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F 模块4 汽车空调控制系统.pdf

F 模块4 汽车空调控制系统.pdf

上传者: austen 2013-12-25 评分1 评论0 下载7 收藏0 阅读量625 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《F 模块4 汽车空调控制系统pdf》,可适用于高等教育领域,主题内容包含汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调控制系统   模块汽车空调控制系统 学习目标 .知识目标()了解汽车空调控制系统的功用、种类和组成()掌握符等。

汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调控制系统   模块汽车空调控制系统 学习目标 .知识目标()了解汽车空调控制系统的功用、种类和组成()掌握控制系统操作使用方法()掌握汽车空调控制系统的结构与工作原理。.技能目标()掌握控制系统控制部件的识别、拆装和调整技能()能看懂控制电路图。.情感目标养成“爱岗敬业、文明安全、高效低耗、优质求精、客户第一”的职业道德与职业情感。 . 汽车空调常用控制部件为了保证汽车空调系统的正常工作维持车内所需要的空气环境除了需要前面所讲的压缩机、冷凝器、蒸发器等元器件以外汽车空调系统中还需要一个控制系统对系统进行温度控制、送风控制、保护控制等等。汽车空调控制系统主要采用由一些控制部件组成的空调放大器控制和电脑控制。电脑控制将在汽车自动空调系统模块讲述本模块主要介绍空调放大器控制。 .. 真空开关阀与压力开关 .真空开关阀控制进入加热器的冷却水或液体的流量方式一般有两种:一种是拉绳钢索式控制阀另一种是真空开关阀。目前自动空调系统中采用的多为后者。真空开关阀的组成、结构、和工作原理已在模块三的配气控制一节讲述这里不赘述。 .压力开关为了使汽车空调系统能够安全正常地运行一般在汽车空调系统中都设置有压力开关。压力开关有高压开关和低压开关两种有时也称它们为压力控制器或压力继电器。安装的位置有的在高压管路上有的在低压管路上。如果空调制冷系统出现故障而导致制冷剂压力异常时压力开关以 V的电压信号通知电脑电脑收到这个信息后它就控制电机风扇高速旋转并通过切断电磁离合器来使空调压缩机停止工作从而起到保护和管理系统的作用。 ()高压开关。高压开关的安装位置一般是在高压管中或储液干燥器上它的作用是防止制冷系统压力过高而使压缩机过载或使管路爆裂。一般系统压力过高的原因有以下几种:一是冷凝器过脏阻塞了冷却风道导致冷凝器无法充分冷却:二是维修中制冷剂添加过多导致压力过高三是由于系统管路发生堵塞。当以上情况发生时高压开关一般起两种方式的保护作用:一是自动将冷凝器风扇打开到高速挡二是把压缩机的电磁离合器线路切断使压缩机停止工作。高压开关常见的有常开型和常闭型两种如图 。常闭型高压开关的触点串联在压缩机电磁离合器的电路中压力导入口直接或通过毛细管连接在高压管路上。常闭型高压开关如图 (b)用来控制压缩机的工作当制冷系统高压管路内的压力正常时高压开关的触点处于闭合状态压缩机正常工作当产生某种故障而使高压管路的压力超过某一限定值时制冷剂的压力把触点打开电磁离合器因断路而停止工作从而避免了压力的进一步升高。当制冷剂压力恢复正常后触点自动闭合压缩机又重新工作触点闭合和打开时的压力因不同的车型而有所区别。一般触点断开的压力为 ~MPa而恢复闭合的压力一般为 ~MPa。如奥迪  型轿车高压开关的切断汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调控制系统   压力为 MPa恢复闭合的压力为 MPa。常开型高压开关如图 (a)用来控制冷却风扇正常情况下触点处于断开状态冷却风扇停止工作。当制冷剂压力超过某一限定值时克服弹簧力的作用触点接通冷却风扇高速运转加强了对冷凝器的冷却能力降低了冷凝温度和压力当制冷剂压力恢复正常后在弹簧力的作用下自动断开冷却风扇的高速挡电路。如奥迪  型轿车空调系统中装在冷凝器出口管路上的压力开关即为常开型高压开关其闭合压力为 MPa断开压力为 MPa。 ()低压开关。低压开关如图 也称制冷剂检测开关。当制冷系统由于制冷剂不足或发生泄漏时如果继续使压缩机工作那么压缩机很可能会由于缺少润滑而使磨损加剧严重的甚至烧坏压缩机。低压开关的作用就是在这种情况下自动切断电磁离合器使压缩机停止工作起到保护作用。低压开关的另一个作用是当环境温度较低时自动切断电磁离合器使压缩机在低温状态下自动停止工作这样一方面可以减少发动机功率的损耗另一方面也提高了压缩机的使用寿命。其工作原理如下:当环境温度较低时经压缩机压缩后的制冷剂的温度也较低压力也低该低压力导致低压开关的触点断开电磁离合器的电路被切断压缩机停止工作。(a)常开型高压开关(b)常闭型高压开关图高压保护开关图低压保护开关管路接头膜片外壳接线柱导线弹簧动触点弹簧固定触点活动触点支座压力导入管膜片有的低压开关安装在冷凝器与膨胀阀之间的高压管路上或储液干燥器上此时一般当系统高压侧的压力低于 MPa 时触点就断开压缩机停止工作。