高等教育自学考试
毕 业 设 计
丰田凌志ES240空调系统分析
办学单位： 华南理工大学 班 级： 汽车检测与维修 2010级 学 生： XXX 010111526795 指导教师： XXX 副教授 提交日期： 2012 年 12 月 20 日
中文摘要
随着汽车工业的发展和人们生活水平的提高，人们对汽车的舒适性、安全性的要求日益提高，汽车空调已由原来只给高档轿车配置，发展为被各型客车、货车、工程车和特殊用途车辆广泛采用的标准配置汽车空调的普及、发展和不断创新已成为汽车行业的一大亮点。
全文共4章，内容包括：汽车空调概述；丰田凌志ES240汽车空调的制冷系统；丰田凌志ES240空调系统的维护与保养；丰田凌志ES240空调制冷系的故障诊断与检修。
本文从实际出发，全面、系统地阐述了丰田凌志ES240空调控制系统的结构和工作原理，介绍了ES240空调系统的基本结构、工作原理、使用和保养知识以及其常见的故障，并对故障进行分析和探究，找出了引发故障的原因，并对其进行排除。 关键词：凌志；空调系统；原理；故障诊断
Abstract
With the development of the automobile industry and the improvement of people's living standard, the requirements of the comfort and safety is increasing day by day, the car air conditioning already from originally only to high-grade car configuration, development for each passenger cars, trucks, tractors and special purpose vehicle is widely adopted by the popularity of the automobile air conditioner standard configuration, development and innovation that has become a feature of the car industry.
This text is Consist of 4 parts, It include: overview of automotive air conditioning; Air conditioning refrigeration system in Toyota ES240 Lexus; Maintenance and maintenance of air conditioning system in Toyota Lexus ES240; Fault diagnosis and maintenance of air conditioning refrigeration system in Toyota Lexus ES240.
This article is proceed from the reality, comprehensive, formulate the structure and working principle of air conditioning control system in Toyota Lexus ES240 , and it introduces its basic structure, working principle, knowledge of using and maintenance and its common faults and fault analysis and inquiry, finding out the reason of causing the failure, and ruled out it. Key words: The Lexus; Air conditioning system; Principle; Fault diagnosis
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目 录
中 文 摘 要………………………………………………………………………………………I Abstract…………………………………………………………………………………………I 1汽车空调概述……………………………………………………………………………………1 1.1汽车空调的发展历程……………………………………………………………………1 1.2汽车空调的特点…………………………………………………………………………2 1.3汽车空调的发展趋势……………………………………………………………………3 2丰田凌志ES240汽车空调的制冷系统…………………………………………………………4 2.1丰田凌志ES240汽车空调的特点及其结构……………………………………………4 2.2丰田凌志ES240汽车空调的原理与电子控制系统……………………………………5 2.3 丰田凌志ES240空调制冷系统的原理与组成…………………………………………7 2.4丰田凌志ES240空调的制冷部件及功用………………………………………………8 3丰田凌志ES240空调系统的维护与保养……………………………………………………12 3.1丰田凌志ES240空调系统的使用方法…………………………………………………12 3.2丰田凌志ES240空调系统日常维护保养措施…………………………………………12 3.3丰田凌志ES240空调系统日常保养方法………………………………………………14 4丰田凌志ES240空调制冷系的故障诊断与检修……………………………………………15 4.1故障诊断与检修的注意事项……………………………………………………………15 4.2空调系统常见故障分析与排除案例……………………………………………………16 4.2.1案例一…………………………………………………………………………………16 4.2.2案例二…………………………………………………………………………………18 4.2.3案例三…………………………………………………………………………………19 结 论……………………………………………………………………………………………20 参考文献…………………………………………………………………………………………21 致谢………………………………………………………………………………………………22
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1 汽车空调概述
1.1 汽车空调的发展历程
汽车空调是汽车技术和制冷空调技术的有机结合体。因此，当汽车技术发展到一定程度，人们对生活的要求也越来越高的时候，工程师们就自然会想到把空调技术引入到汽车里面，使人们能在享受快速行驶的乐趣同时，还能在炎炎夏日拥有一份清凉，在寒风刮起的冬季拥有一份温暖。
随着人们对汽车舒适性的要求不断提高，汽车空调也由低级到高级，由功能简单向到1927年发展到具有加热器、鼓风机和空气滤清器等比较完整的供热体系。目前，在中国国内大部分货车仍然在使用单一的供暖系统。
第一阶段：单一制冷。1939年由美国通用汽车公司首先在轿车上安装机械制冷降温的空调器。成为汽车空调的先驱。现在在热带、亚热带地区，汽车空调使用的任然是单一制冷系统。
第二阶段：冷暖一体化。1954年由美国通用汽车公司首先在纳什牌轿车上安装冷暖一体化的空调器。因此汽车空调基本上具有调节控制车内温度、湿度的功能。所以随着汽车空调技术的改进，冷暖一体化空调基本上具有降温、除湿、通风、过滤、除霜等功能。因此这种冷暖一体化式的空调在目前的使用量是最大的。
第三阶段：自动控制的汽车空调。冷暖一体化汽车空调由于需要人工操作，显然增加了驾驶员的工作量，同时控制的质量也不是太理想。1964年美国通用汽车公司将自动控制的汽车空调安装在凯迪拉克轿功能齐全方向发展。汽车空调的发展可以概括以下五个阶段：
