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G 模块5 汽车自动空调系统.pdf

G 模块5 汽车自动空调系统.pdf

上传者: austen 2013-12-25 评分 4.5 0 99 13 449 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《G 模块5 汽车自动空调系统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)模块汽车自动空调系统  模块汽车自动空调系统 学习目标 .知识目标()了解汽车空调自动控制系统的组成、类型和功用。()符等。

汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车自动空调系统  模块汽车自动空调系统 学习目标 .知识目标()了解汽车空调自动控制系统的组成、类型和功用。()了解汽车自动空调控制系统的工作原理。()了解自动空调控制系统与电气控制系统的异同。.技能目标()掌握汽车自动空调控制部件的识别技能()掌握自动空调控制部件的拆装和调整技能。.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。 . 通风系统控制汽车自动空调系统由传感器、电控单元(ECU)和执行器三大部分组成其结构和调节控制原理如图 。在本章将较系统地介绍有关结构原理及控制过程。图汽车自动空调系统的结构和调节控制原理图在汽车上空调作为对空气的调节装置最根本的是由进气、冷却和加热装置组成。对于乘用车这些装置都安装在空气分配箱(即空调总成)内。空调总成设置在仪表板内部。为了把通过空调总成处理的空气吹向前排乘员的上半身在仪表板左右及中部都设有通气口。在重视后车乘席舒适性的高级轿车上为后席乘员设有后通风口。在前席乘员脚下和后席乘员脚下也分别设有通风口。还有装在风窗玻璃下的前除霜器喷嘴和装在车门上的侧向除霜器喷嘴用于除去车窗上的雾气与冰霜。通风系统控制就是控制通过各通汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车自动空调系统  风口与喷嘴的空气。 ..进气控制如图 显示了空气如何进入空调总成又如何进入车厢内的过程。在空调总成上多叶片环形风扇 (西洛克风扇)由电动机驱动组成吸入空气的进气装置(可看成为抽气机就像家用的抽油烟机)并与由蒸发器构成的冷却装置连接而且又与加热器(散热器一种)连接。加热器内引入了为发动机冷却循环的热水(~ )它与加热器外的空气进行热量交换。进气装置吸入车外空气或车厢内空气送往冷却装置利用图  中的挡板 (循环门)进行车外空气与车内空气的选择。通过蒸发器的空气被吸去潜热成为 ~干燥冷气后利用空气混合挡板 的作用冷气被分成两部分一部分通过加热器另一部分不通过加热器。空气混合挡板决定了向车厢内吹出的空气温度也就是在通向加热器的通路被遮断的位置时达到最大冷却在冷风通路被阻塞的位置时达到最暖在中间位置温风与冷风被混合得到中间温度。图空气分配箱(空调总成)的结构原理图a~d为手动控制挡板~为自动控制挡板图  中的 ~挡板决定了把经过空调总成的空气分配到车厢内的情况。这些挡板不是分别独立工作的它们保持一定的关系进行联动工作。当挡板 打开时向中央、旁侧及后面通风口吹出温风挡板  打开时则向前、后席脚下吹出温风挡板  开启后则向挡风玻璃及边窗吹风。挡板  是在炎热天气驻车时需要急速冷却时打开以增加冷风量。此外图  中的 a~d挡板是按照乘员的爱好利用手动操作开闭的辅助挡板。一般在自动空调的车上均设有能在特殊情况下或为满足不同爱好者要求的手动控制风门或按钮。车型不同按钮的多少和安装位置也不同。如图 为奥迪乘用车的空调控制仪表板一例。按钮A是杆式开关用以控制吸入空气为车内空气与车外空气的选择变换。按钮 B 是把鼓风机的速度用手操作分为 个阶段进行交换的开关。按钮 C 是通风工况(送风模式)的手动选择开关。按钮 C 与挡板位置及通风位置与风量的关系如表 。按钮 D 是给自动空调设定目标温度(设定车厢内温度)的按钮它利用杠杆式单触点开关分别上下在 ~之间推压选择以 为间隔所设定温度在仪表板上部 LCD 显示屏左方用数字显示出来(显示屏右方是时钟显示与空调操作无特别关系)。E按钮是对空调压缩机进行驱动或不驱动的转换开关通常情况是接通的。按钮 F 是车后窗去除霜雾的热线加热器(在后窗玻璃上印有的电热线)开关。按钮G 是前车窗除雾、除霜开关。汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车自动空调系统  “AUTO”开关即自动空调的自动选择开关接通这一开关空气分配箱内所有挡板及风扇速度都进行自动控制不论天气和车辆行驶条件怎样变化车厢内均能保持为设定的温度。