以液压马达驱动压缩机的空调制冷系统诊断

付任志

（江西铜业集团 （贵溪） 物流有限公司， 江西 贵溪 335424）

K350 SH60基律纳卡车是江西铜业集团贵溪冶厂于2005年8月从瑞典引进的， 专门从事冶炼行业运输的特种车辆 （图1）。 该车作业环境恶劣， 驾驶室密封严闭， 一旦空调冷气系统出现故障， 室内温度高达70 ℃， 急需修复。 而K350 SH60基律纳卡车空调系统的压缩机驱动方式与普通汽车不同 （大部分通过发动机皮带驱动）， 采用液压马达来驱动空调压缩机， 如图2所示， 所以它的空调故障诊断与普通汽车也不同。 笔者通过此类空调5年的维修工作经历， 总结了一些维修经验， 供汽车空调维修同行参考， 望有所帮助。

1 基律纳卡车空调液压传动系统基本组成及其作用

1） 液压泵 将发动机所输出的机械能转换成液压能， 给整个系统提供压力油液， 如图3所示。

2） 液压马达 将液压能转换成机械能， 作为空调压缩机的动力源。

3） 液压电磁阀 通过它们的控制或调节， 使液流的压力、 流量和方向得以改变， 从而改变液压马达的力、 速度和方向， 如图4所示。

4） 辅助装置 液压油箱、 管路、 滤油器等，通过这些元件联结起来， 以实现工作循环。

5） 液压油 即工作介质， 系统用它来传递能量。

2 空调液压马达控制回路及工作原理

空调液压马达工作原理图如图5所示。 空调液压马达控制回路是由一个齿轮泵驱动的， 这个泵装在扭转器上， 采用双泵安装方式。 泵的流量阀有固定的设置值， 在这个固定值作用下， 空调控制回路的液压马达最大运转速度为1 500 r/min。 安全阀设置的空调液压马达控制回路最大压力为160 Pa。 空调马达控制回路的驱动液压油经过一个油冷却器返回， 它位于齿轮箱油冷却器前面， 在卡车的左边。当驾驶员接通空调制冷开关后， 电路激活空调电磁阀， 改变工作油路， 使液压马达旋转， 通过连接套带动空调压缩机， 从而使空调系统制冷。

3 K350 SH60基律纳卡车空调故障诊断实例

3.1 案例1 在接通空调制冷开关后， 鼓风机和冷凝器风机都能正常工作， 但空调系统制冷性能差。

3.1.1 故障诊断与排除

修理工经过初步检查， 电气系统正常， 但发现空调液压马达带动压缩机的转速明显过慢， 怀疑是制冷剂加多了， 压缩机因负荷大带不动。 放掉一部分制冷剂后， 压缩机转速还是一样慢。 再拆下压缩机， 单独检测液压马达动转情况， 发现此时空调液压马达运转恢复正常， 修理工由此判断是压缩机工作不良， 于是换了一个新的压缩机。 经抽真空和加注制冷剂， 发动车并接通A/C开关， 压缩机运转正常， 空调制冷效果较好。 但好景不长， 不到3个小时， 驾驶员又把车开回修理厂了， 反映空调制冷效果逐渐变差。 修理工上前检查， 发现压缩机转速过慢， 故障现象和先前一样， 这说明压缩机本身并没问题。 修理工开始怀疑空调系统内存在堵塞， 于是把制冷剂放掉， 更换了空调系统内几个容易堵塞的部件——膨胀阀和储液干燥器， 并把高、 低压软管用压缩空气吹通， 再重新抽真空和加注制冷剂后发动车， 接通制冷开关， 压缩机运转正常， 空调出风口有冷风吹出， 修理工以为找到了故障所在， 让驾驶员把车开走。 但三四小时后， 空调系统制冷效果又逐渐变差了， 驾驶员再次把车开回。 经检查， 故障现象仍是压缩机转速过慢。 空调系统的主要部件都更换过了， 问题到底出在哪儿呢？

