发布于 10-16 10:28:06
为了使汽车制冷系统能正常运行且当制冷系统出现故障时不致损坏整个制冷系统和压缩机，能使车内温度维持在预先设定的温差范围内，制冷系统设有保护和控制装置。
一、制冷剂压力开关
图3-1 安装在空调管路上的压力开关
F73—低压开关 F118—高压开关
有些汽车为了使制冷系统运行正常，设有压力开关电路。压力开关也称为压力继电器或压力控制器，分为高压开关、低压开关和高、低压双向复合开关（三位压力开关）三种，安装在制冷系统高压管路上（图3-1）或储液干燥器上（图3-2）。高压开关又分为触点常闭型和触点常开型两种。高、低压开关的结构与外形大同小异，如图3-3所示。当制冷系统由于某种原因而导致管路内制冷剂压力出现异常时，压力开关便会自动切断压缩机电磁离合器电路而使压缩机停止工作，或控制冷凝器风扇的高速档运转，使冷凝器强制散热，保护制冷系统不损坏。
1.高压压力开关
压力开关又称为制冷系统的压力继电器，一般安装在制冷系统的高压管路或储液干燥器上，其作用是当制冷系统工作压力异常（过高）时，自动切断电磁离合器线圈电路，使压缩机停止运转或接通冷凝风扇高速档使冷凝风扇高速运转，从而防止制冷系统压力过高或过低而损坏压缩机和制冷部件。
一般系统压力过高的原因有以下几种：一是冷凝器过脏阻塞了冷却风道，导致冷凝器无法充分冷却；二是维修中制冷剂添加过多，导致压力过高；三是系统管路发生堵塞。
触点常开（动合）型压力开关的结构如图3-3a所示，其作用是当制冷系统压力升高到一定值时，接通冷凝风扇高速档电路高速运转，增强冷凝器的散热效果，降低制冷剂温度与压力。如奥迪100型轿车用触点常开型高压开关的触点闭合压力为（1.58±0.17）MPa，断开（恢复）压力为（1.335±0.17）MPa。
触点常闭（动断）型压力开关的结构如图3-3b所示，其常闭触点串联在空调压缩机电磁离合器线圈电路中，当制冷系统压力升高到一定值时，作用在膜片上的制冷剂压力推动推杆使触点断开，切断电磁离合器线圈电路，从而使压缩机停止运转，避免制冷剂压力进一步升高而损坏压缩机或制冷部件。当高压管路的压力恢复正常值时，触点在复位弹簧作用下恢复闭合状态，压缩机又可正常工作。触点常闭型压力开关触点的断开压力和闭合（恢复）压力依车而异，断开压力一般为2.1～3.5MPa，闭合（恢复）压力一般为1.6～1.9MPa。
图3-2 安装在储液干燥器上的压力开关
1—输液管 2—弹簧 3—多孔盖板 4—罐体 5—杯壳（底多孔） 6—干燥剂 7—连接管 8—过滤布 9—胶垫 10—滤网 11—制冷剂充注阀 12—高低压力开关 13—出口 14—观察窗 15—易熔塞 16—进口
图3-3 高压保护开关
a）常开型高压开关 b）常闭型高压开关
1—管路接头 2—膜片 3—外壳 4—接线柱 5—弹簧 6—固定触点 7—活动触点
2.低压开关
低压压力开关有两种，一种设在高压回路中，其主要目的是保护压缩机在缺少制冷剂的情况下不空转，以免压缩机因缺乏润滑油而磨损，同时，也起到低温环境保护作用，以免在过低温度的环境下使制冷系统工作而造成蒸发器表面结冰，增加功耗。
低压开关又称为制冷剂泄漏检测开关，其触点为常闭触点，并与空调压缩机电磁离合器线圈电路串联。低压开关的作用是在制冷系统严重缺少制冷剂，导致高压侧压力低于一定值[一般为0.2MPa，如桑塔纳2000系列轿车空调系统为（0.196±0.1）MPa]时，触点断开切断电磁离合器线圈电路使压缩机无法运转，防止压缩机在没有润滑保障的情况下运转而损坏，低压开关的结构如图3-4所示。