第四阶段：单一供暖。1925年在美国出现利用汽车冷却液通过加热器的方法取暖。车上。由于自动空调装置使用了电子控制方法，所以只要预先设定好温度，机器就能自动的在设定的温度范围内工作，达到调节车内空气的目的。
第五阶段：微机控制的汽车空调。1973年由美国通用汽车公司和日本五十铃汽车公司一起联合研究微机控制的汽车空调系统，在1977年都安装在各自生产的汽车上。伴随着微机技术的发展，微机控制的汽车空调功能不断的提高和完善，实现了控制显示数字化，冷、暖、通风三位一体化，还有故障诊断智能化。目前，高档轿车全自动空调已经和车身计算机系统组成局域网络，由计算机根据车内外的环境条件，自动的控制空调系统的工作，实现了空调的运行与汽车运行的相关统一，极大的提高了调节效果，节约了燃料，从而也增强了汽车的整体性能和乘客的最佳舒适性。
从市场需求方面看，汽车空调装置应进一步降低成本，提高燃油经济性；从车身制造方面看，随着车厢底盘的降低及车辆向大型化、高级化发展，需要进一步提高汽车空调各组成装置的紧凑性和效率；从乘客和驾驶员方面看，车内温度要合理分布，设备操作要简便，空调装置应向全季节型发展。
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（1）向全自动化方向发展：早期汽车空调系统的进出风系统、冷气系统和暖气系统彼此间互相独立，因而他们的控制系统也自成一体，而且都是手动控制， 凭人的感觉来调节开关，因此温度、湿度及风量很难控制。这几年，随着电子计算机的普及并逐步用到汽车空调系统，因此空调系统的控制效果日趋完善，空调设备的性能也越来越高，系统控制向自动微调智能化发展，冷、暖、通风三位一体化，控制设定、运行及报警实行数字显示化，由电脑根据车内外环境温度和人工设定要求，自动控制压缩机运转、热水阀开度、风机速度、辅助发动机转速及各种风门的开闭位置，并且有故障判断和记忆功能。由于实现了自动微调智能化，这不但提高乘员的舒适性，而且节省能源、缩短故障判断周期。 （2）提高舒适性：当前不少汽车空调系统的制冷和采暖是各自独立的系统。在潮湿的季节，车窗玻璃上经常会有雾气，若要除去雾气，必须启动冷气装置，但这样将会导致车厢内更冷。如果开启热风，吹出的热空气湿度大，除雾效果不是太理想，也很容易导致人感觉到闷。为了克服这种缺点，目前汽车上度配置了全季节型的空调系统。此系统具有换气、采暖、除湿、制冷等所有的功能，夏天由发动机驱动制冷系统，冬天由加热器制热采暖，在过渡季节则采用制冷与采暖混合吹出的温和风进行除湿，使车厢内换气情况达到最佳状态。
（3）高效节能、小型轻量化：要进一步降低空调装置的质量和外形尺寸，必须提高各组成装置的结构紧凑性和效率。因此应改进各部件的结构，完善各部件的制造工艺，改进空调装置的布局，提高空调装置的性能。在压缩机方面，变排量压缩机进一步得到发展和应用，涡旋压缩机前景看好。在1993年涡旋式压缩机正式使用在汽车空调上。换热器也进一步向高换热性能方向发展。平流式冷凝器和层叠式蒸发器进一步发展，层叠式管片工艺与多元平流式原理在蒸发器和冷凝器上相互渗漏、相互结合，出现多元流层叠式蒸发器和叠片式多元平流冷凝器。管子内肋翅更细化，壁厚和直径进一步减小，翅片的开口及凸凹形状将更准确、更科学，翅片的厚度也更薄。
（4）向环保型汽车空调发展：环保型那个汽车空调的发展主要体现在环保制冷剂的采用上。
现在作为制冷剂的碳氢化合物，不仅环保性能优越，气化潜热大，制冷性能略大于其他制冷剂，还与矿物油相容，又容易获得，价格便宜。因此，碳氢化合物在汽车空调系统中实际使用的安全性，仍然有待于进一步大量的试验和周密性的考虑。
1.2 汽车空调的特点
家用或中央空调都是安装在固定位置上，工作环境相对比较稳定：但汽车空调室安装在行驶的汽车上，不但在凹凸不平的路面上颠簸，而且也会遭受风吹雨打的侵袭，所以汽车空调的环境相对恶劣，因此汽车空调必须具备以下特点才能满足要求：
（1）汽车空调冷负荷要求大而且冷负荷变化也大。要求冷负荷大的原因主要有几个方面：一是汽车的车身薄，而且是金属壁面，车体隔热困难；二是为增加汽车视野，车体玻
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璃门窗所占面积大，而车内材料和车体对太阳射线的吸收系数也大，因此汽车的辐射热量也大；三是汽车车内乘员密度大，人体热量也大，因此要求制冷的能力也大；四是汽车也是高速运动物体，与外界对流热交换量大。
（2）系统中制冷剂流量变化幅度大，设计困难。对于 汽车发动机带动的空调系统，由于汽车车速变化大，发动机的转速变化可从600转每分钟变到4000转每分钟，因为压缩机转速与发动机转速成正比，故转速变化也可能高达7倍，这样给系统的流量控制、冷量控制、系统设计带来困难。对于轿车则企望用可变排量压缩机减少因转速变化造成系统冷量的频繁变化。
（3）不便用电力作为动力源，必须要用汽车发动机或辅助发动机来带动压缩机，因而在动力源的处理上汽车空调比房间空调机困难的多。
（4）冷凝温度高。对于汽车而言，冷凝器置于汽车水箱前面，通风冷却效果受发动机水箱辐射热、汽车的行驶速度、路面尘土污染的影响，尤其在汽车怠速或者爬坡时，不仅是冷却温度及冷凝压力异常升高，而且影响汽车发动机水箱的散热，装在 汽车车身侧面的冷凝器冷却条件更不理想。
(5)对机组的强度、抗震性能要求高。汽车空调与 汽车其他部件一样，处于剧烈而且频繁的震动和冲击工作条件下，抗震性能要求高，需要机组各部件有足够的机械强度和缓冲减震措施，而且对连接管路的走向、弯曲形状、密封性能、连接扭矩都有严格要求，否则就会因为震动而松动造成制冷剂泄漏。
（6）制冷剂容易泄漏。除因震动剧烈外，汽车空调压缩机是开启式结构，制冷剂容易从轴封、缸体结合处泄漏。另外，冷凝器容易受飞石击伤或者泥浆腐蚀产生渗漏现象。制冷剂还会通过软管微量渗漏。
（7）汽车结构紧凑，可以通过减少自身质量来减少不必要的能耗，一次汽车空调不仅要求体积小、质量轻，这就是汽车空调部件大都采用铝制部件的原因。 （8）由于车厢高度低，风量分配不易均匀，因而车内温度不均匀。
1.3 汽车空调的发展趋势
（1）控制向自动微型计算机智能化发展。微型计算机控制的汽车空调系统，不仅将在轿车上应用，在大客车及其他车型上也将得到进一步应用。
（2）变排量压缩机进一步得到发展和应用。变排量压缩机以其独特的优点，无疑将在去汽车空调中获得更加广泛的应用，在加工工艺、材料等问题得到更好的解决后，涡旋式压缩机将以其高效、节能、零部件少等优点大受人们欢迎。
（3）新型空调结构和系统得到发展。目前，汽车空调除了单一制冷以外，不少汽车开始使用双向空调，即像家用空调一样，采用热泵系统，夏季制冷、冬季供暖。
（4）出现新型空调部件。新结构、新材料、新工艺将不断应用于汽车空调部件，主要体现在热交换器和管口连接上，以保证得到更理想的性能。
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2丰田凌志ES240汽车空调的制冷系统
2.1 丰田凌志ES240汽车空调的特点及其结构
众所周知，汽车空调是采用发动机的动力为代价来完成调节车厢内空气环境的。因此了解汽车空调的特点，有利于进行汽车空调的使用和检测维修。与家庭室内空调相比，汽车空调主要有如下特点：
（1）丰田凌志ES240汽车空调安装在行驶的车辆上，它是属于非独立式空调结构，因此它承受着剧烈而频繁的振动和冲击，因此，空调中的各种部件都需具有足够的强度和抗振能力，而且接头应牢固并防漏。不然将会造成汽车空调制冷系统的泄露，这样将会破坏了整个空调系统的工作状态，丧失了空调的空能，严重的将会损坏制冷系统的压缩机等部件。因此在使用中驾驶员要经常检查空调系统内制冷剂的多少。据统计，由于制冷剂的泄露而引起的空调故障约占全部故障的80%.因此要保证制冷剂的充足。
（2）丰田凌志ES240汽车空调所需的动力均来自汽车发动机。 据测试，该车安装了此类型空调后，耗油量会增加10%到20%（与车速有关）。发动机输出功率减少10%到12%.