图奥迪乘用车空调控制仪表面板(注:A~G为按钮)表模式按钮与挡板位置及通风位置与风量的关系通风工况挡板位置通风吹出位置与风量挡板挡板挡板挡板挡板风口腿部除霜器边侧中后部中央后前边侧面部胸部腿部脚部向上                      注:挡板位置:开半开空白关。风量:大中小。 .. 工况选择控制为了控制通风各工况中风门挡板的动作每个空气分配箱上都装有多个伺服电动机利用电动机去驱动执行的各挡板。如图 和图  分别为奥迪和富豪车装有伺服电动机的空气分配箱外观图。图奥迪车装有伺服电动机的空气分配箱外观图汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车自动空调系统  图富豪(VOLVO)自动空调风挡控制执行部件及空气分配箱循环控制伺服电动机如图 。电动机的旋转通过减速齿轮等机构的变换使输出的控制臂做约 的摇动。在控制臂上与控制环相接从而带动图 中的挡板  在内气位置到外气位置之间进行连续动作且能够在任意位置停止。(a)伺服电动机外形(b)控制电路图循环控制伺服电动机与控制电路如图 (b)是循环控制伺服电动机的控制电路。循环控制伺服电动机的工作过程如下:当挡板 (循环门)位于“内气”位置时循环控制伺服电动机内的可动触点位于图中位置。这时如果从空调 ECU输出向“外气”转换的信号则电流流过固定触点 B可动触点固定触点 A电动机(如图箭头方向)使电动机定向转动驱动挡板 移向“外气”位置。当向“外气”位置移动终了时则可动触点与固定触点 A脱离电动机因电流被切断而停止。电位计(实为滑动变阻器其滑动触点与可动触点汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车自动空调系统  联动)用来检测挡板所在位置称为挡板位置传感器它将信号送给空调 ECU使 ECU能够知道挡板 是否运动到指定位置。当挡板 从“外气”向“内气”移动时则电流方向为电动机固定触点 C可动触点固定触点 B使电动机反转带动挡板  移向“内气”位置。通风工况在“腿部”和“腿部向上”时则优先控制吸入外气为了去除车窗玻璃上的霜雾吸入车外空气要比吸入湿气较多的车厢内空气效果会更好。工况选择控制伺服电动机如图它与进气控制伺服电动机具有相类似的构造用来对图 中挡板 ~ 的位置同时进行控制。各挡板以一定的关系进行联动随着电动机的旋转分别进行开闭操作动作。(a)工况选择控制伺服电动机(b)工况选择控制伺服电动机的控制电路图工况选择控制伺服电动机与控制电路如图 (b)是工况选择控制伺服电动机的控制电路。两个可动触点 a、b 具有相同的关系位置且与挡板联动当挡板位于在通风工况的面部位置“Face”时可动触点的位置如图中剖面线。当空调ECU发出向通风工况的腿部位置移动的输出信号后即固定触点“Foot”可动触点 a固定触点 A的电路成为接地电位后则逻辑电路的输入 A端为低电位(Lo)而输入 B 端仍在固定触点 B 处状态没变化仍为高电位 (Hi)。这时逻辑电路的输出 A端为“Lo”输出 B 端为“Hi”电流按照 VTl电动机VT 的电路方向进行流动挡板在电动机的驱动下则向通风工况的腿部位置方向运动可动触点向图的左方移动。挡板一直到达了通风工况的腿部位置后这时可动触点 a离开了固定触点“Foot”即固定触点 A的接地电位消失逻辑电路的输入 A、B 均变为“Hi”则逻辑电路的输出 A、B 端均为“Lo”VT 截止电动机停止挡板停止在通风工况的腿部位置。当挡板在通风工况“Def”位置时可动触点 b位于图中的虚线位置。如空调ECU输出向“Face”移动的信号则固定触点 B 成为接地电位使逻辑输入 B 端为“Lo”而输入 A端仍为“Hi”。则逻辑电路输出 B 端为“Lo”输出 A端为“Hi”所以电流按照VT电动机VT 的电路方向流动挡板在电动机反向驱动下进行反方向变动到达”Face”时电流断开而停止。一般来说冷风在头部及上半身温风在下半身及脚下吹时是比较舒适的。控制工况选择就是控制挡板使吹出风的温度达到最佳位置。通风工况与输出温度的关系如图 。图中的最大脸部表示最大冷却挡板处于全开位置。在工况脚部向”Def”位置转变时冷风停止鼓风机风扇处于关闭状态这是为了避免在行驶中产生的动压使冷风向脚下吹出的缘故。汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车自动空调系统  图通风工况与输出温度的关系 .. 最大冷却控制如图 (a)为最大冷却挡板控制执行元件(伺服电动机)的外形图。如图 (b)是伺服电动机的控制电路图。图  中挡板 称为最冷挡板。这一挡板当通风工况处于“Face”时根据吹出风温度的需要可选择全开、中间、全关 个位置以加速冷却。但是当温度被设定为最低冷却温度()时挡板  被固定处于全开位置。控制执行元件通风挡板  的伺服机构和控制原理与前面讲过的相同。图最大冷却挡板控制伺服电动机和控制电路 .. 空气混合控制和控制电路故障的检测在每个空气分配箱中冷热空气的混合比例是由空气混合挡板控制的。图  中的挡板  就是空气混合挡板。