2023年7月11日发(作者：)

项目三：挖掘机空调不制冷故障的检测与维修

知识目标：

1．正确描述空调系统的基本组成及工作原理；

2．掌握挖掘机空调制冷系统的维护方法和排除故障的基本方法。

技能目标：

1．能使用仪器检测出空调制冷剂泄漏点；

2．能正确对空调系统进行抽空加液操作；

3．会利用电路图判断空调控制电路故障的方法。

素养目标：

1.能制定工作计划，独立完成故障诊断与排除流程；

2.能够与小组其他成员进行有效的沟通与合作。

任务一、制冷系统检漏

一、制冷系统工作原理

1.空调系统的功用

挖掘机空调系统即车内空气调节装置，能够对驾驶室内空气的温度、湿度及清洁度进行调节控制，为操作员提供舒适的车内环境，并能预防或除去附在风窗玻璃上的雾、霜或冰雪，以确保驾驶人的视野清晰与操作安全。空调系统具有以下功用，如图15-1所示。

(1)温度调节。调节室内温度是挖掘机空调的基本功能，在冬季利用空调的采暖装置升高室内的温度；在夏季，则利用制冷装置实现室内降温。

(2)湿度调节。通过制冷装置冷却降温去除空气中的水分，再由采暖装置升温以降低空气的相对湿度。

(3)气流调节。空气的流速和方向对人体舒适性影响很大，通过调节室内出风口的位置、出风的方向及风量大小以达到人体舒适性的要求。

(4)净化空气。由于车内空间小，驾驶室内极易出现缺氧和二氧化碳浓度过高的情况；挖掘机发动机废气中的一氧化碳和道路上的粉尘、野外有毒的花粉都容易进入车内，造成室内空气污浊，影响操作人员的身体健康，因此必须要求挖掘机空调具有补充车外新鲜空气、过滤和净化车内空气的功能。一般挖掘机空调装置上都设有进风门、排风门、空气过滤装置和空气净化装置。

图1-1 空调功用

2.空调系统的组成

为了实现空调系统上述功能，挖掘机空调系统一般由制冷系统、采暖系统、通风装置、加湿装置、空气净化装置和控制装置等组成，如图1-2所示。

图1-2 空调系统组成

3.制冷基本原理

(1)制冷的基本思路。人们在游完泳时，会有冷的感觉，在手臂上涂抹酒精也有凉爽的感觉，如图1-3所示，这都是因为液体的蒸发带走了热量。

图1-3 制冷思路

这给我们一个启发，利用液体的蒸发可以吸收周围环境的热量。为此制作一个如图1-4所示的装置，将一个带有开关的容器装在一个绝热良好的盒子内，容器中装有常温常压下容易挥发的液体，将开关打开时，容器内的易挥发液体由于压力下降便开始蒸发，同时吸收绝热盒子内的热量，吸收了热量的液体化为气体，从开关排出。盒内的温度便会低于盒外的温度。如果容器内的易挥发液体能得到不断的补充，冷却的效果便会持续下去。

图1-4 制冷思路

从制冷装置的运作情况来看，制冷过程中热量的转移是靠液体的状态变化实现的，将这种液体称为制冷剂。

(2)制冷循环。为了使前述的制冷装置的制冷过程持续下去，就必须不断地向容器中补充制冷剂，从开关放出的制冷剂也应回收加以反复利用。为此，有必要制作一套装置使制冷剂能够在装置中循环，不断地将热量带走，如图1-5所示。 图1-5 制冷循环

二、空调压力系统常见故障

在使用R134a制冷剂的汽车空调循环系统中，一般标准压力如图1-6所示：R134a标准压力值为HP：14-16kgf/cm2；LP：1.5-2.5kgf/cm2。

图1-6 R134a标准压力范围

1.制冷剂不足，制冷剂不足的时候压力如下图1-7所示。 图1-7 制冷剂不足

制冷系统中见到的现象：膨胀阀没有结霜，低压与高压两侧压力低，观察孔可见气泡。低压表低于标准值0.5-1kgf/cm2稳定指示；高压表：低于标准值7-10kgf/cm2稳定指示。

诊断：制冷剂不足。

原因：制冷系统漏气；制冷剂没有定期补足。

措施：用测漏仪测漏，并进行修理；补足制冷剂。

2.制冷系统中有水

图1-8 制冷系统中有水

症状：间歇性制冷，然后不制冷(空调器有时制冷，有时不制冷）。

制冷系统中见到的现象，膨胀阀有结霜现象，低压及高压两侧压力周期波动。如图1-8所示，低压表,平时正常，但偶尔降到真空区；高压表平时正常，但偶尔会在7-16kgf/cm2之间很大副度波动。

