汽车空调控制系统及配风方式模板Word格式文档下载.docx
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BILEVEL－微冷位置;
HEAT－取暖位置;
VENT－通风位置;
－除霜位置。
另外,在控制板的后面,设有真空控制开关。
当驾驶员操纵空调方式选择开关时,真空控制开关随之联动,经过改变真空通路控制真空驱动器来调节各风门的状态及热水阀的开度。
3．温度选择开关
温度选择开关是控制温度门的开关,用钢丝和温度门连接。
温度选择当开关处于左半区（称之为冷风区）时,温度门关死通向加热器的风道,出来的空气是未经加热的空气。
当开关处于右半区（称之为热风区）时,温度门打开通向加热器的风道,送入车内的空气是经过除湿后的暖空气。
温度选择开关可在左右两半区无级连续调节,可停在任意位置,对应温度门也有确定的位置。
6.1.2真空系统执行元件
汽车空调系统的风门及热水阀一般都是由真空系统经过真空执行元件来进行控制。
采用的执行元件有真空罐和真空驱动器。
1．真空罐
真空系统的真空源是来自发动机的进气歧管。
随发动机的运行工况不同,进气歧管的真空度也相应不同。
当怠速时,真空度最大;
而上坡最大转矩时,真空度最小。
其真空的绝对压力在10lPa～33.7kPa之间变化。
真空度的这种变化,将会影响真空系统的调控工作。
因此设定一个真空罐,其主要作用是向系统提供稳定的真空压力,其次是储存真空,使真空系统即使在发动机停止运行时,仍能保持一定的真空度。
真空罐的构造如图5-3所示。
由真空罐和真空保持器两部分组成。
真空罐是一个金属罐,里面安装一个真空保持器。
其工作原理如下所述。
真空罐7内的空心膜阀9和膜片6,将真空罐分成三个腔室,中腔与发动机进气歧管相联,右腔与真空执行系统相联,左腔与真空罐内腔相连。
当发动机的真空度较高时,将膜片6推开。
由于发动机的真空度大于真空罐,空心膜阀9膨胀开时,气孔4被打开,则真空系统成一开口通路,真空度提高。
当发动机进气歧管的真空度比真空罐的真空度小时,空心膜阀9外面压力将其压扁,封闭气孔4,保持罐内真空度。
同时膜片6右移,封闭发动机歧管接口2,将真空系统和真空源分开,保持真空系统和真空罐的真空度,并保持真空系统原来的工作状态。
2．真空驱动器
真空驱动器的作用是根据真空度的变化进行机械动作,控制风门和热水阀。
当前汽车空调系统中常采用的真空驱动器有两种:
单膜片式真空驱动器和双膜片式真空驱动器。
（1）单膜片式真空驱动器这类真空驱动器的内部结构和外形如图5-4所示。
真空接口经过胶管引进真空气源,连杆5连接风门。
当接通真空源时,膜片3压缩弹簧提起连杆;
当断开真空源时,弹簧伸张迫使膜片3带动连杆复位。
这类真空驱动器一般见来控制全开或全闭的风门。
（2）双膜片式真空驱动器双膜片式真空驱动器的内部结构和外形如图5-5所示。
当A室仅有真空作用时,A室膜片2带动连杆5只提到一半位置。
若A和B两室同时有真空作用时,连杆5才被提到极限位置。
若A、B两室均无真空作用,连杆5处于最下端。
因此采用双膜片式真空驱动器能够同时控制风门的三个位置:
全开、全闭和半开,也能够同时控制两个风门,一个开一个关,或者两个同时半开。
6.1.3真空控制系统
图5-6所示为BJ202l型汽车空调真空控制系统。
在该系统中,各风道由风门控制,风门由空调方式选择开关操纵真空开关,并经过真空驱动器来控制。
除控制除霜风门的真空驱动器采用双膜片式以外,控制其它风门的真空驱动器均采用单膜片式。
