汽車空調(diào)自動溫度控制

汽車空調(diào)自動溫度控制第1頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

第一講概述

一、汽車空調(diào)的作用

汽車空調(diào)是汽車室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)的簡稱，用以調(diào)節(jié)車內(nèi)的溫度、濕度、氣流速度、空氣潔凈度等空氣參數(shù)，為乘員提供清新舒適的車內(nèi)環(huán)境。

二、汽車空調(diào)的工作環(huán)境

1.承受劇烈、頻繁的振動和沖擊；

2.動力源多樣；

3.制冷制熱負荷大；

4.安裝空間小；

5.受氣溫變化、乘員需求的影響大。

第2頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月三、汽車空調(diào)的工作模式

1.手動模式：車內(nèi)空氣設置參數(shù)由人工設定，參數(shù)設定后，系統(tǒng)將使這些參數(shù)處于指定控制下。

2.半自動模式：通過程序裝置檢測空氣溫度和氣流混合門位置來達到駕駛員選定的舒適度。

3.全自動模式：通過程序裝置檢測空氣溫度和氣流混合門位置來達到駕駛員選定的舒適度，且系統(tǒng)具有故障監(jiān)控警示功能。

四、汽車空調(diào)的舒適性參數(shù)

1.車內(nèi)平均溫度：夏季25～28oC，冬季15～18oC；車內(nèi)外溫差：夏季5～7oC，冬季10～12oC；

2.車內(nèi)空氣相對濕度一般保持在30%～70%；

3.車內(nèi)氣流速度夏季不超過0.5m/s，冬季0.3～0.35m/s。第3頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月4.車內(nèi)降溫、升溫率

夏季保持在1.5oC/min，冬季使用發(fā)動機冷卻水作熱源不存在溫升的問題。

5.車內(nèi)溫差

垂直方向溫差：2oC，水平方向溫差：1.5oC。

6.車內(nèi)換氣量

每位乘員所需新鮮空氣量為20~30m3/h，CO2體積濃度不大于0.1%。

7.車內(nèi)噪聲

車內(nèi)噪音不大于50dB。

8.出風口的位置及風速差

出風口位置應盡量避免直吹令人感覺不舒服的部位，各風口風速差值不大于2m/s。第4頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月4.車內(nèi)降溫、升溫率：夏季保持在1.5oC/min，冬季使用發(fā)動機冷卻水作熱源不存在溫升的問題；

5.車內(nèi)垂直方向溫差：2oC，水平方向溫差：1.5oC；

6.車內(nèi)每位乘員所需新鮮空氣量為20～30m3/h，CO2體積濃度不大于0.1%；

7.車內(nèi)噪音不大于50dB；

8.出風口位置應盡量避免直吹令人感覺不舒服的部位，各風口風速差值不大于2m/s。第5頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

第二講自動空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原理

一、汽車自動空調(diào)系統(tǒng)的組成與原理

由制冷系統(tǒng)、取暖系統(tǒng)、送風系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)組成。

1.制冷系統(tǒng)

壓縮機將來自蒸發(fā)器低溫低壓的制冷劑氣體，壓縮為高溫高壓的制冷劑氣體，再送冷凝器冷卻為中溫高壓的制冷劑液體，又流經(jīng)儲液干燥瓶，按制冷負荷的需求，將多余的液體制冷劑儲存，被干燥后的制冷劑液體在膨脹閥（由感溫包制冷劑狀態(tài)決定閥口大?。┕?jié)流降壓，形成霧滴狀的制冷劑在蒸發(fā)器大量蒸發(fā)、吸熱，使蒸發(fā)器外表面溫度下降（鼓風機帶動空氣流過蒸發(fā)器，這些空氣大部份熱量傳遞到蒸發(fā)器而變?yōu)槔淇諝猓偎椭淋噧?nèi)），吸熱后制冷劑在壓縮機進氣口的負壓作用下，被吸進壓縮機氣缸，制冷劑進行下一循環(huán)，而鼓風機出風口連續(xù)得到冷空氣。如圖1。第6頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1制冷系統(tǒng)工作原理第7頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.暖風系統(tǒng)

