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1、广东技术师范学院成人高等教育 毕业设计（论文）题 目 丰田佳美3.0轿车自动空调不制冷的故障诊断与排除学 院 广东省技术师范学院 专 业 汽车维修 年 级 2009级 姓 名 指导教师 （ 年 月 ）广东技术师范学院成人教育学院制目录丰田佳美3.0轿车自动空调不制冷的故障诊断与排除摘要：本文通过丰田佳美3.0轿车自动空调不制冷的故障现象诊断与排除来探讨汽车自动空调不制冷的故障诊断方法与技巧。 关键词：汽车自动空调 空调ECU 电磁离合器 蒸发器温度传感器前言：电脑控制的汽车自动空调是由各种传感器、空调ECU及各种执行器等组成，它是根据车外温度、车内温度、太阳能传感器、蒸发器温度传感器等信号，依
2、据驾驶员所定的温度，自动进行车内温度控制、鼓风机控制、进气控制、空气流动方式控制、压缩机控制，使车内温度保持在设定范围。故障现象：有一台佳美3.0轿车检修空调，车主反映该车空调不制冷，前几个月由于制冷不良，入厂维修过。1.产生故障的原因分析由于该车采用电脑控制的自动空调，电控系统较复杂，而且产生空调不制冷的原因也很多，所以这里先讲一下电脑控制的自动空调电控系统的工作原理：电脑控制的自动空调系统主要包括车内温度控制、鼓风机转速控制、进气控制、空气流动方式控制、压缩机控制、自诊断功能等。1.1车内温度控制 用“TEMP”开关设定想要的温度。根据输入信号(车内温度传感器、车外温度传感器、水温传感器、
3、蒸发器温度传感器和太阳能传感器)和温度设定信号，空调ECU控制空气流量和控制空气混合伺服马达的输出信号，来保持车内温度在温度设定值。2.空气混合伺服马达的控制2.1空气混合伺服马达的控制如图1所示。当空气混合伺服马达接到从空调ECU来的信号时，它开启或关闭空气混合风挡，从而改变空气流的温度。当车内温度低于温度设定值时，空气混合风挡打到冷的一侧。当车内温度高于温度设定值时，空气混合风挡打到热的一侧。当车内温度达到温度设定值时，由空气混合风挡位置传感器将信号送到空调ECU，空调ECU停止该伺服马达。 图1 车内温度控制原理图2.2空气流量的控制空气流量的控制主要是鼓风机转速控制，具体原理如图2所示
4、。当“AUTO”开关接通时：2.3用“TEMP”开关设定想要的温度。 根据输入信号(车内温度传感器、车外温度传感器和太阳能传感器)和温度设定信号，空调ECU控制功率管的输出信号来控制鼓风机的转速。当车内温度高于温度设定值时，鼓风机提高转速，反之降低转速；当车外温度升高时，鼓风机的转速相应提高，反之相应降低转速；当太阳辐射增强时，调高鼓风机的转速，反之相应降低转速。 当功率管接到从空调ECU来的信号时，提高或降低送风机马达的转速从而控制空气流量。 图2 鼓风机转速控制原理图2.4压缩机控制压缩机是否工作由车外温度传感器、蒸发器温度传感器、高低压开关、压缩机锁止传感器等控制，具体如图3所示。 图3
5、 压缩机控制原理图 将控制面板AUTO（自动）开关接通，空调ECU自动接通电磁离合器，压缩机工作。空调ECU根据车外温度或蒸发器温度与设定温度比较，反复接通或关断。例如，蒸发器表面温度低于3oC时,空调ECU关闭压缩机；室外温度低于10oC时，ECU关闭压缩机；当高压压力高于高压限定值或低压压力低于低压限定值时，空调ECU关闭压缩机。3.故障排除采用看、听、摸、测相结合的方法，开始对空调系统进行检查。首先同时按AUTO（自动）开关和RECIRC（循环）。打开点火开关，读故障码。控制面板指示灯和显示屏闪4 次闪出“00”，表明无故障码，接着按下RECIEL，逐个显示执行器工作情况正常。接着打开发
6、动机舱盖，检查皮带的张紧度（正常），于是发动车，开空调，检查各出风口出风正常，各档风量正常，无制冷，说明通风系统正常，鼓风机工作正常。再去检查空调压缩机的工作情况，发现电磁离合器打滑，用万用表检查电磁离合器电阻为4（正常），压力板和皮带轮磨损严重，更换电磁离合器，启动空调，将鼓风机开关开到风量最低挡位置，用手摸出风口及低压管，感觉很凉；再过一会儿，发现低压管开始结霜，说明空调的制冷正常，但根据丰田佳美维修手册压缩机控制原理，蒸发器出口温度降至3oC时，电磁离合器应断开，压缩机应停止工作，可是该空调没有停止（即空调压缩机出现继续工作现象）。对于上述现象，分析其产生的原因有两个：3.1蒸发器温度传