还有的低压开关装在蒸发器出口至压缩机吸入侧的低压管路上其作用是当蒸发器压力过低时低压开关将电磁旁通阀的电路接通让一部分高压制冷剂通过旁通阀流到压缩机的吸气口使蒸发器压力上升以防止其结冰。当蒸发器压力恢复到一定值后低压开关又切断电磁旁通阀的电路系统恢复正常的制冷工作。此类型在大、中型客车的空调系统中较为常见。 ()高低压组合开关。高低压组合开关是把高压开关与低压开关组合成一体一般安装在储液干燥器上这样一方面可以减少安装的零件数又可以减少接口而避免制冷剂的泄漏如图 。工作原理如下:当制冷剂高压的压力正常时压力应在~MPa之间此时金属膜片和弹簧力处在平衡位置高压触头 、 和低压触头 、、、 都处于闭合状态电流从触头 、 到触头 、 后再到 、 触头流出。当压力下降到 MPa 时弹簧压力将大于制冷剂压力推动低压触头 、 和 、 脱开电流被中断压缩机停止运行如图 (a)。反之当压力大于 MPa 时蒸气压力将整个装置往上推到上止点蒸气继续压迫金属膜片上移并推动顶销  将高压动触头  与高压静触头  分开将电磁离合器电路切断压缩机停止运行如图 (b)。当高压端的压力小于 MPa 时金属膜片恢复正常位置压缩机又开始运行。 .. 电磁离合器与继电器 .压缩机电磁离合器对于非独立式汽车空调制冷系统压缩机是由汽车主发动机驱动的。为了使空调系统的开、关对发动汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调控制系统   机的工作不产生影响压缩机的主轴一般不是与发动机曲轴直接相连而是通过电磁离合器把动力传递给压缩机。电磁离合器受空调开关、温控器、空调放大器、压力开关等控制在需要时接通或切断发动机与压缩机之间的动力传递。另外当压缩机发生过载时还能起到一定的保护作用。电磁离合器安装的位置一般在压缩机前端面成为压缩机总成的一部分。它主要由皮带轮、电磁线圈、压力板等部件组成。电磁离合器有两种形式一种是旋转线圈式电磁线圈与皮带轮一起转动另一种是固定线圈式电磁线圈不转动只有皮带轮转动。目前汽车空调系统中应用的比较多的是后者它的工作原理如图 。电磁线圈固定在压缩机的外壳上压力板与压缩机的主轴相连。带轮通过轴承套装在轴上可以自由转动。(a)制冷压力小于MPa时(b)制冷压力小于MPa时图高低压组合保护开关动低压触点静低压触点膜片制冷剂压力通道开关座绝缘片弹簧调节螺钉接线柱顶销钢座动高压触头静高压触头膜片座图电磁离合器工作原理带轮轴承压缩机轴线圈压力板弹簧片驱动盘当打开空调开关时电磁离合器的电磁线圈通有电流于是产生电磁吸引力该吸引力使压缩机的压力板与皮带轮相结合发动机的转矩就传递给压缩机轴使轴产生转动。当切断空调开关时电磁线圈的汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调控制系统   电磁吸力消失在弹簧力的作用下压力板与皮带轮分离压缩机就停止工作。 .熔断器熔断器也称为熔丝、保险、保险丝和断电器用于保护空调系统和加热元件以及线路。当某个电器元件损坏、电路出现超载或短路等故障时熔断器提供正极不可恢复性断路因为汽车蓄电池、车体和所有电器执行件都是共负极即共地。为方便检查维修制造时将熔断器都集中安放在熔断器盒内。也就是说熔断器盒内部的每一个熔断器都和一个相应的电气线路相连。因此在某一部分电器发生故障后检修者首先要检查故障电路对应的熔断器(熔丝)是否断了。烧断的熔丝可通过直观观察或用手感觉得知如果对其状况有疑问使用万用表或试验灯检查。如果断了那就表明有短路或其他损坏。必须查明原因排除故障后更换新熔断器。要注意各个电路中熔断器的允许电流是不同的更换时一定要用同一规格的决不可以加大熔断器的允许电流。一定不要用乙烯带缠绕熔断器。对熔断器要保证其不与其他线束、乙烯或橡胶件接触。如果汽车长期不使用应将时钟熔断器取下。熔断器是以最大充许通过的额定电流来规定。汽车上常用熔断器的规格有 A、A、A、A、A 等它们分别用绿、黄、蓝、红、紫等不同的颜色来加以区别。保护空调系统和加热元件的熔断器额定值通常在 ~A在更换熔断器时一定要用额定值与原来相同的。 .继电器继电器通常装在继电器盘上是电气控制系统中的主要元器件。它与熔断器共同对电气起着保护和自动控制作用。继电器上一般都印有该继电器的电路符号并指明了各插脚如图 。如所印符号和插脚不清可用试灯或万用表的电阻挡根据继电器的规格和性能(如图 )判断。在不同的汽车上熔断器和继电器安装的位置不一样一般多在发动机舱内和驾驶舱前部。继电器的种类、规格很多汽车上常用的主要有  种:常开继电器、常闭继电器、混合继电器和切换继电器分别命名为 M 型、B 型、MB 型和 T型继电器其符号与性能如图 。一些常用的标准继电器如图  和图 。图继电器的识别判断汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调控制系统   图M、B、MB、T型继电器的性能图标准继电器(一)汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调控制系统   图标准继电器(二)汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调控制系统   .. 