真空控制开关22设置在控制面板的后面,由空调方式选择开关驱动。
真空控制开关22由滑块和底座组成。
底座上有真空接口,接口11、2同时通向真空罐,接口10、1仅彼此相通,接口3、4均通向真空驱动器控制除霜风门,接口6通真空驱动器控制地板风门,接口7通真空驱动器控制循环风门;
接口9通热水阀控制其真空度。
滑块上设有通气道,被状态开关驱动时,调整各接口与真空源之间的联系。
温度门由温度选择开关经过一根钢丝控制。
当开关置于温度最低点时,加热器被封闭,空气流仅能穿过蒸发器送到各风门。
随着开关向高温方向拨动,温度门逐渐打开。
经过蒸发器的空气流部分地经过加热器加热再送到各风门。
当开关置于温度最高点时,温度门全开,所有穿过蒸发器的空气均经过加热器加热再送到各风门。
6.2电控气动的汽车空调系统
电控气动的汽车空调系统的全称为电子控制的真空回路操纵汽车空调系统,是20世纪70年代开始使用的汽车空调系统,当前依然广泛应用在许多中、高级轿车上,如日本的部分皇冠、世纪。
德国的Benz-380等轿车。
美国通用汽车公司是最早使用电控气动汽车空调系统的,其汽车空调系统最具有代表性．因此下面介绍通用汽车公司的电控气动汽车空调系统。
6.2.1空调控制板
只要驾驶员输人某一个温度值和决定空调的功能,不论车内外的温度如何变化,电控气动汽车空调系统都会为达到设定温度而自动工作。
图5-7是通用汽车公司电控气动汽车空调的控制板。
控制板左侧是温度选择键,中间是空调功能选择键,这些功能键的控制形式与手动调节的略有不同。
1．温度选择键
温度选择键能够从18.3℃（650F）到29.4℃（850F）之间任意选择,只要选定一个温度以及功能键,空调器即会为达到这个设定温度而自动地工作。
2．空调功能选择键
功能选择键可处在七个不同的位置,控制空调系统的工作。
（1）OFF（停止）功能键处在此位置时,若不接通点火开关,空调系统不工作。
若接通点火开关,压缩机不工作,但当车内温度高于26.7℃时,空调器的风扇会自动地低速运转吹入微风;
当车内温度低于26.7℃且发动机冷却液温度高于82℃时,空调器的风扇也会自动吹入自然风。
（2）LO-AUTO（低速-自动）功能键置于此位置时,风扇低速运行。
当发动机冷却液温度高于82℃,车内温度低于设定温度时,空气先经蒸发器再经加热器送出暖风。
若车内温度高于设定温度时,空气经蒸发器冷却后不经过或部分经过加热器。
冷空气从中间门吹出,而加热空气从下风口吹出,形成头冷脚暖的环境。
（3）AUTO（自动）功能键置于此位置时,空调器的工作情况与LO-AUTO位置相同,只是风机不限于低速运行,而是根据车内的温度自动选择转速。
若车内温度比设定温度高出较多,需要最快降温时,风机会自动进入高速运行,将蒸发器冷却后的冷空气尽快送到车内,同时促使蒸发器最大限度制冷。
若车内温度与设定温度相差不多,风机自动降低其转速。
（4）HI-AUTO（高速－自动）功能键置于此位置时,空调器的工作情况与功能键处于LO-AUTO和AUTO位置时相同,只是风机在高速运转。
如果车内温度达到设定温度,风机会自动降低转速。
但在此位置时,热水阀关闭,加热器不工作,从各风口吹出的是冷空气。
（5）VENT（通风）功能键置于此位置时,是自然通风。
风机低速运行,把车外的空气吸入后．经中风门吹进车内。
此时,取暖、制冷系统不工作,故吹进来的风是未经加热或冷却的自然风。
若车内温度高,风机高速运转;
温度低,风机自动转入低速运转。
（6）BI-LEVEL（双向）功能键置于此位置时,风机能够在任意一个转速工作．自动控制系统能按照设定温度和车内温度分别从中风口吹出冷风,从上、下风口吹出暖风,用于暖脚和除霜。