7、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ECU，空调ECU也就无法控制压缩机的工作。3.2压缩机控制线路的故障。故障排除：由于蒸发器温度传感器较难检查，所以先检查压缩机控制电路。 检查压缩机的控制电路，如下图4所示：先检查压缩机的控制电路接线是否可靠，接着拔下继电器用万用表检查正常，接着将点火开关打到“on”，测得继电器插座端子1、3对地搭铁均有12V电压，测量1、4端子电压，在打开和关闭空调时均为12V，说明端子4直接搭铁。根据佳美3.0轿车空调压缩机控制电路端子4的通断电是靠空调ECU来控制的，说明于空调压缩机不受空调ECU
8、的控制，长期工作。拆下继电器盒总成，结果发现端子4的导线下面并联一条导线直接下地。将搭铁线拆除后，启动空调发现空调工作时间长，制冷温度不能降至设定的温度值（24oC），是外界温度过高还是空调本身制冷性能变差？于是根据丰田佳美3.0车维修手册上对空调性能的检测标准，做空调性能测试：先启动空调10分钟（在车间内），然后关空调、测外界相对湿度为65%、外界温度为32oC、打开车窗、打开发动机罩、启动发动机（怠速工况）、关车门、启动空调、温度旋钮打到强冷位置、选用通风模式、再循环状态、鼓风机调到最高转速，用温度计测量中央出风口处的温度一直降到28oC（正常标准为：湿度60%-70%，外界温度为30oC
9、，中央出风口处的温度为16.5oC-20oC；湿度60%-70%，外界温度为35oC，中央出风口处的温度为21.3 oC-24.8oC）压缩机电磁离合器跳开，压缩机停止工作。到此确定该空调性能变差，造成制冷不良，问题又回到几个月前。也就是说上一个修理者，在不了解故障产生的原因下，采用应付的方法，直接短接电磁离合器继电器，使空调压缩机工作不受空调ECU控制，造成蒸发器结霜，高压的压力增大，压缩机负荷增大，致使压缩机长期在大负荷的情况下工作，磨损严重。对于制冷温度不能降至设定的温度值（24oC）的现象，根据自动空调的车内温度控制原理：空调开关(AC)接通后，如空调ECU温度控制电路检测到蒸发器表面
10、温度高于设定值，则空调ECU输出高电平，令控制电磁离合器电路的继电器通电，触点吸合，接通电磁离合器电路，使压缩机运行制冷。反之，继电器断电，电磁离合器电路断开，压缩机不运行。这样就保证了蒸发器不结霜。如此循环，保持自动空调的正常工作。 其中，蒸发器表面温度是由安装在蒸发器冷气出口侧的一只热敏电阻(即蒸发器温度传感器)来检测的，经空调ECU的温度检测电路，将检测到的蒸发器表面的温度转变成与蒸发器表面温度值成反比的电压信号，与蒸发器表面温度设定基准电压信号一同输入到空调ECU，经空调ECU整理选择出最佳设定温度后，输出信号去控制压缩机工作，从而起到恒温的自动控制作用。该热敏电阻有负温度特性，即温度
11、升高，阻值下降(tR)。当出风口温度降至5左右时，热敏电阻的阻值R上升到设定值范围值，此时空调ECU所接到热敏电阻的输入电位信号会令控制压缩机的继电器断路，令电磁离合器断电分离，使压缩机停止工作，暂不制冷。当出风口温度升至3左右，热敏电阻的阻值R下降到低于设定值时，空调ECU又使压缩机控制继电器接合，令电磁离合器通电接合，使压缩机恢复运转进行制冷工作。根据以上原理分析，造成空调制冷性能变差的原因可能是制冷系统的恒温控制失准，引致制冷量不足。而造成控制失准的原因有以下几种：3.2.1蒸发器温度传感器在不同的温度下检测蒸发器温度传感器的电阻值：0oC时，电阻值为4.6-5.1K；15oC时，电阻值
