.汽車空調(diào)構(gòu)造與維修課件

汽車空調(diào)構(gòu)造與維修

主編:冀旺年電子教案

第6章使學(xué)生了解壓縮機(jī)控制、空調(diào)電腦ECU控制和自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的自檢與自診。能夠識(shí)讀汽車自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)控制電路。

第10講4、壓縮機(jī)控制5、空調(diào)ECU的控制

6、典型汽車的自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)控制電路7、空調(diào)調(diào)節(jié)控制面板8、自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的自檢與自診

教學(xué)重點(diǎn):壓縮機(jī)控制；自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的自檢與自診教學(xué)難點(diǎn):自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的自檢與自診

6.4.1控制流程及原理

汽車自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制在許多方面有所不同，但對(duì)制冷系統(tǒng)的控制卻基本相同?？刂屏鞒碳霸韰⒁?jiàn)圖6-35所示。壓縮機(jī)是空調(diào)制冷系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部件，可以說(shuō)自動(dòng)空調(diào)對(duì)壓縮機(jī)的控制就是對(duì)制冷系統(tǒng)的制（調(diào)）冷控制。

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

乘用車自動(dòng)空調(diào)是非獨(dú)立空調(diào)，它的壓縮機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，當(dāng)打開(kāi)空調(diào)A/C開(kāi)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(hào)和預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)溫度，通過(guò)程序計(jì)算判斷是否要壓縮機(jī)工作并通過(guò)功能組件控制其工作狀況。打開(kāi)空調(diào)開(kāi)關(guān)的同時(shí)還將這一信號(hào)送給發(fā)動(dòng)機(jī)ECU決定是否進(jìn)行功率補(bǔ)償，增加噴油量。當(dāng)壓縮機(jī)工作后，空調(diào)ECU還根據(jù)冷凝器溫度傳感器信號(hào)和高、低壓的壓力開(kāi)關(guān)信號(hào)決定控制冷凝器風(fēng)扇的工作。

2.壓縮機(jī)電磁離合器控制在汽車自動(dòng)空調(diào)中，對(duì)電磁離合器的控制有兩種電路。一種是通過(guò)恒溫器來(lái)控制，其控制電路見(jiàn)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(kāi)關(guān)和一個(gè)溫度傳感器的信號(hào)，一般是蒸發(fā)器溫度信號(hào)，而且被控制的溫度不易調(diào)整，不能很好地達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的，所以人們將這種自動(dòng)空調(diào)叫做半自動(dòng)空調(diào)。另一種電路是由空調(diào)ECU通過(guò)程序和功率放大組件控制電磁離合器，它類似于圖6-31對(duì)鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)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(kāi)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(dòng)機(jī)運(yùn)行速度等多個(gè)信號(hào)控制，不但被控溫度易于調(diào)節(jié)（由程序控制）而且可以實(shí)現(xiàn)最佳的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行控制。

圖6-37壓縮機(jī)電磁離合器控制電路

當(dāng)電流通過(guò)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(jī)的壓力板與皮帶輪結(jié)合，將發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩傳遞給壓縮機(jī)主軸，使壓縮機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)切斷電流時(shí)，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(jī)便停止工作。空調(diào)ECU通過(guò)蒸發(fā)器溫度傳感器測(cè)定蒸發(fā)器出口的空氣溫度在3℃以下關(guān)閉壓縮機(jī)的電磁離合器，使壓縮機(jī)停止驅(qū)動(dòng)制冷劑工作，防止結(jié)霜和動(dòng)力損失。若車輛熱負(fù)荷小，空調(diào)ECU又可把壓縮機(jī)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(guò)度制冷，避免動(dòng)力損失，使空調(diào)系統(tǒng)處于最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀態(tài)。3．離合器二極管當(dāng)有電流供給時(shí)，離合器線圈是一個(gè)具有很強(qiáng)磁場(chǎng)的電磁鐵。在電源供給線圈的時(shí)間內(nèi)，這個(gè)磁場(chǎng)都是恒定的，當(dāng)電源斷開(kāi)時(shí)，電磁場(chǎng)消失，同時(shí)產(chǎn)生出高壓的脈沖信號(hào)。這些脈沖信號(hào)對(duì)于精密的電子電路是有害的，必須加以濾除。把一個(gè)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(gè)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(jī)鎖止控制