发动机转速控制装置当发动机处于低速运转而空调系统又打开时往往会导致发动机转速不稳甚至熄火的情况。此时需要有发动机转速控制装置宋进行调节调节的方法一般有以下两种:一种是自动加大节气门的开度使发动机转速提升以发出较大的功率供空调系统所需另一种是自动切断压缩机的电磁离合器使空调系统停止工作从而减轻发动机的负荷以达到稳定转速的目的。 .怠速继电器怠速继电器的作用就是在汽车发动机处于怠速运转而空调系统又处于工作状态时自动切断压缩机离合器的电路使压缩机停止工作保证发动机转速稳定。该种方法是利用点火线圈的脉冲信号进行控制的汽车制冷系统的怠速控制线一般都是接在点火线圈的负接线柱上其电路如图 。图怠速继电器电路原理接电源负极接点火线圈负接柱接电磁离合器接电源正极发动机转速信号由接线柱  输入怠速继电器电路电路中 VTl、VT 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 R.R.电容 C 衰减、滤波后由三极管 VTl 放大放大后的脉冲电压又被电容 C 电阻 R 和二极管 VD 组成的微分电路微分使其脉宽为一固定值再经三极管 VT 放大整形经 R、C 滤波后再由 Rs、Rw 和 R 组成的分压电路两端得到一个电压幅值与输入脉冲频率成反比的直流电压此电压经电位器 Rw分压后送入由VT、VT 组成的施密特触发器的输入端用来控制触发器的导通和截止然后再通过继电器J 来控制压缩机电磁离合器电路的通断。当发动机处于怠速运转时点火频率较低经频羽电压变换电路得到的直流电压较高施密特触发器的输入电压也较高则 VT 导通而 VT 截止继电器触点J 分开切断了电磁离合器线圈电路压缩机停止工作。当点火信号频率随着发动机转速升高而增加到一定值时输入到施密特触发器的电压下降使 VT 导通继电器触点J 闭合电磁离合器线圈通电使压缩机工作。电位器 Rw 可用于调节输入到施密特触发器的输入电压用来调节电磁离合器接通和断开时的发动机转速值一般当发动机转速为~rrain时接通而转速为 ~rmin时断开。该种怠速继电器具有“手动”和“自动”两个挡位一般情况下置于“自动”挡位当故障发生时可以用“手动”挡位进行替代。此时继电器线圈的电流经手动开关搭铁而构成回路压缩机将不再受发动机转速控制。为了确保发动机正常工作有些汽车的空调系统还设置了发动机转速检测继电器它的作用是只有当发动机转速超过 ~rmin时空调电路才会被接通而低于该转速时继电器自动切断压缩机电磁离合器电路空调不能开启该继电器的转速信号也取自点火线圈。其控制电路如图 。.怠速提升装置怠速继电器能在必要时切断电磁离合器以保证发动机转速稳定但此时空调系统不工作汽车空调汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调控制系统   不能制冷因此这种方式显然是有缺陷的因为有时空调系统的工作是必需的。有的汽车采用的方法是通过开大节气门开度来提高此时发动机的转速以维持制冷系统工作。图装有发动机转速检测继电器的空调电路点火线圈发动机转速检测继电器温控器压缩机工作指示灯冷凝器冷却风扇电机电磁离合器继电器鼓风机电机鼓风机调速电阻空调及鼓风机开关蓄电池a接蓄电池正极对于化油器式发动机一般是设置一个节气门位置控制器如桑塔纳轿车JV发动机中的KEIHIN 化油器就设有该种装置如图 。而现代轿车一般都是电控发动机此时怠速的提升是通过怠速控制装置来实现的发动机电子控制单元接收到空调开关 MC 信号时通过直接开大节气门(节气门直动式)或开大节气门旁通空气道(旁通空气道式)来提高发动机的转速。大多数现代轿车发动机用的都是后者如图 。图节气门开度控制器控制原理图图旁通空气道式结构图 .. 过热保护装置 .过热开关压缩机过热开关安装在压缩机的尾部如图 串联在压缩机电磁离合器线路上其作用是当压缩机排出的高压制冷剂温度过高或由于缺少制冷剂以及润滑不良而造成压缩机温度过高时切断电磁离合器电路使压缩机停止工作以确保制冷系统不被损坏。过热开关装在压缩机后盖靠吸气腔的位置构造如图。工作原理如下:当压缩机温度升高时过热开关内部的压力升高推动膜片使触点  与端子导通触点 一般直接与外壳连接也就是说过热汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调控制系统   开关的端子 平时是断开的只有当压缩机温度超过一定值后才会搭铁。(a)早期模式(b)新模式图压缩机过热开关安装图过热开关结构电磁离合器压缩机过热开关端子外罩膜片热敏管基座开口膜片安装基座导电触点 .过热限制器有的汽车不光有过热开关而且增加了一个熔断器常称之为过热限制器其作用也是当压缩机温度过高时切断电磁离合器电路使压缩机停止工作以防止压缩机损坏。过热限制器的电路连接如图 熔断器的 S 接头连接过热开关B 接头连接外电源C 接头连接离合器。其内部的 B与 C 之间接有一个低熔点金属丝S 和 C 接电热丝。