汽车自动空调论文正稿.doc

学习好帮手 摘要 电子技术的快速发展使得汽车的控制系统更加智能化 自动空调在汽车上 的应用就是一个简单的例子 自动空调同手动空调一样 也是由五大系统组成 其中制冷系统 取暖系 统 通风系统 空气净化系统与手动空调基本相同 它们的差异就在于控制系 统 此论文主要讲述自动空调的控制系统 尤其是微机控制的自动空调 对其 他四种系统并未详细叙述 微机自动空调控制的内容主要有温度控制 风量控 制 出风口控制 吸入口控制 压缩机控制和自诊断功能 这些控制是从改变 各风门位置 内外循环风门 空气混合风门 出风口风门 热水阀开度 风 机转速 压缩机状况来实现 微机控制的自动空调操作简便 控制精细 舒适节能 采用微机控制是汽 车自动空调发展的趋势 关键词 自动空调 微机控制 故障诊断 风门 学习好帮手 ABSTRACT With the rapid development of electronic control system of automobile more intelligent Automatic air conditioning in the car on the application is a simple example Automatic air conditioning with manual is composed by five systems One refrigeration system heating system ventilation system air purification system and manual air conditioner basic same with manual air conditioning is basically the same the difference between them is control This thesis mainly about automatic air conditioning control system especially the microcomputer control on the other four systems is not described in detail Microcomputer automatic air conditioning control is the main content of temperature control and airflow control outlet control suction control compressor control and self diagnostic function The control is to change the throttle position inside and outside the loop damper air mixing damper vent damper hot water valve opening fan speed compressor status to achieve Microcomputer control automatic air conditioning is simple precise control and comfortable energy Adopt Microcomputer controlling is the development trend of the automatic air conditioning Keywords Automatic air conditioning Microcomputer control Fault diagnosis Throttle 学习好帮手 目录 第一章第一章 汽车自动空调概述汽车自动空调概述4 4 1 1 自动空调的概念 4 1 2 自动空调的组成 4 1 3 自动空调的分类 5 第二章第二章 微机自动空调概述微机自动空调概述8 8 2 1 微机自动空调功能 8 2 2 电子控制系统 9 2 3 微机自动空调的控制原理 9 2 4 传感器与执行器 10 2 5 空调系统的工作条件 14 第三章第三章 微机自动空调控制的内容微机自动空调控制的内容 1717 3 1 温度控制 17 3 2 风量控制 20 3 3 出风口控制 23 3 4 吸入口控制 25 3 5 压缩机控制 