壓縮機(jī)鎖止控制電路是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的一種保護(hù)電路。發(fā)動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，壓縮機(jī)鎖止傳感器就傳送4個(gè)脈沖信號(hào)到空調(diào)ECU。如果當(dāng)車輛轉(zhuǎn)向和爬坡需要最大動(dòng)力時(shí)，即發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的比值比預(yù)定值小，空調(diào)ECU將切斷壓縮機(jī)電路。圖6-38所示為佳美汽車空調(diào)壓縮機(jī)鎖止傳感器電路。圖6-38

佳美汽車空調(diào)壓縮機(jī)鎖止傳感器電路

壓縮機(jī)鎖止傳感器檢測(cè)的是發(fā)動(dòng)機(jī)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(diǎn)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(xué)式等，參見(jiàn)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(shí)，因飛輪尺寸大，分辨率高，所以其檢測(cè)精度較高。裝在分電器殼體內(nèi)時(shí)，由于其尺寸小，分辨率低，因此檢測(cè)精度有所下降。

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

霍爾式傳感器當(dāng)一個(gè)有電流通過(guò)的霍爾半導(dǎo)體片(置于磁場(chǎng)方向和電流方向垂直的磁場(chǎng)中)時(shí)，在霍爾半導(dǎo)體片與電流方向垂直的橫向側(cè)邊上就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)微量電壓，此電壓稱為霍爾電壓。改變磁場(chǎng)強(qiáng)度即可改變霍爾電壓的大小，磁場(chǎng)消失時(shí)霍爾電壓為零。傳感器轉(zhuǎn)子由分電器軸驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)子上有跟氣缸數(shù)目相同的葉片。當(dāng)葉片轉(zhuǎn)離磁極和霍爾半導(dǎo)體片之間的氣隙時(shí)，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(shí)，由于轉(zhuǎn)子凸起與托架間的磁隙不斷發(fā)生變化，通過(guò)線圈的磁通也不斷變化，于是線圈中便產(chǎn)生感應(yīng)電壓，并以交流形式輸出。在實(shí)用結(jié)構(gòu)中，往往將傳感器裝于分電器內(nèi)，并使用復(fù)合轉(zhuǎn)子和耦合線圈。

光電式傳感器當(dāng)分電器軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，遮光盤(pán)交替地讓開(kāi)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(dǎo)通或截止，從而產(chǎn)生脈沖信號(hào)。

圖6-39壓縮機(jī)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

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

圖6-42雙重壓力開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)原理

圖6-43奧迪A6空調(diào)的雙重壓力開(kāi)關(guān)及插接頭

圖6-43所示為奧迪A6汽車的雙重壓力開(kāi)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(guò)高，那么雙重壓力開(kāi)關(guān)將通過(guò)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)1、2（低壓）與3、4（高壓）和顯示控制單元來(lái)關(guān)閉壓縮機(jī)電磁離合器電源，從而保護(hù)制冷管路與有關(guān)設(shè)備。

壓力開(kāi)關(guān)打開(kāi)則壓縮機(jī)停止。拆下空調(diào)的雙重壓力開(kāi)關(guān)后檢查制冷效果時(shí)須連接插頭上的觸點(diǎn)1和2（見(jiàn)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(diǎn)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(dú)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(guò)低而結(jié)霜。電磁旁通閥一般安裝在貯液干燥器與壓縮機(jī)吸入閥之間，如圖6-44所示，其工作原理是：當(dāng)吹過(guò)蒸發(fā)器的冷風(fēng)溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，控制電路使電磁旁通閥開(kāi)啟，一部分高壓液態(tài)制冷劑便通過(guò)旁通閥通道到達(dá)壓縮機(jī)吸入側(cè)，與蒸發(fā)器出來(lái)的制冷劑蒸氣相混合，這樣便減少了通過(guò)蒸發(fā)器的制冷劑流量，使蒸發(fā)器蒸發(fā)壓力相應(yīng)提高，因而也提高了蒸發(fā)溫度，使蒸發(fā)器免于結(jié)霜；當(dāng)蒸發(fā)溫度升高到一定值時(shí)，控制電路又使該閥關(guān)閉，進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑隨之增加，蒸發(fā)溫度也降低。這一過(guò)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(jī)；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(dòng)空調(diào)控制系統(tǒng)由：傳感器、控制器ECU、控制部件、自檢及報(bào)警等四部分組成。其中控制器ECU是自動(dòng)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(jiàn)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(dòng)空調(diào)控制器ECU的控制原理示意圖

