第3章 汽车自动空调系统

第3章汽车自动空调系统第3章汽车自动空调系统3.1概述3.2自动空调控制系统的结构与工作原理3.3汽车自动空调系统的主要部件及工作原理3.4汽车自动空调系统的故障诊断与维修3.5案例五广州本田雅阁轿车自动空调系统的故障诊断与排除3.6案例六广州本田雅阁轿车自动空调系统的维修作业第3章汽车自动空调系统3.1概述汽车空调技术是随着汽车的普及而发展起来的。和事物由低级到高级的发展规律一样，汽车空调技术的发展史也是由低级到高级，由简单功能到多功能发展，其发展过程可以概括为五个阶段。第一阶段：单一取暖，即利用房间取暖的方法。1925年首先在美国出现利用汽车冷却水通过加热器取暖的方法，到1927年发展到具有加热器、风机和空气滤清器的比较完整的供热系统。这种供热系统直到1948年才在欧洲出现。而日本到1954年开始使用加热器取暖。目前，在寒冷的北欧、亚洲北部地区，汽车空调仍然使用单一供热系统。第3章汽车自动空调系统第二阶段：单一冷气。1939年，由美国通用汽车帕克公司(Packard)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。由于二次世界大战而阻碍了其发展。战后的美国经济迅速发展，特别是1950年美国石油产地的炎热天气，急需大量的冷气车，使单一降温的空调汽车得以迅速发展起来。欧洲国家、日本到1957年才在汽车上加装这种单一冷气的空调器。单一降温的方法目前仍然在热带、亚热带地区使用。例如我国广东、海南岛使用的空调出租汽车，大部分只有制冷降温功能。第3章汽车自动空调系统第三阶段：冷暖一体化。1954年通用汽车公司首先在纳什(Nash)牌轿车上安装了冷暖一体化的空调器，汽车空调才基本上具有调节控制车内温度、湿度的功能。随着汽车空调技术的改进，目前的冷热一体空调基本上具有降温、除湿、通风、过滤、除霜等功能。这种方式目前仍然在大量的经济汽车上使用，是目前使用量最大的一种空调方式。第3章汽车自动空调系统第四阶段：自动控制的汽车空调。冷暖一体汽车空调需要人工操纵，这显然增加了驾驶人员的工作量，同时控制质量也不大理想。自从冷暖一体化出现后，通用公司就着手研究自动控制的汽车空调，并于1964年首先安装在凯迪莱克(Cadillac)牌轿车上，紧接着通用、福特、克莱斯勒三大汽车公司竞相在各自的高级轿车上安装自动空调。日本和欧洲各国直到1972年才在高级轿车上装上自动空调。例如目前的高级皇冠牌、世纪牌、总统牌、德国的奔驰牌、奥迪牌等汽车。这种自动空调装置，只要预先调好温度，机器就能自动地在调定的温度范围内工作。机器根据传感器检测到车内、车外环境的温度信息，自动地指挥空调器各部件工作，达到控制车内温度和其他功能的目的。目前，大部分的中、高级轿车及高级大巴都安装有自动空调。第3章汽车自动空调系统第五阶段：微型计算机控制。1973年美国通用汽车公司和日本五十铃汽车公司(后合并到三菱集团)一起联合研究微机控制的汽车空调系统，并于1977年同时安装在各自的汽车上，将汽车空调技术推到一个新的高度。微机控制的汽车空调功能增加，显示数字化，冷、暖、通风三位一体化，由电脑按照车内外的环境所需，实现微调节。通过电脑控制，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舒适性。第3章汽车自动空调系统3.2自动空调控制系统的结构与工作原理3.2.1自动空调控制系统的组成与功用1.空气调节系统空气调节是指将冷风、热风、新鲜空气有机地进行混合，形成适宜的气流供给车内。混合系统包括加热器、蒸发器、鼓风机和风门等。空气调节系统有以下几种。(1)冷、暖风独立式。冷风、暖风装置各自独立地操作，以适应炎热、寒冷气候。暖风装置也可用于除霜。(2)冷、暖风转换式。冷暖风转换式空气调节系统在加热器不用时送入车内的是冷气；而蒸发器不用时则送入的是暖气；若两者都不用则送入车内的是自然风。第3章汽车自动空调系统(3)半空调方式。