第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)(第2課)

汽車拖拉機學——電器與電子設備主講人：魯植雄教授《汽車拖拉機學——電器與電子設備》課件Email：luzx@電話：1395171578003二月2023203二月2023第1課空氣調節(jié)系統(tǒng)的通風、采暖與制冷第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)為了改善駕駛員的工作條件和提高乘員的乘座舒適性，現(xiàn)代的汽車拖拉機上普遍采用了空氣調節(jié)系統(tǒng)。利用它可以把乘室內的空氣質量調整到人體最適宜的狀態(tài)，創(chuàng)造良好的乘室環(huán)境，以提高駕駛員的勞動生產(chǎn)率和行車安全性，保護乘員的身體健康。本章主要介紹空氣調節(jié)系統(tǒng)的作用與類型，車內通風換氣與空氣凈化方法，采暖裝置的結成與工作原理，制冷裝置的構造與工作，空調控制系統(tǒng)的原理與方法。303二月2023一、主要控制器件二、安全保護裝置三、微機控制空調系統(tǒng)本節(jié)課的主要內容第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)403二月2023車用空調調控方法有：手動調控、自動調控。風門、閥門的控制方法：拉繩手動控制、真空電磁閥控制、微型伺服電動機控制。自動空調：不僅能實現(xiàn)常規(guī)的調控功能，還具備了空調運行節(jié)能控制、故障安全報警、調控指標參數(shù)顯示、故障信息儲存、自動診斷等功能。實現(xiàn)了對車輛乘室內空氣環(huán)境全季節(jié)、全方位、多功能調節(jié)和控制。車用空調的發(fā)展方向：高度自動化、安全可靠、經(jīng)濟舒適。一、主要控制器件第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)503二月2023包括：自動控制部件、轉換機構、伺服機構、速度控制裝置等。（一）自動控制部件1.電磁離合器電磁離合器對壓縮機而言是控制部件，而對其它自動控制部件來說又是執(zhí)行元件?？梢允芸照{開關（A/C開關）、恒溫器或壓力開關等元件控制。組成：皮帶輪、電磁線圈、壓盤、壓縮機軸等。一、主要控制器件第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)圖5—22電磁離合器結構及工作原理603二月20231.電磁離合器當電磁線圈沒有通電時：在三只片狀彈簧作用下，壓盤與皮帶輪外端面之間保持一定的間隙，皮帶輪在發(fā)動機曲軸帶動下空轉，壓縮機不工作。當電磁線圈通電后：產(chǎn)生電磁吸力，使壓盤克服片狀彈簧的彈力與皮帶輪吸合在一起，通過壓盤的軸套與平鍵帶動壓縮機軸轉動，壓縮機開始工作。一、主要控制器件第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)703二月20232.恒溫器恒溫器也稱溫控器或溫度開關，是一種通過感受溫度的變化來觸發(fā)的電器開關。功用：檢測車內外溫度變化信號，控制空氣混合調節(jié)風門。調節(jié)車室內溫度和防止蒸發(fā)器結霜的作用。也可以安裝在蒸發(fā)器出口處，用于感受蒸發(fā)器表面的溫度，以控制壓縮機的運行與停止。類型：機械波紋管式、熱敏電阻式兩種。一、主要控制器件第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)803二月2023（1）機械波紋管式恒溫器。組成：波紋管、毛細管、溫度調節(jié)凸輪、彈簧、觸點、杠桿等工作原理：當蒸發(fā)器表面溫度升高時，毛細管內感溫劑液體膨脹，波紋管內壓力增大而伸長，推動傳動杠桿放大機構使觸點閉合，電磁離合器通電吸合，壓縮機開始工作。一、主要控制器件第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)圖5—23機械波紋管式恒溫器結構及外型圖903二月2023（1）機械波紋管式。當蒸發(fā)器表面溫度下降后：毛細管內感溫液體收縮，波紋管內壓力減小而縮短。當溫度下降到調定值時，彈簧拉動傳動杠桿放大機構使觸點打開，電磁離合器斷電，壓縮機停止工作。當蒸發(fā)器表面溫度因壓縮機停止制冷而再次升高到調定值時，再次使觸點閉合，如此往復，壓縮機間歇工作，使乘室內的溫度控制在調定的溫度范圍內。轉動溫度調節(jié)凸輪可以改變彈簧的預緊度，從而改變溫度的設定值。