呂秋碩 朱亮亮

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汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)堵塞故障分析與排除

呂秋碩 朱亮亮

（楊凌職業(yè)技術(shù)學院 楊凌 712100）

堵塞是汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的常見故障，嚴重影響系統(tǒng)的正常運行。通過對堵塞故障現(xiàn)象和成因的分析，結(jié)合制冷系統(tǒng)組成部件的結(jié)構(gòu)特點，明確了堵塞故障的易發(fā)位置，并針對兩類堵塞故障提出了相應(yīng)的排除方法和防止堵塞再生的措施。

堵塞；熱力膨脹閥；分析；故障排除

0 引言

汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)主要由壓縮機、冷凝器、節(jié)流膨脹機構(gòu)、蒸發(fā)器及儲液干燥器組成，利用制冷軟管相連形成一個封閉系統(tǒng)。制冷劑在系統(tǒng)中通過狀態(tài)的不斷循環(huán)變化，實現(xiàn)汽車內(nèi)外的熱量轉(zhuǎn)移和交換[2,8]。在汽車空調(diào)的使用和維修保養(yǎng)過程中，由于操作的不規(guī)范和保養(yǎng)不及時等原因，會長期積累和形成很多故障現(xiàn)象，進而影響汽車空調(diào)的正常運行，其中制冷系統(tǒng)的堵塞就是發(fā)生概率很高且影響部位較多的一類故障。因此，分析和研究汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)堵塞的成因、位置、檢測與排除方法，將對保證汽車空調(diào)的正常運行起到重要作用。

1 堵塞故障的分類與現(xiàn)象

汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)常見的堵塞故障主要由臟堵和冰堵兩種類型[4]，當堵塞故障發(fā)生時分別有以下現(xiàn)象：

1.1 臟堵

臟堵常發(fā)生在制冷系統(tǒng)通流截面較小的位置，大部分位于高壓一側(cè)，如儲液干燥器等。制冷系統(tǒng)出現(xiàn)臟堵后，由于制冷劑無法循環(huán)，使壓縮機不能連續(xù)運轉(zhuǎn)，蒸發(fā)器不冷，冷凝器不熱，壓縮機外殼不熱，蒸發(fā)器內(nèi)無氣流聲。如部分堵塞時，蒸發(fā)器有冰涼的感覺，但不結(jié)霜；儲液干燥器和膨脹閥的外表面很涼，有結(jié)霜或結(jié)露現(xiàn)象[4]。這是因為制冷劑流過微堵的干燥過濾器或膨脹閥時，產(chǎn)生節(jié)流降壓作用，從而使流過堵塞處的制冷劑產(chǎn)生膨脹、汽化、吸熱所致。另外，當堵塞發(fā)生時，制冷系統(tǒng)低壓側(cè)的壓力低于正常值，帶有低壓保護裝置的制冷系統(tǒng)會使壓縮機自動停止。

1.2 冰堵

冰堵是經(jīng)常在節(jié)流膨脹機構(gòu)，如熱力膨脹閥和節(jié)流孔管等處發(fā)生的水分結(jié)冰現(xiàn)象。當發(fā)生冰堵時，最初階段制冷系統(tǒng)工作正常，蒸發(fā)器內(nèi)結(jié)霜，冷凝器散熱，機組運行平穩(wěn)，蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑活動聲清晰穩(wěn)定。隨著冰堵的形成，可聽見氣流逐漸變?nèi)?、時斷時續(xù)，堵塞嚴重時氣流聲消失，制冷劑循環(huán)中斷，冷凝器逐漸變涼[3]。同時，造成制冷系統(tǒng)低壓側(cè)壓力極低，在壓力保護開關(guān)的作用下，出現(xiàn)電磁離合器間斷性結(jié)合和分離的現(xiàn)象[7]。

由于堵塞，壓縮機排氣壓力升高，機器運行聲音增大，蒸發(fā)器內(nèi)無制冷劑流入，結(jié)霜面積逐漸變小，溫度也逐漸升高，同時膨脹閥溫度也一起上升，于是結(jié)冰位置開始溶化，此時制冷劑又開始重新循環(huán)。過一段時間后冰堵再發(fā)生，形成周期性的通—堵現(xiàn)象。

