汽車空調(diào)構(gòu)造與維修

6.4.1控制流程及原理

汽車自動空調(diào)系統(tǒng)的自動控制在許多方面有所不同，但對制冷系統(tǒng)的控制卻基本相同?？刂屏鞒碳霸韰⒁妶D6-35所示。壓縮機是空調(diào)制冷系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部件，可以說自動空調(diào)對壓縮機的控制就是對制冷系統(tǒng)的制（調(diào)）冷控制。

6.4壓縮機控制圖6-35汽車自動空調(diào)制冷系統(tǒng)的控制流程及原理圖

乘用車自動空調(diào)是非獨立空調(diào)，它的壓縮機由發(fā)動機帶動。在發(fā)動機運轉(zhuǎn)情況下，當打開空調(diào)A/C開關(guān)，接通空調(diào)系統(tǒng)的主控電路使其工作后，空調(diào)ECU基于溫度傳感器的信號和預先設(shè)定的目標溫度，通過程序計算判斷是否要壓縮機工作并通過功能組件控制其工作狀況。打開空調(diào)開關(guān)的同時還將這一信號送給發(fā)動機ECU決定是否進行功率補償，增加噴油量。當壓縮機工作后，空調(diào)ECU還根據(jù)冷凝器溫度傳感器信號和高、低壓的壓力開關(guān)信號決定控制冷凝器風扇的工作。

6.4.2主要檢測控制及裝置

汽車自動空調(diào)的制冷控制是整個溫度控制系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)。下面介紹該子系統(tǒng)中的一些主要檢測控制裝置。

1．壓縮機保護控制在運行中，如果制冷系統(tǒng)中制冷劑過多或因堵塞而循環(huán)不暢或壓縮機缸蓋溫度過高，會造成高壓部分因壓力異常升高而損壞，所以在壓縮機上會設(shè)有過熱開關(guān)或高壓保護開關(guān)——即卸壓閥。

過熱開關(guān)有兩種，一種是裝在壓縮機缸蓋上，作用結(jié)果是使電磁離合器電源中斷，壓縮機停轉(zhuǎn)。一種是裝在蒸發(fā)器出口管路上，作用結(jié)果是制冷劑泄漏警報燈亮。這兩種結(jié)構(gòu)的目的都是防止由于缺少制冷劑，造成壓縮機因缺乏潤滑油而過熱損壞。過熱開關(guān)的結(jié)構(gòu)見圖6-36所示。當制冷劑溫度升高到一定值時，膜片下的蒸氣壓力使膜片上升，推動螺釘，帶動動觸點與定觸點接觸，過熱開關(guān)接通。在過熱開關(guān)后面串接一個過熱時間繼電器。當過熱狀態(tài)是持續(xù)的而不是瞬時的情況下，制冷劑泄漏警報燈才會點亮。卸壓閥的作用是當高壓超過限度時，打開閥門給系統(tǒng)卸壓。如果空調(diào)系統(tǒng)中制冷劑缺乏，則可能冷凍油也缺乏。壓縮機若在這種干摩擦情況下運轉(zhuǎn)，就會造成壓縮機溫度過高。2.壓縮機電磁離合器控制在汽車自動空調(diào)中，對電磁離合器的控制有兩種電路。一種是通過恒溫器來控制，其控制電路見圖6-20和圖6-37所示。在這種電路中，決定電磁離合器工作與否只依賴空調(diào)A/C開關(guān)和一個溫度傳感器的信號，一般是蒸發(fā)器溫度信號，而且被控制的溫度不易調(diào)整，不能很好地達到經(jīng)濟運行的目的，所以人們將這種自動空調(diào)叫做半自動空調(diào)。另一種電路是由空調(diào)ECU通過程序和功率放大組件控制電磁離合器，它類似于圖6-31對鼓風電動機的控制。在這種電路中，電磁離合器通電與否，不僅依賴空調(diào)A/C開關(guān)和蒸發(fā)器溫度，而且還受到冷凝器溫度、車內(nèi)環(huán)境溫度、冷卻水溫度、制冷系統(tǒng)中高、低壓力和發(fā)動機運行速度等多個信號控制，不但被控溫度易于調(diào)節(jié)（由程序控制）而且可以實現(xiàn)最佳的經(jīng)濟運行控制。

