汽车底盘与车身电控技术电子ppt课件第九章.ppt

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1、第九章 汽车空调系统结构原理与故障诊断技术 学习目标： 1. 了解汽车空调系统的功能和特点,了解制冷剂和冷冻机油的特性。 2. 掌握汽车空调制冷系统的基本原理、组成和制冷循环工作过程。 3. 掌握制冷系统主要零部件结构、工作原理和控制过程、汽车空调的控制原理。 4. 熟悉汽车空调系统的维护和检修基本方法。第一节 汽车空调系统的功能、特点、类型与制冷原理一、汽车空调系统的功能,二、汽车空调系统的特点 1）抗冲击能力强：由于要承受汽车上的剧烈而频繁的振动和冲击，故要求空调系统各个零部件有较强的抗震能力，接头应牢固且能防漏，并要求部件之间采用软管连接。 2）动力源多样化：汽车空调系统的动力一般取自于

2、汽车发动机，称为非独立式空调系统。只有大型客车、专用冷藏车的空调系统因制冷量大才采用单独的发动机驱动，称为独立式空调系统。 3）电力控制源多样化：一般汽车采用12V单线制电源，高级豪华轿车多采用5V双线制作为电力源，而大型车辆则采用24V单线制电源。 4）制冷效果要强：由于汽车受到太阳直接辐射，产生的热量大，要求汽车空调降温迅速，致使空调压缩机负荷变化大，制冷效果要强。 5） 控制方式多样化：一般车辆采用手动控制；高级豪华轿车采用自动控制或气动控制。 6）要求结构紧凑、质量小：由于汽车空间有限，故要求空调系统能够在有限的空间内安装，且不能使汽车增重过大。 7）车内风量分配不匀：故汽车空调风道的

3、设计成为空调系统设计的最大难点之一。,三、汽车空调系统的类型 汽车空调系统的类型可分为下列三种： 1）手动控制空调系统； 2）半自动控制空调系统； 3）全自动控制空调系统。四、自动空调系统的组成 自动空调系统的组成如 图9-1 所示,图9-1 汽车自动控制空调系统组成示意图,图9-1 汽车自动控制空调系统组成示意图,五、制冷基本原理 （1）制冷基本原理 如 图9-2 所示：图9-2 制冷循环流程,（2）制冷系统的组成与制冷循环工作过程 1）制冷系统的组成：如 图9-3 所示。图9-3 制冷系统组成与制冷循环工作过程,（2）制冷系统的组成与制冷循环工作过程 1）制冷系统的组成：如 图9-3 所示

4、。图9-3 制冷系统组成与制冷循环工作过程,2）制冷循环工作过程：如下：,图9-4 斜盘式压缩机结构,图9-4 斜盘式压缩机结构,1. 压缩机 （1）压缩机的功能 压缩机是制冷循环系统的总动力源（心脏），其功能是：驱动制冷剂循环流动，将低温（约0）低压（约150KPa）d的气态制冷剂压缩成为高温（月65）高压（1300KPa）的气态制冷剂。 （2）压缩机的种类 压缩机品种有斜盘式（翘板式）、曲柄连杆式、转子式、叶片式、螺杆式、和涡旋式等。曲柄连杆式主要用于大中下客车空调系统，小轿车则普遍采用斜盘式压缩机。 （3）斜盘式压缩机的结构 斜盘式压缩机又称翘板式压缩机，主要由电磁离合器、旋转斜盘、带锥

5、齿轮的行星盘、汽缸与活塞、吸气阀片与排气阀片以及缸体等组成。桑塔纳2000GSi轿车所采用的SE5H-14型“斜盘式”压缩机如图9-4所示： （4）电磁离合器的结构原理 1）电磁离合器的功能：根据制冷系统需要接通或切断发动机与压缩机之间的动力传递。它作为压缩机总成的组成部分安装在压缩机的最前端。,2）电磁离合器的结构组成：由电磁线圈、驱动带轮、压盘、轴承等组成。驱动带轮由发动机的三角皮带轮驱动；压盘用三只片簧与压盘轮毂相连接；压盘轮用平键与压缩机轴连接。 当压缩机工作时，其动力传递路线为：发动机的三角皮带轮压缩机驱动带轮压盘压盘轮毂平键压缩机轴。 3）电磁离合器的“工作原理”如 图9-5 所示

6、：,图9-5 电磁离合器结构,（5）空调压缩机的工作过程 1）压缩机与汽车发动机之间的动力联系均通过电磁离合器进行控制，而电磁离合器又受空调A/C开关、温度控制器、和压力开关等部件控制。 2）当电磁离合器线圈电路未接通时发动机曲轴通过三角带轮驱动压缩机驱动带轮空转因此，压缩机系统处于不工作状态。 3）当电磁离合器线圈电路接通时电磁吸力将压缩机驱动带轮与压盘结合发动机曲轴通过三角带轮驱动压缩机驱动带轮旋转带动压缩机轴、斜盘一起转动斜盘通过推力轴承驱动行星盘沿轴向往复摆动带动活塞往复运动使制冷剂循环流动制冷。 压缩机的工作过程如 图9-6 所示：,图9-6 空调压缩机工作过程示意图,图9-6 空调