另一种低压开关设在低压回路中，通过感受吸气压力，用来控制高压旁通阀的除霜作用，即当低压压力低到某一规定值时，接通高压旁通阀（电磁阀），让部分高压蒸气直接进入蒸发器，以达到除霜的目的。这种低压开关一般用于大客车汽车空调，当系统吸气压力降低时，压力调整弹簧和压力差弹簧的弹力相抵消，动作板复原，微动开关动作，接点通电，高压旁通阀开启。在正常运转时，高压旁通阀的接点一直是开着的。
3.双重压力开关
图3-5所示为双重压力开关的结构，它其实是由一个高压开关和一个低压开关复合而成，同时具有低压开关和高压开关的功能。双重压力开关装在制冷系统的高压端，当系统内制冷剂的压力正常时，双重压力开关的触点闭合（图3-5a）；若系统制冷剂泄漏致使压力过低或已没有制冷剂循环时，双重压力开关中的低压开关动作，切断压缩机电磁离合器电源，以保护压缩机免受破坏（图3-5b）；若由于散热不良或制冷剂过多等原因而使系统压力超过设计值时，双重压力开关中的高压开关动作，切断压缩机离合器电源（图3-5c）。
图3-4 低压保护开关
1—导线 2—弹簧 3—动触点 4—支座 5—压力导入管 6—膜片
图3-5 双重压力开关结构
a）压力正常时 b）制冷剂的压力过低时 c）制冷剂的压力过高时
4.三位压力开关
某些汽车空调倾向于采用设在高压回路中的三位压力保护开关，如上海桑塔纳2000轿车、南京依维柯客车的汽车空调系统就采用了三位压力开关。
三位压力开关内部由隔膜、碟形弹簧、轴和接点组成。接点可分为低压及高压异常时会动作的接点和用于控制冷凝器风扇或发动机散热器风扇的接点。
三位压力开关的作用如下：
①防止因制冷剂泄漏而损坏压缩机。
②当系统内制冷剂高压异常时，保护系统不受损坏。
③在正常工作状况下，冷凝器风扇低速运转，实现低噪声，节省动力；当系统内高压升高时，风扇高速运转，以改善冷凝器的散热条件，实现了风扇的二级变速。
三位压力开关一般安装在储液干燥器上，感受制冷剂高压回路的压力信号，其工作过程如图3-6所示（以R134a制冷剂为例）。
当制冷剂压力不大于0.196MPa时，由于隔膜、碟形弹簧和弹簧的弹力大于制冷剂压力，因此高低压接点断开（OFF），压缩机停转，实现低压保护，如图3-6a所示。
当制冷剂压力为0.2～3MPa时，制冷剂压力高于开关的弹簧压力，弹簧挠曲，高低压接点接通（ON），压缩机正常工作，如图3-6b所示。
当制冷剂压力大于或等于3.14MPa时，制冷剂压力大于隔膜、碟形弹簧压力，高低压接点断开，压缩机停转，实现高压保护，如图3-6c所示。
当制冷剂压力大于1.77MPa时，压力就大于隔膜弹力，隔膜会反转，将轴推上，以接通冷凝风扇高速接点，风扇以高速运转，实现中压保护，如图3-6d所示。当压力降至1.37MPa时，隔膜恢复原状，轴下落，接点断开，冷凝风扇又以低速运转。
图3-6 三位压力开关
a）低压保护 b）压缩机正常工作 c）高压保护 d）中压保护
三位压力开关的工作情况示意如图3-7所示。
常见压力开关的开关形式及作用如表3-1所示，其有关技术参数如表3-2所示。
5.压力开关控制基本电路
压力开关控制的基本电路见图3-8。压力开关一般的安装位置是储液干燥器或高压管路。图示的开关均为常闭开关，也有部分压力开关高压为常开开关，具体是何种形式要视车型而定。
6.压力传感器