圖6-37壓縮機電磁離合器控制電路

當電流通過電磁離合器的電磁線圈，電磁線圈產(chǎn)生電磁吸力，使壓縮機的壓力板與皮帶輪結(jié)合，將發(fā)動機的扭矩傳遞給壓縮機主軸，使壓縮機主軸旋轉(zhuǎn)。當切斷電流時，電磁線圈的吸力消失。在彈簧作用下，壓力板和皮帶輪脫離，壓縮機便停止工作?？照{(diào)ECU通過蒸發(fā)器溫度傳感器測定蒸發(fā)器出口的空氣溫度在3℃以下關(guān)閉壓縮機的電磁離合器，使壓縮機停止驅(qū)動制冷劑工作，防止結(jié)霜和動力損失。若車輛熱負荷小，空調(diào)ECU又可把壓縮機的關(guān)閉溫度設(shè)定得高一些，既可以防止結(jié)霜，又能防止過度制冷，避免動力損失，使空調(diào)系統(tǒng)處于最經(jīng)濟的運行狀態(tài)。3．離合器二極管當有電流供給時，離合器線圈是一個具有很強磁場的電磁鐵。在電源供給線圈的時間內(nèi)，這個磁場都是恒定的，當電源斷開時，電磁場消失，同時產(chǎn)生出高壓的脈沖信號。這些脈沖信號對于精密的電子電路是有害的，必須加以濾除。把一個二極管跨接在離合器線圈兩端并接地，利用二極管的限幅作用抑制尖峰電壓為一安全電壓。這個二極管通常分接在離合器線圈內(nèi)的接線柱上，它與離合器線圈并聯(lián)，一端通12V電源，另一端接地，檢查二極管需用歐姆表。4．壓縮機鎖止控制

壓縮機鎖止控制電路是對發(fā)動機的一種保護電路。發(fā)動機每轉(zhuǎn)一圈，壓縮機鎖止傳感器就傳送4個脈沖信號到空調(diào)ECU。如果當車輛轉(zhuǎn)向和爬坡需要最大動力時，即發(fā)動機轉(zhuǎn)速與壓縮機轉(zhuǎn)速的比值比預定值小，空調(diào)ECU將切斷壓縮機電路。圖6-38所示為佳美汽車空調(diào)壓縮機鎖止傳感器電路。圖6-38

佳美汽車空調(diào)壓縮機鎖止傳感器電路

壓縮機鎖止傳感器檢測的是發(fā)動機轉(zhuǎn)速及曲軸位置，所以也稱為轉(zhuǎn)速傳感器、曲軸位置傳感器或上止點傳感器。常用的曲軸位置及轉(zhuǎn)速傳感器有發(fā)電式、霍爾式、電磁式和光學式等，參見圖6-39所示，它們既可安裝在曲軸飛輪上，也可以裝在分電器殼體內(nèi)。裝在曲軸飛輪上時，因飛輪尺寸大，分辨率高，所以其檢測精度較高。裝在分電器殼體內(nèi)時，由于其尺寸小，分辨率低，因此檢測精度有所下降。

發(fā)電式傳感器運轉(zhuǎn)時，當磁性圓盤的凸齒通過蹄形磁鐵時，蹄形磁鐵的磁場發(fā)生變化，于是繞在磁鐵上的線圈內(nèi)便產(chǎn)生一個與轉(zhuǎn)速相應的脈沖電壓。轉(zhuǎn)速越高，輸出脈沖電壓的電壓值及單位時間內(nèi)的脈沖次數(shù)就越多。

霍爾式傳感器當一個有電流通過的霍爾半導體片(置于磁場方向和電流方向垂直的磁場中)時，在霍爾半導體片與電流方向垂直的橫向側(cè)邊上就會產(chǎn)生一個微量電壓，此電壓稱為霍爾電壓。改變磁場強度即可改變霍爾電壓的大小，磁場消失時霍爾電壓為零。傳感器轉(zhuǎn)子由分電器軸驅(qū)動，轉(zhuǎn)子上有跟氣缸數(shù)目相同的葉片。當葉片轉(zhuǎn)離磁極和霍爾半導體片之間的氣隙時，磁力線被切斷，霍爾電壓下降為零。

電磁式傳感器轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，由于轉(zhuǎn)子凸起與托架間的磁隙不斷發(fā)生變化，通過線圈的磁通也不斷變化，于是線圈中便產(chǎn)生感應電壓，并以交流形式輸出。在實用結(jié)構(gòu)中，往往將傳感器裝于分電器內(nèi)，并使用復合轉(zhuǎn)子和耦合線圈。

光電式傳感器當分電器軸轉(zhuǎn)動時，遮光盤交替地讓開或阻斷從發(fā)光二極管射向光敏三極管的光線，使光敏三極管導通或截止，從而產(chǎn)生脈沖信號。