（7）DEF（除霜）功能键置于此位置时,风机高速运转,大部分暖风从上风口吹出．小部分从下风口吹出。
6.2.2执行器
自动空调真空系统内的真空罐、真空控制器、真空电动机和热水开关与手动空调的真空系统相同,这里所增加的真空元件有真空换能器、真空保持阀和真空伺服电动机。
真空伺服电动机的连杆位置能够在全伸长和全收缩之间的任何位置上。
它是由真空换能器来控制其供给的真空度大小,来决定其连杆的伸缩位置。
真空伺服电动机得到的真空度大,则收缩量大;
真空度小,则伸长大。
1．真空换能器
真空换能器的种类有几种,原理都大同小异,图5-8是其中常见的一种。
在换能器的支架上,有一个双通针阀,一头控制真空源的通路,一头控制铁心上的大气阀门。
铁
心下端通大气,外部有一个电磁线圈。
线圈的电压是12V,电流大小由自动空调的恒温放大器来控制。
由于橡胶膜片的密封作用,外面的大气只能经过柱塞阀门和真空系统串气。
真空换能器的作用是利用一种能量的变化来操纵另一种能量工作的装置。
在这里,是利用从电路中检测到的温度变化值转换放大为电流信号的变化值,在电磁线圈内产生不同值的磁场,控制铁心的升降,来决定针阀的开度。
电流信号越强,所产生的电磁场越强,向下推动铁心的位移越大,针阀和铁心上的双通针阀口开得越大,外部空气渗入量越多,则进入真空伺服电动机的真空度越小,收缩量就小。
当从放大器里传出的电流信号减弱,弹簧就推动铁心向上,双通针阀口开度减小,甚至关闭大气与真空系统的通路。
这时系统的真空度增大,真空伺服电动机收缩量增大,甚至达到最大值。
2真空保持器
真空保持器的构造如图5-9所示。
其作用是当发动机真空度降低时,真空保持器关闭发动机的真空源,同时膜片关闭真空换能器和伺服真空电动机之间的真空气路,保持系统的原来工作状态。
6.2.3真空控制系统
图5-10是通用汽车公司电控气动汽车空调的真空控制系统。
发动机进气歧管的真空送到真空罐,真空保持阀保持罐内的真空度。
真空驱动器所需真空度的大小由真空换能器控制。
真空换能器是一种变电控为真空控制的转换装置,其电流信号由空调线路输入,电流越大、真空度越小。
这样无级变化的真空信号输送至主控制真空驱动器,其控制杆根据输入的不同真空度实现变化,从而自动地控制真空选择器在选定的功能键位置上,自动地控制风机的转速和温度门的位置,自动地调整输出的空气温度达到设定温度。
电控气动汽车空调的真空控制系统由两个小真空控制系统组成。
第一个小系统是真空转换器到真空驱动器,用于自动调节温度。
第二个小系统用于控制上、中、下风门内开关和热水阀开度,它由功能选择键来决定。
两个小系统的真空度和操作互不干涉,互不通气。
图5-l1是电控气动汽车空调工作原理。
当选好空调功能键后,空调系统就能在指定温度内自动地控制温度和风量,其控制过程如下:
将设定温度的电阻、车外环境温度传感器、车内温度传感器提供的信号输送到温度控制放大器,放大器即产生一个电流信号输入真空换能器转换成对应的真空度信号,输送到真空驱动器,使控制杆产生位移,温度门控制曲柄、风机转速和反馈电位器都处在一个相应位置．从而输送一定温度和风量的空气。
如功能键在自动空调位置（即处于LO-AUTO、AUTO、HI-AUTO位置）时,当设定温度电阻与车内温度电阻相比较,差值较大,则放大器输人到换能器的电流信号就大,换能器输出真空度就大,真空驱动器迫使控制杆伸长,甚至到极限位置。
这时控制杆驱使温度门关闭通向加热器的风道,使风机处在最高转速的位置,使真空选择器切断通向热水阀的真空气路,从而保证空调器输出最冷的、风量最大的空气到车内。