7、压缩机工作过程示意图,2. 冷凝器 （1）冷凝器的功能、安装位置与电控风扇 1）功能：是将压缩机送来的高温、高压气态制冷剂中的热量散发到车外，使其成为高温、高压液体，然后进入储液干燥器。 2）安装位置：它一般均安装在发动机冷却液散热器的后面。 3）电控风扇：在冷凝器的前面还安装有电控风扇，当温度达到设定值时，温控开关将自动接通风扇电路，以增强冷凝器和散热器的散热效果。 （2）冷凝器的结构 冷凝器的结构如 图9-7 所示：,图9-7 冷凝器的结构a) 管片式冷凝器与散热器； b) 管带式冷凝器,图9-7 冷凝器的结构a) 管片式冷凝器与散热器； b) 管带式冷凝器,3. 膨胀阀 图9-8为桑塔纳

8、2000系列轿车空调系统膨胀阀、蒸发器、鼓风机等的安装位置： （1）热力膨胀阀的功能 1）节流降压：将来自储液干燥器的高温、高压液态制冷剂通过节流变成低温、低压液态制冷剂保证制冷剂能够在蒸发器内蒸发汽化吸热以便降低车内空气温度。 2）调节流量：即调节制冷剂流入蒸发器的流量使其适应制冷负荷变化的需求避免发生“压缩机的液击”现象、“冷气不足”现象或蒸发器表面“结霜结冰”现象。 “压缩机的液击”现象：是指流入蒸发器的液体制冷剂过多导致部分未能蒸发的制冷剂进入压缩机后由于压缩压力升高而 产生“液击”导致压缩机叶片损坏的现象。 “冷气不足”现象：是指流入蒸发器的液态制冷剂过少使得蒸发器不能提供足够的制冷

9、剂来进行蒸发吸热导致车厢出现冷却不足和温度过高的现象。 蒸发器表面“结霜结冰”现象：是指流入蒸发器的制冷剂过多产生蒸发器表面结霜和结冰障碍空气在蒸发器芯之间流动导致空调系统制冷能力降低。,图9-8 桑塔纳2000系列车空调系统主要部件安装位置,（2）热力膨胀阀的种类与结构原理 1）热力膨胀阀的种类：有“内平衡式”、“外平衡式”和H形膨胀阀（又称整体式膨胀阀）三种。由于后者工作可靠、结构紧凑而普遍采用。H形膨胀阀的结构如 图9-9 所示：图9-9 H形膨胀阀的结构示意图,（2）热力膨胀阀的种类与结构原理 1）热力膨胀阀的种类：有“内平衡式”、“外平衡式”和H形膨胀阀（又称整体式膨胀阀）三种。由于

10、后者工作可靠、结构紧凑而普遍采用。H形膨胀阀的结构如 图9-9 所示：图9-9 H形膨胀阀的结构示意图,4. 蒸发器 1）蒸发器的功能：蒸发器安装在热力膨胀阀高压通道出口与低压通道入口之间，如 图9-8 所示。其功能是产生冷却和降温除湿。 2）蒸发器结构特点：结构与冷凝器相似，也是由铜管（或铝管）和铝片（或铁片）组成的热交换器。也分管带式和管片式两种类型，为提高蒸发效率，普遍采用全铝管带式蒸发器。所不同的是： 蒸发器的功能与散热器的功能正好相反它是通过管带来吸收其周围空气的热量使空气降温而变成冷气故蒸发器又称为冷却器。 其次，蒸发器的“芯管”的直径较大，且管壁较薄因此与散热器不能互换使用。 3

11、）蒸发器工作原理： 当经过热力膨胀阀节流降压后的“低温、低压液态制冷剂”在蒸发器内部流动时由于制冷剂“产生蒸发和汽化而吸热”并通过蒸发器的管壁和吸热片吸收风道中气体的热量使空气降温变为冷气（即产生冷源）再通过鼓风机将冷气送往车内的各个出风口从而达到使车厢内降温的目的。 在蒸发器产生冷气的同时空气中的水分由于温度降低而凝结在蒸发器的表面变成水滴水滴滴落在收集器中然后排出车外从而达到除湿的效果。,5. 储液干燥器 1）储液干燥器的功能： 用于临时性的存储一些制冷剂：当蒸发器制冷负荷变化或制冷系统有微量泄漏时，及时向制冷系统补充制冷剂，以保证制冷循环连续稳定地进行， 干燥作用：利用干燥剂吸收制冷剂中

12、的水分，防止制冷系统产生“冰堵”（是指因温度过低导致水分结冰而堵塞循环系统）；它还可起到气液分离的作用。安装在冷凝器与膨胀阀之间。 2）储液干燥器的结构：储液干燥器的结构如 图9-10 所示：,图9-10 储液干燥器的结构,二、汽车空调控制部件结构原理 1. 温度控制器 1）蒸发器温度控制器的功能：蒸发器温度控制器又称恒温器，其功能是根据蒸发器表面温度的高低，接通或切断空调压缩机的电磁离合器线圈电路，以确保蒸发器表面温度保持在14的稳定范围内。常用的温控器有波纹管式和热敏电阻式两种类型： 2）波纹管式温度控制器：又称压力式温控器， 波纹管式温度控制器的结构组成：主要由感温管、波纹伸缩管、温度调