（3）丰田凌志ES240汽车空调系统是用来控制车内的温度和湿度的，来提高驾驶员和乘客的舒适性。然而广本雅阁轿车空调系统对车内冷气、暖气供应、通风除尘、除湿、车内温度实行统一布局、设计、控制的。为了充分利用有限的空间，而形成了一个功能齐全和性能多样的空气调节系统，而在结构上采取了一系列的措施，使得空调系统具有单独获得冷气、暖气、通风除尘、被调 空气先降温除霜等功能，因此丰田凌志ES240采用的是自动空调系统，空调控制面板中微处理器能根据车内外环境来自动调节车内的温度和湿度。当电控元件出现故障时，根据液晶显示屏显出故障从而为维修人员提供方便。
另外丰田凌志ES240汽车空调系统一般主要由空调制冷系统、供暖通风系统、温度自动控制系统组成。系统零件位置如图2-1所示。
（a）
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(b)
图2-1 丰田凌志ES240空调系统零件位置图
2.2丰田凌志ES240汽车空调的原理与电子控制系统
2.2.1 丰田凌志ES240汽车空调的原理
丰田凌志ES240汽车采用的是自动空调控制系统，自动空调通过空调ECU检测车内外温度和太阳辐射等等，根据驾驶员所设置的温度，自动地调节鼓风机转速和空气温度，从而将车内温度保持在设定的温度。如下图2-2所示：
图2-2 丰田凌志ES240汽车自动空调工作原理
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在丰田凌志ES240汽车自动空调中，每个传感器独立地将信号传送到空调器ECU，空调器ECU根据预先编制程序的标准，识别这些信号，从而独立地控制一个或多个执行器。使车内的温度，湿度，风速保持在设定的模式，从而营造一个舒适的乘驾环境。
2.2.2 丰田凌志ES240汽车空调电子控制系统
丰田凌志ES240汽车电子控制空调系统根据从各种传感器采集来的信号给空调控制ECU,然后空调ECU通过预定程序进行识别、计算、自动地控制各种执行器工作。
丰田凌志ES240汽车自动空调电子控制系统由以下三部分组成：如表2-1所示：
表2-1 丰田凌志ES240汽车自动空调电子控制系统 5
元件 传感器 ECU 执行器
汽车自动空调电子控制系统的工作过程
功能 提供一个信号给空调ECU 采集各个传感器信号计算比较后控制执行器 接受ECU信号产生相应的动作 （1）传感器提供信号给空调ECU ，主要信号有： 1）驾驶员面板设定的温度信号和功能选择信号；
2）车室内温度传感器、车外环境温度传感器、阳光辐射温度传感器等各种传感器输入信号；
3）空气混合门的位置反馈信号； 4）压缩机同步传感器转速信号。
（2）空调ECU接收各种信号，并根据温度平衡方程式K=A+B+C+D分析比较后，传送控制信号给空调执行器 （K:驾驶员输入设定的调温键电阻值 A:车室内温度电阻值 B:车外空气温度电阻值 C:吹风出口温度电阻值 D:阳光照射、环境、节能修正量的温度电阻值）
1）送风量控制信号：电脑根据车内温度与设定的温度之间偏差，对送风量进行连续、无级的调节；
2）车外新鲜空气与车内循环空气的自动切换控制信号； 3）压缩机各加热器工作的控制信号； 4）空气混合风门的控制信号。 （3）执行器接受空调ECU指令工作。
1）向驱动各种风门的伺服电机或真空驱动器输送的信号； 2）控制风机电机转速的电压调节信号； 3）控制压缩机开停信号。
另外，丰田凌志ES240汽车空调压缩机同步传感器安装在压缩机端部，用于检测压缩机的转速，压缩机每转一圈，同步传感器产生4个脉冲信号输送给空调ECU，空调ECU比
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较压缩机转速与发动机转速，使空调ECU准确判断压缩机是否打滑或皮带断裂，并及时控制压缩机的停转，同步传感器为电磁式结构，当压缩机工作时，安装在压缩机电磁离合器上的主轴随之转动，传感器与主轴之间的磁阻随齿圈的转动，磁感线圈就产生感应电动势，输出给空调ECU。
丰田凌志ES240汽车自动控制系统控制空调ECU是根据驾驶员设定的温度及各种传感器输入的数据计算送风温度和空气混合风档开度值，汽车空调ECU根据计算值向伺服电动机等执行元件发出控制信号、实现空调的各种控制功能。当驾驶员把设定温度设定在最冷或最热的时候，空调ECU将用存储在ECU中的固定值进行控制，达到使汽车空调响应速度加快的功能。
2.3丰田凌志ES240制冷系统的原理与组成
汽车的空气调节，是以人为的方式对驾驶室和车厢内的空气流量、温度、湿度和清洁度全部或部分的进行调节，为乘员创造出舒适的环境。因此，在夏天，汽车里需要持续不断地将车内空气中的热量移到较高温度的大气中去，使车厢内温度降低，并一直保持一定范围的舒适温度。因此就要用到制冷系统来完成。
基本的制冷系由制冷剂和四大机件组成：压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器组成。制冷循环工作原理是在这样的：低温低压的液态制冷剂流入蒸发器，从车厢内空气中夺走蒸发所需的热量（车厢内空气因此冷却），流出蒸发器时，制冷剂因吸热而由液态汽化成低温低压的气态。压缩机吸入低温低压的气态制冷后，将其压缩成高温高压的气体，排至冷凝器中，冷凝器将高温高压气态制冷剂强行冷却，使制冷剂由高温高压气态冷凝成中温高压液态，流入膨胀阀，经膨胀阀膨胀减压后，又变为低温低压的液态制冷剂，重新回到蒸发器入口，完成了制冷剂由液态吸热气化成气态，又由气态放热冷凝成液态的工作循环。
