北京奔馳E300車變排量壓縮機斜盤卡滯

皖江職業教育中心校 孫五一

北京奔馳E300車變排量壓縮機斜盤卡滯

皖江職業教育中心校 孫五一

故障現象 一輛2013年產北京奔馳E300車，配備自動空調，發動機起動后，按下空調開關（AC開關），出風口無冷風吹出，經常需要反復多次按下AC開關才會有冷風吹出，有時需行駛10 km后才能吹出冷風，但該車空調系統一旦制冷后，制冷效果非常好。

故障診斷 接車后，首先使用AC350制冷劑加注回收機檢查制冷循環系統的靜態壓力（不起動發動機），如圖1所示，由于空調未起動，高、低壓系統處于平衡狀態，其壓力基本相等，均約為630 kPa。當時環境溫度為29.1 ℃，根據R134a飽和溫度和壓力對照表（表1）可知，在該溫度下，R134a的飽和壓力應該大于616 kPa，小于670 kPa，由此可見，該車空調制冷循環系統中的制冷劑狀態基本正常（如果壓力偏高，比如是800 kPa或1 000 kPa，則說明制冷劑中有非凝性氣體存在；如果壓力很低，比如只有300 kPa或400 kPa，則說明制冷劑量偏少）。

圖1 制冷循環系統靜態壓力檢測結果

表1 R134a飽和溫度和壓力對照表

圖2 未開啟空調時出風口的溫度接近環境溫度

由于該車在多次按下AC開關后空調系統能啟動工作且制冷效果良好，分析認為可能是AC開關有問題。于是筆者起動發動機但不開啟空調（未按下AC開關），打開鼓風機后檢查出風口溫度，此時的出風口溫度為28 ℃（圖2），接近環境溫度，正常；使用故障檢測儀檢查空調系統相關數據流，發現數據流中“A/C按鈕未壓下”的當前值為“是”，正常，但此時發現壓力表顯示的靜態壓力數據（圖3），低壓略降（約為570 kPa），高壓卻明顯升高（約為1 000 kPa）。數據流顯示和空調控制面板操作一致（AC開關未按下），說明電控系統正常，ECU沒有啟動空調的指令，但此時制冷循環系統的壓力表顯示出高低壓有壓力差，這說明空調壓縮機已經有排量了。按下AC開關后，數據流顯示AC開關已按下，但從壓力表讀數看，高、低壓力差并沒有明顯變化，仍然維持在低壓約為570 kPa，高壓約為1 000 kPa，在這樣的壓力下，空調系統的制冷效果當然不好。

圖3 未按下AC開關的狀態下制冷循環系統高低壓有壓差

該車采用變排量空調壓縮機，大多數變排量空調壓縮機的工作原理如圖4、圖5、圖6所示，由ECU給空調壓縮機的電磁閥提供不同的脈寬調制（PWM）信號，多數情況下，該PWM信號的占空比越大，變排量壓縮機內斜盤傾斜角度越大，空調壓縮機的活塞行程就越大，排量越大。如圖4所示，當ECU給空調壓縮機電磁閥的電流為0 A時（未按下AC開關的情況），變排量空調壓縮的斜盤傾斜角度為0°，此時制冷循環系統中的高、低側壓力應與靜態壓力一致，即為平衡壓力；如圖5所示，當ECU給空調壓縮機電磁閥的PWM信號所產生的平均電流較小時，斜盤傾斜角度較小，制冷強度也較??；如圖6所示，當ECU給空調壓縮機電磁閥的PWM信號產生的平均電流較大時，斜盤傾斜角度也較大，制冷強度增大。

在本故障案例中，未起動發動機時，制冷循環系統中的壓力處于平衡狀態，這是正常的。起動發動機后，未按下AC開關，空調壓縮機斜盤控制電磁閥沒有驅動電流，制冷循環系統壓力也應處于平衡狀態，但是實測的結果卻是此時低壓有所降低，高壓有所升高，這說明空調壓縮此時產生了排量，那么到底是什么原因呢？筆者認為是空調壓縮機內部有故障，導致斜盤動作卡滯，停在了某個位置不動，從而造成在不開啟空調時，空調壓縮機也有小排量。如果是這樣（壓縮機內部卡滯）的話，即使是在ECU給空調壓縮機電磁閥較大的驅動電流時，空調壓縮機的排量也不會增加。上述分析與本案例現象非常接近。由于該車空調壓縮機價格較高，為了確保故障判斷是準確的，筆者又做了下面的試驗來檢驗筆者的分析判斷。