13、节凸轮、弹簧、触点等组成。 在感温管内充装有制冷剂饱和液体，其一端与波纹伸缩管相连，另一端插入蒸发器的吸热片内部（约2025mm）。 可通过转动温度调节凸轮来改变弹簧的预紧力，达到改变蒸发器的温度调节范围的目的。 波纹管式温度控制器控制原理：波纹管式温度控制器结构原理如见图9-11 ：,图9-11 波纹管式温度控制器,图9-11 波纹管式温度控制器,3）热敏电阻式温度控制器：又称电子控制式温度控制器。 热敏电阻式温度控制器的组成与特点：主要由热敏电阻式蒸发器温度传感器、电子放大电路、电磁离合器继电器等组成。具有反应迅速、控制精度高等优点。 电子控制式温度控制器的控制原理：例如丰田航行者中型客车

14、所采用的电子温控器其构成为：热敏电阻式温度传感器、4只晶体管、电阻、电容和二极管等： （a）热敏电阻式温度传感器采用负温度特性，具有温度升高电阻减小的特点，图安装在蒸发器空气出口处，以感测出口冷气的温度； （b）温控器的温度由电位器设定； （c）触点常开型继电器由晶体管控制，继电器触点K串联在压缩机电磁离合器线圈电路中。 电子温控器的电路原理图如 图9-12 所示：,图9-12 热敏电阻式温度控制器,图9-12 热敏电阻式温度控制器,2. 怠速控制装置 （1）怠速控制装置的功能 1）增加怠速控制装置的必要性：在非独立式空调系统中，是依靠发动机驱动制冷压缩机和散热器冷却风扇的，而当怠速或低速时

15、由于冷却风扇的风量与风压不足使冷却液温度升高 发动机容易产生过热； 发动机辐射热增加使冷凝器温度和压力异常升高使压缩机功率迅速增大增加了发动机的怠速负荷导致发动机工作不稳定和容易产生熄火并引起电磁离合器打滑或传动带损坏； 怠速或低速时发电机所发出的电能严重不足而制冷系统需要消耗大量电能这是一种非常不利的工况 为解决上述各种矛盾必须增加发动机怠速控制装置。 2）怠速控制装置的功能：通过在怠速时，自动切断压缩机电磁离合器电路而使压缩机停止运转的方法来防止汽车怠速时，由于压缩机负荷造成发动机工作的不稳定。 怠速控制装置可分为怠速继电器和怠速提高装置两种类型。 （2）怠速继电器 1）怠速继电器电路原理

16、：怠速继电器电路原理如 图9-13 所示：,图9-13 怠速继电器电路工作原理,图9-13 怠速继电器电路工作原理,2）怠速继电器的功能：利用点火线圈的脉冲数作为控制信号（将汽车制冷系统的怠速控制线连接在点火线圈的低压负极上面）通过在怠速时，自动切断压缩机电磁离合器电路而使压缩机停止运转的方法来防止汽车怠速时，由于压缩机负荷造成发动机工作的不稳定。 3）怠速继电器的电路组成： 频率/电压转换电路：发动机转速信号由点火线圈负极接线柱送入怠速继电器电路，电路中、及相应的阻容元件组成一个频率/电压转换电路。送入的发动机转速信号经电阻衰减、滤波后，由晶体管放大，放大后的脉冲电压又被由电容、电阻和二极管

17、组成的“微分电路”微分，使其脉冲宽度为一固定值，再经晶体管“放大整形”，经“滤波”后，使在由 组成的“分压电路”两端得到一个电压幅值与输入脉冲的频率成反比的直流电压，该电压经电位器分压后送入由、组成的施密特触发器电路的输入端，用来控制触发器的导通和截止。 施密特触发器电路：触发器再通过继电器K来控制压缩机电磁离合器线圈电路的接通和断开。,3. 加速控制装置 加速控制装置如 图9-14 所示：图9-14 桑塔纳轿车加速控制装置,4. 环境温度开关 1）环境温度开关的功能：环境温度开关也是串联在电磁离合器电路（或串联在空调放大器电路）中的一只保护开关。当环境温度高于4时，其触点闭合；当环境温度低于

18、4时，其触点断开，切断电磁离合器线圈电路或空调放大器电源，使压缩机停转。 2）环境温度开关的使用注意：当环境温度低于4时，压缩机内冷冻机油粘度较大，可能导致压缩机润滑不良而损坏。故在环境温度低于4时，不宜开动空调系统。但某些汽车空调手册规定，在冬季也应定期开动空调系统，以保证压缩机及其管路连接部位和“阀类”零件的密封元件不因缺油而干裂损坏。故此项保养工作应在环境温度高于4时进行。 5. 怠速提高装置 发动机EFI系统的怠速控制装置结构如 图9-15 所示：,图9-15 发动机EFI系统的怠速提高装置结构,图9-15 发动机EFI系统的怠速提高装置结构,6. 冷却液过热开关 冷却液过热开关又称冷