半空调方式空气调节系统将车外空气和车内空气经风门混合后，先经蒸发器冷却、除湿，后经鼓风机送入风门调节，部分进入加热器，冷气出口不再调节。由风门调节送入车内的空气，当蒸发器不用时，则全部引到加热器，送入车内的是暖风；当加热器不用时，则送入冷风；两者都不用时，则送入车内的是自然风。(4)全空调式。全空调式空气调节系统也称空气混合系统，如图3-1所示。车内、外空气经风门调节后，通过蒸发器降温、除湿，部分空气可再经加热器加热，出来的冷风和热风再混合，然后按要求送入车内。总之，混合空气的温度是由风门来调节的。第3章汽车自动空调系统图3-1全空调式结构第3章汽车自动空调系统2.风管系统与真空回路在汽车仪表板下面有一套风管系统，将所需空气分配到车内前端、后端及两侧。风管系统的风门由真空控制系统控制，不同的车型其风管系统的布置和真空回路的结构形式不同。第3章汽车自动空调系统3.温度自动控制系统汽车空调温度自动控制系统一般由温度选择器、车内外温度传感器、日光强度传感器组成的温度检测电路和计算机、电磁阀、真空控制系统组成。真空驱动器与空气混合调节门、风机转换开关、电位器、热水阀开关相连，并能使其同时工作，实现自动控制。计算机根据温度检测电路输入的信息，经过计算比较后输出一个电流值给两个电磁阀，将电信号转换成真空信号，指挥真空驱动器工作，对风门开度、风机转速和热水阀实行控制，并在电位器的作用下，根据车内、车外的温度不断修正系统的输出信号，使车内温度保持选定的恒温。温度自动控制系统的结构与工作过程如图3-2所示。第3章汽车自动空调系统图3-2温度自动控制系统第3章汽车自动空调系统3.2.2电控气动空调控制系统1.真空控制系统真空控制系统如图3-3所示，由两个小真空控制系统组成。从真空转换器到真空驱动器为一子系统，用于自动调节温度；从功能选择键控制真空选择器的上、中、下风门开关和热水阀开关为另一子系统。两个子系统的真空度和操作互不干涉。第3章汽车自动空调系统图3-3真空控制系统第3章汽车自动空调系统2.控制电路电控气动空调控制系统的控制电路如图3-4所示，由温度控制放大器、熔断器、功能选择器、车外温度传感器、车内温度传感器、恒温器开关、继电器、风机调速电阻等组成，用以控制风机、压力开关、怠速继电器、电磁离合器、真空换能器的工作。第3章汽车自动空调系统图3-4控制电路第3章汽车自动空调系统3.电控气动空调自动控制系统的工作原理电控气动空调自动控制系统的工作原理如图3-5所示。当选定空调功能时，系统控制过程为：将预定温度的温度选择电阻1及车内、车外温度传感器2、3提供的信号送到温度控制放大器8，即产生电流信号，输入真空换能器4，转换成相应的真空度信号，将此时的真空度送至真空驱动器7使控制杆13位移，温度风门控制曲柄10、风机转速和反馈电位计都处于一个相应位置，从而将一定温度和流量的空气送入车内。第3章汽车自动空调系统图3-5电控气动空调控制系统第3章汽车自动空调系统3.2.3全自动空调控制系统1.全自动空调控制系统的结构全自动空调控制系统主要由电桥、比较器、真空控制器等组成。而电桥由车内/外温度传感器、日光强度传感器和调温电阻组成，如图3-6所示。第3章汽车自动空调系统图3-6全自动空调控制系统第3章汽车自动空调系统2.全自动空调控制系统的工作原理1)降温控制原理当调温电阻4设定的温度低于车内温度时，空调系统就开始工作。由于调温电阻的阻值低于传感器桥臂的总电阻值，电桥处于不平衡状态，电桥输出端的电位UBUA，比较器2的OP2无电流输出，而OP1输出电流使降温真空转换器9打开大气通路，使作用在真空驱动器13的真空度减小，控制杆11上移，将温度风门17关小，减弱由加热器20来的空气流量，而增大由蒸发器21来的空气流量，使流入车内的空气温度下降，同时风机调速开关12使风机转速提高。第3章汽车自动空调系统设定的温度与车内温度相差越大，则电桥两端电位差就越大；真空转换器的大气通道的开度越大，真空驱动器的真空度就越小，控制杆上移量也就越大，温度风门17随之开度越小，甚至关闭，送入车内空气的温度也就越低。