诊断：在视镜中有时还能见到变颜色的干燥剂，表明储液器超饱和(部分轿车通过视液镜可检查制冷剂的湿度：蓝色—正常状态，红色—湿度呈饱和状态）；将空调关闭10-15分钟后再开启，压力表读数正常只有几分钟，然后不正常。

原因：由于储液器超饱和，制冷剂中的湿气不能去除，使膨胀阀中的针阀冻结，从而引起堵塞，当制冷剂不再循环时，冰被周围热量解冻及再冻结成冰，这一过程反复循环。

措施：更换储液器及压缩机油，通过抽真空去除系统中的湿气，然后添加适量新制冷剂。

3.制冷剂循环不良

图1-9 制冷剂循环不良

症状：制冷不足。

制冷系统中见到的现象：高、低压两端的压力都偏低，如图 所示；从蒸发器到储液干燥器的管子结霜。

如图1-9所示，低压表：50㎝Hg-1㎏f/cm2，高压表：6-15㎏f/cm2。

诊断：制冷剂循环不良。

原因：储液干燥器中的污垢阻碍制冷剂流动

措施：更换储液干燥器。

注明：当高压维修阀安装在压缩机上时，会出现低压侧压力低（138Kpa），高压侧压力高（1937Kpa）；

该工况的最大可能原因是系统的高压侧内流通不畅，可能发生于从压缩机出口到贮液干燥器或节流管进口间的任一部分。堵塞点越接近压缩机，高侧的压力会越高。中等高的高侧压力可能表明贮液干燥器或制冷液管的堵塞，极高的压力则可能是表明如靠近压缩机通向冷凝器处的弯管部有扁塌现象。任何情况下，必须找出受堵之处并加修复，通常在受堵处有明显的温度变化，受堵处前面温度很高而后面则很低。

4.制冷剂不循环 图1-10 制冷剂不循环

症状：不制冷（在某些情况下间断制冷）。

制冷系统中见到的现象：低压侧呈负压，高压端的压力极低或高压如图 所示；储液器前后管路存在温差，储液器后管路出现霜或露滴；膨胀阀出口管不冷。

如图1-10所示：低压表：76㎝Hg，高压表：6㎏f/cm2或20㎏f/cm2。

诊断：制冷剂不循环，可将空调关闭10-15分钟，然后再开启，如果压力表读数立即指向不正常，则说明膨胀阀进口滤网堵塞，膨胀阀或节流管失效。

原因：灰尘或污物阻塞膨胀阀或低压管路；灰尘或污物阻塞储液器或高压管路；由于膨胀阀感温包漏气，针阀完全关闭；干燥剂散开。

措施：清除灰尘或污物，清除不掉进，更换有关部件和储液器；如感温包漏气，若高低压压差略小于8KPa，应更换膨胀阀；抽真空并加入适量的制冷剂。

5.制冷剂过多或者冷凝器不充分冷却

图1-11 制冷剂过多或者冷凝器不充分冷却

症状：空调器制冷效果差。

制冷系统中见到的现象：低压侧与高压侧都指示比正常值高，高压侧压力有持续升压的现象，如图 所示；通常高压侧压力高时冷凝器温度也高，但冷凝器排出侧不热；此时如用两手分别触摸压缩机进、排气管口，就发觉两者温差十分明显，且高压侧有烫手感，低压侧则有冰霜，出风口的温度会比正常时高约3℃-5℃；把空调置于最大风速、最大制冷并突然加大油门或加大冷凝器的冷却效果（利用风冷、水冷）或停止空调运行，等待约45S之后，观察视液镜内仍然清晰无气泡流过；将压缩机停止运行、空调其余部分运行时，视液镜内油渍干净，则说明是系统制冷剂量略少、但冷冻润滑油过多。