无奈之下， 修理厂点检员找到笔者， 根据他的讲述， 笔者判断造成压缩机转速过慢的主要原因可能在卡车的空调液压传动部分。 笔者首先检查液压系统有无泄漏， 仔细观察液压油管和各液压油管连接头， 没发现有漏油的地方； 再用压力表检查工作液压泵压力， 测得压力123 Pa， 正常； 用万用表检查电磁阀， 供电和电阻值 （约20 Ω） 正常； 拆下电磁阀线圈， 用螺丝刀试其吸力， 也正常； 拆下阀座上的出油管， 油量很大， 从而判断控制阀工作正常。 但当检查到空调液压马达时， 发现液压马达外壳温度异常高， 烫手， 而且液压马达轴承油封边还有少量的液压油冒出， 拆下它的泄油管， 发现它的泄油量非常大， 由此笔者判断故障原因是液压马达损坏， 由于机件磨损、 内外泄所致。 更换空调液压马达后， 再起动车试空调， 液压马达带动压缩机的转速明显增大， 用测速表测得液压马达转速达到了1 480 r/min， 空调效果好。 驾驶员把车接走后，再也没回来返修过空调制冷系统， 故障彻底排除。

3.1.2 故障分析

虽之前修理工拆开压缩机单独试液压马达转速正常， 但这时液压马达是处于空载状态， 没有负荷，所以转速快。 为什么车辆开始时空调效果好， 使用一段时间后空调效果会逐渐变差呢？ 这主要是因为卡车停下来修理时， 它的液压部件得到了冷却， 液压油温低， 油质稠， 此时液压马达工作时内外泄不明显， 所以修完空调后， 刚开始空调效果还好， 但当卡车运行几个小时后， 液压油温迅速升高， 油变稀， 液压马达内外泄严重， 所以它逐渐运转无力带不动空调压缩机， 造成空调系统制冷效果差。

3.1.3 故障小结

对于这类以液压系统驱动压缩机的空调系统诊断， 需要掌握液压传动的基本知识， 在故障诊断时， 也要把液压系统驱动部分可能的故障原因考虑进去。

3.2 案例2 车辆运行时空调不凉， 冷风间断送出。

3.2.1 故障诊断与排除

起动车辆， 打开空调， 将鼓风机风量调到最大值， 运行一段时间后， 用手触摸高、 低压空调软管， 有明显温差。 用空调压力表检测， 测得低压压力为180 kPa， 高压压力1 530 kPa， 处于正常压力范围。 怠速运行了40 min后， 并没有出现异常情况。据驾驶员反映， 故障总是在车辆运行时出现， 于是决定随车仔细观察空调系统各部件的运行情况。 当车辆越过一个减速带时， “嗒” 一声响， 液压马达停止了运转， 但此时冷凝风机运转正常， 考虑到液压马达控制电磁阀与冷凝风机是同一供电， 所以排除了温控开关动作造成的结果。 打开侧边盖， 观察电磁阀， 发现它插头上的发光二极管不亮， 但用手按下插头， 发光二极管马上点亮， 此时液压马达工作， 带动压缩机运转。 用螺丝刀紧固好后， 空调系统恢复正常， 故障排除。 原因是电磁阀插头松动，造成电磁阀线路接触不良。

3.2.2 故障分析

造成空调冷气间断送出的原因主要有下列4种：①制冷剂内有空气； ②膨胀阀故障； ③温控开关失效； ④线路接触不良。 该车故障原因是线路接触不良， 所以只有当车辆运行颠簸时， 故障才出现。

3.2.3 故障小结

在诊断车辆故障时， 要多与驾驶员沟通， 掌握车辆故障出现的状态， 对排除故障有很大的帮助。

3.3 案例3鼓风机、 液压马达和冷凝器风机都正常工作， 但空调无制冷效果。

3.3.1 故障诊断与排除

起动车辆， 打开空调， 首先检查车辆空调系统工作压力， 用空调压力表测得高、 低压值均为617kPa，此数值处于正常静态压力值范围之内， 说明压缩机没工作。 仔细观察液压马达、 连接套和压缩机运行状态， 发现液压马达和连接套运行都正常， 但压缩机的连接轴没有跟随着它们运转。 拆开压缩机， 取出连接套， 发现连接套内齿全部损坏， 再用手旋转压缩机轴， 发现压缩机已卡死。 更换新的连接套和压缩机， 再加制冷剂， 空调制冷恢复， 故障排除。