19、却液温度开关，其功能是防止发动机在过热的情况下使用空调。它一般安装在发动机散热器或冷却液管路上，以便监测发动机冷却液温度。 1）当发动机冷却液温度超过某一规定值（如奥迪100型轿车的设定值为120）时过热开关触点断开（或闭合），再通过空调放大器切断电磁离合器线圈电路，使压缩机停转。 2）当发动机冷却液温度降低到某一规定值（如奥迪100型轿车的设定值为106）时过热开关触点自动复位，压缩机恢复工作。 7. 压力开关 1）压力开关的功能与安装位置：压力开关又称为制冷继电器，其功能是当制冷系统工作压力异常时（过高或过低），自动切断电磁离合器线圈电路使压缩机停止运转，或接通冷凝风扇的高速挡电路，使其高

20、速运转。以达到防止制冷系统压力过高或过低而损坏压缩机和制冷部件。它一般安装在储液干燥器上。 2）压力开关的分类：压力开关可分为高压开关、低压开关或高、低压双向复合开关三种。高压开关和低压开关的结构和外形如图9-16所示：,图9-16 高压开关和低压开关的结构和外形a) 触点常闭型高压开关； b) 低压开关,图9-16 高压开关和低压开关的结构和外形a) 触点常闭型高压开关； b) 低压开关,8. 过热限制器 1）过热限制器的功能：用于当压缩机温度过高时，切断电磁离合器电路。 2）过热限制器的结构原理：它包括过热开关和熔断器两部分，过热开关如 图9-17 所示：,图9-17 过热开关 a) 早期

21、模式； b) 新模式,3）过热限制器的电路原理： 如 图9-18 所示：图9-18 过热限制器的电路原理,4）使用注意：当熔断器断路后，不会自行恢复。一定要仔细检查制冷系统： 是否因泄漏而缺少制冷剂。否则，即使接好低熔点金属丝，很快又会烧断； 若检查确认制冷剂不缺乏，就可能是过热开关损坏，需要更换新的过热开关。,9. 高压泄压阀 高压“泄压阀”结构压力如 图9-19 所示： 图9-19 高压泄压阀结构,第三节 汽车空调采暖与通风系统的结构原理 一、采暖系统 采暖是汽车空调重要组成部分，汽车暖风装置是对车内空气进行加热的装置。 1. 采暖系统的功能 1）驱寒：汽车空调通过向车内提供暖风提高车内温

22、度以驱寒。 2）祛湿：冬季或初春，汽车内外温差较大，车窗玻璃会起雾或结霜，影响驾驶员和乘员的视线且有碍行驶安全。汽车空调通过向车内提供暖风达到祛湿之目的。 2. 采暖系统的分类 1）水暖式暖风系统：即利用发动机的冷却液热量采暖，多用于轿车。 2）独立热源式：在客车和大型货车多采用专门的燃烧供热暖风装置。 3）综合预热式：即上述两种方式的综合，多用于大型豪华客车。 3. 水暖式暖风系统的工作过程,水暖式暖风装置如 图9-20 所示：图9-20 水暖式暖风装置,二、通风系统 1. 通风装置 通风装置的功能是通过不断吸入车外新鲜空气与排除车内污浊空气来实现车内通风换气。其通风方式有如下3种： 1）动

23、压通风：也称自然通风，是利用汽车行驶时，车身对“外部”所产生的风压为动力，在车身适当之处开设进风口和排风口，以实现车内通风换气。一般轿车的进风口设在车窗的下部“正风压”区；而排风口设在轿车尾部的负风压区。 2）强制通风：是指利用鼓风机强制将车外空气送入车厢内而进行通风换气的方式。此种方式需要设备和耗能，在备有冷暖气设备的汽车上，大多采用通风、供暖和制冷的联合装置。 3）综合通风：是指同时采用动压通风和强制通风。其结构复杂。但最简单的综合通风系统是在自然通风的车身上，安装强制通风扇。根据需要可分别或同时使用。可基本满足各种气候条件下的通风换气的要求。,2. 空气净化装置 1）空气净化装置分类：汽

24、车空调状态所采用的空气净化装置分为空气过滤式和静电集尘式两种。前者是在空调系统的送风和回风口处设置空气滤清装置，它仅能滤除空气中的灰尘和杂物，结构简单，只需定期清理滤网上的赃物即可，故广泛用于各种汽车空调系统中。,图9-21 静电集尘式空气净化装置原理框图,2. 空气净化装置 1）空气净化装置分类：汽车空调状态所采用的空气净化装置分为空气过滤式和静电集尘式两种。前者是在空调系统的送风和回风口处设置空气滤清装置，它仅能滤除空气中的灰尘和杂物，结构简单，只需定期清理滤网上的赃物即可，故广泛用于各种汽车空调系统中。,图9-21 静电集尘式空气净化装置原理框图,2）静电集尘式净化装置：在空气进口的过滤