一、主要控制器件第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)圖5—23機械波紋管式恒溫器1003二月2023（2）熱敏電阻式恒溫器組成：熱敏電阻、調溫電阻、電子電路、繼電器等。熱敏電阻插在蒸發(fā)器吸熱片內，用導線與電子電路相連，當蒸發(fā)器表面溫度發(fā)生變化時，熱敏電阻的電阻值隨即發(fā)生變化，并將這種變化的電信號輸入電子電路。一、主要控制器件第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)圖5—24熱敏電阻式恒溫器控制電路1103二月2023（2）熱敏電阻式當蒸發(fā)器表面溫度高于設定溫度值時：電子電路通過VT1、VT2、VT3、VT4組成兩級觸發(fā)器，使繼電器工作。繼電器觸點接通電磁離合器線圈，離合器吸合，壓縮機開始工作，蒸發(fā)器表面溫度下降。當蒸發(fā)器表面溫度達到或略低于設定值時：電子電路使繼電器斷開，切斷電磁離合器線圈的電流，離合器分離，壓縮機停止工作。一、主要控制器件第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)圖5—24熱敏電阻式恒溫器控制電路1203二月2023（二）轉換機構轉換機構也稱真空電磁閥功用：把從傳感器獲得的電信號經(jīng)電子電路放大，然后由真空電磁閥轉換成真空信號，最后用這個真空信號來控制動力伺服機構。組成：電磁線圈、活動鐵芯、彈簧、針閥等。工作原理：當電子電路的電壓信號變化時，流經(jīng)電磁線圈的電流發(fā)生變化，鐵芯帶動針閥移動，從而調節(jié)通向伺服機構真空信號的大小。一、主要控制器件第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)圖5—25真空電磁閥1303二月2023（三）伺服機構作用：接受轉換機構的真空信號，對車用空調各部件執(zhí)行控制。即調節(jié)風門及各種閥門的開度，把真空信號轉變?yōu)闄C械動作，故也稱執(zhí)行器。類型：真空馬達（真空膜盒）、真空操縱閥等。真空馬達有單膜片式、雙膜片式和伺服馬達三種。一般單膜片式真空馬達：相當于一個電磁閥，用來控制風門的打開和關閉。雙膜片式真空馬達：有三個位置，控制風門的打開、半開和關閉。伺服真空馬達：則可以把風門的開度控制在開與閉之間的任何一個位置上。一、主要控制器件第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)1403二月2023（四）速度控制裝置目的：當發(fā)動機低轉速工作時（如車輛低速行駛或發(fā)動機怠速工作），發(fā)動機輸出的功率較小，如果此時讓制冷壓縮機工作，發(fā)動機會因負荷增加使轉速大幅度下降，甚至導致熄火。即使勉強帶動壓縮機工作，也會因轉速過低使制冷量不足。當發(fā)動機高速工作時（如車輛超車加速或上陡坡），需要保證發(fā)動機足夠大的動力，如果此時讓制冷壓縮機工作，會影響車輛超車或爬坡的能力。類型：怠速空調控制裝置、加速空調控制裝置。一、主要控制器件第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)1503二月20231.怠速空調控制裝置方法一：是當發(fā)動機低轉速工作時，自動切斷電磁離合器的電流，使制冷壓縮機停止工作，減輕發(fā)動機的負荷；方法二：是設法加大節(jié)氣門開度提高發(fā)動機的轉速，使發(fā)動機有足夠的動力帶動空調工作，并維持正常運轉。例如在堵車的街道上行駛或停車時，又需要打開空調，就可以采用提高發(fā)動機轉速的方法。實現(xiàn)：怠速繼電器、怠速轉速提高裝置。一、主要控制器件第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)1603二月2023（1）怠速繼電器作用：根據(jù)發(fā)動機轉速的高低，自動切斷或接通電磁離合器，控制制冷壓縮機的工作。原理：當發(fā)動機轉速高于某一設定值時，電磁離合器接合，壓縮機工作。當車輛慢行或發(fā)動機怠速時，發(fā)動機轉速低于設定值后，切斷通向電磁離合器的電流，電磁離合器分離，壓縮機停止工作。一、主要控制器件第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)圖5-26發(fā)動機怠速自動停止控制裝置1703二月2023（2）怠速轉速提高裝置功用：在車輛低速行駛和停車、發(fā)動機怠速運轉時，自動提升發(fā)動機的轉速（稱之為高怠速），增加發(fā)動機的功率來驅動空調制冷壓縮機。當停止使用空調后，又能恢復原來的怠速轉速（低怠速）。