空气混合挡板是决定温度高低的最重要的控制部件它依靠伺服电动机的控制臂进行运动伺服电动机以及控制原理与前面讲过的相同。在汽车自动空调中各风门挡板均是由伺服电动机通过空调 ECU(电脑)来控制。空调 ECU又必须通过伺服电动机中的挡板位置传感器(电位计)随时了解挡板所处位置和执行移动情况用来为下一步的指令输出提供根据。这就为我们对各风门挡板控制伺服电动机及其控制电路故障的检查维修提供了思路。下面以丰田佳美(CAMRY)汽车自动空调为例介绍伺服电动机与控制电路的检查维修方法。 .风门挡板位置传感器的检测以空气混合挡板位置传感器电路的检测为例。空气混合挡板位置传感器是检测空气混合挡板的位置并将信号送至空调 ECU。此位置传感器装在空气混合控制伺服电动机内。空气混合挡板位置传感器电路及空调 ECU连接器如图 。检查步骤如下:汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车自动空调系统  )拆下空调 ECU但不要拔出连接器打开点火开关在设定温度变化时测量空调ECU连接器 TP、 SG 端子间电压。温度设定在“最冷”位置时其电压为 ~V“最热”位置时电压为 ~V同时电压值随设定温度增加而逐渐减小但不会中断。如果电压值正常按表 进行下一个电路检查如果有故障码””或“”显示检查空调 ECU反之进行第()步检查。图丰田佳美汽车空气混合挡板位置传感器电路及空调ECU连接器表汽车自动空调通风系统的故障检查诊断故障现象故障部位故障现象故障部位空调系统不工作点火(G)电源电路空调ECU(电脑)流出的空气比设定温度更暖或更冷或响应慢制冷剂的数量传动皮带张紧度制冷系统压力冷却风扇系统环境温度传感器电路蒸发器温度传感器电路日光传感器电路空气混合风挡位置传感器电路水温传感器空气混合控制伺服电动机电路压缩机冷凝器储液干燥器蒸发器加热器散热器膨胀阀空调ECU(电脑)鼓风机不工作加热器主继电器电路鼓风电动机电路水温传感器电路点火(G)电源电路空调ECU(电脑)鼓风机没有控制鼓风电动机电路点火(G)电源电路加热器主继电器电路无足够的空气流出鼓风机电动机电路没有冷气流出制冷剂的数量传动皮带张紧度制冷系统压力压缩机锁止传感器电路压缩机电路压力开关电路汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车自动空调系统  续表故障现象故障部位故障现象故障部位没有冷气流出点火器电路空气混合控制伺服电动机电路空气混合风挡位置传感器电路车内温度传感器电路环境(车外)温度传感器电路空调ECU(电脑)发动机怠速提升不正常或连续作用压缩机电路点火器电路空调ECU(电脑)被显示的设定温度值和温度控制开关的操作不一致空调ECU(电脑)没有暖气流出空气混合控制伺服电动机电路空气混合风挡位置传感器电路环境温度传感器电路车内温度传感器电路蒸发器温度传感器电路空调ECU(电脑)加热器散热器MC开关指示灯闪亮压缩机锁止传感器电路空调ECU(电脑)当变阻器或灯控制开关被转动时灯亮度不变化照明灯系统空调ECU(电脑)没有温度控制(只有最冷或最暖)空气混合控制伺服电动机电路空气混合风挡位置传感器电路空调ECU(电脑)不能进入诊断模式,故障码不能储存当点火开关关闭时设定模式被清除Backup电源电路空调ECU(电脑)没有气流模式控制气流模式控制伺服电动机电路空调ECU(电脑) )拆下空气混合控制伺服电动机并脱开伺服电动机连接器如图 测量空气混合控制伺服电动机连接器 . 端子间的电阻应为 ~kΩ。测量空气混合控制伺服电动机连接器 .端子间电阻:“最冷”位置为 ~kΩ“最热”位置为 ~kΩ同时电阻值随伺服电动机从冷侧转到热侧逐渐减小但不会中断。如果电阻值不正常应更换传感器反之进行第()步检查。图空气混合控制伺服电动机及伺服电动机连接器 )检查空调 ECU和空气混合挡板位置传感器间的线束和连接器如果不正常修理或更换线束或连接器反之检修或更换空调 ECU。 .空气混合控制伺服电动机电路的检测空调 ECU控制空气混合控制伺服电动机并使它转动到预定位置。如图 为空气混合控制伺服电动机电路。汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车自动空调系统  图丰田佳美汽车空气混合控制伺服电动机电路检查步骤如下: )首先设定到驱动器检查模式按下“DEF”按键改变驱动器检查模式至分步操作。按表  检查空气混合挡板的动作和鼓风机的状况如果不符合表中要求则进行第()步检查反之按表  进行下一个电路检查。表空气混合挡板和鼓风机检查故障码空气混合挡板鼓风机O%(全开)冷气流出%(开一半)%(全开)暖气流出 )拆下空气混合控制伺服电动机将蓄电池正极、负极分别接在接线器的 与  端子上后空气混合控制伺服电动机控制杆会慢慢地转向冷侧(左方向盘车)或热侧(右方向盘车)将蓄电池反接空气混合控制伺服电动机控制杆将慢慢地转向相反方向如图 。如果空气混合控制伺服电动机工作不正常修理或更换反之进行第()步检查。 )检查空调 ECU和空气混合控制伺服电动机间的线束和连接器如果不正常修理或更换线束或连接器反之检查和更换空调 ECU。其他控制伺服电动机及电路故障的检测与上面介绍的相似。 . 温度控制 .. 温度控制流程在汽车自动空调中温度控制是最重要、最复杂的控制。因为很多因素都会引起温度的变化如制冷汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车自动空调系统  系统的工作好坏、热水阀和混合气阀的开启大小、鼓风机转速的高低、阳光照射的强弱和空气流动情况等所以温度控制是个系统控制。在汽车自动空调的发展中使用了电子温控系统对车内外各个引起温度变化的因素进行控制。图伺服电动机的检测如图 为两种有代表性的温度控制系统的系统流程图。 (a) (b) 图汽车自动空调温度控制系统流程图汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车自动空调系统  .控制面板控制面板是供汽车使用者操作控制空调的。为了便于控制控制面板安装在靠近驾驶员和前排乘客的地方。控制面板有三种形式:旋钮式、按钮式和触摸式。有些控制面板还具有其他面板所不具有的特点如以英制或公制单位显示车内、外温度。在控制面板上为操作人员提供的车内温度选择范围通常在 ~之间。有些控制面板具有替代特点它提供了一个或是 ()或是()的设定位置。这两个选择位置将替代车内所有的温控电路提供最大的制冷或加热条件。为了把操作人员设定的车内环境状况数据输入到程序机构通常把微处理器装在控制台上。当点火开关断开时记忆电路将把先前的设定值存储起来。每当点火开关接通时它们又被恢复。但是如果电池被断开记忆电路中的记忆将被清除再使用空调前必须重新设定环境数据。 .程序机构程序机构接收来自各传感器和主控板的电信号。基于所有这些输入程序机构提供输出信号来控制热水阀门的开、关以及压缩机离合器的接通、断开决定鼓风机速度以及所有进气、混合和工况模式风门的位置。.温度传感器在温度控制系统中有许多温度传感器如蒸发器温度传感器、发动机冷却液温度传感器、室内外温度传感器等用来检测相关温度的。这些温度传感器都是采用的热敏电阻其阻值随电阻本身温度的高低而变化。热敏电阻分为负温度特性和正温度特性的两种常用的是负温度特性的热敏电阻即随着电阻本身的温度升高其电阻阻值下降如表 温度特性如图 。表热敏电阻阻值温度()电阻值(Q)温度()电阻值(Q)温度()电阻值(Q)温度()电阻值(Q)历注:温度为热敏电阻周围空气的温度。 .吸气器为了使车内温度传感器能够准确地将车内平均温度的数据送到微处理器一般是将它安装在吸气器的通风腔内。吸气器是一个小的导管系统设计使得只有少量的车内空气通过它如图 。主气流在吸气器的端部形成一个低压(负压)区。这个负压把车内空气吸入到车内传感器通风腔内。安装在通风腔内的车内温度传感器不断地受到车内平均温度的影响从而监测了车内温度。吸气器也有靠小型风扇将车内空气吸入吸气器如图。图温度传感器温度特性曲线汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车自动空调系统  图吸气器图靠小型风扇吸入车内车内空气车内温度传感器仪表板吸气器管道空气的吸气器吸气器端部吸气器主气流出口主气流吸气器主气流入口电接头吸气孔传感器 .. 恒温控制汽车上使用的恒温控制器有三种。一种是恒温热力膨胀阀它在前面的内容中已经讲述。另一种是机械毛细管式恒温控制器其构造原理如图 。这两种温控器的感温(温度感知)都是靠感温泡(管)中的惰性气体(也有封装制冷剂的)前者不接入控制电路中而直接控制进入蒸发器内制冷剂的多少控制蒸发器的结霜是把感温泡(管)放在蒸发器的适当位置处靠感温泡(管)中的压力和膨胀阀阀门控制制冷剂量来实现后者虽然也靠感温泡(管)来感知温度(安装如图 )但是必须要接入控制离合器的电路中才起作用开关接线桩 . 分别与离合器线圈和主控电路连接通过离合器来控制压缩机的工作。第三种是电子式恒温控制器其电路如图 感温元件是一个热敏电阻(可变电阻)它接入控制电路中通过离合器线圈来控制压缩机的运转。图机械毛细管式恒温控制器构造原理图机械毛细管式恒温控制器的安装毛细管波纹管移动支架控制开关接线端低压开关机械毛细管式恒温控制器液体管路绝缘块温度调节螺钉低温控制A固定桩回气管路毛细管入口及护管毛细管H形膨胀阀汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车自动空调系统  图电子(热敏电阻)式恒温控制器电路原理图 .. 电风扇控制在新近车型中为减少噪声和降低功耗用电动机驱动的风扇替代了皮带驱动风扇。该风扇与电动机组合安装在散热器一侧。它与发动机水泵没有机械上的或直接连接。V的电风扇由以下两种方法或任一种方法控制:一是发动机冷却液温度开关控制二是空调器选择开关控制。装有空调的汽车有时有两台可单独工作的电风扇使用情况取决于温度状况。典型的电风扇控制电路如图 。风扇电动机通过风扇继电器的常开触点连接到 V的电源上并由熔断器提供电路保护。