綜上可知，臟堵與冰堵的故障現(xiàn)象有較明顯的區(qū)別：臟堵發(fā)生后，制冷系統(tǒng)將不能正常工作，而冰堵發(fā)生后制冷系統(tǒng)呈現(xiàn)間斷性的工作與停止。

2 堵塞故障的成因分析

汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)堵塞的產(chǎn)生多數(shù)情況由于系統(tǒng)管路中含有水分和雜質(zhì)引起，這兩類物質(zhì)的來源主要有以下兩個方面：

2.1 外部引入

首先，由于密封和保存的原因，使制冷劑或冷凍機油本身含有一定量的水分，在向制冷系統(tǒng)加注后，水分存在于制冷管路中，且制冷劑的冰點遠低于水分，當條件滿足時，即形成冰堵[1]；其次，在對汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)維修時，由于操作的不規(guī)范，比如：制冷元件拆卸后未進行管口密封引入水分；管接頭未用專門的鎖夾鎖緊，引入了空氣和水分；在濕度較大的環(huán)境或天氣進行制冷系統(tǒng)維修；維修作業(yè)后未按要求進行抽真空和檢漏操作等，這些都會向制冷系統(tǒng)內(nèi)部引入水分或雜質(zhì)，進而形成堵塞。

2.2 內(nèi)部生成

首先，進入制冷系統(tǒng)的水分在形成冰堵的同時，還會和系統(tǒng)內(nèi)的制冷劑及冷凍機油發(fā)生化學反應(yīng)，生成多種酸類和鹽類，使系統(tǒng)元件腐蝕、生銹，產(chǎn)生新的雜質(zhì)，造成臟堵[8]；其次，雜質(zhì)進入制冷系統(tǒng)后，會使制冷劑和冷凍機油變質(zhì)，加速劣化，生成膠狀物質(zhì)，形成堵塞。

3 堵塞故障的易發(fā)位置分析

明確堵塞故障的易發(fā)位置，對于快速準確的判斷汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的故障部位和類型進而加以排除有重要意義。根據(jù)堵塞故障的形成原因，主要結(jié)合制冷系統(tǒng)組成元件的結(jié)構(gòu)特點進行分析，這其中比較典型位置的是節(jié)流膨脹機構(gòu)和儲液干燥器。

3.1 節(jié)流膨脹機構(gòu)

汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)常用的節(jié)流膨脹機構(gòu)有熱力膨脹閥和節(jié)流孔管，它們都具有節(jié)流降壓的功能，使從冷凝器來的高溫高壓液態(tài)制冷劑成為易蒸發(fā)的低溫低壓霧狀制冷劑后進入蒸發(fā)器，是制冷系統(tǒng)高壓與低壓、高溫與低溫的分界點[3]。正是這樣一個特殊的位置，再加上流通截面較小的特殊結(jié)構(gòu)，如圖1與圖2所示，導致這里成為冰堵和臟堵的易發(fā)位置。

圖1 H型熱力膨脹閥結(jié)構(gòu)

1—溫度傳感器；2—接蒸發(fā)器出口；3—接蒸發(fā)器入口；4—彈簧；5—球閥；6—接干燥過濾器出口；7—至壓縮機；8—傳動桿；9—膜片

圖2 節(jié)流孔管結(jié)構(gòu)圖

1—出口濾網(wǎng)；2—節(jié)流口；3—密封圈；4—塑料外殼；5—進口濾網(wǎng)