3.3.2 故障分析

传统的空调系统压缩机都是由发动机皮带驱动， 用电磁离合器控制。 当出现压缩机卡死故障时， 皮带会损坏飞出， 故障现象明显。 而此类以液压马达驱动压缩机的空调系统中， 连接套就相当于皮带的作用。 在进行这类故障排除时， 要仔细观察液压马达、 连接套和压缩机的运行状态， 才能快速找到故障部位。

3.3.3 故障小结

连接套的作用是把液压马达的旋转力矩传递给压缩机， 作为中间连接装置。 连接套一般选用紫铜或尼龙等较软的材质， 因为它同时还起到了对液压马达 （价格较昂贵） 的保护作用。 当压缩机卡死或空调系统出现阻塞时， 液压马达带动连接套， 因材质软， 连接套内齿会很快磨掉， 使液压马达空负荷运转， 而不会对它造成冲击伤害。

3.4 案例4 空调系统不制冷， 液压马达运转无力。

3.4.1 故障诊断与排除

起动车辆， 打开空调， 发现液压马达带动压缩机运转慢， 用手握住连接套， 液压马达停止运转。此时， 液压系统并无泄漏， 由此判断故障发生在液压驱动装置。 查看液压马达的控制原理图， 再记录相关数据， 决定诊断从源头查起。 先检测液压泵的压力， 怠速时40 Pa， 高速时最高才55 Pa。 这与标准值范围 （120～150 Pa） 相差太远。 可能的原因只有两种： 一是液压泵内部损坏； 二是液压系统卸压造成。 因在液压系统内有个很重要的原则——“压力取决于负荷”， 又由于液压泵更换比较麻烦， 所以先从第2个原因查起。 从液压泵过来就是控制电磁阀， 拆下阀座上的出油管时， 发现出油量很小，而拆下回油管时， 却发现出油量非常大。 用万用表检查电磁阀供电和电阻值 （约20 Ω）， 都正常， 线圈得电后用螺丝刀试， 吸力也很强。 由此判断是控制阀内部阀芯损坏， 造成液压系统卸压。 更换新的控制阀体， 液压马达运转正常， 故障排除。

3.4.2 故障分析

造成液压马达运转无力的原因主要有以下5点：①油管泄漏； ②泵损坏或泄油； ③控制阀损坏或电磁线圈短路吸力不足； ④液压马达损坏或泄油； ⑤液压系统堵塞。

3.4.3 故障小结

液压传动出现故障的原因较复杂， 而且液压元件比较精密， 内部结构复杂， 故障原因查找比较困难。 所以遇到此类故障时， 先看其液压原理图， 再分析可能的原因， 查阅资料记录相关数据， 如液压马达的最大转速、 各测试点压力值等。 诊断时， 思路要清晰， 分步骤进行。 可以从液压系统动力源头查起， 或反过来从执行元件查起。 若条件允许， 也可采取总成件更换排除法。 注意： 液压系统故障诊断过程中， 在更换管路或元件时， 要保持清洁， 避免油液污染造成系统堵塞。

4 结束语

应用液压马达来驱动空调压缩机的空调系统，制冷工况稳定、 不受车速影响， 随着液压传动技术的推广， 越来越多的工程机械都采用这类新型空调系统， 如小雪花牌吊车冷暖空调、 徐工集团的QY25k5 （图6） 等系列起重机上车操作室空调等。如果维修人员对其结构、 液压传动原理及控制方式不熟悉， 往往会盲目诊断， 既费时又费工， 还可能造成故障扩大化。 汽车空调有时候制冷系统正常， 而制冷效果较差， 其真正的故障可能在它的液压传动系统。