26 3 6 自诊断功能 30 第四章第四章 故障诊断故障诊断 3232 4 1 传感器的检测 32 4 2 故障实例分析 32 致谢致谢 3737 学习好帮手 参考文献参考文献 3838 学习好帮手 第一章 汽车自动空调概述 1 1 自动空调的概念 汽车自动空调是自行控制 它能根据车厢内外的各种传感器 车室内温度 车室外温度 日照强度 蒸发器出口温度 发动机冷却液温度等 的输出信号 由电子控制系统中的控制中枢进行运算 计算出所需要的送风温度 然后把信 息传递给执行机构 对风门 热水阀 电磁离合器 鼓风机等进行自动控制 按照乘员的要求使车厢内的温度保持恒定 1 2 自动空调的组成 汽车自动空调系统由制冷系统 取暖系统 通风 配气 系统 自动控制 系统 空气净化系统五部分组成 1 制冷系统 制冷系统由压缩机 冷凝器 膨胀阀 蒸发器等元件组成 制冷方式采用 蒸气压缩式 利用制冷剂蒸发时吸收的热量来实现车内温度的降低 作为冷源 的蒸发器 其温度低于空气的露点温度 空气中的水蒸气变为露珠时候的温度 因此 制冷系统还具有除湿和空气净化作用 使车内空气变得凉爽 2 取暖系统 取暖系统多采用冷却液加热式 将发动机出水口的冷却液通入暖风水箱 用鼓风机将水箱周围的热空气吹入车内 暖风还可以对前挡风玻璃进行除霜和 除雾 3 通风系统 通风系统是能吸入新鲜空气 将冷风 暖风 新鲜空气进行混合 并把混 合气分配到车厢不同位置的装置 主要有送风道 风门等部件 目前采用最多 的通风系统是全空调方式 即把车外空气和车内空气经风门调节后 通过蒸发 器冷却除湿 部分进入加热器 出来的冷 暖风再混合 然后按照要求送入车 内 如图 1 1 为其空气通风路径图 4 自动控制系统 学习好帮手 自动控制系统一方面对制冷和加热的温度进行控制 另一方面 对车内空 气的温度 风量和流向进行测量控制 由传感器 控制中枢 执行器三部分组 成 图 1 1 空调的通风路径 1 进气挡板 2 空气混合挡板 3 7 空气出口分配挡板 8 最大制冷控制 挡板 a b c d 为仪表板上手调风向挡板 其中传感器包括温度选择器 日照强度传感器 风门位置传感器等 控制中枢 有电子放大器 电桥比较计算器 ECU 三种 电磁阀 真空转换器 真空驱动 器 伺服电机等属于执行部件 5 空气净化系统 一般由空气过滤器 电子集尘器 阴离子发生器等组成 对流入车内的空 气过滤 净化 不断排出车内的污浊气体 在普通轿车中空气净化的任务由蒸 发器完成 1 3 自动空调的分类 学习好帮手 汽车自动空调按照控制系统分为 电控气动控制系统 全自动控制系统和 微型计算机控制系统三种 1 电控气动控制系统 当选好空调功能键时 各种温度传感器的信号经电 子放大器处理后转变成电流信号 再用真空换能器转变成真空度信号 作用于 真空伺服驱动器上 使控制杆轴向移动 与其相连的风门开关 风机转速开关 的位置也会发生改变从而控制温度和风量 反馈电位计把控制杆移动量反馈给 电子放大器进而不断调节 就能使车内保持在预定温度和风量 控制流程如图 1 2 所示 图 1 2 电控气动控制系统 1 温度选择电阻 调温键 2 车内温度传感器 3 车外温度传感器 4 真空换能器 5 真空保持器 6 真空选择器 7 主控制真空驱动器 8 电子放大器 9 反馈电位计 10 温度门控制曲柄 11 风机调速电路板 12 功能选择键 13 控制杆 2 全自动控制系统 此系统利用电桥比较计算器和电磁阀取代了放大器和 换能器 电桥由车外温度传感器 车内温度传感器 阳光辐射传感器和调温键 电阻组成 它和比较器组成控制系统 比较器中的 OP1 OP2 是比较 A B 两点电位的电子元件 分别控制降温和 升温真空电磁阀 改变真空信号 调节真空伺服驱动器 例如 设定温度比环 境温度低时 这时 B 点电位大于 A 点 电桥不平衡 比较器中的 OP1 有电流输 出 控制降温电磁阀工作 OP2 无电流输出 升温电磁阀截止 切断管路与真 空罐的通路从而使真空伺服驱动器的真空度减小 膜片在大气压作用下 使控 制杆向上移动 控制空气混合风门上移 使分往加热器的空气减少 车内温度 降低 真空伺服驱动器还与风速转换开关 电位器 热水阀开关相连 并能使其 同时工作 达到温度恒定 结构原理如图 1 3 所示 图 1 3 全自动空调系统的工作原理图 1 车厢 2 加热器 3 蒸发器 4 鼓风机 5 温度门 6 控制杆 7 风机开关 8 热水阀开关 9 反馈电位器 10 