由此可见，制冷循环应包括以下四个变化过程。
（1）压缩过程：压缩机将蒸发器出口处的低温（约0℃）、低压（约0.15MPa）的气态制冷剂增压为高温（70-80℃）、高压（1.5MPa左右）的气态过热制冷剂，流入冷凝器冷却降温。
（2）冷凝过程：过热气态制冷剂进入冷凝器散热冷凝为液态制冷剂。冷凝过程的后期，制冷剂成为高压、中温（约40℃）的过冷液体。
（3）膨胀过程：制冷剂通过膨胀阀后体积变大，其压力和温度急剧下降，则使中温、高压液态制冷剂变成低温（约-5℃）、低压（约0.15MPa）的湿蒸汽，以便进入蒸发器中迅速吸热蒸发。在制冷剂蒸发膨胀过程中进行节流控制，供给与制冷负荷相适应的制冷剂流量，从而达到所需的制冷温度。
（4）蒸发过程：从膨胀阀流出的制冷剂，通过蒸发器不断吸热气化变成低压（约0.15MPa）、低温（约0℃）的气态制冷剂，吸收车厢中的热量。
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上述过程周而复始地进行下去，便可达到降低蒸发器周围温度的目的。丰田凌志ES240汽车空调制冷循环如下图2-3所示：
图2-3丰田凌志ES240汽车空调制冷循环
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2.4 丰田凌志ES240空调的制冷部件及功用
丰田凌志ES240汽车制冷系统主要由压缩机、冷凝器、干燥贮液器（容器）、膨胀阀、蒸发器、输液软管以及风扇（电动冷却风扇、送风机马达）等组成。其中。蒸发器、送风机马达、膨胀阀。蒸发器温度传感器以及送风机电阻等组成冷却和送风机组件，位于汽车仪表板下方；压缩机、电动冷却风扇和冷凝器、干燥贮液器等位于汽车发动机舱内。这些部件的主要功用分述如下。如图2-4所示：
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图2-4丰田凌志ES240空调零件结构位置图
（1）压缩机
压缩机是对气态制冷剂进行加压的加压泵，它是制冷系统的心脏。压缩机使制冷剂在制冷系统中产生循环。它的主要工作机理是通过活塞在汽缸中上下运动，改变压缩机内气态制冷剂的体积，达到增压目的。
（2）电磁离合器
电磁离合器一般位于压缩机轴毂总成上，有旋转线圈式与固定线圈式两种。旋转线圈式电磁离合器在压缩机运转时，电磁线圈与皮带轮一起旋转，线圈的两个端子各自焊在两个铜环上，通过两个碳刷输入励磁电流；固定线圈式电磁离合器如图2-5所示，它主要由皮带盘、电磁线圈、离合器驱动片、轴毂总成组成。电磁线圈的一端搭铁，另一端经过空调温度自动控制开关与电源相连。当冷气开关开启时空调温控继电器吸合，压缩机的电磁线圈通电，产生电磁力吸入离合器驱动片，紧压在皮带盘侧缘上，两者结合成一体，皮带轮的驱动力经驱动片与轴毂总成带动压缩机旋转，冷气系统即开始工作。当汽车空调温度达到所设定的温度时，空调温控继电器线圈断电，切断了电磁离合器线圈的电源，轴毂上的驱动片在弹簧片弹力的作用下与皮带盘相分离，于是压缩机停止运转。
（3）冷凝器和蒸发器
冷凝器构造如图2-6所示，由铜管或铝管制成芯管，并在芯管周围焊接散热片所组成。
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凌ES240的冷凝器装在水箱的前方。从压缩机压出的高温（约80℃）高压气态制冷剂流入冷凝管芯管中，当冷却风扇转动或车辆行驶时，空气吹过冷凝器冷却芯管中的制冷剂，使其变为中温（约40℃）高压的液态制冷剂。
蒸发器的结构如图2-7所示，它是由铝制芯管和散热片组成，蒸发器的作用与冷凝器的功用相反。制冷系统循环时，高压液态制冷剂经膨胀阀后压力降低，即开始汽化吸收芯管散热片及周围的空气的热量。配置送风机加速热交换循环，使车厢内的气温开始下降。
图2-5 电磁离合器 图2-6 冷凝器
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图2-7 蒸发器
（4）贮液干燥过滤器（容器）
贮液干燥过滤器如图2-8所示。它主要由玻璃视液镜、吸取管、粗过滤器、硅胶、过滤器及壳体所组成。贮液干燥过滤器的作用是滤去制冷剂中杂质及水分，保证流出贮液干燥器为百分之百的液态制冷剂。玻璃视液镜用以观察制冷剂是否够量。若视液镜很明净，表示系统有足够的制冷剂；如出现气泡，则表示系统进入了空气；若见到乳白色的雾状物，说明干燥过滤剂已从贮液干燥过滤器中逸出，随制冷剂一起在中循环。
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图2-8储液干燥过滤器 图2-9膨胀阀
（5） 膨胀阀
丰田凌志ES240制冷系统使用的膨胀阀为自动温度控制式膨胀阀，膨胀阀的结构如图2-9所示。丰田凌志ES240的膨胀阀主要是由感温筒、膜片、膨胀阀壳体、球阀、弹簧等部件组成。膨胀阀安装在蒸发器入口处。感温筒内装制冷剂，通过直径细小的毛细铜管连接在膨胀阀膜片的上方。感温筒捆绑于蒸发器出口的管路上。
当压缩机运转时，蒸发器出口处的热负荷使感温筒中的制冷剂膨胀，膨胀阀膜片上方的压力升高，膜片向下移动顶开球阀。来自贮液干燥过滤器器的液态制冷剂从小孔喷入蒸发器，因突然膨胀而成为低压蒸汽，吸收蒸发器芯管周围空气的热量而汽化为低压气态制冷剂。当蒸发器出口处温度降低时，感温筒中的制冷剂收缩，膨胀阀膜片上方的压力减小，膜片向上移动，球阀开启行程变小，则喷入蒸发器的制冷剂的量减小，导致空气制冷量减小；当压缩机停止运转时，膨胀阀膜片上方的压力与蒸发器入口处压力相等，膨胀阀弹簧作用使球阀关闭，防止制冷剂倒流回压缩机。