如图1-11所示，低压表：2.5-3.5㎏f/cm2，高压表：20-25㎏f/cm2。

诊断：制冷剂过量；压缩机油过量；冷凝器不充分冷却。

原因：制冷剂填充过量；压缩机油过量；冷凝器不充分冷却，发动机过热。

措施：排出多余制冷剂，使留下的制冷剂、压缩机油达到标准量；清洗冷凝器，检查冷凝器风扇运转情况。

6.制冷系统有空气(若制冷系统被打开后没有抽真空就注入制冷剂，则会出现此种情况)。

图1-12 系统有空气

症状：制冷效果差。

制冷系统中见到的现象：低压与高压两侧都指示比标准值压力都太高，如图

所示；在空调器停止并放置至少10小时后，低压侧与高压侧之间平衡的压力呈高值；停止压缩机后，高压侧压力立即降至约196KPa(2㎏f/ cm2），表针一直在振动；压缩机运行的同时由于高压损失，此时压力降至约98 KPa。

如图1-12所示，低压表：2.5㎏f/cm2，高压表：23㎏f/cm2。

诊断：制冷系统中混入空气。

原因：填充时抽真空不充分；抽真空后充气过程中有空气进入制冷系统；检查压缩机油不清洁或不足。

措施：检查压缩机油是否不清洁或不足；抽真空并注入新的制冷剂；如在抽真空中仍然出现上述症状，更换储液器及压缩机油，并清洗制冷系统。 7.膨胀阀安装不正确

图1-13 膨胀阀安装不正确

症状：制冷效果差。

制冷系统中见到的现象：低压与高压两均指示比正常值高，如图 所示；低压侧管路形成霜冻或深度冷凝，有大量的露水。

如图1-13所示：低压表：2.5㎏f/cm，高压表：19-20㎏f/cm。

诊断：膨胀阀开口太大，低压管路中液态制冷剂过量。

原因：膨胀阀故障或失效（针阀开启过宽）；膨胀阀感温包与蒸发器连接断开。

措施：检查和重新接好压力感温包；若压力感温包连接无断开故障，更换膨胀阀。

8.压缩机故障

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图1-14 压缩机故障

症状：无制冷。

制冷循环中见到的现象：低压侧压力高，高压侧压力低如图 所示；空调器停止工作后，低压与高压侧的压力立即趋于平衡。

如图1-14所示，低压表：4-6㎏f/cm2，高压表：6㎏f/cm2。

诊断：若高低压之差远小于8KPa，说明压缩机效率低，压缩机不能进行有效压缩。

原因：不能有效压缩的原因在于压缩机活塞或活塞环损坏或阀门损坏。

措施：更换压缩机。

三、空调系统压力故障分析以及处理方法

当空调压力系统故障仅仅是由于制冷剂原因引起时，我们需要对空调压力系统进行制冷剂的清理作业，如图1-15所示，以此排除制冷剂对系统压力的影响。 图1-15 制冷剂回收、净化、加注作业工艺流程 1.请根据以往所学空调知识，完成以下表格，表1-1所示。

压力状态分析表 表1-1

现象

1．低压侧和高压侧压力都低

2．观察窗可以看到气泡流动

3．制冷不足

1．低压高压侧压力都高

2．即使在低速也看不到泡

使用一段时间之后低压侧逐渐显示真空，一段时间后又恢复

1．低压侧压力特别高或者高压侧压力特别低

2． 关闭空调时，低压侧和高压侧压力立即变成相同

1． 开启空调低压侧压力会立即显示真空或者逐渐显示真空。

2． 干燥瓶前后管路有温差

原因分析

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处理方法

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1． 低压侧和高压侧压力都高

2． 低压管触摸时感觉不冷

3．观察窗可以看到气泡

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1． 低压侧和高压侧压力都高

2． 低压侧管路结霜

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1． 低压侧和高压侧压力都高

2． 视窗内偶尔能看到一两个气泡

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四、空调压缩机控制电路

空调压缩机是空调器制冷系统的动力核心，它将吸入的低温、低压制冷剂蒸气通过压缩提高温度和压力，让里面的冷媒动起来，并通过热功转换达到制冷的目的。压缩机工作与否决定了制冷剂流动与否，控制压缩机的工作实际上是控制压缩机电磁离合器工作。