圖4 ECU沒有給空調壓縮機電磁閥電流，空調壓縮機沒有排量

圖5 ECU給空調壓縮機電磁閥的平均電流小，空調壓縮機的排量小

圖6 ECU給空調壓縮機電磁閥的平均電流大，空調壓縮機的排量大

首先，把空調壓縮機電磁閥的2根導線穿刺（圖7），同時接到示波器的2個通道上。用示波器監示兩條導線上的電壓變化，顯示ECU對空調壓縮機的驅動情況，同時用壓力表監測制冷循環系統的壓力，顯示空調壓縮機的工作結果。

圖7 穿刺空調壓縮機電磁閥的2根導線

（1）ECU未給空調壓縮機電磁閥提供驅動電流，空調壓縮機也工作。起動發動機，但不開啟空調（未按下AC開關），示波器顯示變排量空調壓縮機電磁閥2條導線上的電壓均為0 V（圖8）。但是此時壓力表卻顯示低壓側壓力為600 kPa，高壓側壓力為1 000 kPa，高、低壓有壓力差，壓力差不大，說明空調壓縮機有小的排量。

（2）ECU給空調壓縮機電磁閥提供全電流時，空調壓縮機仍然是小排量。開啟空調后（按下AC開關），如圖9所示，示波器顯示變排量空調壓縮機電磁閥1條導線上的電壓約為13 V（電源電壓），另一條導線上的電壓約為0 V，也就是空調壓縮機電磁閥加載的是最強電流，但是壓力表指示的壓力卻沒有太大的變化，低壓仍是600 kPa左右，高壓仍為1 000 kPa左右，此時測量出風口溫度，幾乎沒有降溫。

（3）反復多次按下AC開關后，空調會起動。當反復多次按下AC開關時，可以看到，每次按下AC開關，示波器波形顯示空調壓縮機電磁閥都加載了全電流，幾次后，低壓側壓力約為220 kPa，高壓側壓力約為1 250 kPa，此時測量出風口溫度，制冷效果很好。當空調壓縮機工作正常后，變排量空調壓縮機電磁閥加載的PWM信號如圖10所示，可以看出，驅動空調壓縮機電磁閥的脈寬信號隨著制冷強度的需求而變化。

圖9 ECU給空調壓縮機電磁閥加載全電流

圖10 空調壓縮機電磁閥電磁閥的脈寬信號應隨著制冷強度的需求變化

上述檢測結果表明，加給空調壓縮機電磁閥的電流和空調壓縮機的排量（用高低壓壓差表示）之間的對應關系不正常，這也從而印證了筆者前期的故障分析是正確的，該車故障就是空調壓縮機斜盤卡滯造成的。拆檢結果表明該車空調壓縮機內部的確存在機械故障，導致電磁閥對斜盤傾斜角度的調節存在間歇性調節不到正常位置的情況。

故障排除 更換空調壓縮機后試車，空調制冷效果恢復，故障排除。

故障總結 該車故障是典型的變排量空調壓縮機斜盤調節不靈的故障。比較多見的現象就是“反復多次開關AC開關，空調系統才能啟動工作”。但根據筆者的維修經驗，也會出現其他故障現象，比如，有一輛奔馳GLK車，新車開了2年多，故障現象是在太陽底下曬2 h后，上車開啟空調，空調系統要很長時間才能工作，有時要等20 min。筆者判斷這也是空調壓縮機斜盤調節不靈的表現，建議到4S店索賠空調壓縮機，4S店經過多次驗證，確認故障確實存在，在更換空調壓縮機后故障排除。在解決此類故障時，要特別注意2個環節，一是要在發動機起動前接壓力表，以便查到真實的靜態壓力；二是用示波器和壓力表同時監測驅動（空調壓縮機電磁閥脈寬調制信號的波形）和工作結果（制冷循環系統動態壓力）。如果做到這兩點，不難對故障點做出準確判斷。

2017-03-06）