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3 丰田凌志ES240空调系统的维护与保养
3.1 丰田凌志ES240空调系统的使用方法
丰田凌志ES240轿车装备的空调是环保型自动空调--称“自动温湿控制系统“， 具有自诊断功能。 它将根据您所选择的保持车内温度的制冷、 加热及通风等需求， 自动挑选最佳组合，不但制冷速度快，温度控制精确，而且吹出的风是混合风， 具除温功能，使空气更清新，令您更舒适。
本空调系统既可进行全自动操作，亦可采用半自动方式。当您已将风扇按 6 7 钮设置在ＡＵＴＯ（自动）位，并设定好所希望的车内温度，此时按下ＡＵＴＯ （自动）按钮，本空调系统将进入全自动控制状态，令您得到最舒适、最理想的享受。
当空调处于全自动状态时，也可通过手动方式进入半自动操作状态，如手动 调节风扇转速或利用Ａ／Ｃ按钮。
合理的出风口设置能令空调效果到达车内的每个角落。其中，来自中央和仪表板两侧出风口的气流方向是可以调节的，而侧出风口还可用其下方的旋钮开放或关闭。
此空调系统共有四个出风模式，令使用起来更加得心应手： （1）当你需要既进暖风，又要除霜时，选择I模式； （2）当只需要进暖风时，选择II模式； （3）当你希望车内通风时，请选择III模式； （4）当你只是开启冷气时，则选择IV模式。
在冬天和下雨天，挡风玻璃容易产生雾气，从而妨碍你的驾驶。这是你可以适当开一下空调器，或选择按钮，即进入本空调系统的快速除霜功能，这样就可以迅速消除这些小烦恼。
该空调系统共设置了两种进风模式：
1）车内循环模式（当车驾驶在车外空气环境较差路段时，选择该模式可避免车外的灰尘、烟雾等进入车内）；
2）车外循环模式（在空气环境正常的情况下选择该模式，随时保持车内空气的清新） 注意：挡风玻璃底部有车外进风口，要避免被异物堵塞，还要切勿把阳光传感器的温度传感器遮盖住或是溅上任何的液体物质。
3.2 丰田凌志ES240空调系统日常维护保养措施
如果是冬天应调到外循环，否则玻璃会上雾。A/C开关在冬天打开有除湿的作用，若车玻璃已经上雾就需要打开，这样在把雾气吹散的时间上要比不开时快；如果外面的温度很低的话，压缩机就不会工作，就算是打开也是不会工作的，所以不会增加汽车的油耗。
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华南理工大学高等教育自学考试 丰田凌志ES240空调系统分析
(1) 先放热气再开空调。如果车在烈日下停放时间太长，车辆启动后不要立刻启用空调。先把所有车窗都打开，启动外循环，把热气排出去，等车厢内温度下降后，再关闭车窗，开启空调。但不宜频繁开启和关闭空调，以免损坏空调系统。 (2) 车内开空调时，不应在车内吸烟。
(3) 在空气进气口附近不能堆方物品，以免进气口被堵，致使空调系统空气流通受阻。 (4) 经常清洁出风口和驾驶室内的灰尘与污垢。这既有助于汽车的美观，还对驾驶人员以及乘客的身体健康有益。
(5) 停车后使用空调系统时间不宜过长。如果车内有人，车门窗紧闭，这样极易导致车内一氧化碳浓度升高而引起中毒。
(6) 在停车前几分钟关掉冷气，稍后开启自然风，在停车前是空调管道内的温度回升，消除与外界的温差，从而保持空调系统的相对干燥，避免因为潮湿造成大量霉菌的繁殖。 (7) 在低速行驶时尽量不使用空调。在交通堵塞时，为了提高空调效能而使发动机以较高转速运转，这样做对发动机和空调压缩机的使用寿命有不利影响。
(8) 不要先熄火再关空调。因为车辆在下次启动时，发动机会带着空调的负荷启动，高负荷会损伤发动机。
(9) 空调滤芯过滤空气中的灰尘等杂质，应经常检查更换，保证空调有足够的进风量，从而保证空调的制冷效果。
(10) 冷凝器容易积聚灰尘和小飞虫，这会影响冷媒的散热，应常用清水清洗，除去污垢，保证空调制冷效果。
定期查新，经常清新，定期使用；具体的做法就是1：
1) 选择合适的空调温度。当然在夏季，许多人喜欢把温度调的很低。殊不知当温度调得过低，会影响身体健康，所以空调温度调整一定要适宜。人体最适宜的温度是 20℃至25℃，超过28℃，人就会觉得闷热。而低于14℃，人就会感觉到冷。因此，汽车空调应将车内温度控制在18℃至25℃之间，温度过低的话也容易使人生病。
2) 夏季进车立即启动内循环。汽车在烈日下停放的时间较长时，有些车主喜欢一启动汽车就立刻开启空调并开启内循环，认为这样可以让车厢内温度下降得快一点。但因为车内的温度比车外温度高，所以这样反而效果不好。刚进入车内的时候，应该先开窗通风，并开启外循环，把热气都排出去。等车厢内温度下降之后，再换成内循环。
3) 人们都知道要在全封闭状态下使用空调。对于汽车空调也一样，在使用过程中若车门，车窗关闭不严，将使制冷效果不佳，而且还浪费燃油。
4) 空调出风口方向随意调。有的车主在使用空调时，不注意调整空调吹风的方向，这不利于发挥空调的最佳效果。根据冷空气下沉、热空气上升的原理，正确的做法应该是，开冷气时将出风口向上，开暖气时将出风口向下。
5) 长时间开着空调。有的车主常常在上车后就一直开着空调，但是长时间使用空调会使冷凝器压力过大，这会对制冷系统造成损耗，因为空调是发动机的一个沉重负担，而发
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动机本身就是一个发热体，更何况在高温天气下。一些小排量汽车在这种情况下甚至会出现水沸现象，影响驾驶也降低了空调效率。因此每次使用空调时间不宜过久，如果车内温度已经达到舒适的温度，就可以把空调关掉，隔一会儿再开。