有些高档轿车用压力传感器来感测系统压力（图3-9），测量压力是否正常，它的结构与歧管压力传感器类似，一般为压敏电阻式。当空调制冷剂压力较低时，信号值接近0V，当空调制冷剂压力较高时，信号值接近5V，此传感器除用于压力控制外，还作为冷凝器风扇的控制信号，其功能主要有：
图3-7 三位压力开关的功能
表3-1 压力开关的开关形式及作用
注：“↑”为压力升高的动作方向，“↓”为压力降低的动作方向。
表3-2 压力开关的技术参数
图3-8 压力开关控制电路
1）压力过高或过低时，使压缩机停止运转。
2）压力到达一定值时，加快冷凝器风扇的运转速度。
图3-9 东风本田思铂睿空调系统压力传感器安装位置
7.空调压力开关的检测
（1）器材设备准备 歧管压力表组件、温度计、桑塔纳3000整车、万用表、冷媒回收和充注机、常用工具等。
（2）操作步骤
1）压力开关的检查
①将歧管压力表组件和软管接到高、低压检修阀上。当系统中的制冷剂压力高于0.21MPa时，低压开关就应接通。否则为性能不良，应予更换。
②在制冷系统工作时，用纸板或其他板挡住冷凝器的散热，以恶化其冷却效果，这时冷凝器的温度会逐渐升高，当高压侧压力达到2.1～2.5MPa时，电磁离合器应立即断电，然后拿开纸板，待高压侧压力降低到1.9MPa时，电磁离合器应立即通电，使压缩机工作。否则为性能不良。
③高压开关的触点是常闭式。用万用表测量其两个接线端，如果是断路，说明已损坏，如果电阻为零，则说明性能良好。
④低压开关的触点，在没有压力的作用下是常开的。用万用表测量其两接线端，如果性能正常的话，应该是断路，否则为性能不良。
⑤在有压力的情况下检测压力开关准确度较高。低压开关一般在0.2MPa左右触点闭合；高压开关在2.65MPa左右触点断开。
2）桑塔纳3000空调压力开关的检查
①装上歧管压力表组件。
②使发动机在大约2000r/min的转速下运转。
③用万用表检查压力开关的工作情况。压力开关连接器如图3-10所示。
3）控制电磁离合器
①制冷剂压力变化时，检查压力开关端子1与端子2之间的导通性。
②低压侧：压力降至0.196MPa时应不导通，压力升高至0.225MPa时应导通。高压侧：压力升至3.14MPa时应不导通，压力降至2.25MPa时应导通。
4）控制冷却风扇
①制冷剂压力变化时，检查压力开关端子3与端子4之间的导通性。
②压力升至1.77MPa时应导通，风扇高速运转，压力降至1.37MPa时应不导通，风扇又恢复低速运转。
如果导通情况不符合要求，说明压力开关性能不良，应更换。
图3-10 空调压力开关连接器
a）空调压力开关连接器外形 b）空调压力开关连接器内部线路
二、过热过压保护装置
1.易熔塞和泄压阀
（1）易熔塞 在一些早期采用R12空调系统的汽车上，储液干燥器顶端上安装有一易熔塞，易熔塞是一个设有轴向通孔的螺塞，孔内填充有易熔材料，并借螺塞的螺纹安装在储液干燥器上，如图3-11所示，当冷凝压力过高时，易熔合金立即熔化，将容器内的高压制冷剂全部排空泄放，起到安全保护作用。
易熔塞的作用是当储液干燥器内部制冷剂温度达到一定值（一般为105℃左右，如桑塔纳2000系列轿车空调系统为103～110.5℃）时，易熔塞中的易熔材料熔化，将制冷剂通过易熔塞散发到大气中，避免高温、高压导致制冷部件损坏。
当冷凝器通风不良或冷气负荷过大使冷凝器散热不足时，就会导致冷凝器和储液干燥器内部制冷剂压力和温度异常升高。当制冷剂压力达到3MPa以上、温度达到易熔材料的熔点（约105℃左右）时，易熔材料就会熔化，将高温、高压制冷剂排到大气中，避免制冷部件损坏。
