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      《新能源汽車空調(diào)檢測與維修》課程框架設(shè)計(jì)思路解析

      2021-03-11 02:48:28江蘇耿彪
      汽車維修與保養(yǎng) 2021年11期
      關(guān)鍵詞:汽車空調(diào)冷凝器制冷劑

      ◆文/江蘇 耿彪

      隨著人們對(duì)環(huán)境污染問題的普遍關(guān)注和節(jié)能環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng),世界各國都在大力發(fā)展新能源汽車來代替使用石油燃料的傳統(tǒng)汽車。我國更是將新能源汽車產(chǎn)業(yè)列入《中國制造2025》規(guī)劃中的重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)業(yè)之一,許多新能源汽車研究、生產(chǎn)和使用的鼓勵(lì)政策也隨之出臺(tái)。新能源汽車與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車在動(dòng)力總成上有著本質(zhì)區(qū)別,這使得兩者的空調(diào)系統(tǒng)也存在差異,本文將從汽車維修企業(yè)新能源汽車空調(diào)維修數(shù)據(jù)分析和新能源汽車空調(diào)技術(shù)特點(diǎn)兩個(gè)方面為依據(jù),解析《新能源汽車空調(diào)檢測與維修》課程框架的設(shè)計(jì)思路。

      一、汽車維修企業(yè)新能源汽車空調(diào)維修數(shù)據(jù)分析

      《新能源汽車空調(diào)維修》課程內(nèi)容必須是以真實(shí)維修項(xiàng)目為載體,以實(shí)際工作流程為教學(xué)過程。根據(jù)2021年7月至8月某市汽車維修企業(yè)新能源汽車空調(diào)維修的數(shù)據(jù)(圖1),分析出常見的維修作業(yè)內(nèi)容:電動(dòng)壓縮機(jī)不工作、空調(diào)性能測試、制冷劑加注作業(yè)、不制冷(不制暖)故障檢修、制冷(制暖)效果差的故障檢修、空調(diào)控制系統(tǒng)故障檢修、不出風(fēng)或出風(fēng)量少的故障檢修等。

      圖1 2021年7-8月某市新能源汽車空調(diào)維修數(shù)據(jù)匯總

      二、新能源汽車空調(diào)技術(shù)特點(diǎn)介紹

      1.與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車空調(diào)系統(tǒng)的區(qū)別

      新能源汽車包含燃料電池電動(dòng)汽車、純電動(dòng)汽車、插電式混合動(dòng)力汽車,其裝備的汽車空調(diào)系統(tǒng)的工作原理也不盡相同。燃料電池電動(dòng)汽車由于燃料電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)換效率低,余熱排放量大,所以采用余熱吸收式制冷系統(tǒng)和利用燃料電池余熱實(shí)現(xiàn)汽車空調(diào)的冷暖功能。純電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)是使用電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)作為動(dòng)力源來實(shí)現(xiàn)制冷功能,有些車型是利用PTC元件直接加熱空氣或是用加熱后的冷卻液來加熱空氣以此實(shí)現(xiàn)制暖功能,還有部分車型是利用熱交換器加熱制冷劑來實(shí)現(xiàn)的。插電式混合動(dòng)力汽車由于仍然安裝有傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī),所以它的空調(diào)系統(tǒng)與傳統(tǒng)汽車空調(diào)的系統(tǒng)基本上沒太大變化,但會(huì)采用機(jī)械、電動(dòng)雙模壓縮機(jī)。傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車通過皮帶傳動(dòng)和電磁離合器,讓發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸帶動(dòng)機(jī)械式空調(diào)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),即便在空調(diào)不工作時(shí),也會(huì)增加一定的燃耗。新能源汽車與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車空調(diào)系統(tǒng)的區(qū)別,見表1。

      表1 新能源汽車與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車空調(diào)系統(tǒng)的區(qū)別

      2.典型新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)原理

      因燃料電池電動(dòng)汽車的市場占有率極小,插電式混合動(dòng)力汽車的空調(diào)系統(tǒng)又類似于傳統(tǒng)燃油車與純電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)的糅合,故以下僅介紹近年來剛應(yīng)用在純電動(dòng)汽車上的熱泵式汽車空調(diào)系統(tǒng)。熱泵式汽車空調(diào)系統(tǒng)由電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)、電磁四通閥、冷凝器、蒸發(fā)器、干燥瓶、膨脹閥和熱交換器組成。新能源汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)中空調(diào)壓縮機(jī)的動(dòng)力來源是電池,因此在壓縮機(jī)上直接集成了電動(dòng)機(jī)成為電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī),并通過控制器控制空調(diào)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速,提高能量利用效率如圖2所示。電磁四通閥能夠改變制冷劑的流動(dòng)方向,是熱泵式汽車空調(diào)系統(tǒng)切換冷熱模式的重要部件如圖3所示。冷凝器與蒸發(fā)器將制冷劑氣液轉(zhuǎn)化,達(dá)到制冷和制暖的目的。干燥瓶用來干燥、過濾制冷劑中的水分與雜質(zhì)。膨脹閥可以降低系統(tǒng)壓力以便制冷劑在更低沸點(diǎn)下蒸發(fā)吸熱。熱交換器的作用是改善系統(tǒng)在較低環(huán)境溫度下制暖不良情況。同時(shí)更高標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)保要求,也使得作為制冷劑由常見的R134a(全球氣候變暖潛能值GWP=1300)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2(GWP=1)和HFO-1234yf(GWP=4)。

