皖江職業(yè)教育中心校 孫五一

北京奔馳E300車變排量壓縮機(jī)斜盤卡滯

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故障現(xiàn)象 一輛2013年產(chǎn)北京奔馳E300車，配備自動(dòng)空調(diào)，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，按下空調(diào)開關(guān)（AC開關(guān)），出風(fēng)口無(wú)冷風(fēng)吹出，經(jīng)常需要反復(fù)多次按下AC開關(guān)才會(huì)有冷風(fēng)吹出，有時(shí)需行駛10 km后才能吹出冷風(fēng)，但該車空調(diào)系統(tǒng)一旦制冷后，制冷效果非常好。

故障診斷 接車后，首先使用AC350制冷劑加注回收機(jī)檢查制冷循環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)壓力（不起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)），如圖1所示，由于空調(diào)未起動(dòng)，高、低壓系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，其壓力基本相等，均約為630 kPa。當(dāng)時(shí)環(huán)境溫度為29.1 ℃，根據(jù)R134a飽和溫度和壓力對(duì)照表（表1）可知，在該溫度下，R134a的飽和壓力應(yīng)該大于616 kPa，小于670 kPa，由此可見，該車空調(diào)制冷循環(huán)系統(tǒng)中的制冷劑狀態(tài)基本正常（如果壓力偏高，比如是800 kPa或1 000 kPa，則說(shuō)明制冷劑中有非凝性氣體存在；如果壓力很低，比如只有300 kPa或400 kPa，則說(shuō)明制冷劑量偏少）。

圖1 制冷循環(huán)系統(tǒng)靜態(tài)壓力檢測(cè)結(jié)果

表1 R134a飽和溫度和壓力對(duì)照表

圖2 未開啟空調(diào)時(shí)出風(fēng)口的溫度接近環(huán)境溫度

由于該車在多次按下AC開關(guān)后空調(diào)系統(tǒng)能啟動(dòng)工作且制冷效果良好，分析認(rèn)為可能是AC開關(guān)有問題。于是筆者起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)但不開啟空調(diào)（未按下AC開關(guān)），打開鼓風(fēng)機(jī)后檢查出風(fēng)口溫度，此時(shí)的出風(fēng)口溫度為28 ℃（圖2），接近環(huán)境溫度，正常；使用故障檢測(cè)儀檢查空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)流，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)流中“A/C按鈕未壓下”的當(dāng)前值為“是”，正常，但此時(shí)發(fā)現(xiàn)壓力表顯示的靜態(tài)壓力數(shù)據(jù)（圖3），低壓略降（約為570 kPa），高壓卻明顯升高（約為1 000 kPa）。數(shù)據(jù)流顯示和空調(diào)控制面板操作一致（AC開關(guān)未按下），說(shuō)明電控系統(tǒng)正常，ECU沒有啟動(dòng)空調(diào)的指令，但此時(shí)制冷循環(huán)系統(tǒng)的壓力表顯示出高低壓有壓力差，這說(shuō)明空調(diào)壓縮機(jī)已經(jīng)有排量了。按下AC開關(guān)后，數(shù)據(jù)流顯示AC開關(guān)已按下，但從壓力表讀數(shù)看，高、低壓力差并沒有明顯變化，仍然維持在低壓約為570 kPa，高壓約為1 000 kPa，在這樣的壓力下，空調(diào)系統(tǒng)的制冷效果當(dāng)然不好。