6) 不要开着空调在车内吸烟。由于车厢内吸烟，烟雾一下子排不出去，刺激眼睛和呼吸系统，不利于健康，若吸烟，应将空调通风控制调整到“排出”位置，使车厢内烟雾排出车外。
7) 不在开着空调的停驶车内长时间休息或睡眠。由于汽车密封好，车辆停驶时，车厢内通气性差，若此时开着空调休息或睡眠，很可能因发动机排出的一氧化碳气体漏入车内引起人员中毒，甚至死亡。
8) 低速行驶时尽量不使用空调。行车中遇到交通堵塞时，不要为提高空调效能而使发动机以较高转速运转，因为这样做对发动机和空调压缩机的使用寿命都有不利影响。
9) 先熄火再关空调。有的车主常常在熄火之后才想起关闭空调，这对发动机是有害的，因为这样在车辆下次启动时，发动机会带着空调的负荷启动，这样的高负荷会损伤发动机。因此每次停车后应先关闭空调再熄火，而且也应该在车辆启动两三分钟、发动机得到润滑后，再打开空调。
3.3 丰田凌志ES240空调系统日常保养方法
另外，丰田凌志ES240汽车空调系统保养有四种方法2：
(1) 全面检查空调:夏季首次使用空调时应先检查一下空调系统， 如通过储液罐检查制冷液及空 调滤芯是否过脏、散热器是否有异物等。
(2) 注意空调的清洗:有些新手总是要等到空调效果不好时，才想起清洗空调，这是不对的。应该做到的空调滤清器要定期更换，因为北京春天沙尘较多，柳絮飘飞，这些都会沾在滤清器上，容易滋长细菌， 使空调产生霉味，因此最好每年的春季过后更换一次。 另外，冷凝器也要定时清洗，而且要将水箱拆下来，清洗才能彻底。
(3) 定期开放大风量:有的车主因为不喜欢空调开到高挡时发出的噪音，因此很少或从不将空调开到大风量。但是空调使用时会吸进很多灰尘，定期开大风能将空调风道内表面的浮尘吹出来，这是保持空调清洁的一种简单的方法。另外，也要用专用的风道清洗液进行杀菌、清理和除异味.
(4) 停车后先不要关闭空调系统:车到达目的地后，一般都是关上空调车门后就直接离开。与秋冬季节不同，炎热的夏季里，车内外的巨大温差会导致空调系统发霉，进而滋生霉菌。因此车主应在到达目的地之前几分钟关掉冷气，开启自然风，使空调管道内的温度回升， 消除与外界的温差，从而保持空调系统的相对干燥，避免霉菌繁殖。
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4 丰田凌志ES240空调制冷系的故障诊断与检修
4.1 故障诊断与检修的注意事项
（1）冷却系统检修时应遵守如下注意事项3： 1) 不得在密封场所或近明火处搬运制冷剂。 2) 必须戴防护眼镜。
3) 小心别让液体制冷剂碰到你的眼睛或皮肤。如果液态制冷剂碰到你的眼睛或皮肤： 1 不要擦。○2 用大量冷水冲洗那个部位。○3 将清洁的凡士林涂在皮肤上。 ○
4 立即去医院由医生作专门的处理。○5 不可以自己处理。 ○
（2）更换制冷剂管路零件时：
1) 在更换之前，慢慢地放掉管路中的制冷剂。
2) 立即将螺塞拧入脱开的零件，以防止水分和灰尘进入。 3) 不要把新的冷凝器或压力表等的螺塞拆下后放置一边。
4) 在装新的压缩机之前，将制冷剂从充气阀放出（如图4-1所示4）。如果不先将制冷剂放出，则当螺塞拧下时，压缩机机油将于气态制冷剂一起喷出。
5) 管子弯曲或拉长时不可用焊枪，如果用焊枪加热管子，将会在管子内生成一层氧化物，造成如灰尘沉积之类的问题。
图4-1充气阀
（3）在搬运制冷剂容器（维修罐）时： 1) 储液罐绝对不能加热。 2) 储液罐必须保持在40℃以下。
3) 如果用热水加热维修罐，应注意，决不能吧维修罐顶部的阀浸入水中，因为水可能渗入制冷循环中。
4) 切勿重复使用空的维修罐。
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（4）在空调器工作中补充气态制冷剂时：
1) 如果在制冷剂循环中制冷剂气体不足，则机油润滑将不好，并可能发生压缩机烧坏，所以必须避免这种情况。
2) 如果高压侧的阀打不开，制冷剂反向流动可能使维修罐破裂，因此只需打开和关闭低压侧的阀。
3) 如果维修罐倒置，制冷剂以液态装入，则该液体被压缩，造成压缩机故障，因此制冷剂必须处于气态。
4) 注意不能装太多的气态制冷剂，因为这会造成诸如冷却不足，燃油经济性差和发动机过热等故障。
（5）当使用高压气筒式漏气试验机时：
1) 当使用明火时，首先应保证在使用它之前没有可燃物质。 2) 注意当气态制冷剂与灼热零件接触时会产生有毒气体。
4.2 空调系统常见故障分析与排除案例
4.2.1 案例一：丰田凌志ES240空调出风口的风忽冷忽热，且断断续续
故障现象:在打开丰田凌志ES240点火开关时，按下“A/C”按键后，空调控制器上的A/C开关指示灯闪烁，然后按下AOTO键，分别设置几种不同的温度与进风模式，但感觉出风口吹出来的风是一阵冷一阵热，而且是断断续续的，打开引擎盖检查，发现压缩机又是工作有时不工作，但停车一段时间后，在重复刚才的试验，开始也吹冷风，有时候就会出现上述情况。
故障分析与排除:丰田凌志ES240是自动空调控制系统，采用的是它是在传统的手动控制的控制器上，加装了一系列检测车内、车外和导风管处的温度变化以及太阳辐射的传感器，并且具有自我诊断的功能。丰田凌志ES240空调系统的自诊断功能是指当空调ECU检测到某些传感器或执行元件控制电路发生故障时，其故障自诊断系统将故障以故障码的形式存储起来，在检修时只要按下操作面板上的指定键，就可以读取故障码。则丰田凌志ES240汽车自诊断码的读取方法是5：