圖6-39壓縮機鎖止傳感器

（a）發(fā)電式傳感器原理

（b）霍爾式傳感器原理

（c）電磁式傳感器原理

（d）光電式傳感器原理

5．壓力檢測控制

在空調(diào)制冷系統(tǒng)的高壓區(qū)和低壓區(qū)均安裝有壓力開關(guān)，分別稱為高壓開關(guān)和低壓開關(guān)，用來對系統(tǒng)內(nèi)的壓力進行檢測控制。壓力開關(guān)的作用原理是利用感受到的管路中制冷劑的壓力使膜片上移或下吸，從而推動動觸點與定觸點接觸或分開，由此來控制被控電器的控制電流，達到控制目的。壓力開關(guān)的工作原理見圖6-40所示。圖6-40壓力開關(guān)的工作原理圖

圖6-41R12與R134制冷系統(tǒng)中的壓力開關(guān)特性

高壓開關(guān)在正常高壓下是閉和的，如果壓力超過一定高壓值時它就斷開。壓力下降到低于某一定值時高壓開關(guān)又閉和。高壓開關(guān)不向空調(diào)ECU提供數(shù)據(jù)，這個開關(guān)通常串聯(lián)在壓縮機離合器回路中。象冷凝器風機電機損壞這種情況，就可引起高壓側(cè)壓力超過安全限度。

低壓開關(guān)在正常低壓下，低壓開關(guān)處于閉和狀態(tài)。當壓力降到一定值時開關(guān)斷開；并發(fā)出信號給空調(diào)ECU，使其斷開壓縮機離合器電路，防止壓縮機在低壓情況下運轉(zhuǎn)。當?shù)蛪簜?cè)壓力升高到某一定值時開關(guān)又閉合。超低壓情況的出現(xiàn)，可能是由于制冷劑的損失引起低壓側(cè)壓力非正常降低。

注意：R12與R134制冷系統(tǒng)中壓力開關(guān)的特性是不同的。

汽車空調(diào)上用的壓力開關(guān)多為雙重壓力開關(guān)，即高壓開關(guān)和低壓開關(guān)都在同一殼體內(nèi)，因此也叫：高/低壓開關(guān)，其結(jié)構(gòu)原理參見圖6-42所示。

圖6-42雙重壓力開關(guān)的結(jié)構(gòu)原理

圖6-43奧迪A6空調(diào)的雙重壓力開關(guān)及插接頭

圖6-43所示為奧迪A6汽車的雙重壓力開關(guān)，如果制冷回路中因堵塞（如冰堵）使管路中產(chǎn)生真空或壓力過高，那么雙重壓力開關(guān)將通過開關(guān)觸點1、2（低壓）與3、4（高壓）和顯示控制單元來關(guān)閉壓縮機電磁離合器電源，從而保護制冷管路與有關(guān)設(shè)備。

壓力開關(guān)打開則壓縮機停止。拆下空調(diào)的雙重壓力開關(guān)后檢查制冷效果時須連接插頭上的觸點1和2（見圖6-43）。

6．電磁閥控制現(xiàn)代汽車上配用了許多種電磁閥，這里重點介紹制冷系統(tǒng)中的電磁旁通閥。電磁旁通閥多用于大、中型客車的獨立式空調(diào)制冷系統(tǒng)中，其作用是控制蒸發(fā)器的蒸發(fā)壓力和蒸發(fā)溫度，防止蒸發(fā)器因溫度過低而結(jié)霜。電磁旁通閥一般安裝在貯液干燥器與壓縮機吸入閥之間，如圖6-44所示，其工作原理是：當吹過蒸發(fā)器的冷風溫度低于設(shè)定溫度時，控制電路使電磁旁通閥開啟，一部分高壓液態(tài)制冷劑便通過旁通閥通道到達壓縮機吸入側(cè)，與蒸發(fā)器出來的制冷劑蒸氣相混合，這樣便減少了通過蒸發(fā)器的制冷劑流量，使蒸發(fā)器蒸發(fā)壓力相應提高，因而也提高了蒸發(fā)溫度，使蒸發(fā)器免于結(jié)霜；當蒸發(fā)溫度升高到一定值時，控制電路又使該閥關(guān)閉，進入蒸發(fā)器的制冷劑隨之增加，蒸發(fā)溫度也降低。這一過程不斷循環(huán)，將蒸發(fā)器溫度控制在規(guī)定的范圍之內(nèi)。