25、器后面再设置一套静电集尘装置,或单独安装一套静电集尘装置。它除了具有过滤作用外，还有除臭、杀菌和产生负氧离子等项使车内空气更为新鲜洁净的作用。因其结构复杂、成本高，多用于高级轿车和旅行车上。图9-21 所示为其净化过程： 图9-22 所示为一种实用的静电集尘式空气净化装置：图9-22 静电集尘式空气净化装置,3. 配气装置 图9-23 所示为两种典型的配气方式：图9-23 典型配气方式的温度调节a) 空气混合式； b) 全热式,3. 配气装置 图9-23 所示为两种典型的配气方式：图9-23 典型配气方式的温度调节a) 空气混合式； b) 全热式,第四节 汽车空调自动控制的控制内容与控制原理一

26、、控制内容 1. 温度控制 温度控制系统包括车内温度传感器、车外温度传感器、太阳辐射传感器、温度设定电阻器、蒸发器温度传感器、自动空调放大器（ECU）、空气混合伺服电动机。 2. 风机转速控制 （1）系统组成与值相关的传感器、冷却液温度传感器、风机、风机变阻器、风机转速控制开关等。：是指使车内温度保持在设定温度的“风机空气温度”（“风机空气温度”泛指由风机吹出的被冷却或加热后的空气温度） （2）工作过程 1）手动控制：手动开关操作时ECU根据手动开关信号控制大功率晶体管从而控制风机的转速。,2）自动控制：如 图9-24 所示：图9-24 风机自动控制,3）预热控制： 预热控制如 图9-25 所

27、示： 图9-25 预热控制,汽车空调自动控制的控制内容如 表9-2 和 图9-26 所示：表9-2 汽车空调控制面板按键说明,汽车空调自动控制的控制内容如 表9-2 和 图9-26 所示：表9-2 汽车空调控制面板按键说明,图9-26 汽车空调控制面板,图9-26 汽车空调控制面板,风机转速控制内容如下： 低速运转：ECU根据值使得导通暖风装置继电器通电工作： 此时电路流向为：从蓄电池正极暖风装置继电器开关风机风机电阻器搭铁蓄电池负极。 此时风机低速旋转；同时“AUTO(自动)”和“LO（低速）”指示灯亮。 中速运转：ECU根据值使得导通并经端子BLW给大功率晶体管输出基极电流，使其导通： 此

28、时电路流向：蓄电池正极暖风装置继电器开关大功率晶体管搭铁蓄电池负极。 此时风机以相应于风机驱动信号的速度运转，同时，“AUTO(自动)”和“LO（低速）” “M1(中1)”和“M2（中2）” “H1(高)”指示灯也根据情况亮。同时从功率晶体管进入自动空调放大器的VM端子的信号（作为风机实际转速是信号反馈给ECU） 特高速运转：ECU根据值使得 、导通风扇继电器通电： 此时电路流向为：从蓄电池正极暖风装置继电器开关“风机”风机继电器触点搭铁蓄电池负极。 此时风机高速运转；同时“AUTO(自动)”和“H1(高)”指示灯亮。,4）风机起动控制：如 图9-27a 所示：图9-27 风机时滞气流控制 a

29、) 蒸发器温度30； b) 蒸发器温度30,4）风机起动控制：如 图9-27a 所示：图9-27 风机时滞气流控制 a) 蒸发器温度30； b) 蒸发器温度30,5）时滞控制：如 图9-27b 所示： 6）车速补偿：车速补偿如 图9-28 所示：图9-28 车速补偿-理想工作电压,3. 进气控制 1）手动控制：只有内循环和外循环两种控制方式。 2）自动控制：ECU根据值自动控制电动机的动作，从而决定进气的模式。 图9-29所示为进气模式典型控制电路：图9-29 进气模式典型控制电路,3. 进气控制 1）手动控制：只有内循环和外循环两种控制方式。 2）自动控制：ECU根据值自动控制电动机的动作，

30、从而决定进气的模式。 图9-29所示为进气模式典型控制电路：图9-29 进气模式典型控制电路,4. 气流方式控制（出气控制） 1）手动控制：有五种气流控制方式：吹脸、双层、吹脚、吹脚/除雾、除雾。 2）自动控制：有三种气流控制方式：吹脸、双层、吹脚。ECU根据值自动调节气流方式，如 图9-30 所示：图9-30 气流控制方式,5. 压缩机控制 1）基本控制：ECU根据车内温度、车外温度、设定温度自动控制压缩机工作见 图9-31a ：图9-31 压缩机控制a) 基本控制； b) 根据环境温度控制,2）低温控制：一般车型，在环境温度低于某值（3或8），压缩机不工作，见图9-32b。 3）高速控制：

31、当发动机转速超过某转速后，压缩机不会停止工作，以保护压缩机。 4） 加速切断控制：当发动机处于急加速工况时为提供足够动力压缩机会暂时停止工作。 5） 高温控制：当发动机冷却液温度超过109时，压缩机会停止工作以防温度继续上升。 6）打滑保护控制：当发动机传动带打滑时，压缩机是不能工作的。 7）低速控制：当发动机转速低于600r/min时，压缩机不会工作。 8）低压保护控制：当制冷系统压力低于280KPa时，压缩机是不能工作的。 9）高压保护控制：当制冷系统压力超过500KPa时，压缩机是不能工作的。,二、控制原理,1. 汽车空调自动控制系统基本组成和工作原理 典型的汽车空调自动控制系统的基本组