正常工作情况下电流自空调开关流经低熔点金属丝再到离合器的电磁线圈当压缩机过热时过热开关 闭合电热丝  中有电流通过产生热量后熔化低熔点金属丝从而切断压缩机离合器电路和过热保护开关电路压缩机停止工作。值得注意的是熔断丝断路后不会自行恢复此时一定要认真检查制冷系统是否缺少制冷剂否则哪怕接好熔断丝也很快会被烧断。如果制冷剂不少那么很可能是过热开关故障应更换新件。图过热限制器 .冷却液过热开关和冷凝器过热开关冷却液过热开关也称水温开关安装在发动机散热器或者冷却液管路上其作用是防止发动机过热时离合器线圈过热开关热熔断器发热丝低熔点金属丝空调开关点火开关汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调控制系统   使用空调。它的内部结构一般为双金属片式当发动机冷却液温度超过某一规定值(如奥迪  为) 时触点断开直接切断(或者触点闭合通过空调放大器切断)电磁离合器电路使压缩机停止工作而当发动机冷却液下降至某一规定值(如奥迪  为)时触点动作自动恢复压缩机的正常工作。冷凝器过热开关安装在冷凝器上当冷凝器温度过高时接通冷凝器风扇电机对过热的制冷剂进行强迫冷却使系统正常工作。桑塔纳汽车的冷凝器过热开关有两个当冷凝器温度为 时起动风扇低速运转当温度为 时风扇高速运转以增强冷却效果。 .减压安全阀和易熔塞 ()减压安全阀。如果冷凝器没有足够通风或者冷却负荷过大在冷凝器及储液干燥器高压端的压力就会变得异常地高有使管道爆破的危险。为了防止这一现象加装了减压安全阀当高压回路的压力上升至 MPa(kgfcm  )时减压安全阀就会开启释放管道中的制冷剂到大气中以降低管道中的压力如图 。当高压回路的压力下降到 MPa(kgfcm  )时减压安全阀重新关闭管道中的制冷剂不再外泄。通常在制冷回路中的压力还没上升到减压安全阀工作的压力压力传感器或高低压组合开关就会使压缩机离合器脱开以防止管道中的制冷剂压力继续升高。因此需要减压阀工作的情况是罕见的。注意:已经起动过的减压安全阀务必予以更换。图减压安全阀 ()易熔塞。易熔塞也称熔化螺栓。在 R 装置中储液干燥器上安装有一个易熔塞代替减压安全阀作为安全装置如图。易熔塞有一个孔贯穿螺栓中心孔中填一种特殊的焊剂。当高压端的压力和温度升至约 MPa(kgfcm  )、~时易熔塞中焊剂熔化使制冷剂排出到大气中。图易熔塞 ()减压安全阀与易熔塞的区别。减压安全阀与易熔塞的区别如表 。汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调控制系统   表减压安全阀与易熔塞的区别类型安装位置适用制冷剂对环境污染减压原理减压安全阀压缩机本体Ra小当压力下降到设定值后安全阀就关闭制冷剂不再外泄把制冷剂释放到大气中易熔塞干燥瓶R大易熔塞一经熔化管道中制冷剂将全部泄放到大气中把制冷剂释放到大气中 .. 恒温器恒温器的作用是自动调节制冷系统的工作情况把温度控制在预定的范围内。恒温器与空调系统的连接如图 。目前汽车上常用的有机械式和热敏电阻式。 .机械式恒温器的结构与工作原理机械式恒温器主要由感温系统、调温装置和触点开关组成其结构如图 。感温系统主要是由毛细管和波纹管(或波纹膜片)组成内部充注有感温剂。毛细管的一端用钢丝固定在蒸发器尾端翅片之间作用是感受蒸发器表面的温度。当蒸发器温度发生变化时感温系统内部感温剂的压力会发生变化从而导致波纹管长度发生变化。调温装置主要由凸轮、转轴、调节螺钉等组成其作用是在设定的控制温度范围内随温度产生动作恒温器触点断开的时刻随调节轴调定位置的变化而变化。触点开关主要由触点、弹簧、杠杆等组成它根据控制机构的动作信号打开和闭合触点从而控制压缩机电磁离合器的工作状态。机械式恒温器的工作原理如图 。图中所处的状态是触点断开压缩机停止工作。当蒸发器表面温度上升毛细管内工质的温度和压力也随之上升波纹管伸长带动杠杆向左运动触点随之向上运动当离合器电磁线圈电路接通后压缩机进入工作状态。压缩机工作后空调开始制冷蒸发器表面的温度逐渐下降毛细管内工质的温度和压力随之降低波纹管收缩带动杠杆向右移动。于是在弹簧力的作用下活动触点被切断离合器电磁电路被切断压缩机停止工作。通过以上循环恒温器对压缩机工作电路进行不断地开合使蒸发器表面的温度保持在一定范围之内达到空调系统功能的要求。对于所控制的温度范围可以通过调节凸轮的位置和调节弹簧的作用力来改变。机械式恒温器工作可靠、寿命长价格也比较便宜不怕振动比较适宜汽车上使用。图内平衡膨胀阀系统图机械式恒温器结构图内平衡膨胀阀储液干燥器冷凝器接线柱温差调节螺钉动触点静触点压缩机毛细管感温包蒸发器调温螺钉固定架调温轴控温板主弹簧电磁线圈恒温器蓄电池调温凸轮毛细管膜盒杠杆汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调控制系统   .热敏电阻式温度控制器现在很多汽车上的空调系统已不再使用机械式恒温器来控制温度而是用热敏电阻式温度控制器其工作原理如图 。它利用热敏电阻的阻值随温度而变化的原理把温度变化转变成电信号进而控制压缩机电磁线圈电路的通断。图机械式恒温器控制原理图热敏电阻式温度控制器原理图电磁离合器线圈弹簧毛细管波纹管轴调节凸轮调节弹簧调节螺钉触点lO蓄电池热敏电阻式温度控制器中的热敏电阻 R 安装在蒸发器表面目前一般采用的为负温度系数热敏电阻即其电阻值随环境温度的上升而变小随环境温度的下降而增大。