当车内温度下降后,放大器的输出电流信号减弱,换能器输出真空度减小,真空驱动器的控制杆缩短,温度门打开通向加热器的风道,风机转速下降,使吹进车内空气的温度和风量都减小。
这个过程一直进行到车内温度在设定温度范围之内。
这里需要说明的是电控气动汽车空调系统,实质上是半自动化的,由于这种空调形式比手动调节汽车空调系统的成本增加不多,而且又能提高车内空调的舒适性,因此许多中、高级轿车上仍采用这一形式的空调系统。
6.3全自动的汽车空调系统
当前大量进入中国市场的日、美、德等发达国家的轿车,如凯迪拉克、宝马等轿车都采用全自动的汽车空调系统,它比前面介绍的电控气动的汽车空调系统的控制要可靠、准确得多,而且控制板也简单。
6.3.1全自动汽车空调的工作原理
全自动汽车空调控制系统布置如图5-12所示。
在全自动汽车空调系统中,有一套计算比较电路,经过对传感器信号和预调信号的处理、计算、比较,输出不同的电信号指挥控制机构的工作,使温度门的位置不断改变以调节车内空气温度,并使风机的转速随着空调参数的改变而改变。
空调风向的控制．各风门的开、关,是用驱动器控制的,且为琴键式控制。
图5-13是全自动汽车空调系统的工作原理,由图可见,全自动空调系统主要由电桥、比较器和真空驱动器等组成。
由车外温度传感器、太阳辐射热传感器和调温电阻组成的电桥和比较器组成一个控制系统。
当温度变化时,传感器的热敏电阻阻值发生变化,引起电桥的输出电位UA、UB变化,电桥处于不平衡状态,比较器OP1、OP2对电桥输出的电信号进行比较后,比较器OP1、OP2中的一个给升温或降温真空驱动器输出一个电流值,真空驱动器将它转换成真空信号,控制驱动器的工作,带动控制杆对温度门的开度进行控制,同时对风机转速和热水阀开度进行控制,最后达到恒温。
6.3.2全自动汽车空调控制系统的工作过程
当调温电阻的设定温度低于车内温度时,空调系统开始工作。
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,此时电桥输出端的电位UB>
UA,OP2无电流输出,OP1输出电流使真空驱动器DVC打开大气通路,作用在驱动器的真空度减小,膜片在弹簧张力作用下带动控制杆上移,控制温度门将通往加热器的气体通道关小,使流入车内的气体温度下降,同时,风机转速提高。
若设定温度值与车内温度的温差越大,则电桥两输出端电位差越大,驱动器DVC开度越大。
作用在驱动器的真空度也就越小,控制杆的上移量也就越大,通往加热器的气体通道也越小,进气温度也就越低。
随着控制杆的上移,反馈电位器的阻值减小,直到控制杆上移到极限,温度门关闭通往加热器的气体通道,电位器的阻值为零。
此时风机在最高转速运转,蒸发器以最大的制冷量输出冷气,使车内快速降温。
车内温度下降低于设定温度时,由于车内温度传感器的阻值减小,使电桥输出端电位UB下降,UB<
UA,此时OP1无输出,OP2输出电流信号,真空驱动器DVC打开真空气路,使驱动器的真空度增大,膜片克服弹簧张力带动控制杆下移,控制温度门逐渐打开通往加热器的气体通道,让一部分冷空气经过加热器加热后再送人车内,使车内温度升高。
随着控制杆的下移,反馈电位器的电阻值增大,使OP2输出电流大,DVC阀打开真空气路开度大,膜片带动控制杆移动量就大,使车内温度升高加快。
由于OP1、OP2的交替输出,DVC和DVH阀轮换打开大气通路和真空气路,控制温度门的开度,从而实现了自动空调对车内温度的控制。