控制過(guò)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(jìn)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(fēng)電動(dòng)機(jī)、各風(fēng)門(mén)控制伺服電動(dòng)機(jī)、各控制繼電器和顯示器等發(fā)出控制指令，對(duì)車內(nèi)空氣的溫度、濕度及流通情況按照預(yù)定要求進(jìn)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(jìn)行比較、分析、處理，然后再傳遞給執(zhí)行裝置，如此進(jìn)行高速反復(fù)調(diào)節(jié)，直到達(dá)到預(yù)設(shè)定（或默認(rèn)）的要求。

圖6-47汽車自動(dòng)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(yáng)光照射強(qiáng)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(fēng)檔板開(kāi)度傳感器等，見(jiàn)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(yáng)光照射強(qiáng)度傳感器是個(gè)光敏二極管。為使車內(nèi)溫度傳感器能夠檢測(cè)到車內(nèi)的平均溫度，將其安放在帶有吸氣器的檢測(cè)室內(nèi)，一般在儀表盤(pán)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(pán)安裝在汽車前部，為使車外溫度傳感器能夠檢測(cè)車外的平均溫度，其上裝有一個(gè)塑料罩，以免傳感器局部受熱過(guò)高。水溫傳感器則位于發(fā)動(dòng)機(jī)出水口，它將冷卻水溫度反饋到ECU，當(dāng)水溫過(guò)高時(shí)ECU能夠斷開(kāi)空調(diào)壓縮機(jī)開(kāi)關(guān)A/C而保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)也使ECU依據(jù)水溫控制冷卻水通往加熱器的閥門(mén)。風(fēng)門(mén)位置、室內(nèi)溫度等傳感器將信息反饋到ECU，ECU通過(guò)“混合風(fēng)檔”的冷暖風(fēng)比例控制空氣流的溫度，例如當(dāng)溫度過(guò)低時(shí)ECU指令冷氣流經(jīng)過(guò)加熱器升溫，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)則增大冷氣，當(dāng)車箱內(nèi)溫度達(dá)到預(yù)定值時(shí)，ECU會(huì)發(fā)出指令停止“混合風(fēng)檔”伺服電動(dòng)機(jī)或壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，ECU還通過(guò)“方式風(fēng)檔”伺服電動(dòng)機(jī)控制氣流流向，確定出風(fēng)口的吹風(fēng)角度等，達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)控制的目的。

在電控噴射發(fā)動(dòng)機(jī)的車上，ECM/PCM依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、冷卻液溫度和空調(diào)ECU等輸入信號(hào)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)、電子油門(mén)實(shí)行自動(dòng)控制；同時(shí)，空調(diào)ECU依據(jù)ECM/PCM提供的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷和冷卻液溫度等輸入信號(hào)決定是否關(guān)閉空調(diào)開(kāi)關(guān)A/C。有些車的自動(dòng)空調(diào)還裝有紅外溫度傳感器，專門(mén)探測(cè)乘員面額部的表面皮膚溫度。當(dāng)傳感器檢測(cè)到人體皮膚溫度時(shí)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(dòng)空調(diào)控制系統(tǒng)辦理了。

課間休息圖6-50馬自達(dá)626汽車自動(dòng)空調(diào)控制系統(tǒng)電路

圖6-51廣州本田2003自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的控制電路（一）6.6.2廣州本田2003自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)控制電路圖6-52廣州本田2003自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的控制電路（二）6.6.2廣州本田2003自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)控制電路

空調(diào)調(diào)節(jié)控制面板一般裝在靠近駕駛員的前方，而且空調(diào)的控制和顯示常放在一個(gè)面板上，便于調(diào)控和了解空調(diào)運(yùn)行情況。面板上的控制有三種形式：旋鈕式、按鈕式和觸摸式。面板顯示內(nèi)容的多少由空調(diào)自動(dòng)化程度和汽車價(jià)位決定。面板外型結(jié)構(gòu)有多種款式?？照{(diào)控制面板的設(shè)置不同其操作也有所區(qū)別，祥細(xì)看具體汽車的操作手冊(cè)。6.7空調(diào)調(diào)節(jié)控制面板