（2）高压泄压阀 以往的汽车空调系统采用易熔塞的方法付出的代价是经济上的损失和对环境的污染，同时空气将进入空调系统。因此，目前大多采用高压泄压阀替代易熔塞。高压泄压阀的作用是防止高压侧压力异常升高，保护压缩机和冷凝器。高压泄压阀一般安装在压缩机排气口处。当冷凝器散热条件不好时，冷凝器温度和压力可能过高，当汽车制冷系统内制冷量过多时，系统压力也可能过高，高压泄压阀的压力调整范围为2.4～2.8MPa，当压力超出该调整范围时，高压泄压阀被迫打开，让制冷剂放出，直至压力降低到调整值为止。在弹簧的作用下自动关闭，保证制冷系统正常工作。在北京切诺基吉普车空调系统的储液干燥器及奥迪100轿车的压缩机上都装有此种泄压阀。
图3-12所示为高压泄压阀的结构。在正常情况下，由于弹簧的压力作用，将密封塞压向阀体，与A面凸缘紧贴，制冷系统内制冷剂不能放出。当系统内压力异常升高时，弹簧被压缩，阀被打开，制冷剂被释放出来，系统内压力立即下降。当压力降至约2.8MPa时，弹簧又立即将密封塞推向阀体A面，将阀关闭。
采用泄压阀，制冷剂只会释放出很少的一部分，因此不存在上述易熔塞的缺点，空气也不会进入系统，而且便于判断故障原因。
图3-13所示为泄压阀在压缩机上的安装，这是GM公司的V-5型可变排量压缩机，它将几种压力开关都装在了压缩机上。
图3-11 易熔塞的安装位置及结构
图3-12 高压泄压阀的结构
1—阀体 2—密封塞 3—下弹簧座 4—弹簧 5—上弹簧座
2.电子压力传感器
如图3-14所示，在新一代奥迪汽车上安装了电子压力传感器G65，以代替压力开关P129，它是根据硅晶片在不同压力下的电特性，以数字信号来实施控制，从而提高了控制精度，使风扇的接通、切断具有延时性，风扇运转更加平稳，乘坐更舒适；它能全程监控循环系统中的制冷剂压力，大大提高了系统的安全性。
图3-13 V-5型压缩机上的泄压阀
1—泄压阀 2—压缩机控制阀 3—高压开关 4—低压开关
图3-14 电子压力传感器G65
3.冷却液过热开关
冷却液过热开关又称为水温开关，其作用是防止在发动机过热的情况下使用空调。过热开关一般安装在发动机散热器或冷却液管路上，以便监测发动机冷却液温度。
当发动机冷却液温度超过某一规定值（例如，奥迪100型轿车的设定值为120℃）时，过热开关触点断开或触点闭合再通过空调放大器切断电磁离合器线圈电路使压缩机停止运转。
当冷却液温度降低到某一规定值（如奥迪100型轿车的设定值为106℃）时，过热开关触点自动复位，空调压缩机恢复工作。
4.过热开关与热力熔断器
过热开关有两种，一种装在压缩机缸盖上，作用是使电磁离合器电源中断，压缩机停转；另一种装在蒸发器出口管路上，作用是使泄漏警告灯点亮。采用这两种结构的目的都是防止由于缺少制冷剂，造成压缩机因缺乏润滑油而过热损坏。当系统处于高温高压状态或低温低压状态下，此开关保持常开，当系统处在高温低压状态时此开关闭合。系统的高温低压状态通常是在缺少制冷剂时出现的，此时，如果压缩机继续运转，将会因缺少润滑而过热损坏，过热开关将使压缩机停止运行，直至故障排除为止。
空调器过热开关的结构见图3-15。当制冷剂温度升高到一定值，膜片下的蒸发压力使膜片上升，推动螺钉，带动动触点与定触点接触，过热开关接通，在过热开关后面串接一个过热时间继电器。当过热状态是持续的而不是瞬时的情况下，泄漏警告灯才点亮。