      圖2 帶控制器的電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)

      圖3 電磁四通閥

      熱泵式汽車空調(diào)系統(tǒng)在制冷時(shí)的工作原理與傳統(tǒng)汽車空調(diào)相同,即空調(diào)壓縮機(jī)將高溫氣態(tài)制冷劑壓向電磁四通閥(從A端進(jìn)D端出);高壓氣態(tài)制冷劑經(jīng)過冷凝器放熱后,冷凝為高溫高壓液態(tài);再通過膨脹閥節(jié)流降壓,轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷氐蛪阂簯B(tài);蒸發(fā)器吸收車內(nèi)溫度將高溫低壓液態(tài)制冷劑轉(zhuǎn)化為低溫低壓氣態(tài);最后再次通過(從B端進(jìn)C端出)回到電控空調(diào)壓縮機(jī)的低壓進(jìn)口處。熱泵式汽車空調(diào)系統(tǒng)在制暖時(shí),電磁四通閥使制冷劑的流向與制冷時(shí)的流向相反(從A端進(jìn)B端出再從D段進(jìn)C段出),此時(shí)蒸發(fā)器和冷凝器的作用也就和制冷時(shí)相顛倒,蒸發(fā)器放熱以加熱車內(nèi)溫度,而冷凝器吸收外部熱量。由于熱泵式汽車空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn),會(huì)在冷凝器處安裝熱交換器,當(dāng)外界環(huán)境溫度較低時(shí),冷凝器吸收熱交換器中冷卻液的高溫,提高制暖效果。熱泵式汽車空調(diào)系統(tǒng)工作原理圖(圖4)。

      圖4 熱泵式汽車空調(diào)系統(tǒng)工作原理圖

      圖5 某型純電動(dòng)汽車空調(diào)電子控制系統(tǒng)簡圖

      表2 《新能源汽車空調(diào)檢測與維修》課程框架表

      純電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的空調(diào)電子控制系統(tǒng)原理也存在部分異同。某型純電動(dòng)汽車空調(diào)電子控制系統(tǒng)簡圖,如圖5。圖中藍(lán)色虛線框內(nèi)的控制原理與傳統(tǒng)車相同,空調(diào)控制單元根據(jù)空調(diào)控制面板上A/C開關(guān)、風(fēng)速開關(guān)、風(fēng)門模式開關(guān)并結(jié)合溫度傳感器(環(huán)境溫度、蒸發(fā)箱溫度、冷卻液溫度)、壓力傳感器和陽光傳感器等信號(hào),控制電動(dòng)壓縮機(jī)、風(fēng)門電機(jī)和冷卻風(fēng)扇等執(zhí)行器。紅色虛線框中的部件為純電動(dòng)汽車獨(dú)有,空調(diào)控制單元控制高壓直流電驅(qū)動(dòng)PTC加熱器和電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)是否需要處于工作狀態(tài)。

      三、《新能源汽車空調(diào)檢測與維修》課程框架設(shè)計(jì)

      汽車維修作業(yè)通常是從發(fā)現(xiàn)汽車故障現(xiàn)象開始,經(jīng)過檢測→分析→恢復(fù)等一系列流程最終排除故障,整個(gè)流程都圍繞“排除故障現(xiàn)象”開展的,新能源汽車空調(diào)檢修也不例外。將典型故障現(xiàn)象或常見作業(yè)內(nèi)容設(shè)為項(xiàng)目,設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)情境,將一個(gè)完整的故障排除過程拆分為工作原理、工具使用、電路查詢、數(shù)據(jù)分析、方案制定、檢測方法、拆裝流程等的單個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)。《新能源汽車空調(diào)檢測與維修》課程框架表,見表2。

      四、結(jié)語

      盡管新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)工作原理和結(jié)構(gòu)組成與傳統(tǒng)汽車有著一定區(qū)別,但其故障現(xiàn)象與檢測故障的方法卻還是萬變不離其宗。通過分析,發(fā)現(xiàn)《新能源汽車空調(diào)檢測與維修》課程框架表中的項(xiàng)目3、項(xiàng)目4、項(xiàng)目5與項(xiàng)目2中的部分內(nèi)容與傳統(tǒng)汽車空調(diào)課程中的學(xué)習(xí)內(nèi)容基本一致,這也就減少了下階段課程開發(fā)的難度與工作量,可以把更多精力放在開發(fā)新能源汽車空調(diào)獨(dú)有的學(xué)習(xí)內(nèi)容上,爭取早日開發(fā)出貼合企業(yè)發(fā)展需求,真正把典型工作任務(wù)引入到技能教學(xué)中,能讓學(xué)生在“做中學(xué),學(xué)中做”的新能源汽車空調(diào)維修實(shí)訓(xùn)課程。

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