在一般运行时当空调开关断开(关闭)发动机冷却液位于预定温度(约 )以下时继电器触点断开风扇不会工作。图典型的电风扇控制电路熔断器风扇继电器恒温器选择开关双风扇系统经常各自单独运转每一台或两台风扇可能随时起动。如果冷却液温度超过 时发动机冷却液温度开关(恒温器)合上给风扇继电器线圈通电。如果点火开关处于运行位置同时吸合继电器触点。继电器线圈电路中的 V电源与风扇电动机的 V电源是各自独立的。线圈电路从点火开关的终端汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车自动空调系统  穿过熔断器中的熔丝再通过继电器线圈与恒温器后接地。如果空调器选择开关转向任一制冷位置不管发动机冷却液温度如何线路通过继电器线圈、选择开关接地将合上风扇继电器触点为风扇电动机提供V电压。只要点火开关与空调器开关都合上风扇就能工作。冷却电风扇的运转存在许多差异。有些风扇提供冷却延时。尽管发动机停止运转点火开关关闭风扇仍然工作。只有当冷却液温度降到预定的安全温度通常低于 风扇才停止转动。在有些系统中当空调器选择开关闭合后风扇并不运转除非空调系统高压侧的压力高于预定值。如果空调系统高压侧压力低于预定值冷却液温度又不高于预定的安全温度风扇不会运转。警告:有些电风扇即便是在点火开关关闭时亦可能起动运转而没有任何提示在装有电风扇的车盖下工作应特别小心。 .. 热水阀控制热水阀的功能是控制通过空调加热器的冷却液流量装在发动机舱内(一般在围板处)是一个旋转式开关控制的三通阀。如图 为北京切诺基汽车上的热水阀结构图。汽车自动空调中热水阀门的控制驱动有两种:一种是电动机驱动它类似于风门的控制与驱动因在前面讲过这里不再赘述另一种是真空驱动器驱动(也有人把它叫做真空泵实际上它并不是真空源只是一种真空驱动装置)。许多汽车上的热水阀和模式门等都是用真空驱动器带动的。真空驱动器也叫做真空马达或真空动力装置。真空驱动器有单腔真空驱动器和双腔真空驱动器之分。单腔真空驱动器如图 大气压(压力)作用在膜片的一侧使得膜片向低压侧(真空)移动。通过拉杆、手柄、支架和连接架装置控制操作阀门运动。北京切诺基汽车热水阀的驱动装置就是一种单腔真空驱动器如图 。双腔真空驱动器在低于大气压力的情况下工作构造原理如图 。它基于膜片两侧压力的不同使膜片从高压侧向低压侧运动。这样真空驱动器同时起到了拉和推的作用。(a)没有真空作用(b)全真空作用图单腔真空驱动器图双腔真空驱动器 .. 真空控制及真空源汽车发动机在工作时提供一个真空预备源。这一真空源通常从进气歧管通过小直径的合成橡胶、塑料或尼龙管送到各部件。真空的状况一定程度上取决于发动机的状况即真空源的真空状况是变化的。因图北京切诺基汽车热水阀与驱动装置结构图真空管真空驱动器水泵接口阀体加热器出水口加热器进水口热水阀进水口阀门阀门轴拉杆汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车自动空调系统  为发动机提供的真空源在不断变化所以需要一个真空储罐和真空保护阀即真空保护控制装置如图 。真空储罐又简称真空罐它有各种形状和尺寸。早期的罐是用金属制成的形状类似一听罐头。现在的罐是用塑料制成的看上去像一个球。真空罐通常无须维修但由于它们暴露在自然环境中所以有时会出现微小的泄漏。真空保护阀也叫检查阀或真空单向阀它的作用是只允许气体向一个方向流动防止反方向流动从而检查和保证了真空系统的真空度。用于汽车真空系统的真空保护阀也有许多类型和型号在检查维修中要注意它与真空驱动器、真空罐的区分。真空储罐和真空保护阀保证了在发动机所有工况下均有最大的真空度以便正确操纵空调系统中的真空控制部件。应当注意在空调和加热系统的真空环路中可能安装不止一个真空储罐和真空保护阀。图真空保护控制及真空储罐真空储罐至真空源真空保护阀三通至真空系统 .. 真空系统结构汽车真空系统基本是封闭的其结构有数百种厂家给出的真空系统结构图是针对特定年代和车型的。如图 是一个汽车真空系统。图汽车真空系统白色暗绿色紫色今暗绿色黄色白色橙色罩紫色蓝色棕褐色控制机构t红色灰色黑色淡绿色蓝色淡绿色紫色紫色红色棕褐色黄色黑色回流门上限门下限门节气阀除霜器真空驱动器l黑色黑色紫色水阀化油器孤黑色灰色汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车自动空调系统  真空系统基本上用于水阀和模式门的开、关和定位以达到所设定的温度和湿度。如图  为通用(GM) 汽车空调面板的空调电脑真空控制图。 . 风量调节控制为了获得理想的车厢内温度就需要把车厢内空气与经过空调的空气进行交换。为此需要制造必要的风量其中重要一点是控制鼓风机风扇的速度。但并不是风量越大越好要求在必要时提供必需的尽量小的风量。 .. 控制方式在汽车自动空调中风量的调节控制大致有以下三种方式。图通用(GM)汽车空调面板的空调电脑真空控制图 .补偿控制如果车厢内温度与所设定温度相差很大不论是偏向于低温还是偏向于高温自动空调要能尽量使通风量增大方法主要是增大鼓风机的转速。