暖風系統(tǒng)用加熱器引進發(fā)動機冷卻水，水道設置暖水閥，這閥受控于駕駛員或電腦的指令。當暖水閥開啟時，較熱發(fā)動機冷卻水流經(jīng)加熱器，使加熱器升溫。鼓風機帶動空氣流過加熱器，加熱器出來的空氣是熱空氣。如圖2。

第8頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

3.送風系統(tǒng)

經(jīng)過蒸發(fā)器、加熱器處理后的空氣，按駕駛員或電腦指定的送風模式，將空氣送至指定的風口。

一般由三部份組成：第一部分為空氣進口段，主要由控制新鮮空氣和室內(nèi)循環(huán)的風門葉片和伺服機構(gòu)組成，以改變進氣源或車內(nèi)外進氣比例。第二部分為空氣混合段，主要由蒸發(fā)器、加熱器組成，用來提供所需溫度的空氣。第三部分為空氣分配段，由各種風門和風口組成，實現(xiàn)預期送風模式的目的。

工作過程：新鮮空氣+車內(nèi)空氣（或按比例）→進入鼓機→空氣進入蒸發(fā)器被吸熱→由混合風門調(diào)節(jié)進入加熱器→進入指定風口。

送風模式有：常見空氣混合式和全熱式?？諝饣旌鲜剑豪淇諝庠诳諝饣旌巷L門的開度調(diào)節(jié)下，按一定的比例風量通過加熱器。如圖3。特點：節(jié)省部分冷量，冷暖混合不均，空氣參數(shù)調(diào)節(jié)精度較差。全熱式：冷空氣全通過加熱器。特點：空氣參數(shù)調(diào)節(jié)精度較高。第9頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月圖3

空氣混合式送風系統(tǒng)第10頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4真空操作系統(tǒng)自動空調(diào)送風系統(tǒng)風門伺服機構(gòu)有：1）真空伺服系統(tǒng)，利用真空馬達內(nèi)壓力變化，拉動風門。如圖4。第11頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

圖5電動機伺服系統(tǒng)

2）電動機伺服系統(tǒng)，由電腦指令電動機工作，電動機在不同電流作用下，轉(zhuǎn)動的方向和角度可以改變。風門在電動機的拉動下，實現(xiàn)氣流流向的轉(zhuǎn)換或開啟、關(guān)閉，如圖5。第12頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6自動空調(diào)電子控制系統(tǒng)

3.電子控制系統(tǒng)利用傳感器或開關(guān)將外界氣候、車內(nèi)空氣參數(shù)、發(fā)動機工況、駕駛員的指令等信號輸送到電腦，電腦將風門電動機、壓縮機離合器、暖水閥，鼓風機等執(zhí)行器，對系統(tǒng)工作進行優(yōu)化控制。如圖6。第13頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

第三講轎車空調(diào)自動控制系統(tǒng)

自動空調(diào)系統(tǒng)檢測車外溫度、車內(nèi)溫度、太陽輻射強度等

信號，依據(jù)駕駛員所定的溫度，自動進行溫度控制、鼓風機控制、進氣控制、風口氣流方式（分配）控制、壓縮機控制，使車內(nèi)溫度保持在設定范圍、風口氣流方式及速度滿足預設。

一、傳感器

1.車內(nèi)溫度傳感器

常見安裝于控制板上，采用

吸進式，確定車內(nèi)平均溫度，采

用負溫度系數(shù)熱敏電阻，如圖7圖7車內(nèi)溫度傳感器第14頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.車外溫度傳感器