当蒸发器表面温度较高时热敏电阻的阻值变小复合晶体管 VTl 和 VT 导通继电器 J 的触点闭合电磁离合器线路接通压缩机开始工作。而当蒸发器的温度降到 时复合晶体管 VTl 和 VT 截止继电器的触点断开压缩机停止工作从而避免了蒸发器结冰现象的发生。整个电路对温度起控点的调整是通过调节可变电阻 Rp 来实现的。 .. 空调放大器随着电子技术的发展电子元件集成化程度越来越高使电子装置体积不断缩小功能不断扩展及高度智能化。汽车空调控制器在发展过程中也一样从无到有从简单到复杂从低级到高级从功能单一到多功能。例如电子式温控器只具备温控功能怠速控制器只具有怠速控制功能功能相当单一现代汽车将几种控制器做成一体成为空调放大器(空调控制器)。这种控制器功能增加控制精度提高在一些普通轿车及小客车上广泛应用。现代高档轿车更是将微机作为控制装置进行高度智能化控制实现了空调运行与汽车运行的相关统一极大地提高了制冷效果节约了燃料从而提高了汽车的整体性能和最佳的舒适性。下面介绍最基本的空调放大器。 .具有温度控制和怠速切断功能的放大器这种放大器由温度控制器和速度控制器组合而成。内部电路由发动机转速检测电路、温度控制电路、放大驱动电路等组成。其控制原理如图。启动空调后在实际工作中会出现以下  种状态: ()车内温度高于设定温度而发动机转速高于空调放大器设定转速。这时转速检测电路使 VT 截止温度检测电路使 VT 截止。所以此时 VT 饱和导通继电器线圈通电吸合压缩机工作。 ()车内温度高于设定温度而发动机转速低于空调放大器设定转速。此时转速检测电路使 VT 导通温度检测电路使 VT 截止。根据电路特点分析可知只要 VT 或 VT 导通都会使 VT 截止所以此时 VT 处于截止状态继电器不工作电磁离合器处于分离状态。 ()车内温度低于设定温度发动机转速高于空调工作转速。这时发动机虽允许空调工作但由于热敏电阻检测到温度低于调定值经温度检测电路放大后将使 VT 处于导通状态仍然不能满足压缩机工汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调控制系统   作条件。图怠速稳定和温度放大器 ()车内温度低于设定温度发动机转速低于规定转速。根据前面分析可知此时 VT.VT 均处于导通状态故 VT 截止压缩机不工作。综合以上  种工作状态可知只有同时满足温度高于设定值转速高于设定转速即上述的()状态压缩机才能起动。下面以天津夏利轿车空调放大器为例来分析这种类型放大器的电路控制原理。夏利轿车空调控制电路采用了专用的集成芯片 SE(以下分析简称 IC)。其电路原理如图 。空调放大器原理如图 。车辆的车速状况和温度情况经过传感器转换成转速和温度信号后传递给空调放大器以控制压缩机、怠速提高装置和冷却风扇以满足其不同的要求。整个控制过程中空调放大器是其核心。图  的放大器的原理图中VT.VT 为两只塑封功率管用以推动继电器。其工作过程分析如下: ()车内温度高于设定温度发动机转速高于空调工作转速。这时蒸发器出风口处温度相应较高高温使放置在附近的热敏电阻阻值下降。则由图  可知空调放大器的输入端经热敏电阻 保护二极管 空调开关 风机开关 K 搭铁所构成回路中热敏电阻的阻值下降使空调放大器端对搭铁阻值减小。再由图  可以看出端对搭铁的阻值减小信号送人混合集成电路 IC 的端经 IC 运算由 IC 的端为 VT 的基极提供了高电位使 VT 导通怠速提高装置通电工作提高了怠速。此时发动机转速高于预定的转速(一般在 ~rmin)。由点火线圈与分电器触点间引出的发动机转速信号经滤波传感装置送人空调放大器端并经过 R.R.C 组成的分压滤波电路和 R 送人 IC 的  端。此时 IC 的端为高电位使 VT 导通继电器J 通电工作触点闭合压缩机冷却风扇工作整个空调系统进入工作状态。图空调系统控制电路图冷却风扇继电器冷却风扇电动机压缩机保护二极管空调放大器滤波器怠速提高装置热敏电阻低压开关空调开关鼓风电动机变阻器汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调控制系统   图空调放大原理图 ()车内温度高于设定温度发动机转速低于空调工作转速。此时温度信号通道与前种情况相同VT 导通怠速提高装置工作。而发动机转速低于设定的空调工作转速因此送人空调放大器端的脉冲信号的频率随发动机转速的降低而减小。此时 IC 的端为低电平VT 截止继电器 J 断电触点断开压缩机停止工作。这种情况多发生在车速慢、爬坡、起步、换档等情况时发动机负荷大因此应及时切断压缩机动力减小负荷并保持怠速提高装置继续工作使转速迅速提高当转速升高后空调系统又回到前一种工作状态。 ()车厢内温度低于设定温度发动机转速高于空调工作转速。这时转速信号通道与()种状态相同但由于车厢内温度已低于设定温度热敏电阻阻值增加电压升高。信号送人 IC 的端经 IC 运算由 IC 的端为 VT 提供低电平同时 IC 的端也为低电平使 VT.VT 均截止。