1.空调压缩机控制电路类型

a．温度控制

若蒸发器内压力过低，将导致蒸发箱表面结冰，为防止蒸发箱结冰，装在蒸发箱表面的温控开关在蒸发箱表面温度过低时 （关闭/打开）电磁离合器。

如图10-12所示，有些温控开关装在驾驶室内，当驾驶室内已温度设定值时，温控开关 （闭合/断开），电磁离合器断路，压缩机停止工作。 图10-12 温度开关控制型

b．压力控制

压力开关安装在 （高/低）管路上，挡开关检查到压力异常时，将关闭压缩机。

压力开关 （串联/并联）在电磁离合器电路中，当压力异常，开关 （关闭/打开），电磁离合器电路断路。

图10-13 压力开关控制型 图10-14 继电器控制型

图10-13比图10-14增加了电磁离合器继电器，继电器的作用是 。如图10-15所示使用空调放大器的电磁离合器控制电路，其优点是 。控制系统连接，当压力传感器感知系统压力过高，或者过低，放大器、发动机控制模块都会停转压缩机工作。

c．风扇控制

如图10-16所示：为防止水温过高和冷凝器散热不良，通常把冷却风扇也装在电磁离合器电路中，只要电磁离合器工作，风扇正常情况下都会 （运转/不运转）。若风扇未装入电磁离合器电路，系统压力也会因为风扇停止导致温度 （过高/过低），而压力变大，当压力超过一定范围时，压缩机停转。 图10-15 放大器控制型 图10-16 冷却风扇控制型

d．怠速控制：

压缩机工作时， （需要/不需要）消耗发动机能量，若此时发动机怠速过低，会使发动机 ，所以怠速时开空调，经过电脑板修正后，发动机怠速会 （提高/降低）。

e．鼓风机控制：

如图10-17所示：鼓风机开关与压缩机电磁离合器线圈 （串联/并联），若不启动鼓风机，制冷系统 （能/不能）工作。因为如果未开启鼓风机，则开启压缩机，会导致蒸发箱表面结霜，而且没有空气吹出出风口，无法降温。

图10-17 鼓风机开关控制型

五、空调系统检漏

1.制冷剂泄漏检查的方法有以下几点，请归纳一下其各有什么优缺点？

（1）目测检漏

发现系统某处有油迹时，此处可能为渗漏点。目测检漏简便易行，没有成本，但是有很大缺陷。一般只能发现大的漏点，并且系统泄漏的必须是有色介质，否则目测检漏无法定位。因为通常渗漏的地方非常细微，而且汽车空调本身有很多部位几乎看不到。

（2）肥皂水检漏

向系统充入100~200kPa压力的氮气，再在系统各部位涂上肥皂水，冒泡处即为渗漏点。这种办法是目前路边修理厂最常见的检漏方法。但是人的手臂是有限的，人的视力范围也是有限的，很多时候根本看不到漏点。使用时要防止弄湿车上的电气系统，否则可能引起不必要的麻烦。

（3）氮气水检漏

向系统充入100~200kPa压力氮气，把系统浸入水中，冒泡处即为渗漏点。这种方法和前面的肥皂水检漏方法实质一样，虽然成本低，但有明显的缺点：检漏用的水容易进入系统，导致系统内的材料受到腐蚀，同时高压气体也有可能对系统造成较大的损害。检漏时劳动强度也很大，这样就使维护检修的成本上升。

（5）卤素灯检漏

点燃检漏灯，手持卤素灯上的空气管，当管口靠近系统渗漏处时，火焰颜色变为紫蓝色，即表明此处有大量泄漏。这种方式有明火产生，不仅很危险，而且明火和制冷剂结合会产生有害气体，此外也不易准确地定位漏点，所以这种办法现很少有人使用。

（6）气体差压法检漏

检漏利用系统内外的气压差，将压差通过传感器放大，以数字、声音或电子信号的方式显示检漏结果。此方法也只能“定性”地知道系统是否渗漏，而不能准确地找到漏点。加压的气体有时会损坏冷却液系统的软管、散热器和其他的部件，甚至可能会引起更多的渗漏，增加维修难度。

（7）电子检漏

用探头对着有可能渗漏的地方移动，当检漏装置发出警报时，即表明此处有大量的泄漏。电子检漏产品容易损坏，维护复杂，容易受到环境化学品如汽油、废气的影响，不能准确定位漏点。

（8）荧光检漏

荧光检漏利用荧光检漏剂在紫外/蓝光检漏灯照射下会发出明亮的黄绿色光的原理，对各类系统中的流体渗漏进行检测。使用时，只需将荧光剂按一定比例加入到系统中，系统运行20min。戴上专用眼镜，用检漏灯照射系统的外部，泄漏处将呈黄绿色荧光。荧光检漏的优点是定位准确，渗漏点可以直接用眼睛看到，而且使用简单，携带方便，检修成本较低，具有预防控制泄漏的作用，代表了汽车检漏的发展方向。该技术最早由美国TP公司开创，在国外已经有50多年的历史了，得到了世界主要汽车制造商的认可和应用。