(1) 同时按下控制面板上的“自动空调”与“车内空气循环键”。 (2) 打开点火开关到“ON”位置。
(3) 此时，A/C指示灯及温度显示屏上的指示灯1秒的时间间隔连续闪烁，同时蜂鸣器叫40ms。
(4) 从温度显示屏上读出故障码。 (5) 查出故障码的含义。
(6) 故障排除后，按下控制面板上的OFF键退出诊断状态，并拔下保险丝盒中的“DOME”保险丝10秒以上，即可消除故障码。
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故障诊断的过程：由于该车的故障比较特殊，为了准确的找出空调系统的故障部位，需按照以下步骤进行检查和诊断。 1) 先检查会引起故障的几大因素
① 制冷系统制冷剂充足，系统没有泄漏点。 ② 压缩机传动皮带没有松动和磨损。
③ 蒸发器温度传感电压在15℃时1-1.8V在0℃时量得电压为2.0-2.4之间，为正常值。
④ 阳光传感器电压在有光照时为<4 V，没有光照时为4-4.5 V之间，为正常值。 ⑤ 水温传感器的电压，当蒸发器温度在0℃时为2.8-3.2 V，40℃时为1.8—2.2 V之间，为正常值。
⑥ 压缩机同步传感器的电阻在正常情况下25℃时530-650KΩ，100℃时为670—890 KΩ。为正常值。
⑦ 膨胀阀工作正常。 ⑧ 空调ECU电源及接地正常。
经检查，该车空调系统的以上部件都正常。 2) 自动空调系统的检查
① 读取故障码。最先使用元征汽车电脑检测仪ADC2000进行检测，测出来的故障码为22，查阅故障码表得知是压缩机同步传感器电路开路或短路故障。
为了慎重起见，拔下DOME保险丝10秒后重新装上，用人工方式读取故障码，从温度显示屏上读取的故障码也为22。 ② 检查压缩机同步传感器。
根据故障码的指示，故障部位应为压缩机位置， 检查压缩机同步传感器：拆开同步传感器连接插头，用万用表的欧姆档测得传感器的阻值为612Ω.（25℃），说明传感器正常。由于传感器安装在压缩机内部固定不动的，输出的导线和接头表面也看不到有明显的破损。到此为止，故障部位仍然没有发现。
因此再次用万用表测量同步传感器时，稍用力拉电线，万用表指针就摆动，发现表面看起来完好的传感器信号线上有一并不起眼的口子，里面可以看见有几根细小的铜线连着，问题有就出现在这里。 ③ 排除故障
用一根新的导线替换原来传感器的导线，并且用绑带固定好线束同时紧固周围机件螺丝，消除空调ECU原先的故障记忆码。试车后，AOTO A/C指示灯不再亮起。再读取故障码，空调系统显示为正常码。 ④ 排除故障后的试验
将汽车停放在阴凉地方关闭车所有的门窗，起动发动机保持转速在2000r/min左右，在冷疑器前面放一辅助风扇15分钟后在空调出风口处正中央放置根温度计，随后在空调控
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制面板上选择多种温度下的调温设置。当按下AOTO A/C键后并设置温度在20℃时，从温度计上读取的也为20℃，证明空调系统已能按驾驶员所设置的不同自动的调节车内的温度、湿度、风量等。之后又用歧管压力表检查管路压力，读表显示高压为1.45MPa低压在0.18MPa，系统压力正常。 ⑤ 分析造成故障的原因
由于压缩机同步传感器转接导线的接触不良，随着汽车在行驶途中的震动，信号线也时而导通时而断开，使得同步传感器传送给空调ECU的同步信号时断时通，当没有信号送到空调ECU时，空调ECU就停止向压缩机电磁离合器提供电源，使压缩机不运转，形成此车的故障。但是同步传感器的连接信号线并没有完全断开，还有些铜线能偶尔接触着。因而就出现制冷时冷气时有时无的奇特故障现象。
4.2.2 案例二：丰田凌志ES240空调系统泄漏冷媒
故障现象:空调系统漏冷媒，自动空调，冷媒为氟利昂12 。
故障分析与排除:氟利昂12气体扩散的害处人所共知，所以为试压缩机是否动作而注入氟利昂12，然后再放到空气中去应该说是相当不负责任的作业。本来应该首先注入氟利昂12，然后启动空气压缩机，进行各种试验之后，再确认自动空调的动作。不管哪儿不灵，再接着进行维修作业。
作为检查泄漏氟利昂12部位的成熟方法，有卤素喷灯式和催化剂反应式两种试验仪表，但是都往外漏冷媒介质，这些介质即使碰上香烟的烟雾也会发生化学反应，情况并不理想。为此制做了一个试验装置。它需要零件极少，操作极其方便。使用空气压缩机给管路加压，然后向有关地方喷射发泡剂，目视即可检查泄漏点。
实际检查的结果是蒸发器泄漏。为此更换了蒸发器、膨胀阀、O形圈、输送管及储液箱。这样连今后可能发生问题的潜在故障也都一次性处理好了。 注意事项：使用自制的装置处理故障有以下几点需要特别注意 (1) 蒸发器被外壳包裹，只有拆下外壳才能进行目视检查；
(2) 发泡剂绝对不能使用肥皂水，否则就是日后生锈的根源，应该使用维修大型车空气制动时用的发泡剂；
(3) 使用的空气筒在强度上要留有余地，确保不致发生爆裂事故； (4) 注入系统的高压气体得保证含水量低，即注入干燥气体；
(5) 在可疑部分喷射发泡剂，如果不能起泡，可以等待几分钟。 顺便指出，喷上发泡剂就起泡的那种程度的泄漏，用耳朵就可以听到漏气声；
(6) 要使用维修轮胎时使用的灵敏空气压力表，以防止空气筒内压力过高； (7) 虽说是使用干噪空气，作业完了后还要进行抽真空作业，以彻底除去水分； (8) 在作业时限定最大压力不超过700kPa；
(9) 泄漏点不明确或者泄漏量较小时，应原封不动地放置一夜，然后计算压力下降
