一汽丰田普锐斯空调压缩机异常烧蚀

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背景

车型:一汽丰田普锐斯 NHW20L,1.5L 1NZ-FE发动机 行驶里程:132805km

现象

空调不制冷,启动发动机开启空调后,空调压缩机发出异常声响。

分析

当启动发动机,开启空调时,空调压缩机发出异常声响,很明显空调压缩机内部肯定出现了问题。询问此车当时的维修班组才知,此车在一个月前因为空调不制冷,换过空调压缩机、膨胀阀、蒸发器,并清洗了空调管路。为什么会在一个月后又出现空调不制冷,且空调压缩机发出异常声响。带着疑问,拆下了空调压缩机,发现内部已经严重烧蚀,如图1所示。 与正常的空调压缩机相比(如图2所示),形成强烈的反差。 为什么在更换新的空调压缩机后,短短的一个月内烧得如此严重,心中充满了疑问。 接下来简单介绍一下普锐斯的空调系统:此车属于混合动力车型,与传统的空调压缩机由皮带驱动不 同,采用的是ES18 电动变频压缩机,由内置电机驱动,空调变频器提供的交流电(201.6V)驱动电机,变频器集成在混合动力系统的变频器上。即使发动机不工作,空调控制系统也能工作。这样,能达到良好的空气状况,也减少了油耗。压缩机转速可以被控制在空调ECU 计算的所需转速内。 电动变频压缩机包含一对螺旋线缠绕的固定蜗形管和可变蜗形管、无刷电机、油挡板和电机轴,如图3 所示。 固定蜗形管安装在壳体上,轴的旋转引起可变蜗形管在保持原位置不变时发生转动。这时,由这对蜗形管隔开的空间大小发生变化,实现冷气的吸入、压缩和排出等功能。 电动变频压缩机的工作原理(如图4 所示): 01-01 吸入:在固定蜗形管和可变蜗形管间产生的压缩室的容量随着可变蜗形管的旋转而增大,这时,气态制冷剂从进风口吸入。 01-02 压缩:吸入步骤完成后,随着可变蜗形管继续转动,压缩室的容量逐渐减小。这样,吸入的气态制冷剂逐渐压缩并被排到固定蜗形管的中心了。当可变蜗形管旋转约2 周后,制冷剂的压缩完成。 01-03 排放:气态制冷剂压缩完成而压力较高时,通过按压排放阀,气态制冷剂通过固定蜗形管中心排放口排出。 再次询问维修班组,此车是发动不起,拖车过来的,而且有警告灯点亮。故障码为P0AA6,混合动力蓄电池电压系统绝缘故障。清除该故障码后,车辆可以正常启动,但是打开空调后,发现空调不制冷,且空调压缩机发出异常声响。根据这条线索,查看维修手册,对于这个故障码,维修手册中提到产生的原因为空调压缩机电机或空调变频器的绝缘电阻小,故障可能发生部位:带电机的压缩机总成;带转换器的变频器总成。 而现在空调压缩机又出现了异常烧蚀,加上故障码所指的可能发生部位,结合二者推测,可能空调压缩机内部出现了绝缘电阻小的情况,但是又是什么让新的空调压缩机在短短一个月内出现了绝缘电阻小,且严重烧蚀的故障呢?再次查看维修手册,在空调系统内发现了这么一条注意事项,具体内容如下: 02-01 电动变频压缩机使用NDOIL11 02-02 制冷循环中,如果使用(或加入)少量ND-OIL11 以外的油,则电绝缘性能大大下降,从而导致DTC(即故障码)输出 02-03 如果意外地使用了其他油而输出DTC,则收集压缩机中的压缩机油,更换为ND-OIL11,增加NDOIL11的比率 02-04 如果大量ND-OIL11 以外的油进入系统,则要更换主要组件(蒸发器、冷凝器和压缩机)。否则,电绝缘性能会下降,从而导致DTC 输出 于是,立即询问当时的维修班组,回答是在更换新的空调压缩机时,大量使用了ND-OIL8 的油,从而解释了P0AA6 故障码的产生。再次观察烧蚀的空调压缩机,发现此空调压缩机上确实写有加注制冷剂型号和压缩机油的型号,如图5 所示。

方案

没有办法,只能再次更换新的空调压缩机, 并订购两瓶ND-OIL11油,跟ND-OIL8 相比,从油的颜色 来看,二者几乎没有区别,但是用手触摸感觉ND-OIL11 比ND-OIL8黏稠度要高些。当清洗完空调管、蒸发器、冷凝器,并换上新的空调压缩机,加注了制冷剂和ND-OIL11 油。开启空调后,异响是没有了,但是空调制冷效果不是太好。用IT-2 读取故障码,没有故障码。读取空调系统 数据流,发现压缩机转速(Compressor Speed) 为5499r/min, 压缩机目标转速(Compressor Target Speed) 为5500r/min,如图6 所示,感觉空调压缩机转速有点偏高,而且空调压缩机一直工作,无法像正常车一样,在一定温度后能停止工作,然后再次工作。 说明空调ECU 通过相应的传感器检测到了制冷的实际温度跟设定温度的差距,从而提高了压缩机的转速且让它一直工作,来达到相应的制冷温度,显然此空调压缩机工作异常。怀疑空调压缩机烧蚀时,可能导致膨胀阀内有些堵塞,导致阀门开启困难。于是,更换了膨胀阀,重新加注制冷剂后,感觉空调明显变冷,恢复了正常,再次读出数据流,如图7 所示,压缩机转速(Compressor Speed)为3000 r/min,压缩机目标转速(Compressor Target Speed) 为3116r/min, 且能正常停止、工作,转速也在正常范围,故障排除。

备注

故障总结:普锐斯属于混合动力车型,采用了电动变频压缩机,为了保证压缩机和压缩机壳内部高压部分的绝缘性能,采用了有高级绝缘性能的压缩机油(ND-OIL11)。所以,当加入大量(ND-OIL8)压缩机油后,则电绝缘性能大大下降,从而导致相应的故障码输出,但是应该没有到压缩机电路发生短路程度。因为压缩机使用高压交流电,如果压缩机电路发生断路或短路,HV ECU 将切断空调变频器电路来停止向压缩机供电,即空调压缩机无法工作。正因为这样导致空调压缩机能工作,但是绝缘性能大大减弱,在高压交流电作用下可能导致一定的漏电,使得空调压缩机内部烧蚀,一定烧蚀后导致管路及膨胀阀有些堵塞,膨胀阀开启困难,造成制冷不佳。 而空调ECU 根据目标蒸发器温度(由车内温度传感器、湿度传感器、环境温度传感器和日照传感器计算而来)和蒸发器温度传感器检测的实际蒸发器温度计算压缩机目标转速。再由空调ECU 发送目标转速到HV ECU。HV ECU 根据目标转速控制空调变频器,控制压缩机以符合空调系统操作的速度工作。 正因制冷不佳,从而导致了空调ECU 为了能达到设定的制冷温度,发送到HV ECU 的目标转速偏高,使得空调变频器控制的空调压缩机转速偏高且一直工作,也一定程度上加剧了空调压缩机的烧蚀,从而也解释了为什么更换了新的空调压缩机后,空调压缩机的转速偏高且一直工作的原因。以上纯属本人观点,如果有不同的观点,望同行能指点。 同时,此车的维修也提醒了我们,对于混合动力车型应提高注意,最好能了解其工作原理及查看相关维修手册后,再对其进行维修,不要想当然,以避免维修错误。

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