12、为2.1-2.6。与丰田维修手册数据相同，表明蒸发器温度传感器正常。 3.2.2制冷恒温温度有偏差 经以上两项检查得知，热敏电阻和空调系统运作都正常，但制冷量仍然不足。显然故障不在这两个方面，估计是恒温温度偏离标准所致。用温度计测量蒸发器的出风口，当出风口温度降至10时，热敏电阻还未升到设定值(此阻值为空调ECU起动的界限值)空调ECU已检测出断电的输入电位信号，造成制冷系统过早停止制冷，而无法达到所需的制冷量。所以此类制冷量不足的故障是温度控制系统不能维持在正常的恒温温度所造成的。 其原因可能是空调ECU性能变差，致使蒸发器表面温度下降到10(正常应下降到3)时就使空调ECU发出断电信号，压
13、缩机停止工作，使车厢内平均温度无法降到24，从而出现系统正常运转而制冷量不足的现象。为了验证判断是否准确，换上另外正常制冷恒温温度达到标准的同型号空调ECU试验，结果制冷效果达到丰田佳美3.0轿车维修手册上的要求。故障排除： 以上的故障，用直接更换空调ECU的方法去排除，势必成本很高。能否用简易的方法将空调恒温温度降至正常值3左右，使制冷效果回复到标准的效果呢?我根据并联电阻的合电阻一定小于其中一只最小电阻值的规律，设想在恒温用的热敏电阻上并联一只电阻（见图5），以此改变电阻值，使之符合空调ECU输出电位模拟达到蒸发器表面温度降至3时的阻值，令压缩机电磁离合器断电跳开，停止制冷，从而实现降低制
14、冷系统的恒温温度，提高制冷量的目的。 我首先选择在热敏电阻上并联一个5k电位器，如下图接线：通过调节试验蒸发器表面的温度，发现直线下降，由92。但压缩机磁吸一直不会跳开，低压管结冰。怎样才能使压缩机工作到自己所要求的恒温温度呢?我将5k的电位器调到最大，压缩机还是一直工作，我想，是不是并联的5k电位器在蒸发器温度传感器上的电阻值太小，致使压缩机一直工作，于是我将5k电位器换成50k电位器，再次试验。当我将50k电位器调到32.15k时，空调蒸发器的表面得到8的恒温温度，再将电位器的电阻值调小，当调到17.37k时， 图 5 蒸发器温度传感器控制电路又得到6.5的恒温温度；再将50k的电位器继续
15、调小，当调到16.5k时又得到5.5的恒温温度，这样不断改变50k电位器的电阻值，电阻值由大一小地变化，蒸发器表面温度随着电位器电阻值减小而改变(92)。测试结果如下： 在蒸发器温度传感器并联接50k电位器在电路上，试验实测数据：蒸发器表面的恒温温度：8对应电阻值32.15k；6.5对应电阻值17.37k；5.5对应电阻值16.5k；4.5对应电阻值14.08k；3对应电阻值9.72k。 注意：并联电阻应6.3k，否则压缩机一直工作，蒸发器至压缩机的低压管出现结冰。 因各车的空调系统蒸发器温度传感器的电阻值变化和空调ECU的内阻不同，并联电阻的电阻值也不同，不能一律照搬。 通过以上试验可知，用
16、这种在蒸发器温度传感器上并联电阻的办法，就可以按自己要求的温度，任意控制蒸发器表面的温度。所以在蒸发器温度传感器上并联一个固定电阻，可以使其合电阻阻值修正到空调ECU输出电位模拟为未达到蒸发器表面温度，而继续使压缩机工作，使车厢内达到原设定的温度。 最后，我调节电位器的电阻值，选定一个最合适的蒸发器表面温度(一般将蒸发器表面温度控制在3)，拆下50k的电位器，用万能表测量3的恒温温度的电阻值，换上一只同等电阻值116W的固定电阻，并联接在蒸发器温度传感器上，在不更换空调ECU或进行大范围修复的情况下，消除了制冷效果不佳的故障。 4.结语 到此，这台丰田佳美3.0轿车的故障诊断与排除才完满结束，其过程可谓是一波三折，但不管多复杂的问题，只要理解其工作原理、电路原理、掌握好电工知识、认真思考、细心、耐心，才能获得成功。 致谢通过这次的论文写作，我学会了如何寻找资料，感谢学校给我这个学习的机会，感谢各位指导老师，特别是林月明老师，由于本人理论水平有限，分析还存在不够深入和错漏的地方，敬请评审者批评指正。参考资料1.丰田汽车公司编自动空调系统培训手册广州：广州丰田汽车公司，20022.宋进桂编. 新款丰田佳美轿车电子电气系统维修手册. 20023.邵慧编. 丰田佳美2.2/3.0轿车维修手册.1999