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：
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值。依此决定系统是否泄漏及可不可以填充冷媒介质。
更换附件之后也可以把氟利昂12换成R134a。 R134a吸湿能力特别强，因此在抽真空除水作业时对容量大的冷凝器、蒸发器等要预先加热，以帮助水分的蒸发，这是很重要的。
4.2.3 案例三：丰田凌志ES240空调工况不稳故障
故障现象:一辆丰田凌志ES240轿车空调，在制冷系统工作初期，制冷情况还基本正常；待蒸发器口吹出的风较冷(约在16-18℃)时，压缩机自动停.转一段时间后，压缩机又自动接上运转，并再度制冷。如此往复，车厢内的温度只能保持在16-18℃，不能继续下降。 故障分析与排除5:
根据上述故障现象，可初步判断是制冷系统中的膨胀阀“冰塞”。因为“冰塞”时，在膨胀阀左侧的高压液态制冷剂，无法经过球阀而蒸发成低压、低温汽化的制冷剂(因为此时球阀处已被“冰塞”堵住，没有通道)。这样，蒸发器得不到足够的过冷蒸汽，当然也就没有冷气送出了。而当压缩机停转一段时间后，膨胀阀处的“冰塞”被解冻，通道被打开，又恢复制冷。“冰塞”后，压缩机自动停止转动的原因是\"冰塞\"后低压侧的压力降低，使低压开关起作用。
为了尽快地确认膨胀阀处是否“冰塞”，采用如下检查方法：用小块棉花球蘸上酒精，点燃，然后加热阀体数分钟。通过加热后，低压侧压力回升，压缩机恢复工作。这说明膨胀阀处确实有“冰塞”。要排除“冰塞”，就要排除系统中的水分。其方法是：将系统全部解体，对各部件分别进行清洗，然后吹干及烘干，并更换一个新的贮液干燥一过滤器，再按严格的操作程序装复。经这样处理后，故障被排除。
故障分析：“冰塞”是由于空调系统中有水分进入产生的。如维修操作不当，抽真空不彻底，以及制冷剂或冷冻机油中的含水量偏多等，都会使水分进入系统中。为了去除水分，在系统中都安装有贮液干燥一过滤器，其中的干燥剂可吸收进入系统中的少量水分。但若进入系统的水分过多，则会使干燥剂失效，从而导致“冰塞”。
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结 论
随着我国汽车工业的高速发展，作为汽车技术现代化标志之一的汽车空调技术在我国
蓬勃发展。汽车空调大大改善了乘坐环境，提高了成员的舒适性。近年来，各种完善的多功能型空调装置的应用，受到用户的普遍欢迎。但对于汽车空调维修人员来说将面临新的挑战！
本文以丰田凌志ES240汽车空调不制冷这一故障现象为载体，将汽车空调的总体结构、工作原理等理论知识与其故障检修技能及正确使用知识融为一体，涉及机械传动、电动机、低压电器、热力学等多方面的理论知识以及相关方面的故障诊断与检修经验。在学习过程中，通过对故障进行全过程的检修，认真训练每个环节和步骤，掌握每个环节涉及的理论知识，加深对汽车空调制冷系统工作原理的理解。
通过本项目的学习，应能独立地进行以下工作：能对丰田凌志ES240汽车空调系统故障的常规检查；能对丰田凌志ES240汽车空调制冷系统的整体认识、维护与保养；能对丰田凌志ES240汽车空调制冷系统的常规故障检测与排除；能正确使用汽车空调制冷系统的检测维修设备；能进行汽车空调完全不制冷故障的原因分析、检测诊断、维修和排除工作。
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致 谢
大学三年的学习生活即将结束，回顾三年，自认为收获颇丰。在这里感谢我的老师们一直以来的指导与帮助。几年的学习，让我对专业知识有了更强的掌握，同时在学校学到了为人处世的技巧，在大学三年愉快的度过。很感谢大学三年的生活，感谢老师与同学们，还有我的家人，他们的支持与情感是我一生永久的财富。在整个过程中，我学到了新知识，增长了见识。在今后的日子里，我仍然要不断地充实自己，争取在所学领域有所作为。脚踏实地，认真严谨，实事求是的学习态度，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神是我在这次设计中最大的收益。我想这是一次意志的磨练，是对我实际能力的一次提升，也会对我未来的学习和工作有很大的帮助。时至今日，论文基本完成。从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个写作过程难以用语言来表达。历经了几个月的奋战，紧张而又充实的毕业设计终于落下了帷幕。回想这段日子的经历和感受，我感慨万千，在这次毕业设计的过程中，我拥有了无数难忘的回忆和收获。
在论文的写作过程中，也得到了许多同学的宝贵建议，同时还到许多在工作过程中许多同事的支持和帮助，在此一并致以诚挚的谢意。
感谢所有关心、支持、帮助过我的良师益友。
还要感谢大学三年来所有的老师，为我们打下专业知识的基础；同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励，此次毕业论文才会顺利完成。在我的学业和论文的研究工作中无不倾注着老师们辛勤的汗水和心血。老师的严谨治学态度、渊博的知识、无私的奉献精神使我深受启迪。从尊敬的导师身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理。在此我要向我的导师致以最衷心的感谢和深深的敬意。 最后衷心感谢在百忙中批改论文的老师。
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