6.8.1自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的自檢

1.自檢原理汽車自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)都具有自檢測(cè)保護(hù)功能，該功能只能對(duì)空調(diào)系統(tǒng)中的電器、電路進(jìn)行自檢測(cè)而不能對(duì)制冷回路中制冷劑的工作進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)電器電路的自檢是電子控制器ECU電路所設(shè)計(jì)的功能，只要給ECU供電使其工作，自檢測(cè)保護(hù)功能就在發(fā)揮作用。

自檢是ECU根據(jù)輸出端口電壓的變化，通過(guò)門(mén)電路、觸發(fā)電路檢測(cè)出變化的狀態(tài)，并給予編碼以數(shù)字型式存儲(chǔ)起來(lái)。

6.8自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的自檢與自診我們知道，一個(gè)電池不帶負(fù)載（開(kāi)路，或說(shuō)負(fù)載電阻值R=∞）時(shí)，它正負(fù)極間的端電壓U得于它的電動(dòng)勢(shì)E,如圖6-54（a）所示。正常情況當(dāng)給電池帶上負(fù)載后（R=某個(gè)值），其正負(fù)極兩端的端電壓U小于它的電動(dòng)勢(shì)E且大于零如圖6-54（b）所示。如果電池兩端短路（R=0），則正負(fù)極間的端電壓U≌0,如圖6-54（c）所示。

電子系統(tǒng)的自檢測(cè)就是基于電源（有源網(wǎng)絡(luò)的輸出可以等效為一個(gè)電源）的上述輸出特性，如圖6-54（d）所示，即負(fù)載開(kāi)路則輸出端A為高電位E、負(fù)載短路則輸出端A為低電位0，從而利用設(shè)計(jì)連接的邏輯門(mén)和觸發(fā)器電路分別檢測(cè)出輸出端A是高電位還是低電位，即負(fù)載電路是開(kāi)路還是短路這兩種狀態(tài)，再經(jīng)編碼器給檢出的狀態(tài)編碼，編碼一般都采用數(shù)字編碼（個(gè)別車也有例外），這個(gè)碼就是人們所說(shuō)的故障代碼簡(jiǎn)稱故障碼，最后將故障碼送至存儲(chǔ)器保存，以備維修查找故障時(shí)提取。圖6-54所示為自檢測(cè)原理與框圖。因?yàn)橹圃鞆S的不同和不同汽車其空調(diào)控制系統(tǒng)的不相同，所以空調(diào)控制系統(tǒng)故障的固定編碼一般也不完全相同，參見(jiàn)附錄《各種汽車自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)故障碼》。

圖6-54自檢測(cè)原理與框圖

通常，自診功能有：蜂鳴驅(qū)動(dòng)電路檢測(cè)、指示器驅(qū)動(dòng)電路檢測(cè)、LCD（液晶顯示）分段檢測(cè)、儀表驅(qū)動(dòng)電路檢測(cè)（檢測(cè)的有車速里程表、轉(zhuǎn)速表、燃油計(jì)、冷卻液溫度表等）、通信線路檢測(cè)（注：指示器的控制也是通過(guò)通信線路實(shí)現(xiàn)的）、各溫度傳感器的檢測(cè)、通風(fēng)控制活門(mén)動(dòng)作檢測(cè)和制冷度的檢測(cè)等（在后面第9章中介紹）。汽車不同其自診功能也有所不同。

調(diào)運(yùn)（啟動(dòng)）自診程序一般是利用空調(diào)控制面板，只要依一定次序按壓指定按鈕（一般是按壓暖氣或空調(diào)系統(tǒng)的有關(guān)控制鈕），即可進(jìn)入自診。汽車電腦中故障碼的讀取與清除也是通過(guò)自診系統(tǒng)完成的（在后面第9章中介紹）。汽車電腦進(jìn)入自診模式的原理大致相同，但人工操作的方法步驟和自診和內(nèi)容視車輛不同而有所區(qū)別。

下面以廣州本田2003乘用車的自診為例，來(lái)說(shuō)明自診的調(diào)運(yùn)和自診功能。進(jìn)入自診的操作步驟如下（調(diào)運(yùn)自診程序）：

（1）按住行程/復(fù)位按鈕。

（2）將照明開(kāi)關(guān)置于ON。

（3）將點(diǎn)火開(kāi)關(guān)置于O