常安裝于前冷凝器之前，

并包在一個注塑料樹脂殼內(nèi)，

準確地檢測車外平均溫度。采

用負溫度系數(shù)熱敏電阻。如圖

8。

3.陽光傳感器

常安裝于儀表臺上，日照

最強的位置，檢測太陽照射強

度。采用光電二極管，將太陽

能輻射變化變?yōu)殡娏髯兓斎?/p>

至電腦。如圖9。

圖9陽光傳感器第15頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

4.蒸發(fā)器溫度傳感器

常安裝于蒸發(fā)器翅片里，檢測蒸發(fā)器的表面溫度。按作用分：作為壓縮機電磁離合器工作時間的主要信號；作為蒸發(fā)器的除霜主要信號兩類。采用負溫度系數(shù)熱敏電阻。如圖

10。圖10蒸發(fā)器溫度傳感器第16頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

5.水溫傳感器

安裝于加熱器芯底部的水道上，檢測發(fā)動機冷卻水溫度，

該信號用于低溫時的鼓風機轉(zhuǎn)速控制或可變排量壓縮機控制。

6.壓縮機轉(zhuǎn)速傳感器

安裝于壓縮機內(nèi)，檢測壓縮機轉(zhuǎn)速，該信號用于壓縮機電磁離合器工作時間控制。

二、開關(guān)信號及其他信號

1.壓力開關(guān)

低壓端壓力開關(guān)，安裝在低壓管道上。當?shù)蛪憾藟毫Φ陀谝?guī)定值，使壓縮機控制電路斷開。高壓端壓力開關(guān)，安裝在高壓管道上，常見有高壓開關(guān)、二重開關(guān)、三重開關(guān)，作用是：

高壓開關(guān)：當高壓端壓力高于規(guī)定值，使壓縮機控制電路斷開。

二重開關(guān)：當高壓端壓力高于規(guī)定值或高壓端壓力低于規(guī)定值，都使壓縮機控制電路斷開。

三重開關(guān)：具有二重開關(guān)作用，并能冷凝風扇轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換。

第17頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.控制面板上的開關(guān)及旋鈕（如圖11）

A/C開關(guān)：開啟空調(diào)系統(tǒng)。

OFF開關(guān)：關(guān)閉空調(diào)系統(tǒng)。

AUTO開關(guān)：啟動空調(diào)系統(tǒng)自動模式。

鼓風機轉(zhuǎn)速開關(guān)或上、下開關(guān)：調(diào)節(jié)鼓風機轉(zhuǎn)速。設置有LO、MED、HI三種開關(guān)。

車內(nèi)（REC）外循環(huán)開關(guān)：調(diào)節(jié)鼓風機進氣源。

溫度（TEMP）設定旋鈕或上、下開關(guān)：調(diào)節(jié)車內(nèi)目標溫度。

送風方式開關(guān)：打開指定風口。設置有吹臉、腳，除霜風口。圖11典型自動空調(diào)面板第18頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月第19頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

3.點火信號：讀取發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號。該信號取轉(zhuǎn)速表觸發(fā)

信號或點火初級點火觸發(fā)信號。

4.電源電壓信號：用電負荷信號。

5.節(jié)氣門位置信號：發(fā)動機負荷信號。

三、反饋信號

1.鼓風機工作信號；

2.進氣風門開度信號；

3.混合風門開度信號；

4.送風方式風門開度信號；

四、電子控制單元

工作過程：接受工況信號→處理、比較內(nèi)指令工況信號→

存儲新生成的指令、可存儲某些動態(tài)信號→核查、輸出指令。

備用模式：電控系統(tǒng)輸入信號有誤時，內(nèi)存指令提供該信號正常值，并提示系統(tǒng)有故障。

自適用模式：當丟失電源、更換或斷開電控系統(tǒng)的某個元件，安裝后，電子控制單元要學習該信號。時間一般為5秒。第20頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

