经蒸发器制冷或加热器加热后通过一些风门的控制后送到车内各个部位。由吸气段、送气通风段（加热器与空调蒸发器）和空气分配段组成。
1、吸气段
吸气段包括外界（新鲜）空气吸进、车内（回流）空气吸进和外界/ 车内空气风门，这一段出口段为鼓风机。一般来讲，当处于最大制冷档的模式时，空气由车内回流空气供给，其余档位模式的空气均来自外面环境，有些系统甚至在最大制冷档时，亦提供超过20％的新鲜空气，以保证车内略有正压，以防止有害排气进入车内而危害人的健康。
2、送气通风段
是系统的中心段，它包括：加热器、蒸发器以及混合门。所有空气均通过蒸发器。车内舒适性所要求的所有温度和湿度，正是这一段完成的。
3、空气分配段
空气分配段将经蒸发器制冷或加热器加热后的空气或从地面出风口、或从除霜出风口、或从仪表板出风口排出。这取决于模式门的位置。凯美瑞空调通风系统风门布置如图11所示。
图11 凯美瑞通风系统风门布置图
(四)控制系统
如图12所示,凯美瑞空调控制系统由四部分组成：一是传感器部分，专门负责温度信息反馈；二是系统“控制中枢”，也就是空调器控制部件ECU；三是控制部件，包括混合气流电动机、气流方式电动机等，用以控制冷暖气组合、开启或关闭正面、侧面和脚部的出风口；四是自检及报警部分。在丰田车系中。自动A／C由下列组件控制：A／C控制ECU（或A／C放大器）；发动机ECU；控制面板；内部温度传感器；环境温度传感器；太阳能传感器；蒸发器温度传感器；水温传感器（发动机ECU发送此信号）；A／C压力传感器；空气混合伺服电动机；空气进口伺服电动机；气流伺服电动机；鼓风机马达；鼓风机控制器（控制鼓风机马达）
1-压缩机；2-冷凝器风扇电动机；3-空调压力传感器；4-储液干燥罐；5-水温开关；6-环境温度传感器；7-发动机舱2号继电器盒；8-发动机舱1号继电器盒；9-水阀；10-2号水温开关；11-1号水温开关；12-冷凝器；13-车内温度传感器；14-鼓风机电阻；15-鼓风机无级调速控制器；16-空气出口伺服电动机；17-蒸发器；18-空气混合伺服电动机；19-热交换器；20-蒸发器温度传感器；21-鼓风机；22-进气伺服电动机；23-蒸发器阀；24-空调控制盒：空调控制面板，空调放大器；25-鼓风机组件；26-空调组件；27-光照传感器
图12 凯美瑞空调控制系统元件位置示意图
三、凯美瑞空调系统的制冷原理
如图2所示，汽车空调制冷系统由压缩机、冷凝器、储液干燥器、膨胀阀、蒸发器和鼓风机等组成。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，制冷剂不同的状态在这个密闭系统内循环流动，每个循环又四个基本过程：
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出压缩机。
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）排出膨胀装置。
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。
四、凯美瑞空调系统故障实例分析
（一）案例1
1、故障现象
故障车辆为广汽丰田20O8年生产的第6代凯美瑞240G导航版汽车，该车空调采用全自动H型双驱独立控制，累计行驶里程为5万多km。接通空调开关后制冷系统工作正常，有冷气从风口吹出，但工作一会儿后，从风口往外吹雾状冷气，感觉雾状冷气温度很低，将空调开关断开，停一会儿再接通，制冷系统又可正常工作一段时间，接着又重复上述故障现象。
2、故障原因
(1)膨胀阀卡在开启位置。
(2)空调控制系统或传感器故障。
(3)冷凝器工作不正常，冷凝器阻塞或其左侧的储液干燥过滤器滤芯太脏。
3、诊断与排除