1-壓縮機；2-吸入閥；3-排出閥；4-冷凝器；5-電磁旁通閥；6-蒸發(fā)器；7-膨脹閥；8-貯液干燥器圖6-44電磁旁通閥回路

自動空調(diào)控制系統(tǒng)由：傳感器、控制器ECU、控制部件、自檢及報警等四部分組成。其中控制器ECU是自動空調(diào)系統(tǒng)的“控制中樞”，它與其它控制器件的連接傳輸以及控制原理參見圖6-45和圖6-46所示。

6.5空調(diào)ECU的控制圖6-45（富豪VOLVO）自動空調(diào)控制器ECU的控制原理示意圖

圖6-46奧迪汽車自動空調(diào)控制器ECU的控制原理示意圖

控制過程是：各種傳感器作為信息采集部件，將溫度、壓力和其他有關(guān)信息輸入到空調(diào)電腦控制器ECU中。電腦控制器ECU將獲得的信息進行分析、處理，經(jīng)“模/數(shù)”轉(zhuǎn)換后以數(shù)字形式向執(zhí)行裝置——鼓風電動機、各風門控制伺服電動機、各控制繼電器和顯示器等發(fā)出控制指令，對車內(nèi)空氣的溫度、濕度及流通情況按照預定要求進行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的結(jié)果被反饋到電腦控制器ECU中進行比較、分析、處理，然后再傳遞給執(zhí)行裝置，如此進行高速反復調(diào)節(jié)，直到達到預設(shè)定（或默認）的要求。

圖6-47汽車自動空調(diào)的主要溫度傳感器及位置示意圖

傳感器主要包括車內(nèi)溫度傳感器、陽光照射強度傳感器、車外溫度傳感器、蒸發(fā)器溫度傳感器、冷卻液溫度（水溫）傳感器和風檔板開度傳感器等，見圖6-47所示。

溫度傳感器一般采用熱敏電阻式溫度傳感器。陽光照射強度傳感器是個光敏二極管。為使車內(nèi)溫度傳感器能夠檢測到車內(nèi)的平均溫度，將其安放在帶有吸氣器的檢測室內(nèi)，一般在儀表盤上，使傳感器周圍的空氣能夠流通。車外溫度傳感器也稱為環(huán)境溫度傳感器、外界空氣溫度傳感器、大氣溫度傳感器，一盤安裝在汽車前部，為使車外溫度傳感器能夠檢測車外的平均溫度，其上裝有一個塑料罩，以免傳感器局部受熱過高。水溫傳感器則位于發(fā)動機出水口，它將冷卻水溫度反饋到ECU，當水溫過高時ECU能夠斷開空調(diào)壓縮機開關(guān)A/C而保護發(fā)動機，同時也使ECU依據(jù)水溫控制冷卻水通往加熱器的閥門。風門位置、室內(nèi)溫度等傳感器將信息反饋到ECU，ECU通過“混合風檔”的冷暖風比例控制空氣流的溫度，例如當溫度過低時ECU指令冷氣流經(jīng)過加熱器升溫，當溫度過高時則增大冷氣，當車箱內(nèi)溫度達到預定值時，ECU會發(fā)出指令停止“混合風檔”伺服電動機或壓縮機的運轉(zhuǎn)。同時，ECU還通過“方式風檔”伺服電動機控制氣流流向，確定出風口的吹風角度等，達到自動調(diào)節(jié)控制的目的。

在電控噴射發(fā)動機的車上，ECM/PCM依據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負荷、冷卻液溫度和空調(diào)ECU等輸入信號，對發(fā)動機的配氣機構(gòu)、電子油門實行自動控制；同時，空調(diào)ECU依據(jù)ECM/PCM提供的發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負荷和冷卻液溫度等輸入信號決定是否關(guān)閉空調(diào)開關(guān)A/C。有些車的自動空調(diào)還裝有紅外溫度傳感器，專門探測乘員面額部的表面皮膚溫度。當傳感器檢測到人體皮膚溫度時也反饋到ECU。這樣，ECU有多種傳感器的溫度數(shù)據(jù)輸入，就能更精確地調(diào)控空調(diào)系統(tǒng)。乘員只要操作一次旋鈕或按鈕，設(shè)置所需溫度和氣流方式，以后一切事情就都由自動空調(diào)控制系統(tǒng)辦理了。

6.6典型汽車的自動空調(diào)系統(tǒng)控制電路圖6-49馬自達626汽車自動空調(diào)（通風與溫度控制）系統(tǒng)電路

圖6-50馬自達626汽車自動空調(diào)控制系統(tǒng)電路

圖6-