五、執(zhí)行器

1.進氣風門伺服電動機

改變進氣氣流，實現(xiàn)車內(nèi)或車外氣流循環(huán)。如圖13。

圖13進氣風門第21頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.混合風門伺服電動機

混合風門可實現(xiàn)鼓風

機送進的空氣全加熱或降

溫，或是按一定比例進行

加熱和降溫。如圖14。

第22頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

4.鼓風機繼電器及晶體管

在電子控制單元指令下，鼓風機實現(xiàn)連續(xù)變速、最高轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)換。

5.壓縮機繼電器

在電子控制單元指令下，控制壓縮機工作時間。

6.暖水閥伺服電動機

在電子控制單元指令下，控制暖水閥的開度。暖水閥也可受控混合風門伺服電動機。

第23頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月第四講

轎車自動空調(diào)系統(tǒng)的控制功能

一、自動空調(diào)系統(tǒng)控制模式

自動空調(diào)系統(tǒng)控制操作有：人工模式和自動模式。

人工模式時，駕駛員可改變控制面板的功能鍵，實現(xiàn)單一功能。

自動（AUTO）模式時，駕駛員僅需設定車內(nèi)溫度，電子控制單元按空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化的工作目標，調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)工作，使車內(nèi)環(huán)境處于一定舒適目標參數(shù)下，與車外氣候無關(guān)。主要體現(xiàn)以下幾方面：

1.空調(diào)控制：溫度自動控制、風量控制、運轉(zhuǎn)方式給定的自動控制、換氣量控制等，滿足車內(nèi)對舒適性的要求。

2.節(jié)能控制：壓縮機運轉(zhuǎn)控制、換氣量的最適量以及隨溫度變化的換氣切換、經(jīng)濟運行、根據(jù)車內(nèi)外溫差控制壓縮機的

工作時間等。第24頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月3.故障、安全報警：有制冷劑不足報警、制冷壓力異常報警、電磁離合器打滑報警、各種控制器件的故障判斷報警等。

4.故障診斷存儲：當系統(tǒng)發(fā)生故障時，電子控制單元將故障部位用代碼的形式存儲起來，便于修理。

5.顯示：顯示給定的溫度、控制溫度、控制方式、運轉(zhuǎn)方式的狀態(tài)。

二、常見的控制功能

1.出風口溫度TAO的計算：（如圖16）

TAO=A×TSET－B×TR－C×TAM－D×TS+E

TSET：設定溫度

TR：車內(nèi)溫度

TAM：車外溫度

TS：太陽輻射強度

A、B、C、D、E：修正系數(shù)

當設定溫度處于MAXCOOL（最低溫度）或MAXWARM（最高溫度），TAO各采用固定值，而忽略上式子計算。第25頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

第26頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.溫度控制

依據(jù)式子：SW=TAO+A－（TE+B）×100%

C－（TE+B）

A、B、C為修正常數(shù)。TE為蒸發(fā)器溫度。SW為混合風門計算開度?？刂迫鐖D17。第27頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

設定TAO與TE幾乎相等時，SW接近0，對混合風門的位置而言，指定某一位置。這一位置隨傳感器信號的重新學習而改變。

當TAO小于TE時，即式子SW小于0，表明需要降低蒸發(fā)器溫度。電子控制單元接通TR1，關(guān)斷TR2，使混合風門冷氣開度

加大。當混合風門的實際開度與式子SW相等時，電子控制單元

關(guān)斷TR1，混合風門伺服電動機停止工作。

當TAO大于TE時，即式子SW大于0，表明需要提高蒸發(fā)器溫度。電子控制單元接通TR2，關(guān)斷TR1，使混合風門暖氣開度

加大。當混合風門的實際開度與式子SW相等時，電子控制單元

關(guān)斷TR2，混合風門伺服電動機停止工作。

3.鼓風機轉(zhuǎn)速控制

改變鼓風機轉(zhuǎn)速有二種操作：1)直接操縱風量開關(guān)；2)接通自動開關(guān)（AUTO）。

直接操縱風量開關(guān)時，風量信號輸入電子控制單元，電子控制單元按低速時，接通TR1；中速時，控制BLW的電位；高第28頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月速時，接通TR2。