反馈电位器是一个可变电阻,它由驱动器的控制杆控制,其阻值随着控制杆的位置改变而改变。
反馈电位器阻值连同温度传感器和调温器的电阻大小变化信号一起传送到比较器。
由于反馈电位器的加人,使空调器在设定温度和车内温度相差较大时,能输入最大的冷空气量或最热的空气量。
而当这种差值缩小时,使空调器逐渐降温和升温,以满足汽车对温度的要求。
6.4微型计算机控制的汽车空调系统
与手动调节的汽车空调系统相比,上述的全自动汽车空调系统不但操作简便,调节精度较高,而且还能根据车内冷、热负荷的大小、车外气候条件及日照强度的变化对送风温度自动调节和修正,使车内的温度保持在设定的温度范围之间。
但从回风和送风模式、发动机工况变化以及空调系统的节能、运行状况的检测等各方面考虑还无法达到对车内环境的全季节、全方位、多功能的最佳控制和最佳调节。
随着微型计算机控制技术的不断发展及其在汽车上的广泛应用,在一些中、高级轿车上相继出现了由微型计算机控制的汽车空调系统。
图5-14是丰田轿车微型计算机控制空调系统中各元器件、传感器的示意图。
这种汽车空调系统以微型计算机为控制中心,结合各种传感器对汽车发动机的有关运行参数（如水温、转速等）、车外的气候条件（如气温、空气湿度、日照强度等）、车内的气候条件（如平均温度、湿度等）、空调的送风模式（如送风温度、送风口的选择等）以及制冷压缩机的开停状况、制冷循环有关部位的温度、制冷剂压力等多种参数进行实时检测,并与操作板送来的信号（如设定温度信号、送风模式信号等）进行比较,经过运算处理后进行判断,然后输出相应的调节和控制信号,经过相应的执行机构（如电磁真空转换阀和真空驱动器、风门电动机、继电器等）,对压缩机的开停状况、送风温度、送风模式、热水阀开度等作及时的调整和修正,以实现对车内空气环境进行全季节、全方位、多功能的最佳控制和调节。
微型计算机控制的汽车空调系统具有如下的功能。
1）空调系统:
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,满足车内空调对舒适性的要求。
2）节能控制:
压缩机运转速度的控制,换气量的最适量控制以及随温度变化进行换气切换、自动转入经济运行,根据室内外温度自动切断压缩机电源等。
3）故障、安全报警:
制冷剂不足报警、制冷压力高出或低出报警、离合器打滑报警、各种控制器件的故障判断报警,并对故障部位用闪烁指示灯报警,直到修好为止。
计算机控制的汽车空调系统在某种器件发生故障报警的同时,将这一故障器件自动转人常规运行状态而不影响空调系统的工作。
例如进气门发生故障,则车内再循环空气门不再使用,进气门自动地将它接到车外空气通路,空调系统继续工作,但由于外界空气进入车内,空调器不能提供最凉的空气。
4）显示:
能显示给定的温度、控制温度、控制方式、运转方式的状态以及运转时间等。
5）故障诊断储存:
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,在需要修理时能指示故障的部位,因此很容易修理。
微型计算机控制的汽车空调系统,不但能按照乘员的需要吹出最适宜温度、湿度的风,而且可根据实际需要调节风速、风量,它还极大地简化了操作。
1．微型计算机控制汽车空调系统的基本原理
微型计算机空调系统包括了硬件系统和软件系统,如图5-15所示。
硬件中的主计算机负责计算、记忆、判断和计时,I/O接口输入设备模拟开关和转换器,将人工输人温度经过模拟开关输入主计算机,而传感器送来的信息经过A/D转换器输入主计算机。
I/O接口输出设备有驱动器来控制各个电磁阀。