圖3 未按下AC開關(guān)的狀態(tài)下制冷循環(huán)系統(tǒng)高低壓有壓差

該車采用變排量空調(diào)壓縮機(jī)，大多數(shù)變排量空調(diào)壓縮機(jī)的工作原理如圖4、圖5、圖6所示，由ECU給空調(diào)壓縮機(jī)的電磁閥提供不同的脈寬調(diào)制（PWM）信號(hào)，多數(shù)情況下，該P(yáng)WM信號(hào)的占空比越大，變排量壓縮機(jī)內(nèi)斜盤傾斜角度越大，空調(diào)壓縮機(jī)的活塞行程就越大，排量越大。如圖4所示，當(dāng)ECU給空調(diào)壓縮機(jī)電磁閥的電流為0 A時(shí)（未按下AC開關(guān)的情況），變排量空調(diào)壓縮的斜盤傾斜角度為0°，此時(shí)制冷循環(huán)系統(tǒng)中的高、低側(cè)壓力應(yīng)與靜態(tài)壓力一致，即為平衡壓力；如圖5所示，當(dāng)ECU給空調(diào)壓縮機(jī)電磁閥的PWM信號(hào)所產(chǎn)生的平均電流較小時(shí)，斜盤傾斜角度較小，制冷強(qiáng)度也較?。蝗鐖D6所示，當(dāng)ECU給空調(diào)壓縮機(jī)電磁閥的PWM信號(hào)產(chǎn)生的平均電流較大時(shí)，斜盤傾斜角度也較大，制冷強(qiáng)度增大。

在本故障案例中，未起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，制冷循環(huán)系統(tǒng)中的壓力處于平衡狀態(tài)，這是正常的。起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后，未按下AC開關(guān)，空調(diào)壓縮機(jī)斜盤控制電磁閥沒有驅(qū)動(dòng)電流，制冷循環(huán)系統(tǒng)壓力也應(yīng)處于平衡狀態(tài)，但是實(shí)測(cè)的結(jié)果卻是此時(shí)低壓有所降低，高壓有所升高，這說(shuō)明空調(diào)壓縮此時(shí)產(chǎn)生了排量，那么到底是什么原因呢？筆者認(rèn)為是空調(diào)壓縮機(jī)內(nèi)部有故障，導(dǎo)致斜盤動(dòng)作卡滯，停在了某個(gè)位置不動(dòng)，從而造成在不開啟空調(diào)時(shí)，空調(diào)壓縮機(jī)也有小排量。如果是這樣（壓縮機(jī)內(nèi)部卡滯）的話，即使是在ECU給空調(diào)壓縮機(jī)電磁閥較大的驅(qū)動(dòng)電流時(shí)，空調(diào)壓縮機(jī)的排量也不會(huì)增加。上述分析與本案例現(xiàn)象非常接近。由于該車空調(diào)壓縮機(jī)價(jià)格較高，為了確保故障判斷是準(zhǔn)確的，筆者又做了下面的試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)筆者的分析判斷。

圖4 ECU沒有給空調(diào)壓縮機(jī)電磁閥電流，空調(diào)壓縮機(jī)沒有排量

圖5 ECU給空調(diào)壓縮機(jī)電磁閥的平均電流小，空調(diào)壓縮機(jī)的排量小

圖6 ECU給空調(diào)壓縮機(jī)電磁閥的平均電流大，空調(diào)壓縮機(jī)的排量大

首先，把空調(diào)壓縮機(jī)電磁閥的2根導(dǎo)線穿刺（圖7），同時(shí)接到示波器的2個(gè)通道上。用示波器監(jiān)示兩條導(dǎo)線上的電壓變化，顯示ECU對(duì)空調(diào)壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)情況，同時(shí)用壓力表監(jiān)測(cè)制冷循環(huán)系統(tǒng)的壓力，顯示空調(diào)壓縮機(jī)的工作結(jié)果。

圖7 穿刺空調(diào)壓縮機(jī)電磁閥的2根導(dǎo)線

（1）ECU未給空調(diào)壓縮機(jī)電磁閥提供驅(qū)動(dòng)電流，空調(diào)壓縮機(jī)也工作。起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，但不開啟空調(diào)（未按下AC開關(guān)），示波器顯示變排量空調(diào)壓縮機(jī)電磁閥2條導(dǎo)線上的電壓均為0 V（圖8）。但是此時(shí)壓力表卻顯示低壓側(cè)壓力為600 kPa，高壓側(cè)壓力為1 000 kPa，高、低壓有壓力差，壓力差不大，說(shuō)明空調(diào)壓縮機(jī)有小的排量。