接通自動開關(guān)（AUTO）時，電子控制單元依據(jù)TAO與TE或暖水溫度比較，自動切換風量大小。規(guī)律是：（制冷）TAO比TE高出越多，鼓風機轉(zhuǎn)速越高。（取暖）TAO比暖水溫度低越多，鼓風機轉(zhuǎn)速越高。如圖18、19、20、21。第29頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月第30頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月第31頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月第32頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

鼓風機轉(zhuǎn)速的時滯氣流控制和啟動控制：

汽車在炎熱天氣長時間停留時，滿足以下條件，啟動時滯氣流控制。

壓縮機啟動；

AUTO開關(guān)接通；

氣流方式處于FACE或BI－LEVEL；

TE高于30oC；

鼓風機關(guān)斷4秒，使蒸發(fā)器冷卻，再以低速工作5秒。當TE

低于30oC，鼓風機以低速工作5秒。電子控制單元按時間間隔控制TR1通斷。如圖21。

鼓風機啟動時，開關(guān)信號接通2秒后，電子控制單元BLW端子才向功率晶體管提供控制信號。這2秒內(nèi)，鼓風機工作電流

通過鼓風機電阻，以低速轉(zhuǎn)動。

鼓風機轉(zhuǎn)速的預熱控制：當AUTO開關(guān)接通，氣流方式設置在FOOT或BI-LEVEL時，發(fā)動機水溫低于30oC或40oC，鼓風機停止工作。如圖22。

第33頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月第34頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

4.氣流方式控制（出風方式）

電子控制單元依據(jù)TAO的變化設定：

當溫度旋鈕從冷向暖改變時，不管壓縮機是否運轉(zhuǎn)，若AUTO（自動）開關(guān)接通，氣流方式都從FACE方式變?yōu)镕OOT方式。如圖23。

第35頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

當溫度旋鈕從暖向冷改變時，若壓縮機運轉(zhuǎn)，AUTO（自動）開關(guān)接通，氣流方式有：如圖24，F(xiàn)OOT方式變?yōu)锽I-LEVEL方式；如圖25，BI-LEVEL方式變?yōu)镕ACE方式，若壓縮機不運轉(zhuǎn)，仍為FOOT方式。圖24TAO值從高變至中的氣流方式控制過程第36頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月第37頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

DEF（除霜）-FOOT方式控制：當鼓風機處于預熱控制時，氣流方式由FOOT

或BI-LEVEL變?yōu)镈EF。預熱控制停止時，氣流方式由DEF變?yōu)镕OOT或BI－LEVEL。

如圖26、27，以FOOT為例說明控制過程。圖26預熱控制時DEF-FOOT方式的控制第38頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月圖27預熱控制不工作時DEF-FOOT方式的控制

第39頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

5.進氣控制

根據(jù)TAO來確定RECIRC（循環(huán)空氣）或FRESH（新鮮空氣）是否為當時工作方式，從而使進氣控制伺服電動機。

當氣流方式為DEF時，進氣處于FRESH（新鮮空氣），清除擋風玻璃內(nèi)側(cè)上的霧氣。

根據(jù)TAO改變循環(huán)空氣與新鮮空氣的比例。

6.壓縮機控制

決定壓縮機的工作時間，有車外溫度信號和蒸發(fā)器溫度信號。

當高壓壓力異常（低于197KPa或高于3100KPa)時，電子控制單元使壓縮機停止工作。

7.電子扇控制

有水溫控制和壓力控制，如圖28。水溫開關(guān)、壓力開關(guān)為常閉。

高溫時；

常溫高壓時；

第40頁，課件共46頁，創(chuàng)作于