對于電腦控制的車用空調系統(tǒng)，發(fā)動機的高怠速、低怠速由微機根據(jù)發(fā)動機各種傳感器的信息反饋操縱怠速控制閥實現(xiàn)自動調整。一、主要控制器件第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)1803二月20232.加速空調控制裝置加速空調控制裝置也稱超速保護裝置，由延時繼電器和加速開關組成。如圖5-27所示。加速開關一般安裝在加速踏板下方。當加速踏板被踩下行程達到最大行程的90﹪時，加速開關及延時繼電器切斷電磁離合器線圈電路，使制冷壓縮機停止工作，發(fā)動機的全部輸出功率用來克服因車輛加速或上坡產(chǎn)生的阻力。當加速踏板行程小于90﹪時，加速開關打開，延時繼電器延時6～10s后，又自動接通電磁離合器線圈電路，使制冷壓縮機自動恢復工作。一、主要控制器件第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)圖5-27加速空調自動停止控制裝置1903二月2023目的：車用空調制冷系統(tǒng)在運行過程中，由于某種原因會出現(xiàn)異常現(xiàn)象以及故障，如果不及時采取措施，將會導致制冷系統(tǒng)出現(xiàn)大的破壞。為此，車用空調制冷系統(tǒng)中設置了安全保護裝置，一旦出現(xiàn)異常將自動采取相應的保護措施或強制停止制冷系統(tǒng)工作。類型：高壓保護開關、低壓保護開關、高低壓聯(lián)動開關、泄壓閥、過熱開關等二、安全保護裝置第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)2003二月2023（一）高壓保護開關功用：用來防止制冷系統(tǒng)壓力過高致使壓縮機過載或高壓管路爆裂。組成：膜片、定觸點、動觸點、彈簧、接線柱等。安裝位置：壓縮機到冷凝器的高壓管路上工作原理：當制冷系統(tǒng)壓力異常超過2.82～3.10MPa時，膜片通過推桿使動觸點與定觸點分離開，切斷電磁離合器線圈電路，壓縮機停止工作，從而避免了壓力進一步升高。當制冷劑壓力逐漸下降到1.03～2.73MPa時，觸點在彈簧作用下自動閉合，電磁離合器線圈接通，壓縮機重新工作。二、安全保護裝置第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)圖5—28高壓保護開關2103二月2023（二）低壓保護開關功用：感受制冷系統(tǒng)高壓側的制冷劑壓力是否正常。安裝位置：冷凝器與膨脹閥之間的高壓管路當環(huán)境溫度過低或制冷系統(tǒng)有泄露造成系統(tǒng)內制冷量不足時，高壓側的制冷劑壓力低于0.423MPa（環(huán)境溫度10℃時的制冷劑壓力），將切斷壓縮機電磁離合器線圈電路，壓縮機停止工作，以防止壓縮機由于缺乏潤滑油而損壞。當環(huán)境溫度大于10℃時高壓管路中制冷劑壓力超過彈簧彈力，膜片帶動動觸點與定觸點接合，接通電磁離合器電路，壓縮機工作。二、安全保護裝置第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)圖5-29低壓保護開關2203二月2023還有一種低壓保護開關安裝在制冷系統(tǒng)的低壓管路上，是用來感受蒸發(fā)器出口處的壓力，控制電磁旁通閥的通斷，防止蒸發(fā)器表面結冰。即當?shù)蛪簜葔毫档?.253～0.289MPa時，低壓保護開關將電磁旁通閥的電路接通，讓一部分高壓熱蒸氣通過電磁旁通閥直接進入壓縮機，使蒸發(fā)器壓力回升。當蒸發(fā)器壓力上升到一定值時，低壓保護開關又切斷電磁旁通閥電路，制冷系統(tǒng)又恢復到正常的制冷工作狀態(tài)。這種開關多用于大、中型客車的空調系統(tǒng)中。二、安全保護裝置第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)2303二月2023（三）高低壓聯(lián)動開關功用：感受高壓端制冷劑的壓力變化，使觸點開閉，控制壓縮機的電磁離合器接通與斷開。安裝位置：高壓側的儲液干燥器上類型：二位聯(lián)動、三位聯(lián)動開關二位壓力聯(lián)動開關：高壓保護、低壓保護。三位壓力聯(lián)動開關：高壓保護、低壓保護、控制冷凝電風扇高速和低速運轉的功能。二、安全保護裝置第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)2403二月2023（四）泄壓閥泄壓閥也稱壓力安全閥。如圖5-30所示，由閥體、密封閥、彈簧等組成。一般安裝在儲液干燥器上。空調系統(tǒng)因某種原因有時會造成制冷劑壓力異常升高，當壓力高于彈簧的預緊力（出廠時已調定）時，密封閥將打開，使少量制冷劑從（A）處溢出，待制冷劑壓力下降后，在彈簧作用下，密封閥又自動關閉。