32、成和工作原理见 图9-32 所示。图9-32 汽车空调自动控制系统组成和工作原理,汽车空调自动控制系统的基本工作模式是：传感器（设定参数）控制器执行器。其中传感器包括一系列检测车内、车外，导风管空气温度变化和太阳辐射的传感器，以及发动机工况的传感器，并将它们变成相应的电量（电阻、电压、电流），送入控制器。 早期的控制器是由电子元件，如分立晶体管、运算放大器组成，现代控制器由单片微处理器或组成系统的车身计算机构成，它根据各传感器所检测的温度参数，发动机运行工况参数和空调系统工况参数，经内部电路分析、比较后，单独或集中对执行器的动作进行控制。 这种控制过程，可以计算出设定参数与实际状况的工作差别，

33、精确的控制执行器按照程序完成空调的既定工作。 而执行器则采用大量的自动元件，如：调速电动机控制的风机，步进电动机控制的风门等，高效、可靠的完成调节空气质量的任务。同时，自动空调还具备完善的自我检测诊断功能，并与汽车其他计算机系统交换数据。汽车空调自动控制系统基本结构见 图9-33 所示。,图9-33 汽车空调自动控制系统基本结构,2. 放大器控制型自动空调系统图9-34 放大器控制型自动空调系统工作原理图l-调温电阻； 2-电桥； 3-车外温度传感器； 4-阳光辐射传感器；5-风道温度传感器； 6-车内温度传感器； 7-比较计算器； 8-升温真空电磁阀； 9-降温真空电磁阀； 10-反馈电位器

34、； 11-真空罐；12-接发动机进气歧管； 13-真空控制器； 14-真空伺服驱动器；15-风扇转速开关； 16-控制杆； 17-调温门； 18-热水阀开关,2. 放大器控制型自动空调系统,图9-34 放大器控制型自动空调系统工作原理图l-调温电阻； 2-电桥； 3-车外温度传感器； 4-阳光辐射传感器；5-风道温度传感器； 6-车内温度传感器； 7-比较计算器； 8-升温真空电磁阀； 9-降温真空电磁阀； 10-反馈电位器； 11-真空罐；12-接发动机进气歧管； 13-真空控制器； 14-真空伺服驱动器；15-风扇转速开关； 16-控制杆； 17-调温门； 18-热水阀开关,放大器控制型自

35、动空调系统工作过程如下： 当设定的温度为25，车外温度为30时。空调系统初始运行。在电桥电路中，由于设定调温电阻与“传感器桥臂”的总电阻低，电桥不平衡，此电桥输出电位VBVA，比较器OP1有电流输出，降温真空电磁阀DVc通电工作，使管路与大气相通。比较器OP2无电流输出，升温真空电磁阀DVH截止，切断管路与真空罐的通路，从而使真空伺服驱动器的真空度减少，膜片在大气压作用下，使“控制杆”向朝上的方向移动，控制调温门使经过加热器的气体通道减小，同时使风机转速上升，空调混合气温度下降。 若设定温度与环境温度相差越大，调温门在控制杆作用下使通往加热器的空气通道关闭至最小，风机转速达最大车内降温加快。

36、随着车内逐渐降温，调温电阻与车内温度传感器电阻之差值不断减小，直至为零时，VBVA，比较器OP1、OP2均无电流输出，DVC关闭大气通路，真空伺服驱动器维持在最大制冷量时的工作状态，“调温门”仍然关死，风机高速运转。,当车内温度继续下降，车内温度传感器电阻高于“调温键”电阻值时，电桥电路电位AVB，比较器OP2输出电流信号，升温真空电磁阀DVH打开真空气路，OP1无电流输出，DVc关闭大气通路，真空伺服驱动器的真空度增大，膜片克服弹力下移，带动控制杆下移。“调温门”逐渐打开加热器空气通路，冷空气重新加热，车内温度回升，随着控制杆的下移，反馈电位器电阻不断减小，电桥总电阻差值不断减小，当车内温度

37、达到设定温度时，电桥VAVB，即OP1、OP2均无信号输出，真空伺服器“保持”原工作位置。 由于环境的温度、太阳辐射和其他因素变化使车内温度变化时，两个比较器不断工作，输出电流控制真空电磁阀，使真空伺服驱动器不断调节控制“调温门”的位置，使输出空气温度相应变化，保证车内温度在设定温度范围内。 当空调输出最大制冷量时，真空伺服器控制杆上的装置可切断热水阀开关，加热器不工作，同时控制杆使调温门关闭加热器空气通路。另外，功能选择键在自然风位置时，也不需要加热器工作。风机在需要制冷量较大时高速工作，在不需要制冷或制冷较少时，低速运行。 随着微电子技术的应用，这类放大器控制型自动空调系统已很少采用。,3