VT 的截止使继电器断路触点断开压缩机不工作VTl 的截止使怠速提高装置不工作转速下降节省了燃油。只有当车厢内温度升高后空调系统才回到()种状况。 ()车内温度低于设定温度发动机转速低于空调工作转速。如前所述温度低于设定温度IC 的端为低电压VT 截止怠速提高装置不工作。发动机转速低于空调工作转速IC 的端为低电位VT 截止继电器J 断电触点断开压缩机不工作。此时空调系统完全脱离而不工作。以上  种工作状况是空调放大器的全部工作情况。电路中 C.VD 组成一稳压源提供基准电压。 R. BP. VD 是 IC 中的施密特触发器提供触发信号的基准电压控制电路用于设定不同转速。通过调节 PB可在设定不同转速时使触发器导通或截止。由于采用了施密特触发电路利用其回差特性使继电器的吸合转速与释放转速不一致保证了继电器工作的稳定性。VD.VD 为续流作用的保护二极管VD 为稳压二极管。R.R.R 和 C 为转速信号的输人回路可设定不同的工作温度。其他元件作为混合集成电路 IC 的外围辅助元件。 .多功能手动空调放大器这种放大器主要应用在手动空调上它在温度控制和速度控制基础上增加了其他功能使放大器更加完善。图  为这种放大器的工作原理。多功能手动空调放大器由工作电源、信号采集电路、执行器电路、空调放大电路等组成。空调放大器根据空调开关等信号控制压缩机电磁离合器、发动机怠速提高装置等。 .. 发动机的功率保护装置 .汽车加速时的功率保护汽车加速时需要尽量大的发动机功率此时应切断通向压缩机离合器的电路停止压缩机运转。汽车加速切断器便能行使该功能。要实现加速切断一是利用和节气门杆系连接的机械开关二是利用能感应汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调控制系统   进气管真空度的真空开关(此类开关和压缩机离合器的电路串联)三是一些电喷车利用节气门位置传感器的信号和曲轴位置传感器信号感知发动机处于加速状态由发动机微机完成空调电路的切断。图多功能手动空调放大器原理框图 ()机械式加速切断器:机械式加速切断器开关是由加速踏板通过连杆或钢索来操纵的。当加速踏板踏到底即节气门开到最大时空调开关断开压缩机停止运转这样便解除了压缩机的动力负荷使发动机的全部功率用来克服汽车加速时的阻力保证汽车有足够的动力输出实现顺利超车。当切断器断开而使发动机的转速断开时压缩机的转速被限制在最高极限转速范围内从而保护了压缩机零件免受损坏。切开器外形如图 。 ()真空式加速器:这种加速切断器由发动机进气歧管真空度控制其外形如图 。当进气歧管真空度较低(汽车处于均速或少许加速)时开关处于闭合状态空调正常工作当进气歧管真空度较大(急加速或怠速)时真空切开器内膜片断开触点切断离合器电源压缩机停止工作当加速变缓时真空度下降弹簧推动膜片将触点闭合空调系统恢复正常工作。图机械式加速切断器图真空式加速切断器怠速切断器油门踏板托架油门踏板总成真空开关真空管 ()高级轿车的加速切断控制:有些高级轿车上不设置专门的加速切断器但同样具有加速切断功能如日产风度轿车。这种车的空调加速切断是由发动机微机完成的加速时发动机微机由节气门位置传感器和曲轴位置传感器采集节气门开度和发动机转速信号当感知出急加速状态时发动机微机停止压缩机汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调控制系统   继电器的工作几秒钟以实现加速切断。其原理图如图。图高级轿车加速切断原理 .助力转向时的功率保护有些汽车装有一种开关在助力转向油压上升时断开压缩机离合器电路以减少了发动机辅助负荷使发动机功率用于助力转向发动机不致灭火起到了力力转向时的功率保护作用。这种开关装在助离转向压力管道上通常和压缩机继电器线圈相连当助力转向压力上升时此开关受油压作用断开压缩机离合器电路被切断。其结构与压力开关基本相同。 .起动时的功率保护起动时的起动电流很大。为实现顺利起动在发动机起动时应暂时切断车上其他用电设备电源同时卸去发动机不必要的负荷。有些车上设置起动切断继电器由起动机开关直接控制。一部分电喷车则由发动机的微机接收起动信号一旦处于起动状态发动机微机将压缩机继电器回路切断。 .制动时的功率保护有些汽车上装有制动助力真空开关设置此开关的目的是当需要最大制动力时利用此开关将离合器电源切断这个开关通常串联在压缩机离合器电路中它不向空调控制器或发动机微机提供数据。 .发动机过热时的功率保护当发动机处于大转矩输出或冷却系统存在故障时冷却水温会上升到很高此时若不切断压缩机离合器电源水温还会进一步升高最终导致发动机严重动力不足甚至拉缸、抱瓦。为防止发动机在带动压缩机时过热三菱公司和丰田公司在一些发动机上设置了水温过热保护开关如图。其工作压力值见表 。a)水温开关检测b)水温和离合器通断关系图水温开关及其检测方法这种水温开关内部结构为石蜡型温控开关在水温正常时开关始终是闭合的一旦水温高于设计值石蜡膨胀使水温开关打开切断压缩机离合器电源防止发动机水温进一步上升等水温下降后开关重新闭合恢复空调工作。汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调控制系统   表水温开关工作时机项目空调切断温度A点温度(接通关断)~B点温度(关断接通)有些汽车则采用水温传感器来测量冷却水温度并将水温变化信号转换成电压高低信号送至空调控制器或发动机微机。