（2）ECU給空調(diào)壓縮機(jī)電磁閥提供全電流時(shí)，空調(diào)壓縮機(jī)仍然是小排量。開啟空調(diào)后（按下AC開關(guān)），如圖9所示，示波器顯示變排量空調(diào)壓縮機(jī)電磁閥1條導(dǎo)線上的電壓約為13 V（電源電壓），另一條導(dǎo)線上的電壓約為0 V，也就是空調(diào)壓縮機(jī)電磁閥加載的是最強(qiáng)電流，但是壓力表指示的壓力卻沒有太大的變化，低壓仍是600 kPa左右，高壓仍為1 000 kPa左右，此時(shí)測(cè)量出風(fēng)口溫度，幾乎沒有降溫。

（3）反復(fù)多次按下AC開關(guān)后，空調(diào)會(huì)起動(dòng)。當(dāng)反復(fù)多次按下AC開關(guān)時(shí)，可以看到，每次按下AC開關(guān)，示波器波形顯示空調(diào)壓縮機(jī)電磁閥都加載了全電流，幾次后，低壓側(cè)壓力約為220 kPa，高壓側(cè)壓力約為1 250 kPa，此時(shí)測(cè)量出風(fēng)口溫度，制冷效果很好。當(dāng)空調(diào)壓縮機(jī)工作正常后，變排量空調(diào)壓縮機(jī)電磁閥加載的PWM信號(hào)如圖10所示，可以看出，驅(qū)動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)電磁閥的脈寬信號(hào)隨著制冷強(qiáng)度的需求而變化。

圖9 ECU給空調(diào)壓縮機(jī)電磁閥加載全電流

圖10 空調(diào)壓縮機(jī)電磁閥電磁閥的脈寬信號(hào)應(yīng)隨著制冷強(qiáng)度的需求變化

上述檢測(cè)結(jié)果表明，加給空調(diào)壓縮機(jī)電磁閥的電流和空調(diào)壓縮機(jī)的排量（用高低壓壓差表示）之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系不正常，這也從而印證了筆者前期的故障分析是正確的，該車故障就是空調(diào)壓縮機(jī)斜盤卡滯造成的。拆檢結(jié)果表明該車空調(diào)壓縮機(jī)內(nèi)部的確存在機(jī)械故障，導(dǎo)致電磁閥對(duì)斜盤傾斜角度的調(diào)節(jié)存在間歇性調(diào)節(jié)不到正常位置的情況。

故障排除 更換空調(diào)壓縮機(jī)后試車，空調(diào)制冷效果恢復(fù)，故障排除。

故障總結(jié) 該車故障是典型的變排量空調(diào)壓縮機(jī)斜盤調(diào)節(jié)不靈的故障。比較多見的現(xiàn)象就是“反復(fù)多次開關(guān)AC開關(guān)，空調(diào)系統(tǒng)才能啟動(dòng)工作”。但根據(jù)筆者的維修經(jīng)驗(yàn)，也會(huì)出現(xiàn)其他故障現(xiàn)象，比如，有一輛奔馳GLK車，新車開了2年多，故障現(xiàn)象是在太陽(yáng)底下曬2 h后，上車開啟空調(diào)，空調(diào)系統(tǒng)要很長(zhǎng)時(shí)間才能工作，有時(shí)要等20 min。筆者判斷這也是空調(diào)壓縮機(jī)斜盤調(diào)節(jié)不靈的表現(xiàn)，建議到4S店索賠空調(diào)壓縮機(jī)，4S店經(jīng)過多次驗(yàn)證，確認(rèn)故障確實(shí)存在，在更換空調(diào)壓縮機(jī)后故障排除。在解決此類故障時(shí)，要特別注意2個(gè)環(huán)節(jié)，一是要在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)前接壓力表，以便查到真實(shí)的靜態(tài)壓力；二是用示波器和壓力表同時(shí)監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)（空調(diào)壓縮機(jī)電磁閥脈寬調(diào)制信號(hào)的波形）和工作結(jié)果（制冷循環(huán)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)壓力）。如果做到這兩點(diǎn)，不難對(duì)故障點(diǎn)做出準(zhǔn)確判斷。

2017-03-06）