在图5-15中,主计算机主要控制压缩机工况和空调器一些主要功能以及进行监视。
在主计算机的接口上增加了一个辅助计算系统,其实这是一个过程控制程序的应用软件系统,它控制着空调系统的制冷、制热、风门、风向、温度和流速等。
从图5-16可知,主计算机单独接受和计算各种传感器输入的信号,对控制信号的反馈进行迅速的演算、记忆、比较和判断,再发出各种指令,驱动各执行机构工作,调节、控制车内的温度和各种空调参数。
下面具体介绍微型计算机空调系统的工作原理。
图5-16是微型计算机控制原理图,从图可知,微型计算机控制的空调分四部分,输入信息和数据,输出指令,主计算机的演算、记忆、判断、计时、指示故障等,计算机的外围是指令的转换器和执行器。
输入的信号有四类:
1）车内温度、大气温度和太阳辐射三个传感器（热敏电阻）输入的信号。
2）驾驶员预定的调节温度信号和选择功能信号。
3）由分压器检出温度风门的位置信号．以及蒸发器温度传感器、冷却液温度传感器信息。
4）压缩机的工作参数,如转速、制冷剂、压力、温度等。
计算机根据这些输入的信息进行计算、比较和判断,并发出工作指令或故障警告。
计算机的控制是根据温度平衡方程进行的。
设输入预调的电阻为K,车室内的温度电阻为A,车外大气温度电阻为B,日照电阻为C,则其温度平衡方程为
K=A+B+C
计算机根据这个方程计算、比较、判断后发出各类指令,控制执行机构实施如下动作:
1）向有关的真空电磁阀发出指令,驱动各个风门在相应的位置。
2）根据温度平衡方程和热水阀传感器的信息和蒸发器温度的信息,发出指令,控制DVV阀动作．调节温度门在适当的位置,调节输出合适温度的空调风。
3）根据车内的温度情况．调节空调风量,指令风扇电动机输送调节电压信号。
如冬天车内温度较低,若送风量大,送出的风温度较低,使人感觉有寒意而不舒适;
若调低转速,送出的暖风温度较高,使人暖和得多,这点是其它自动空调系统不能做到的。
4）根据室外温度的高低,自动切断压缩机的T作或切断加热器的工作。
这点对节省油耗很重要。
例如当室外温度降低到10℃以下时,计算机会自动切断压缩机的电路,并引进外界空气到空调进行处理后送人车内。
在夏天,室外温度高于30℃时．计算机发出指令,关闭热水阀,并让风机高速工作,多送凉风到车内。
室外温度高于35℃时,自动切断车外空气,并定期切换一次外界新鲜气。
5）对于使用容积可调式压缩机制冷系统,压缩机的节能输出会引起蒸发器温度上升。
这时计算机可自动调节温度门位置,保持输出空气温度不变,保持车内温度恒定。
6）在冬天和夏季雨天,必须除去玻璃上的结霜和凝雾,以保证驾驶员的安全操作和乘员的视线清晰。
只要打开DEF开关,空调就会向风窗玻璃和汽车两侧玻璃吹出热风。
2．微型计算机控制的运行方式
微型计算机控制的汽车空调系统的工作方式选定能够在电子触摸板的按钮上轻轻触摸一下即可。
微型计算机空调控制板如图5-17所示。
计算机控制板上的触摸开关下面,有一个灵敏的转换器,只要轻轻触按一下功能键,微型计算机控制的空调系统即能够按照选定的温度和功能自动选择运行方式,达到所选定的温度。
与其它自动空调系统不同,微型计算机控制的空调系统具备根据实际情况自行决定运行方式和自动切换风口的功能。
1）当按ECONOMY（经济）键和选择24℃温度时,压缩机不工作,风扇能够高、中、低速吹进空调风。
此键一般在春、秋时节使用,可是如果运行一段时间不能达到24℃,那么,车外温度太高,或车内热负荷大（人多）,或者车外温度太低,
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