水温过低时为实现尽快暖机冷却扇不运转压缩机也不能工作若水温过高微机将接通风扇继电器的电路使风扇高速运转并将压缩机继电器控制回路切断以防止发动机过热。 .怠速时的功率保护怠速时开启空调易造成发动机过热车上用电负荷过大发动机功率不足甚至怠速灭火等不良现象故空调上设置了怠速切断器或怠速提升装置。现代轿车发动机采用微机控制可实现多种功率保护功能图  为日产风度轿车发动机功率保护控制原理框图从中可看出发动机电路同时具有加速切断控制、水温过高切断、启动切断及怠速控制功能。图日产风度轿车空调切断控制 .. 空调传感器在空调系统中ECU是根据各种传感器的信号和设定的温度进行自动调节达到车内预定的温度。相关传感器主要有车内温度传感器、环境温度传感器、蒸发器温度传感器、日光传感器、速度传感器、水温传感器、压缩机锁止传感器、空气混合风挡位置传感器等。 .车内温度传感器车内温度传感器向电脑发送车内空气温度信息以便电脑能够进行混合、气流量、分配和再循环等功能的管理。车内温度传感器是空调系统中一个非常重要的传感器类型有吸气器型和电机型如图。它实际上就是一个负温度系数电阻负温度系数热敏电阻的特性如图 。吸气器型车内温度传感器通过一根抽风管与空调通道的管路相连当循环换气鼓风机工作时由于快速流动的空气流产生负压少量的空气就流过车内温度传感器如图 。电机型车内温度传感器是电机带动一个小风扇风扇工作时产生吸引力使车内的空气流过传感器。 .环境温度传感器环境温度传感器又称为车外温度传感器一般装在前保险杠内或水箱前面如图 。负责向电脑发汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调控制系统   送车外空气温度信息以便电脑能够进行混合、气流量、分配和再循环等功能的管理。环境温度传感器结构如图 主要是一个用树脂壳包着的负温度系数的热敏电阻其规格一般因车而异。表  为几种不同汽车的环境温度传感器规格。(a)吸气型(b)电机型图车内温度传感器结构图热敏电阻特性图吸气器型车内温度传感器的工作原理电接头吸气孔传感器图车外温度传感器的安装位置图车外温度传感器结构汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调控制系统   表几种不同汽车的环境温度传感器规格车型电阻(KΩ)电压(V)电阻(KΩ)电压(V)电阻(KΩ)电压(V)雷克萨斯~~~马自达三菱现代奔驰W~~~奔驰W~~~奔驰W~~~~~~奔驰W~~~奔驰W~~~富豪 .蒸发器温度传感器蒸发器温度传感器将通过蒸发器的气体的温度信息传送给空调电脑以便电脑能够确定所吹出的风温。蒸发器温度传感器安装在蒸发器的表面如图 。在采用热敏电阻型除霜设备的空调系统中蒸发器通常装有两个热敏电阻:一个用于除霜设备一个用于检测蒸发器温度。其工作原理同以上两个温度传感器。 .散热器温度传感器散热器温度传感器向电脑发送通过散热器的空气温度以便电脑计算吹出风的温度在发动机冷却液冷的时候起到自动管理作用。散热器温度传感器采用热敏电阻型只是安装在散热器的表面。 .日光传感器日光传感器也称为阳光传感器或阳光辐射传感器或热辐射传感器。它一般采用光电二极管用于检测太阳辐射的变化并将太阳辐射能转换成电流的变化送入电控单元。安装位置一般在仪表台的上面靠近前挡风玻璃的底部如图 。(a)普通空调(b)自动空调图蒸发器温度传感器汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调控制系统   图阳光辐射传感器 .水温传感器空调系统的水温传感器一般安装在暖风装置里面如图 。其结构也为一个负温度系数热敏电阻工作原理同前面几种温度传感器。图加热器水温传感器 .压力传感器压力传感器的核心是一个压敏元件它传给电脑的信号电压与制冷剂压力成正比。在自动空调中根据车型不同有的车采用压力开关有的采用压力传感器还有的车上二者全有。 .压缩机锁止传感器有的车上设置有压缩机锁止传感器如雷克萨斯LS安装位置在空调装置的压缩机内它是一种磁电式传感器作用是检测压缩机的转速压缩机每转一圈该传感器产生 个脉冲信号输入空调的电控单元。另外有的信号是取自其他系统的传感器如发动机转速传感器等请参见电控发动机课程。 .. 电动风机空调系统通过空气的流动进行热交换而空气流动主要是由电动鼓风机来实现的。电动鼓风机按气体流向与鼓风机主轴的关系可以分为离心式和轴流式两种。 .离心式风机离心式风机主要由电动机、风机轴(与电动机同轴)、叶片、壳体等组成如图 。风机叶片有直叶片、前弯片、后弯片等形状随叶轮叶片形状不同所产生的风量和风压也不同。离心式风机(或称鼓风机)工作时空气的流向与风机主轴成直角它具有风压高、噪音小径向尺寸小等特点。大部分蒸发器通常采用这种风机因为风压高可迅速将冷空气吹到车厢内工作效率较高噪音小汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调控制系统   是设计空调的一项重要指标车厢内噪音小乘员不至于感到不适而过早疲劳。 .轴流式风机轴流式风机主要由电动机、轴、叶片、键等组成如图 。叶片固定在骨架上叶片数常为 ~ 片叶片骨架通过键连接套在电机轴上。轴流式风机的空气流向与风机主轴平行它具有风量大、风压小、耗电省、噪音大、轴向尺寸小的特点。大部分冷凝器采用这种风机因为风量大可使冷凝器得到充分冷却。耗电省是车用电器的基本要求轴流式鼓风机能满足这种要求。至于轴流式风机的缺点如风压小、噪音大对冷凝器来说不是大问题因为冷凝器安装在发动机前部只要能迅速将其四周的热空气吹走即可并不要求将热空气吹很远所以风压小不影响冷凝器正常工作。另外安装在车厢外面的鼓风机噪音大也不会影响到车内。图离心式风机结构示意图图轴流式风机结构示意图风机叶片风机壳体风机轴电动机风扇叶键电动机:电机轴 .. 空调电脑空调电脑也称空调电子控制单元英文缩写为 AC ECU如图 。它是自动空调系统中的核心元件能接收各传感器输入的信号进行分析、判断根据预定程度进行处理并输出指令控制执行器动作使空调系统的工作满足理想的要求。同时当空调系统出现故障时还能进行报警和自诊断。空调电脑从电路考虑可以分成以下几个部分: .输入回路从传感器来的信号首先进入输入回路除去杂波把正弦波变成矩形波将电源电压转换成适合微机使用的工作电压。即输入电路是对信号进行整形和降压处理。 .AD转换器输入 ECU的传感器信号有两种:一种是模拟信号另一种是数字信号。信号的形状不同输入 ECU 内的处理方法也不一样。数字信号可直接送入微机处理模拟信号则要由 AK)转换器(模拟数字转换器)转换成数字信号后再送入微机处理。 .输出回路它是微机与执行器之间的联系电路。由于微机输出的是数字信号而且电流很小一般是不能驱动执行器工作的。经过输出回路后通过其中功率三极管的放大作用提供一定宽度的驱动信号。 .微型电脑它是 ECU的核心部分由中央处理器(CPU)、存储器(ROM、RAM)、接口电路(IO)等组成。它能根据需要用存储器中的程序和资料对各种传感器送来的信号进行比较、运算和修正并将处理结果以指令的形式送至输出回路。在实际使用中微型电脑很少出故障。ECU的故障基本上都发生在常规电路(包括输入、输出和转换电路)中。常规电路采用的是通用电气元件若损坏是可以修复的。汽车空调电脑的损坏多因检修不当造成:检修时带有静电(高压)将电脑击坏测试仪器使用不当汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调控制系统  将电脑烧坏。因为电脑中的大多数微电子电路只适用于低电压、弱电流而我们身上的衣服因摩擦所带的静电却可高达几千伏虽然没有多大电流但这瞬间的高压足以使电脑中的微电子电路击穿。如果用内电阻小于 VkΩ的万用表或用二极管指示灯来测试电脑端子都有可能烧坏电脑。在电路图中电脑(ECU或 PCM)输出 V电源或 V电压实际是一信号参考电压这一电压经传感器后有变化再输入电脑就作信号用实际工作电流极小。所以如果使用仪表不当就会因通过电流过大而烧坏电脑。空调电脑一般具有以下几种功能: ()空调控制功能。包括温度自动控制、风量控制、运转方式给定的自动控制、换气量控制等。 ()节能控制。包括压缩机运转控制、换气量最适当控制以及随温度变化的换气切换、自动转入经济运行、根据车内外的温度自动切断压缩机电源等。 ()故障报警功能。当空调系统工作出现不正常时能进行报警(般为点亮故障盯的方式)。 ()故障自诊断功能。汽车空调系统出现故障时能进行故障自检测并以代码的形式存储故障信息。 ()显示功能。包括显示温度、控制方式、运转方式的状态等。图微电脑控制型自动空调系统 .2汽车空调控制电路分析由于车型的不同车内所装的空调系统也有所不同空调系统种类繁多其电路形式、功能、控制原理也各不相同因而空调系统控制电路由简单到复杂由单一功能控制到多功能控制也有所不同但是其电气系统都是有一定的规律可循。汽车空调系统有压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、鼓风电动机等主要部件。所以在分析电路时只要分成蒸发器风机控制、冷凝器风扇控制、温度控制(压缩机控制)、通风系统控制、保护电路等即可清楚地了解空调系统的电路控制原理。 .. 鼓风机的控制汽车空调系统的蒸发器采用直接蒸发式的结构这种结构由换热器和鼓风机组成。鼓风机将车厢内的空气吸出强制气流流过蒸发器空气侧气流则将蒸发器制冷器侧液态制冷剂蒸发时产生的冷量带人车厢。蒸发器转速器的作用是调节蒸发器供风量的大小扳动风机开关位置可以调节鼓风机转速从而调节供风量的大小。汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车空调控制系统  .由鼓风机开关和调速器联合控制电阻式调速器一般装在空调蒸发器组件上利用气流进行冷却。其外形如图 。风机开关一般装在控制面板内设置不同档位供调速用。设置时风机开关可控风机电源正极也可控鼓风机电路搭铁。风机的速度控制档位一般有 ...  种最常见的是 速如图。通过改变风机开关与调速电阻的接通

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