当风量为定值时要按照日照强度的大小进行鼓风机速度的汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车自动空调系统  修正即当日照强度大时为防止乘员上半身感到热而增加鼓风机的转速并使上半身的风量加大。补偿控制关系如图 (a)。 .冷风关闭控制在寒冷时节发动机起动后冷却水温度极低这时如冷风突然吹出会使人感到不舒服。所以自动空调在汽车发动机水温升到以前关掉鼓风机风扇发动机水温传感器安装在加热器的心部当水温达到 后随着发动机水温上升控制鼓风机风量逐渐增加。控制关系如图 (b)。 .温风关闭控制在炎热天气里发动机起动后压缩机旋转但在很短时间内冷凝器不能做充分冷却蒸发器周围的空气还没有被吸去潜热(降温)如果突然吹出温风也会令人感到不舒服。所以考虑到冷凝器充分冷却情况在发动机刚起动的短时间内要控制鼓风机风扇转速。控制关系如图(c)。(a)补偿控制(b)冷风关闭控制(c)温风关闭控制图风量调节控制方式 .. 转速调节控制 .测速调温控制测速调温控制器是由集成电路和继电器组成感应来自点火线圈的脉冲信号所需控制的转速设定值可由人工调节。若发动机怠速转速低于设定值继电器不吸合则空调压缩机停转。测速调温控制器的线路有多种基本电路原理如图 。当发动机转速低于规定转速时三极管 VTl 导通使三极管 VT 载止。继电器  触点分开电磁离合器线圈电流被切断压缩机停转。当蒸发器表面温度降至规定值热敏电阻阻值升高到使三极管 VT 导通三极管 VT 截止继电器  触点分开压缩机停转。图测速与调温控制电路原理图继电器蓄电池制冷压缩机电磁离合器 .提升怠速控制近年来装自动空调系统的乘用车上大多采用提升怠速的控制装置以保证当发动机怠速时能带动空调稳定运转。汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车自动空调系统  提升怠速的控制装置有多种形式工作原理基本相同现介绍一种常见的简单控制结构如图 。该控制装置主要由真空驱动器和真空电磁阀两部分组成。真空驱动器的拉杆与节气门拉杆相连真空电磁阀的电路与压缩机电磁离合器电路并联。在汽车怠速时如果压缩机电磁离合器的电源接通真空电磁阀也同步工作真空阀门被打开来自真空系统管路的真空度通过真空电磁阀到达真空驱动器吸引拉杆向加大节气门的方向移动从而提升怠速。拉杆的行程要调整到使发动机在怠速时带动压缩机运行并能保持稳定运转。对于采用电子控制燃油喷射系统的乘用车怠速的提升是通过将空调打开(AC 开关)的信号传输给发动机 ECU发动机 ECU通过增加喷油量来提高发动机怠速转速的。 .鼓风机变速控制空调装置中的空气流量是用鼓风机来控制的鼓风机是由电动机和风扇组成。电动机有单绕组电动机和多绕组电动机。风扇有鼠笼式风扇(西洛克风扇)和叶片式风扇。控制空气流量就是控制电动机转速控制电路如图 。在电压一定时控制单绕组电动机的转速只能靠变速电阻。如图为北京切诺基汽车的鼓风机变速电阻。如图 为冷凝器风扇电路它一般没有变速只要有控制电流流过继电器线圈就产生磁力将活动芯(a)单绕组电动机控制电路(b)多绕组电动机控制电路图鼓风机电动机控制电路图切诺基汽车的鼓风机变速电阻图冷凝器风扇电路图限温器安装底板电阻器图提升怠速控制装置工作示意图节气门体节气门拉杆阻尼阀真空电磁阀真空促动器汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车自动空调系统  棒吸入使触点接通冷凝器风扇开始运转反之则断开。风扇开关受冷凝器温度控制即为一温度开关所以在没有打开点火开关和空调开关时它也可能突然转动冷凝风扇的这个特点要特别注意并加以警惕。警告:冷凝器风扇可能在没有任何预警的情况下突然转动。 .功率放大功率放大组件主要是由大功率三极管组成的一个功率放大电路它连接在程序机构(逻辑功能电路)和执行机构之间用以提高逻辑功能电路的带负载能力。如图  为雷克萨斯 (LS)汽车空调的功率晶体管放大电路。图雷克萨斯(LS)汽车空调的功率晶体管放大电路在控制鼓风机的运转中功率放大组件把来自空调 ECU的鼓风机驱动信号放大后送给鼓风机放大后的输出信号和它的输入信号成正比。该信号根据车内情况按照指令提供不同的鼓风机转速。如果车内温度比所设定的温度高得多在空调开启状态下鼓风机将高速运转而当车内温度降低后鼓风机速度又降为低速。相反地如果车内温度比所设定温度低很多在加热状态下鼓风机将起动为高速而当车内温度上升后鼓风机速度又降为低速。自动空调系统能不断地提供变化的鼓风机转速信号以间隔数秒调节一次的较高频率调整车内温度。功率放大组件也有与程序机构(ECU)安装在一起的。程序机构或 ECU发生故障一般多为功率放大组件 (大功率三极管)的损坏这种故障是可以修理的。 . 压缩机控制压缩机是空调制冷系统中最关键的部件可以说自动空调对压缩机的控制就是对制冷系统的制(调)冷控制。 .. 控制流程及原理汽车自动空调系统的自动控制在许多方面有所不同但对制冷系统的控制却基本相同。