温度分析法在汽车空调故障诊断中的应用研究

边兴利

摘 要：温度场的测量与分析技术广泛应用在冶金、电子、机械、化工等行业。非接触式温度测量方法是温度测量的重要手段，且具有测量速度快、定位准确、安全可靠等优势。以常见车型为研究对象，采用非接触式温度测量方法对汽车空调系统进行温度的测量与分析，实测了多种工况下的温度值，分析得到了各自相应的温度分布规律，并通过设置故障的方法，得到了故障模式下的温度分布规律，对分析结果进行了验证。结果表明，温度分析法可以作为汽车空调故障检测与诊断有效的技术手段，能够为汽车维修行业快修快保服务提供技术支持。

关键词：温度分析法;汽车空调;故障诊断;应用

汽车空调制冷系统，更是一个热量传递交换的典型装置，通过测试空调管路的温度变化，汽车空调在能量交换的同时，会伴随着温度的变化，在正常状态和故障状态有着截然不同的温度变化规律，对汽车空调系统进行温度分布规律研究，并结合故障进行验证，可以为汽车的检测与诊断提供科学依据，能够提高故障诊断的效率和准确度。

1 冷凝器温度分析

空调压缩机将低温低压的气态制冷剂压缩，不仅压力迅速增加，而且温度大幅度提高，制冷剂流经冷凝器时，通过金属管壁和翅片，与外面的空气进行充分的热交换，使制冷剂的温度下降，并由气态变成液态。

制冷剂从冷凝器流出后进入储液干燥器，经过储液干燥器中滤网和分子筛的作用后流出，实际上是对制冷剂进行了干燥和过滤处理，保证了出口处的制冷剂为过冷状态。现在的汽车空调中使用的储液干燥器通常和冷凝器做成一体，形成过冷式平行流冷凝器，所以，本文的主要研究对象是铝制过冷式平行流式冷凝器。

作为汽车空调系统中两个重要的热交换部件，冷疑器的内部液体温度高，外部空气温度低，热量是由内向外传递，外部的空气流量、冷凝器的导热性、冷凝器的散热面积等直接决定冷却效果，直接通过冷凝器的出口温度反映出来，直接决定整个系统的制冷性能。从温度的分布情况来看，冷凝器入口处的温度是最高的，出口处的温度是最低的，从入口到出口之间，制冷剂是边流淌边冷却，温度逐渐降低。

汽车在实际运行过程中，空调使用的外部条件变化，会对冷凝器的冷却效果产生很大的影响，在盛夏季节，由于冷凝器周围的空气温度非常高，导致冷凝器冷却效果严重下降，而且使用时间长了以后，冷凝器的外表面会被尘土或泥垢覆盖，影响了热传导，降低了冷凝器的散热效率。

根据测到的温度分布数据，判断汽车空调系统的工作状态，例如：根据冷凝器的进出口温度变化，以及沿管路温度的变化判断冷凝器是否堵塞，根据压力与温度的变化，反映各总成的工作状态，以及故障判断。下面根据丰田卡罗拉汽车空调的系统正常情况下，冷凝器出入口的温度变化。表1为该汽车空调系统在2档怠速情况下冷凝器出入口的温度测量的3次平均值。

表2为在与表1相同外界温度下模拟汽车城市道路运行时冷凝器出入口的温度测量的3次平均值。为了模拟城市道路汽车运行，在上述运行环境下，在汽车前部一定距离放置一台大功率鼓风机，将风速控制在15m/s左右，每次持续吹风5分钟后进行温度测量，3次测量的平均值见表2所示。

从表1的数据和表2的数据进行比较，在汽车空调系统正常的情况下，汽车模拟行驶时出口温度比入口温度低15℃左右，属于正常情况。

2 蒸发器温度分析

经过膨胀阀降压后的制冷剂，从蒸发器管路的内表面吸收热量后，迅速沸腾，气化成气体状态，同时，蒸发器管路的外表面与周围的空气进行热交换，致使周围的空气迅速降温，经过鼓风机的吹送进入驾驶室内，使整个室内的空气降温。

一般来讲，在户外空气温度为21℃和相对湿度为20%时，汽车空调蒸发器出口处的空气温度值大约为0℃～4℃;在户外空气温度为27℃和相对湿度为90%时，汽车空调蒸發器出口处的空气温度值大约为10℃～16℃。可以根据在蒸发器出风口测量到的温度数据，判断汽车空调系统的工作性能，例如根据蒸发器各出口温度变化，判断各蒸发器风道是否堵塞。下面根据斯柯达明锐汽车空调系统正常情况下，蒸发器出口温度变化，分析汽车空调系统工作状态，特别能蒸发器故障，风道是否的、堵塞。表3为该汽车空调系统蒸发器风道出口在2档怠速情况下的温度测量结果。

为了模拟城市道路汽车运行，在上述运行环境下，在汽车前部0.5米处放置一台风扇，将风速控制在15m/s左右，每次持续吹风5分钟后进行测量，3次测量的平均值如表4所示，表4为在与表3相同外界温度下模拟汽车城市道路运行时蒸发器风道出口温度3次测量的平均值。

从表4的数据和表3的数据进行比较，在汽车空调系统正常的情况下，汽车模拟行驶时，蒸发器出风口温度比汽车原地怠速运行时蒸发器出风口温度低5℃左右，均在标准区域之内。

主要通过红外线测温仪对汽车空调冷凝器出入口，蒸发器出口的温度进行检测，并能快速分析空调冷凝器和蒸发器的工作状态，同时能判断冷凝器和蒸发器是否存在故障，以及压缩机的工作状态。对空调各出风口温度进行实测，可以以此判断蒸发器的是否存在故障。为汽车空调系统故障的快速判断和定位提供技术支持。

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