3.2 儲液干燥器

儲液干燥器的主要功能是：存儲制冷系統(tǒng)多余制冷劑；吸收系統(tǒng)內(nèi)的水分和過濾制冷劑的雜質(zhì)。從冷凝器來的液態(tài)制冷劑進入儲液干燥器內(nèi)，經(jīng)濾網(wǎng)和干燥劑除去雜質(zhì)和水分后進入中心管，最后從出口流向熱力膨脹閥，如圖3所示[8]。長期使用后，由于制冷系統(tǒng)中水分和雜質(zhì)作用，使干燥劑處于過飽和狀態(tài)，引起材料膨脹，其間隙通道勢必減少；過濾網(wǎng)積污過多，導致通道堵塞，增大了通道阻力，引起節(jié)流現(xiàn)象，使進出口溫差和壓差很大，制冷系統(tǒng)無法正常工作。

圖3 儲液干燥器結(jié)構(gòu)圖

1—干燥器體；2—干燥器蓋；3—觀察玻璃；4—易熔塞；5—過濾器；6—干燥劑；7—引出管

4 堵塞故障的排除方法

4.1 熱力膨脹閥堵塞故障的排除

4.1.1熱力膨脹閥冰堵的排除

當熱力膨脹閥發(fā)生冰堵時，若不嚴重，可以用外部加熱的方式使結(jié)冰融化，維持制冷系統(tǒng)運行；若冰堵發(fā)生間隔越來越短且外部加熱不能緩解時，則需要排空整個系統(tǒng)的制冷劑，抽真空，充注新制冷劑，必要時更換儲液干燥器[4]。

4.1.2熱力膨脹閥臟堵的排除

（1）高壓氮氣吹掃。將汽車空調(diào)制冷劑放空，將膨脹閥出口一端從制冷管路上拆下，在壓縮機工藝管上接上三通修理閥，充入0.6～0.8MPa的高壓氮氣，在高壓氮氣作用下將膨脹閥內(nèi)的臟物吹出。膨脹閥暢通后，加入四氯化碳100毫升進行充氣清洗，再充氮檢漏、抽真空、最后充注制冷劑。

（2）更換膨脹閥。如果采用上述方法無法將膨脹閥中的臟物沖出，則需要更換膨脹閥。在更換膨脹閥時，一定注意膨脹閥的容量要與蒸發(fā)器相匹配。若容量選擇過大，使閥經(jīng)常在小開度下頻繁開、閉工作，影響車內(nèi)溫度穩(wěn)定，并降低閥的壽命；若容量選擇過小，則流量太小，不能很好滿足車內(nèi)制冷量的要求[6]。一般情況下，膨脹閥的容量應(yīng)比蒸發(fā)器能力大20%～30%。另外，在膨脹閥在安裝時，應(yīng)注意：膨脹閥應(yīng)直立安裝，不允許倒置；感溫包應(yīng)安裝在蒸發(fā)器出口管的上表面，包扎牢靠，并注意與外界隔熱；外平衡管應(yīng)安裝在感溫包后面管段10～15mm處。

4.2 節(jié)流孔管臟堵故障的排除

節(jié)流孔管發(fā)生堵塞時，一般應(yīng)將孔管拆除更換，拆除方法如下：

（1）排放制冷劑。

（2）選用合適尺寸的開口扳手，拆除蒸發(fā)器進口處管路接頭，其后就露出了孔管。

（3）向孔管內(nèi)注入少量清潔的冷凍機油，以潤滑密封圈。

（4）插入孔管拆卸工具，如圖4所示，使其進入孔管。轉(zhuǎn)動手把，先使孔管進入工具的凹坑內(nèi)，然后轉(zhuǎn)動六方鋼，即可拆出孔管。

圖4 孔管拆卸

4.3 儲液干燥器堵塞排除

由于儲液干燥器不能分解修理，在堵塞發(fā)生時，應(yīng)整體更換[6]。更換前先將系統(tǒng)內(nèi)制冷劑放空，拆下制冷管路接頭，并用塞子堵住，更換新儲液干燥器時，應(yīng)注意接頭位置有液流方向標記，打有“IN”鋼印的為進口，不得接錯；儲液干燥器要直立安裝，傾斜度不得大于15°；連接管口的擰緊力矩為15～25N·m，同時應(yīng)向壓縮機添加冷凍機油10～20mL，最后對系統(tǒng)進行抽真空、檢漏及充注制冷劑作業(yè)[2]。