控制流程及原理如图 。乘用车自动空调是非独立空调它的压缩机由发动机带动。在发动机运转情况下当打开空调 AC 开关接通空调系统的主控电路使其工作后空调ECU基于温度传感器的信号和预先设定的目标温度通汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车自动空调系统  过程序计算判断是否要压缩机工作并通过功能组件控制其工作状况。打开空调开关的同时还将这一信号送给发动机 ECU决定是否进行功率补偿增加喷油量。当压缩机工作后空调 ECU还根据冷凝器温度传感器信号和高、低压的压力开关信号决定控制冷凝器风扇的工作。警告:冷凝器风扇可在没有任何预警情况下突然转动。图汽车自动空调制(调)冷系统的控制流程及原理图 .. 主要检测控制及装置汽车自动空调的制(调)冷控制是整个温度控制系统的一个子系统。下面介绍该子系统中的一些主要检测控制装置。 .压缩机保护控制在运行中如果制冷系统中制冷剂过多或因堵塞而循环不畅或压缩机缸盖温度过高会造成高压部分因压力异常升高而损坏所以在压缩机上会设有过热开关或高压保护开关卸压阀。过热开关有两种:一种是装在压缩机缸盖上作用结果是使电磁离合器电源中断压缩机停转一种是装在蒸发器出口管路上作用结果是制冷剂泄漏警报灯亮。这两种结构的目的都是防止由于缺少制冷剂造成压缩机因缺乏润滑油而过热损坏。过热开关的结构如图 。当制冷剂温度升高到一定值时膜片下的蒸气压力使膜片上升推动螺钉带动动触点与定触点接触过热开关接通。在过热开关后面串接一个过热时间继电器。当过热状态是持续的而不是瞬时的情况下制冷剂泄漏警报灯才会点亮。卸压阀的作用是当高压超过限度时打开阀门给系统卸压。如果空调系统中制冷剂缺乏则可能冷冻油也缺乏。压缩机若在这种干摩擦情况下运转就会造成压缩机温度过高。图过热开关示意图调整螺帽调整螺钉膜片制冷剂温度传感器动触点定触点空调AYC开关压缩机卸压阀冷凝器风扇三功能开关冷却液温度开关散热风扇双温开关蒸发器温度开关鼓风机发动机控制单元电磁离合器空调电子控制单元(ECU)汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车自动空调系统  .压缩机电磁离合器控制虽然乘用车自动空调的压缩机由发动机带动但是为了减少对发动机的影响和达到经济控制的目的空调压缩机的工作是通过电磁离合器来控制的。电磁离合器是发动机和压缩机之间的一个动力传递机构在需要时接通或切断发动机与压缩机之间的动力传递当压缩机过载时还能起到一定的保护作用。所以对压缩机的控制就是对电磁离合器的控制通过控制电磁离合器的结合与分离就可接通与断开压缩机。在汽车自动空调中对电磁离合器的控制有两种电路。一种是通过恒温器来控制其控制电路如图  和图 。在这种电路中决定电磁离合器工作与否只依赖空调 MC开关和一个温度传感器的信号一般是蒸发器温度信号而且被控制的温度不易调整不能很好地达到经济运行的目的所以人们将这种自动空调叫做半自动空调。另一种电路是由空调 ECU通过程序和功率放大组件控制电磁离合器它类似于图  对鼓风电动机的控制。在这种电路中电磁离合器通电与否不仅依赖空调 AC 开关和蒸发器温度而且还受到冷凝器温度、车内环境温度、冷却水温度、制冷系统中高、低压力和发动机转速等多个信号控制不但被控温度易于调节(由程序控制)而且可以实现最佳的经济运行控制。图压缩机电磁离合器控制电路当电流通过电磁离合器的电磁线圈电磁线圈产生电磁吸力使压缩机的压力板与皮带轮结合将发动机的扭矩传递给压缩机主轴使压缩机主轴旋转。当切断电流时电磁线圈的吸力消失在弹簧作用下压力板和皮带轮脱离压缩机便停止工作。蒸发器通常在 左右引起结霜现象。在蒸发器上附着霜将降低热交换效率使压缩机浪费动力。空调 ECU通过蒸发器温度传感器测定蒸发器出口的空气温度在 以下时关闭压缩机的电磁离合器使压缩机停止驱动制冷剂工作防止结霜和动力损失。若车辆热负荷小(车厢内为非常适宜的温度)空调 ECU 又可把压缩机的关闭温度设定得高一些既可以防止结霜又能防止过度制冷避免动力损失使空调系统处于最经济的运行状态。 .离合器二极管当有电流供给时离合器线圈是一个具有很强磁场的电磁铁。在电源供给线圈的时间内这个磁场都是恒定的当电源断开时电磁场消失同时产生出高压的脉冲信号。这些脉冲信号对于精密的电子电路是有害的必须加以滤除。把一个二极管跨接在离合器线圈两端并接地。利用二极管的限幅作用抑制尖峰电压为一安全电压。这个二极管通常分接在离合器线圈内的接线柱上它与离合器线圈并联一端通V电源另一端接地。检查二极管需用欧姆表。 .压缩机锁止控制压缩机锁止控制电路是对发动机的一种保护电路。发动机每转一圈压缩机锁止传感器就传送  个脉冲信号到空调 ECU。如果当车辆转向和爬坡需要最大动力时即发动机转速与压缩机转速的比值比预定值汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车自动空调系统  小空调 ECU将切断压缩机电路。