這樣可以避免制冷系統(tǒng)的零件損壞，也不會使大量制冷劑釋放到大氣中，造成經(jīng)濟上的損失和環(huán)境污染。二、安全保護裝置第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)圖5-30泄壓閥2503二月2023（五）過熱開關作用：當制冷系統(tǒng)因泄漏缺少制冷劑時，與熱熔保險聯(lián)合作用，斷開壓縮機電磁離合器電路，使壓縮機停止運行。安裝位置：壓縮機后缸蓋上，是一種溫度傳感開關工作原理：當制冷劑泄漏量較多時，若壓縮機繼續(xù)工作，就會出現(xiàn)吸氣高溫、排氣壓力低的現(xiàn)象，制冷劑溫度上升而壓力不增加，這樣溶于制冷劑中用于潤滑壓縮機零件的冷凍潤滑油不僅數(shù)量減少，潤滑質量也變差，因此會損壞壓縮機。這時，過熱開關會感受到制冷劑溫度的升高，通過膜片移動使常開觸點閉合，接通熱熔熔斷絲旁邊的電加熱絲，電加熱絲通電發(fā)熱后熔化熱熔熔斷絲，熱熔熔斷絲熔斷，使壓縮機電磁離合器電路斷開，壓縮機停止工作。二、安全保護裝置第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)圖5—31過熱開關2603二月2023（一）微機控制空調系統(tǒng)的基本組成三、微機控制空調系統(tǒng)第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)圖5—32微機自動控制系統(tǒng)2703二月2023三、微機控制空調系統(tǒng)第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)2803二月20231.傳感器主要包括車內、外溫度傳感器、蒸發(fā)器溫度傳感器、發(fā)動機冷卻液溫度傳感器、陽光傳感器、各壓力開關及操控開關等。（1）車內、外溫度傳感器：將車內、外的溫度轉換為相應的電信號，并送入空調ECU，用于對車內溫度的自動控制。車內、外溫度傳感器通常使用負溫度系數(shù)的熱敏電阻。車內溫度傳感器常安裝在儀表板下端，車外溫度傳感器則安裝在前保險杠處。三、微機控制空調系統(tǒng)第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)2903二月2023（2）蒸發(fā)器溫度傳感器：安裝在蒸發(fā)器的出口處，將蒸發(fā)器處的溫度轉換為電信號，輸送給ECU，用于控制壓縮機電磁離合器的工作，實現(xiàn)車內溫度及防止蒸發(fā)器結冰的自動控制。（3）冷卻液溫度傳感器：與電控發(fā)動機中使用的水溫傳感器結構一樣，主要用于低溫時鼓風機轉速控制。（4）陽光傳感器：通常安裝在駕駛室儀表板上方容易受到陽光照射處，它可以將車外陽光照射量轉換為相應電流信號。用于控制空調系統(tǒng)的通風量和出風溫度。三、微機控制空調系統(tǒng)第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)3003二月2023（5）壓力開關向空調控制系統(tǒng)提供制冷系統(tǒng)高壓端或低壓端壓力過高或過低信號，起到安全保護控制，從而避免制冷系統(tǒng)在壓力過高或過低時繼續(xù)工作而發(fā)生損壞。（6）駕駛員設定的開關信號（溫度、運轉時間、控制方式等功能鍵信號）可以在顯示器上顯示，并通過顯示微處理器輸入到控制微處理器。三、微機控制空調系統(tǒng)第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)3103二月20232.空調ECU：主要由微處理器、輸入與輸出電路組成，微處理器接受上述傳感器輸入的信號，根據(jù)預先存儲在控制器中的控制程序和標準數(shù)據(jù)進行運算，最終通過輸出電路輸出相應的控制信號給執(zhí)行器。3.執(zhí)行器：執(zhí)行器接受控制單元的控制指令完成相應的控制功能，主要執(zhí)行器包括控制壓縮機、冷卻風扇運行的繼電器、控制鼓風機轉速的功率模塊、控制各風道中風門的驅動裝置。三、微機控制空調系統(tǒng)第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)3203二月2023（二）微機控制空調系統(tǒng)的控制原理三、微機控制空調系統(tǒng)第2課空氣調節(jié)系統(tǒng)的控制第五章空氣調節(jié)系統(tǒng)3303二月2023（三）微機控制空調系統(tǒng)的控制功能：1.空調控制：包括溫度自動控制、風量控制、運轉