图3-16所示为热力熔断器的工作原理，它与过热开关配合使用，由温度感应熔丝、绕线式电阻加热器等组成。当过热开关闭合时，通向电磁离合器线圈的电流通过热力熔断器中的加热器，使加热器温度升高，直到把熔断器熔化，这样电磁离合器电路中断，压缩机停止运转。
图3-15 过热开关示意图
1—调整螺母 2—调整螺钉 3—膜片 4—制冷剂 5—温度传感器 6—动触点 7—定触点
图3-16 热力熔断器工作原理
1—环境温度开关 2—温度感应熔丝 3—绕线式电阻加热器 4—热力熔断器 5—过热开关 6—电磁离合器线圈
三、控制继电器
汽车空调控制电路中有各种类型的继电器，如图3-17所示，其作用是便于控制各种功能并能减少流入控制开关的电流，延长开关使用寿命。一般继电器分常开和常闭两种。
图3-17 常见汽车空调继电器
常开型继电器一般用于电磁离合器控制、冷凝器风扇控制、怠速提升装置控制等。只要有控制电流流过，继电器线圈上产生的磁力将活动芯棒吸入，使触点接通，反之则断开，见图3-18。
常闭型继电器用在只要有控制电流流过，触点就断开的电路上。例如，将空调电源继电器串接在起动电路中，只要汽车开关处于起动位置，此继电器的触点就断开，保证在汽车起动时，空调器不能工作。它的结构与常开型继电器相似，仅铁心动作相反。怠速继电器也属于此类。
如图3-19所示，继电器的检查方法如下：
图3-18 冷凝器风扇电路图
图3-19 常开型继电器接线图
1）检查接线端①②之间是否导通、是否有焊点脱落。
2）检查接线端①②之间是否导通、接线是否焊牢。
3）在接线端①②之间加电压，检查③④之间是否导通。若不通，则更换。
四、电磁离合器
除大型独立式汽车空调机组以外，一般汽车空调压缩机都是通过电磁离合器与发动机主轴发生联系的。压缩机的停、开都是由电磁离合器的吸合与释放决定的，因此电磁离合器是汽车空调自动控制系统中的执行部件，受温度开关（恒温器）、压力开关（压力继电器）、车速继电器和电源开关等元件的控制，它一般装在压缩机前端。
1.电磁离合器的种类及工作原理
电磁离合器由离合器压力板、带盘（转子）及电磁线圈组成，其分解图如图3-20所示。
图3-20 电磁离合器分解图
1—空调压缩机 2—插头固定支架 3—螺栓 4—线束插头 5—电磁线圈 6—挡圈 7—带盘 8—卡环 9—离合器吸盘 10—六角组合螺栓
电磁离合器有固定线圈式和旋转线圈式两种，前者电磁线圈固定在压缩机壳体上不转动，后者电磁线圈与带盘连在一起是转动的。
（1）固定线圈式离合器 固定线圈式电磁离合器的结构如图3-21所示。
电磁线圈安装在压缩机端盖上不转动，转子靠轴承和卡簧保持在电磁线圈上面，转子的外部即为带盘。衔铁（离合器板）装在压缩机曲轴的端头。固定线圈式电磁离合器主要由带轮、电磁线圈、压力盘、轴毂总成组成，电磁线圈的一端搭铁，另一端经空调继电器与电源相连。当接通空调开关时，空调继电器接通，压缩机的电磁线圈通电，产生较强的磁场，使压缩机的电磁离合器从动盘和自由转动的带轮吸合，从而驱动压缩机主轴旋转，制冷系统工作。空调继电器断电时，切断了电磁离合器线圈的电流，磁场就消失，此时靠弹簧作用把从动盘和带轮分开，使压缩机停止工作。如图3-21所示，左侧的电磁离合器压力盘5与压缩机主轴是通过花键连接的，从动盘上固定了几个弹簧爪6，弹簧的另一端固定在摩擦板4上，线圈3固定在压缩机壳体2上，带轮1装在轴承上，可自由转动。当电流接通时，摩擦板和带轮变为一体，压缩机开始运转；当电流切断时，弹簧使摩擦盘和带轮分开，压缩机就停止运转。
图3-21 固定线圈式电磁离合器的结构
a）电磁离合器分离 b）电磁离合器结合 c）工作原理