如图 为丰田公司佳美汽车空调压缩机锁止传感器电路。压缩机锁止传感器检测的是发动机转速及曲轴位置所以也称为转速传感器、曲轴位置传感器或上止点传感器。常用的曲轴位置及转速传感器有发电式、霍尔式、电磁式和光电式等如图 。它们既可安装在曲轴飞轮上也可以装在分电器壳体内。装在曲轴飞轮上时因飞轮尺寸大分辨率高所以其检测精度较高。装在分电器壳体内时由于其尺寸小分辨率低因此检测精度有所下降。图丰田公司佳美汽车空调压缩机锁止传感器电路(a)发电式传感器原理b)霍尔式传感器原理霍尔半导体片磁体(c)电磁式传感器原理(d)光电式传感器原理永久磁铁线圈转子输出信号光敏三极管发光二极管遮光盘图压缩机锁止传感器汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车自动空调系统  发电式传感器是由一个其周缘带有均布凸台的磁性圆盘(齿板)和一块蹄形磁铁及线圈组成如图 (a)。运转时当磁性圆盘的凸齿通过蹄形磁铁时蹄形磁铁的磁场发生变化于是绕在磁铁上的线圈内便产生一个与转速相应的脉冲电压。转速越高输出脉冲电压的电压值就越高且单位时间内的脉冲次数就越多。霍尔式传感器是利用霍尔效应原理制成的。所谓霍尔效应是指当一个有电流通过的霍尔半导体片(霍尔基层)置于磁场方向和电流方向垂直的磁场中时在霍尔半导体片与电流方向垂直的横向侧边上就会产生一个微小电压此电压称为霍尔电压。改变磁场强度即可改变霍尔电压的大小磁场消失时霍尔电压为零。霍尔半导体片固定在陶瓷支座上它有 个接线端子电源由A、B 端输入霍尔电压由 C、D端输出如图 (b)。霍尔半导体片的对面有一个永久磁体它与霍尔半导体片间留有一定的气隙。传感器转子由分电器轴驱动转子上有跟汽缸数目相同的叶片。当叶片转离磁极和霍尔半导体片之间的气隙时磁力线被切断霍尔电压下降为零。于是在分电器轴转动一圈的过程中传感器便输出与汽缸数目相同数量的矩形电压脉冲。运转中霍尔电压变化的时刻反映了曲轴的位置单位时间霍尔电压变化的次数反映了发动机曲轴的转速。电磁式传感器主要由转子、线圈和永久磁铁组成如图 (c)。转子固定在分电器轴上线圈固定在分电器壳体上。永久磁铁的磁力线经转子、线圈、托架构成封闭回路。转子旋转时由于转子凸起与托架间的磁隙不断发生变化通过线圈的磁通也不断变化于是线圈中便产生感应电压并以交流形式输出。在实用结构中往往将传感器装于分电器内并使用复合转子和耦合线圈。光电式传感器主要由发光二极管、光敏三极管和遮光盘组成如图 (d)。它通常也装在分电器壳体内。在分电器底板上固定着两对发光二极管和光敏三极管组成的信号发生器。分电器轴上装有遮光盘盘上开有弧形漏光槽。当分电器轴转动时遮光盘交替地让开或阻断从发光二极管射向光敏三极管的光线使光敏三极管导通或截止从而产生脉冲信号。压缩机锁止传感器电路的检查以丰田公司佳美汽车空调为例有以下三步:检查压缩机和传动皮带张紧度如果不正常修理压缩机或调整传动皮带张紧度反之进行第步检查。脱开压缩机锁止传感器连接器测量压缩机锁止传感器连接器 、  端子间电阻 时为 ~ Ω。如果电阻值不正常更换压缩机锁止传感器反之进行第步检查。检查空调 ECU和压缩机锁止传感器间的线束和连接器如果不正常修理或更换线束或连接器反之进行下个电路检查如果有故障码“”显示检查空调ECU。 .压力检测控制在空调制冷系统的高压区和低压区均安装有压力开关分别称为高压开关和低压开关用来对系统内的压力进行检测控制。压力开关的作用原理是利用感受到的管路中制冷剂的压力使膜片上移或下吸从而推动动触点与定触点接触或分开由此来控制被控电器的控制电流达到控制目的。压力开关的工作原理如图 。图压力开关的工作原理图高压侧的压力开关在正常高压(一定压力范围)情况下是闭合的如果制冷管道内压力超过一定高压值时(由于冷凝器管道堵塞或空气流通堵塞)它就断开。当制冷管道内压力下降到低于某一定值时高压开关又闭合从而保护了高压管道和有关设备。有的车上高压开关不向空调 ECU提供数据这个开关通常串汽车空调构造与维修(理论技能)模块汽车自动空调系统  联在压缩机离合器回路中。像冷凝器风机电机损坏这种情况就可引起高压侧压力超过安全限度。低压开关安装在制冷系统的低压侧位于膨胀节流管的出口和蒸发器入口之间对孔管系统它通常装在集液干燥器上。在正常低压(一定压力范围)情况下低压开关处于闭合状态。当制冷管道内低压侧压力降到一定值时开关断开并发出信号给空调 ECU使其断开压缩机离合器电路防止压缩机在低压情况下运转。当制冷管道内低压侧压力升高到某一定值时开关又闭合。超低压情况的出现可能是由于制冷剂的损失引起低压侧压力非正常降低。注意:R 与 R 制冷系统中压力开关的特性是不同的如图 。(a)Ra系统压力开关的特性(b)R系统压力开关的特性图R与R制冷系统中的压力开关特性汽车空调上用的压力开关多为双重压力开关即高压开关和低压开关都在同一壳体内因此也叫高、低压开关或双压保护开关其结构原理如图 。(a)内

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