38、. 微机控制自动空调系统 输出信号也有三种： 为驱动各种风门必须向真空开关阀（VSV）和复式真空阀（DVV）或伺服电动机输送的信号。 为了调节风量，必须向风机电动机输送的调节电压信号。 向压缩机输送的开停信号。,为了保证车内温度不变，微电脑必须根据传感器感测到的车内温度，不断地调节空调器吹送出的空气温度和送风量。同时由于车内空间狭窄、车窗多、车体受阳光照射的影响较大，因此还必须对车内送风温度进行修正。此外，还有由于冷却液温度变化而进行的对加热量的修正，以及在采用经济运转方式时，由于压缩机停止运转而进行的对蒸发器出口温度上升的修正等。 微电脑的控制是根据温度平衡方程进行的。设输入设定温度的电阻为

39、R，车室内温度的电阻为A，车外空气温度的电阻为B，吹出口温度电阻为C，阳光照射、环境、节能修正量的温度电阻为D， 则其温度平衡方程为： RA+B+C+D 微电脑根据这个方程进行计算、比较、判断后发出各种指令，让执行机构实施动作。 微电脑温度控制的汽车空调系统具有以下几种功能，如 图9-35 所示,图9-35 微机控制型自动空调系统,图9-35 微机控制型自动空调系统,汽车空调送风量是决定车内温度的重要因素之一。微电脑控制系统根据车内温度与给定温度之间的偏差，对送风量进行连续的、无级的调节。夏季，当蒸发器的冷却温度变化时，送风量应随之改变，即送风温度低时，减少送风量，送风温度高时，增加送风量。冬

40、季，水温低不能充分供暖时若仍然送风会使乘客感到不适，自动控制机构可使送风中断，由预热器加热空气，使空气温度上升，待温度正常后，又开始送风。 车外新鲜空气和车内循环空气的自动切换也是通过微电脑进行控制的。在炎热的夏季，车内温度很高，为迅速降低车内温度，可暂时不使用车外新鲜空气。当空调系统使车内温度下降至一定值后，自动切换机构可进行新鲜、循环空气的风门切换，按一定比例引入新鲜空气。此外，对玻璃窗的除霜，也需要进行新鲜空气和循环空气的自动切换。在冬季或夏季雨天，必须除去玻璃窗上的结霜和凝露，以保证驾驶人员安全操作及乘客视线的清晰。在驾驶人员前方有除霜送风口吹出热风，在仪表板两侧也装有侧面除霜送风口。

41、,根据乘客吹风的要求，吹风口可自动切换，上方和侧面吹出口吹冷风，而下方则吹暖风，满足乘客“头凉脚暖”的舒适性要求。例如：车内温度给定值为25，夏季车外温度为35时送冷风，空气经蒸发器冷却后由冷风口吹出；在春、秋过渡季节，车外温度接近车内给定温度时，则采用经济运转方式，此时压缩机停止运转不制冷。这种换气方式是既经济又节能的。在冬季，当车外温度低于15时，空调供暖循环开始工作，加热后的空气由下部“暖风口”送出。 夏季阳光辐射量的变化是修正项之一。由于汽车玻璃窗面积大，车内热负荷明显增加，使车内温度升高，因此通过对阳光辐射量的修正使送风温度降低，同时混合空气调节器也要对车外新风量和车内回风量进行调节

42、，以使车内温度满足要求。对于使用变容量压缩机的制冷系统，压缩机的节苁涑龌嵋鹫舴魑露壬仙馐微电脑可自动调节混合风门位置，保持输出空气温度不变，使车内温度恒定。 微电脑控制的汽车空调系统的工作方式设定，只需轻轻触摸一下电子触摸板按钮即可。,第五节 汽车自动空调系统典型电路分析一、桑塔纳空调控制电路 其电路动作过程与温度控制过程如下： （1）电路动作过程 1）当外界温度高于10时：位于新鲜空气进风口处的“环境温度开关”闭合此时便可使用制冷系统，且同时接通以下4条电流路径： 按下空调开关空调指示灯亮； 通过环境温度开关接通新鲜空气电磁阀关闭新鲜空气进口车内空气进行内循环； 通过环境温度开关接通位于化油

43、器内部的“怠速”电磁阀以提高发动机的“怠速”转速； 从主继电器内部的继电器恒温器位于储油罐上的低压保护开关触点接通压缩机的电磁离合器使压缩机投入工作。 2）当外界温度低于1.67时：“环境温度开关”断开制冷系统不能工作。,（2）温度控制过程 包括以下三项控制内容： 1）蒸发器温度控制开关：其作用是防止蒸发器结霜，位于蒸发器冷风进口。 当温度低于0蒸发器温度控制开关断开； 当温度高于2蒸发器温度控制开关闭合。 2）位于储油罐上的低压保护开关：其动作压力为200KPa： 当压力低于200KPa：低压保护开关断开关闭压缩机的电磁离合器使压缩机停止工作。 当压力高于200KPa：低压保护开关闭合接通压

44、缩机的电磁离合器使压缩机投入工作。同时空调主继电器内部左边继电器的另一双触点闭合接通鼓风机这样，尽管鼓风机开关处于0位，也可使鼓风机以挡工作；同时也可使冷却风扇工作以确保热交换工作顺利进行。 桑塔纳轿车空调系统进风量和进风速度通过控制鼓风机转速来进行调节，如图9-36 所示：,图9-36 桑塔纳轿车空调系统控制电路,图9-36 桑塔纳轿车空调系统控制电路,3）冷却风扇的转速控制：主要由风扇温控开关和空调高压开关来控制： 当冷凝器出口的压力高于1500KPa时：空调高压开关闭合30号线电源接至风扇电机高速挡风扇高速运转。 当冷凝器出口的压力低于1500KPa时：空调高压开关断开风扇无高速。 当冷