查看顾客的维修记录发现此车压缩机、冷凝器以及空调压力开关都是最近新更换的,打开发动机舱盖，观察发现低压管路管子上面有一层霜，断开空调开关后，停一会儿，霜就消失，将制冷系统压力表组接在高低压测试口上观察高低端压力，均大于标准值。其标准值如表1所示。
表1 凯美瑞空调系统标准压力值
制冷效果好证明制冷剂的量适合，压缩机和冷凝器都是更换的新件，阻塞可能性不大。因为高低压端压力均过高，低压管路结霜，造成这种故障的原因可能是膨胀阀失效，拆下膨胀阀检查并无故障。此故障很有可能是空调控制系统或传感器出了问题。因为空调控制系统检查起来比较繁琐，所以先从传感器检查，因为空调压力传感器是新换的所以损坏的可能性不大。
(1）对环境温度传感器的检测
凯美瑞空调系统的环境温度传感器(零件编号为88310—06380)，装在空调
冷凝器前偏下的地方，汽车行走时外界空气由前端的进气格栅流过冷凝器，而该传感器根据其内置热敏电阻的电阻变化来检测外部温度,并将信号发送到空调放大器,空调放大器根据乘客设定的温度进行比较,并发送电信号控制压缩机和空气混合控制伺服电机,从而达到最舒适的效果。环境温度传感器为负温度系数热敏电阻，温度越高电阻越小,当其内部短路时空调放大器会收到一个错误的信号，认为外界温度高，从而增强制冷效果，故将其拆下进行检测。测量时,传感器温度必须与环境温度一致，即使是轻微的触碰，传感器也会改变电阻值，握住传感器的连接器在不同的温度下对其电阻值进行多次测量，再与标准值进行比较，发现无故障。
(2）对蒸发器温度传感器的检测
凯美瑞空调自诊断功能主要分为：指示器检查、DTC检查与执行器检查。按照自诊断系统操作说明，从空调控制面板的显示屏上读到故障码为：13—蒸发器温度传感器(零件编号为88625—33190) 开路或短路；21—环境温度传感器开路或短路；24—阳光温度传感器开路或短路。环境温度传感器已检查过，无误，可以排除。在检测时由于车间里光线不够强，故障码24可能为误判。找来一个手电筒，用手电筒照在阳光温度传感器上重复以上测试操作，这次只读出一个故障码13 (说明：从指示器检查模式自动转换到传感器检查模式后，可以进行部分故障排除，确保再次进行执行器检查和传感器检查，如果在黑暗处执行检查，即使在系统正常的情况下，也会显示DTC 21或24)。另一个控制冷却系统低压端温度的元件是蒸发器温度传感器，将其拆下，检查在不同温度下传感器阻值的变化情况，0℃时，电阻标准值应为4．6～5．1KΩ；15℃时，电阻标准值应为2．1-2．6KΩ。而检测到的该传感器输出电阻值明显偏大，说明蒸发器温度传感器损坏。更换蒸发器温度传感器，故障排除。
4、故障总结
蒸发器温度传感器的作用是感知蒸发器表面温度，将不同的温度转化成电信号发送给空调放大器，由其控制压缩机工作，防止系统温度过低。如果传感器损坏，其输入空调放大器错误信号，将导致压缩机连续工作，造成系统压力过高，超出了膨胀阀的调节范围。当蒸发器表面温度达到0 ℃时，也不能进行控制，造成蒸发器表面结霜，阻碍了空气的正常流通，所以刚打开空调时，前段时间感
觉其工作正常。当蒸发器表面温度降低到标准以下时，出风口吹出白雾状冷气，其表面结霜后阻碍了空气从其散热片流过，导致制冷效果变差。
(二)案例2
1、故障现象
故障车辆为广汽丰田2007年生产的第6代凯美瑞240G豪华版汽车, 该车空调采用全自动H型双驱独立控制, 累计行驶里程为10万多km。车主反映空调压缩机不间歇工作。
2、故障原因
(1)压缩机控制线路有故障。
(2)制冷系统制冷效果差, 压缩机连续工作也不能满足设定的温度要求。
(3)蒸发器温度传感器损坏, 制冷系统虽已达到设定的温度, 但蒸发器温度传感器感知不到蒸发器的温度, 无法将正确的信号传递给空调控制总成, 空调控制器也就无法控制压缩机的工作。
3、诊断与排除
（1）制冷系统的检测