与此同时，控制杆上移过程中，反馈电位器10的阻值减小，甚至为零，而风机则在最高转速下运转，蒸发器以最大的制冷量输送冷空气至车内。第3章汽车自动空调系统2)升温控制原理当车内温度下降至低于设定值时，车内温度传感器的阻值减小，电桥输出端电压下降，使UBUA。比较器2的OP1无输出，而OP2输出电流信号，真空转换器8打开与真空罐15的通道，使真空驱动器13的真空度增大。控制杆11下移，温度风门17逐渐打开，让一部分冷空气经过加热后再送入车内，使车内温度升高。随着控制杆的下移，反馈电位器10的电阻增大，使OP2输出电流增大，真空转换器8打开真空通道的开度增大，制动杆移动量增大。当控制杆下移至极限位置时，温度风门17开启加热器通道，而关闭车内送冷空气的风口，同时，在开关12的控制下使风机低速运转，使车内温度快速升高。第3章汽车自动空调系统由于比较器中的OP1、OP2交替输出及真空转换器8、9交替打开大气通道和真空通道，控制了温度风门的开度及风机的转速。又由于反馈电位器的应用，使设定温度和车内温度相差较大时，能相应输入最多的冷空气或热空气，温度相差较小时，又能逐渐降温或升温，从而实现了使车内温度自动控制在设定的温度值。第3章汽车自动空调系统3.2.4微型计算机空调控制系统此系统以微型计算机为控制中心，对各种传感器采集的多种参数进行检测，并与控制面板设定的信号进行比较，经计算处理后进行判断，然后输出相应的调节和控制信号，通过相应的执行机构，对压缩机的开、停状况，送风温度及模式，热水阀开度等做及时的调整和修正，以实现对车内空气环境进行全季节、全方位、多功能、最佳化的调节和控制。同时，系统还具有故障自诊断检测功能，当系统出现故障时，能及时采取相应的保护措施。微机控制空调系统控制面板示例如图3-7所示，控制面板上的车内、车外温度为数字显示，送风模式等空调运行参数以图符显示，操纵键为琴键式。第3章汽车自动空调系统图3-7微机控制空调系统控制面板第3章汽车自动空调系统1.微机空调控制系统的组成微机空调控制系统主要由传感器、微型计算机、执行机构、真空控制系统等组成，如图3-8所示。第3章汽车自动空调系统图3-8微机空调控制系统第3章汽车自动空调系统1)传感器传感器包括车内温度传感器(装在仪表板下)、车外温度传感器(装在前保险杠下或水箱前)、日照传感器(装在前挡风玻璃下、仪表板上)及发动机冷却水温度传感器(装在暖气芯片水管处)等。其中发动机冷却水温度传感器用来限制当发动机冷却水温较低时风机转速只能在低挡，以免发动机长时间在低水温下运行，造成磨损过甚。第3章汽车自动空调系统2)空调ECU电控空调ECU由硬件和软件两部分组成。其中硬件包括主机和I/O接口，主机又由中处理器CPU及主存储器RAM组成。软件包括系统软件和应用软件部分，系统软件包括语言处理程序、操作系统、服务诊断程序等，应用软件包括工程设计程序、过程控制程序及数据处理程序等。第3章汽车自动空调系统3)执行机构执行机构主要包括鼓风电动机、压缩机电磁离合器、热水阀及空气混合挡板、温度门挡板、出风位置挡板等。此外，执行机构还包括各种警告灯，如制冷剂压力异常警告灯、冷却水温度异常警告灯等。第3章汽车自动空调系统2.微机控制汽车空调系统具备的功能1)空调控制空调控制包括温度自动控制、风量控制、运转方式给定的自动控制、换气量的控制等，可满足车室内乘员对空调舒适性的要求。2)节能控制节能控制包括压缩机运转控制、换气量的最适量控制以及随温度变化的换气切换、自动转入经济运行、根据车内外温度自动切断压缩机电源等。第3章汽车自动空调系统3)报警功能报警功能包括制冷剂不足报警、制冷压力高出或低出故障判断报警等。4)显示功能离合器打滑报警、各种控制器件的故障包括显示给定温度、控制温度、控制方式、运转方式的状态以及运转时间等。第3章汽车自动空调系统5)故障储存空调系统发生故障，计算机将故障部位用代码的形式储存起来，维修时调出来，以便快捷寻找故障的