45、凝器出口的温度高于150时：冷却液温度开关的高温部分开关闭合30号线电源接至风扇电机高速挡风扇高速运转。 当冷凝器出口的温度低于95时：冷却液温度开关的低温部分闭合30号线电源接至风扇电机低速挡风扇低速运转。,二、凌志LS400空调控制电路,图9-37 凌志LS400 型汽车空调电路图,二、凌志LS400空调控制电路,图9-37 凌志LS400 型汽车空调电路图,1. 传感器 （1）车内温度传感器 车内温度传感器安装在仪表板的下端，是一个具有负温度系数的热敏电阻。当车内温度发生变化时，热敏电阻的阻值改变，从而向空调ECU输送车内温度信号。 （2）车外环境温度传感器 车外环境温度传感器安装在前保

46、险杠右下端，它也是一个热敏电阻，向空调ECU输送车外温度信号。 （3）蒸发器温度传感器 该传感器安装在蒸发器壳体上，用以检测制冷装置内部的温度变化。当蒸发器周围温度发生变化时，传感器电阻的阻值也随之改变，并向空调ECU输出电信号。 （4）光照传感器 它是一个光敏二极管，安装在汽车前挡风玻璃下面。利用光电效应，该传感器将阳光辐射程度转变成电信号，并输送给空调ECU。,（5）水温传感器 它直接安装在暖气芯底部的水道上，检测冷却液温度。产生的水温信号输送给空调ECU，用于低温时的风机转速控制。 （6）压缩机“锁止”传感器 这是一种磁电式传感器，安装在空调装置的压缩机内，检测压缩机转速。压缩机每转一圈

47、，该传感器线圈产生4个脉冲信号输送给空调ECU。 2. 空调控制器（ECU） 空调ECU与操纵面板制成一体，它对输入的各种信号进行计算、分析、比较后，发出指令，接通所需的电路并指令伺服电动机转动，按照功能选择键的输入指令，打开所需的出风口风门、调节出风温度；按照输入的预设温度，控制温度风门的位置；按照输入气源门的空气来源，指令气源门电动伺服电动机工作等。,（1）计算所需送风温度 空调ECU根据驾驶员设定温度及各传感器输送的数据，按下面公式计算所需送风温度T0。T0=aTS+bTR+cTA+dTB+e 式中，TS为驾驶员设定的温度（）；TR为车内温度（）；TA为车外环境温度（）；TB为光照传感器

48、输送数据；a、b、c、d、e是系数。 空调ECU根据T0值，向伺服电动机等执行元件发出控制信号，实现各种控制功能。但是当驾驶员将温度设置在最冷或最热时，空调ECU将用固定值取代上述计算值进行控制，以加快响应速度。（2）车内温度控制 空调ECU根据下列公式计算出空气混合挡风板开度值 式中，TE为蒸发器温度（）；f、g、h是系数。,当S值近似为零时，表示T0与TE接近，空调ECU即截止输入空气混合伺服电动机的控制电流，空气混合挡风板处在原位置。若S值小于零，表示T0小于TE，空调ECU控制空气混合挡板向冷的方向转动，降低出风温度。与此同时，电动机内的电位计将挡风板的转动位置信号反馈给ECU，当温度

49、降低使S值近似为零时，ECU切断电流，伺服电动机停止转动。若S值大于零，表示T0大于TE，于是空调ECU控制空气混合挡风板向热的方向转动，提高出风温度，直至S值重新接近于零。 （3）风机转速控制 图9-38 所示为风机转速控制电路。当按下“低速”键时，空调ECU的l端与2端导通，1号继电器吸合，电流流经电动机及一个电阻器后接地，风机电动机以低速旋转。当按下中速键时，空调ECU的1端与2端导通，1号继电器吸合，同时ECU端子4间歇性地向功率管端子6（基极）输入控制电流，使它间歇性导通，这样，风机控制电流流经电动机后，可以间歇性地经功率管端子7和端子9接地。风机转速取决于功率管的导通时间。当按下高

50、速键时，空调ECU的5端与2端导通，2号继电器吸合，风机控制电流经电动机和2号继电器触点后接地，电动机以高速旋转。它属于减负荷控制方式。,当按下“自动控制”键时，空调ECU根据T0值自动调整风机转速。若水温传感器检测到水温低于40时，ECU控制风机停止。,图9-38 风机转速控制电路,（4）进风方式控制 当按下某个逆风方式键时，空调ECU控制逆风伺服电动机转动，将进风挡风板固定在“车外新鲜空气导入”或“车内空气循环”位置上。当按下“自动控制”键时，空调ECU根据T0值，在上述两种方式之间交替自动改变送风方式。 （5）送风方式控制 当按下某个送风方式控制键时，空调ECU控制送风方式伺服电动机动作