4.4 制冷系統(tǒng)的濾清

在對汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的臟堵故障排除完畢后，為徹底清除節(jié)流膨脹機構(gòu)和儲液干燥器之外的管路中的雜質(zhì)，防止堵塞故障在短時間內(nèi)再次發(fā)生，可以對制冷系統(tǒng)進行清洗[5]。其具體方法如下：

（1）調(diào)整濾清器進口方向，使之朝向空調(diào)冷凝器芯，如圖5所示。

（2）排空系統(tǒng)制冷劑，斷開冷凝器出口接頭并暫時在接頭的兩半部分之間安裝一個扁平濾清器，如圖6所示。

圖5 扁平濾清器

圖6 扁平濾清器的安裝

1，2—制冷劑軟管；3，4—接頭

（3）使用破裂壓力為17.2MPa的柔性制冷劑軟管，用空調(diào)測試接頭組件進行連接。

（4）加入正確量的清潔冷凍機油，潤滑制冷劑系統(tǒng)。

（5）檢查所有制冷劑系統(tǒng)軟管、管路和新安裝的濾清器，以確認它們不與其他發(fā)動機艙部件互相干涉；

（6）給車輛前部供給足夠的氣流，將鼓風電機轉(zhuǎn)速設(shè)置到最高。起動發(fā)動機并使其怠速運轉(zhuǎn)很短時間，確保空調(diào)系統(tǒng)正常工作。

（7）通過使發(fā)動機在較低轉(zhuǎn)速短時運轉(zhuǎn)（首先在800r/min，然后在1000r/min），將發(fā)動機轉(zhuǎn)速逐漸升高到1200r/min并固定，在空調(diào)工作狀態(tài)下運轉(zhuǎn)1h。

（8）停止發(fā)動機，回收制冷劑。

（9）拆下冷凝器和冷凝器到蒸發(fā)器的導管之間的接頭、柔性軟管和扁平濾清器（只能使用一次）。

（10）對系統(tǒng)抽真空、檢漏、加注制冷劑。

5 結(jié)束語

堵塞故障是由于制冷系統(tǒng)諸多因素綜合作用和積累在具體位置集中出現(xiàn)的結(jié)果，具有系統(tǒng)性和長期性的特點，對制冷系統(tǒng)正常運行的不利影響也是持續(xù)的。通過不同類型堵塞的的特點辯識，利用合適有效的方法及時進行排除，并從系統(tǒng)上清除堵塞再生的隱患，才能保證制冷循環(huán)的正常進行，提高車內(nèi)人員的駕乘舒適性。

[1] 朱亮亮,丁亞東,段少勇.汽車空調(diào)膨脹閥常見故障分析與排除[J].制冷與空調(diào),2017,31(1):81-85.

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[4] 任春暉.基于故障樹分析的汽車空調(diào)系統(tǒng)故障診斷研究[J].中國農(nóng)機化學報,2013,34(5):182-184.

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[8] 楊貴田,張華.汽車空調(diào)[M].大連:大連理工大學出版社,2010.

Blockage Fault Analysis and Troubleshooting of Automotive Air Conditioning Refrigeration System

Lv Qiushuo Zhu Liangliang

(Yangling Vocational and Technical College, Yangling, 712100)

Blockage is a common fault inautomobile air conditioning refrigeration system, which seriously affects the normal operation of the system. Through the analysis of the causes and phenomenonof blockage fault, and combine with the structural features of the refrigeration system components, point out the blockage fault prone position, and puts forward the corresponding troubleshoot methodfor two types blockage and how to prevent clogging reoccurrence.

Blockage; Thermal expansion valve; Analysis; Troubleshooting

1671-6612（2019）01-065-4

U463.85+1

A

楊凌職業(yè)技術(shù)學院自然科學研究基金項目—汽車空調(diào)實訓臺改進研究（A2016023）

呂秋碩（1984.07-），男，講師，研究方向為汽車空調(diào)，E-mail：cdgh718@163.com

2018-04-27