让制冷系统工作, 将鼓风机开关打到风量低档位置, 停一会儿摸低压管感觉很凉, 从风口吹出的风很凉, 再停一会儿, 低压管开始结霜, 说明制冷系统的制冷效果很好。故障肯定在压缩机控制线路或蒸发器温度传感器。由于蒸发器温度传感器较难检查, 所以先检查压缩机控制线路。
(2）压缩机控制线路的检测
压缩机控制线路如图13所示
图13 压缩机控制线路
拔下空调继电器进行检查, 端子1与4之间有线圈导通电阻, 将端子1和端子4分别接到蓄电池的正负极上, 经测量端子2与3之间导通, 说明继电器正常。将点火开关转至ON位置, 测得继电器插座端子1与3对搭铁有12 V电压。测量端子1与4之间电压, 在接通空调开关时为12 V, 说明端子4不受空调放大器控制, 将继电器盒总成拆下, 发现端子4的导线上并联了一根导线, 直接搭铁, 将搭铁线拆除后, 此故障排除。
4、故障总结
排除故障应该遵循由简单到复杂的顺序，此类线路故障排除要求技师必须对空调系统的电路图十分熟悉，这样才能迅速找到故障点并排除。
五、凯美瑞空调的使用与维护
（一）凯美瑞空调的使用注意事项
(1)车启动后不要立即启动空调，需要等引擎运行平稳后开启一会儿吹风再制冷。
(2)到达目的地前几分钟关闭空调，开内循环吹风，可以帮助降低蒸发器表面和管道内的温差，防止过多的水份堆积。
(3)驻车前应该先关闭空调系统，避免下次启动时瞬间高压冲击压缩机。
(4)如果需要，应拆下空气滤芯并用高压气体吹去灰尘，如空气滤芯太脏就要更换。
(5)汽车的内外循环要合理更换调节。
(6)如果天气好，可以把车开到空气好的地方，熄火，打开车头盖，晒晒太阳除除菌。
(7)尽量不要在车内吸烟。
(8)空调进气口附近不要堆积过多杂物，以免影响空气流通。
(二）凯美瑞空调的日常维护
(1)保持冷凝器的清洁。
(2)保持送风通道口的空气滤清器的清洁。
(3)应定期检查制冷压缩机驱动皮带的使用情况和松紧程度（新装的传动带在使用36-48h后会有所伸长，故应重新张紧，张紧力一般为441-490N）。
(4)经常检查制冷系统的各管道接头和连接部位、螺栓、螺钉是否有松动现象，是否与周围机件相磨碰的现象，胶管是否有老化，在进出叶子板处的隔震胶垫是否脱落或损坏。
(5)在春、秋或冬季不使用冷气的季节里，应每半个月启动空调压缩机一次，每次5-10min。这样制冷剂在循环中可把冷冻油带至系统内的各个部分，从而可防止系统管路中各密封胶圈，压缩机轴封等因缺油干燥而引起密封不良和制冷剂泄露等。
致谢
大学三年学习时光已经接近尾声，在此我想对我的母校，我的父母、亲人们，我的老师和同学们表达我由衷的谢意。感谢我的家人对我大学三年学习的默默支持；感谢我的母校南京交通职业技术学院给了我在大学三年深造的机会，让我能继续学习和提高。
本文是在蔡彭骑老师悉心指导和亲切关怀下，并且在实习期间得到公司有关领导的帮助，经过不断的学习和修改完成的。老师严谨的学风，渊博的学识，谦逊的为人，丰富的实践经验，高瞻远瞩、敏锐的科学眼光，将是我永远学习的楷模；老师乐观、正直、朴实的生活态度，令我深深敬佩。老师的谆谆教诲，将使我终生受益。在此，谨致以衷心的感谢和崇高的敬意。
感谢参考文献所列举的各位作者，他们的研究成果给予我很大启迪和帮助。
在此，谨借此文向所有给予过我帮助与关爱的人们再次深致谢意！而我也将在今后的工作与学习中，以孜孜不倦的努力来回报他们。
最后祝愿母校南京交通职业技术学院明天会更好！
参考文献
[1]丰田汽车公司. CAMRY维修手册(三) [M] . 2006.
[2]朱建风.汽车自动空调系统检测与维修[M] . 北京: 人民交通出版社, 2003.
[3]赵祥玉.汽车维修技师.2011年10期.
[4]程丽群.汽车车身电气系统维修 [M] . 北京：国防工业出版社 2011.
[5]范爱民.汽车空调结构原理与维修[M].北京：机械工业出版社 2009.