1—带轮 2—压缩机壳体 3—电磁线圈 4—摩擦板 5—压力盘 6—弹簧爪
（2）旋转线圈式离合器 其工作原理与固定线圈式离合器相同，但电磁线圈位置不同。在旋转线圈式结构中，电磁线圈是转子的一部分，与转子一起转动，电流通过装在压缩机上的电刷流到电磁线圈中，建立磁场。磁场使衔铁与转子接触，由衔铁、转子和线圈组成的整个电磁离合器的装置的转动带动了压缩机的转动。
这两种电磁离合器在衔铁及转子上都开有几条集流槽，以利于聚集磁场，增加两者的吸引力。
学习提示：
电磁离合器的使用注意事项
①由于电磁离合器的接合与脱开是高速进行的，在衔铁板和转子表面会有很多离合的痕迹。这些痕迹对工作不会造成危害，是允许的。
②要引起重视的是对电磁线圈要施加合适的电压。对于12V电压的电磁线圈，若加在6V电压的系统中，则不能产生足够的磁场，会使衔铁打滑，缩短离合器的寿命，并降低制冷量。反之，若把一个6V的线圈加到12V电压的系统中，线圈寿命将缩短。
③线圈和转子之间的间隙很重要，线圈与转子应靠得尽量近，以便获得更强的磁场作用，但是此间隙不能过小，以免转子拖曳线圈（对定圈式离合器而言）。
④转子和衔铁之间的间隙也很重要。假如此间隙太小，当离合器脱开时，转子要拖曳衔铁。但假如此间隙太大，则当离合器工作时，它们之间接触太少。这两种状态都可以造成离合器性能不良。它们两者之间的合理间隙应该是当离合器无电流时，两者不发生拖曳现象；当离合器有电流时，能保证不发生打滑现象。
2.电磁离合器的拆卸与安装
（1）拆卸（图3-22）
①拆卸空调压缩机传动带。如图3-23所示，用力矩扳手拆卸六角组合螺母，旋出离合器吸盘。
如图3-24所示，用卡簧钳将卡环取出。
图3-22 拆卸电磁离合器
图3-23 取出离合器吸盘
图3-24 取出卡环
②拆卸转子。如图3-25所示，将专用工具组合成二爪拉器形式，轻轻钩住转子的下沿。注意两侧夹持部位应在同一水平面上。顺时针转动，使转子脱出。
③拆除前盖挡圈。如图3-26所示，用卡簧钳将挡圈取出。安装时线圈凸缘必须与压缩机前盖上凹槽相配，防止线圈移动，并正确放置导线。
图3-25 拆卸转子
图3-26 拆除前盖挡圈
（2）安装 安装顺序与拆卸相反。
①安装转子。如图3-27所示，将专用工具组合使用，并置于中心部位，用锤子轻击四周，使转子安装到位。
②安装离合器吸盘。如图3-28所示，将图示工具压在离合器吸盘中心孔部位，用锤子轻击，使离合器吸盘安装到位。
图3-27 安装转子
图3-28 安装离合器吸盘
图3-29 检查带轮轴承的间隙和阻力
3.电磁离合器的检修
①检查压盘是否变色、剥落或损伤。如果有损坏，更换离合器装置。
②用手转动传动带，检查带轮轴承的间隙和阻力，如图3-29所示。如果出现噪声或发现间隙过大、阻力过大，则更换离合器。
③用百分表测量带轮（A）与压盘（B）之间的间隙，如图3-30所示。将百分表归零，然后给压缩机离合器施加12V电压。在施加电压时，测量压盘的位移。如果间隙不在规定的范围内（间隙为0.35～0.6mm），则需要使用调整垫片进行调整。调整垫片有多种厚度可供选择，如0.1mm、0.3mm和0.5mm等。另外，还可以用塞尺来测量间隙，如图3-31所示。
图3-30 测量带轮与压盘之间的间隙（百分表）
图3-31 测量带轮与压盘之间的间隙（塞尺）
④测量电磁线圈的电阻，如图3-32所示。如果电阻不符合技术要求（正常电阻为4～5Ω，20℃），则更换电磁线圈。
图3-32 测量电磁线圈电阻