真空伺服驱动器 11 接发动机进气歧管 12 真空罐 13 降温真空驱动器 14 升温真空驱动器 15 真空控制阀 16 比 较计算器 学习好帮手 17 车外温度传感器 18 阳光辐射传感器 19 风道温度传感器 20 车内温度传 感器 21 循环风门 22 调温电阻 23 电桥 3 微型计算机控制系统 控制中枢为微型计算机 风门控制元件已较少采 用真空执行器而用伺服电机进行控制 相比以上两种 微机控制系统更加精确 细致 调节平顺 这种控制系统将在以下章节中详细介绍 学习好帮手 第二章 微机自动空调概述 2 1 微机自动空调功能 微机自动空调功能不仅能按照乘员的需要送出温度和湿度最适宜的空气 而且可以根据需要自动调节风速 风量 更换车内空气 还极大的简化了乘员 的操作工作 微机自动空调具有如下几个功能 1 空气调节 进行温度自动控制 风量控制 换气量控制等 满足车内 乘员对空调舒适性的要求 2 节能 压缩机运转工况的控制 换气量的最佳控制以及随温度变化的 换气切换 根据车内外温度自动切断压缩机电源等控制 3 故障诊断储存 空调系统发生故障 ECU 将故障部位用代码形式存储 起来 在需要修理时 通过检测仪显示出来 4 故障报警 对制冷剂不足报警 制冷剂压力异常报警 电磁离合器打 滑报警 各种控制器件的故障判断报警 报警直到故障排除为止 5 显示 显示设定的温度 出风口位置 循环方式 运转方式及时间 图 2 1 微电脑型自动控制系统 2 2 电子控制系统 微机控制的自动空调电子控制系统如图 2 1 所示 主要由传感器 ECU 执 行器 自检诊断四部分组成 1 传感器信号主要有四种 一种是驾驶员面板设定的温度信号和功能选择 信号 二是车室内外温度传感器 日照强度传感器等环境信号 三是风门的位 置反馈信号 四是压缩机的状态信号 如转速 制冷剂压力和温度 2 ECU 控制系统中的中枢 用以采集传感器信号 然后进行运算 并把 运行结果转变为控制信号给执行器 3 执行器信号主要有三种 一种是向驱动各种风门的伺服电机或真空驱动 器输送的信号 二是控制风机电机转速的电压调节信号 三是控制压缩机开停 信号 现代微型计算机自动空调的执行器已很少使用电磁真空阀和真空驱动器 学习好帮手 操纵各个风门 而是通过电脑控制各个部件上的伺服电机 伺服电机比真空阀 和真空驱动器的工作可靠性高 控制机构简单 4 自检诊断 该部分具有存储记忆功能 空调 ECU 通过电信号随时对系统 电路的状态进行检测 并把出现的情况以数字或字母或图形形式记存起来 当 维修人员需要时 以一定操作指令将其提取显示在屏幕上 另外 当系统电路 中出现故障时 ECU 根据故障情况发出指令使空调系统进入相应的安全状态同 时发出报警指示 防止故障进一步扩大 2 3 微机自动空调的控制原理 微机的控制是根据温度平衡方程式进行的 驾驶员输入设定的调温键电阻 为 K 车室内空气温度电阻为 A 车室外空气温度的电阻为 B 吹出口空气温度 电阻为 C 日照强度修正量的温度电阻为 D 则其温度平衡方程式为 K A B C D 电脑根据这个方程进行控制 比较 判断后发出各类指令 让执行机构实 施如下动作 1 送风量的控制 电脑根据车内温度与设定温度之间的偏差 对送风量进行连续 无级的调 节 例如 冬季车外温度低 当加热器不能充分供暖时 自动控制机构中断送 风 当加热器加热空气 车内温度上升后 又开始送风 2 车外新鲜空气与车内循环空气的自动切换控制 例如在炎热的夏季 车外温度较高 为迅速降低车内温度可暂时关闭车外 新鲜空气通道 当车内温度下降到一定值时 自动控制机构使车外新鲜空气与 车内循环空气按一定比例混合输入 当需要除霜时 一般引入车外新鲜空气加 热 由除霜风口送出 3 压缩机和加热器工作的控制 例如室外温度降低到 10 以下时 电脑自动切断压缩机工作 引进外界空 气到车内进行温度调节 当夏季室外温度高于 30 时 电脑会关闭热水阀 让 风机高速运行 增加送风量 当室外温度高于 35 时 便会切断车外空气 定 期更换车内空气 4 空气混合风门控制 学习好帮手 对于使用容积可调式压缩机制冷系统 当压缩机节能输出会引起蒸发器温 度上升时 电脑会自动控制调节空气混合风门的位置 保持输出空气温度不变 2 4 传感器与执行器 1 传感器 下面将从安装位置 作用与工作原理对汽车自动空调所用的传感器进行介 绍 传感器主要包括日照强度传感器 蒸发器温度传感器 车外温度传感器 车内温度传感器 冷却液温度 水温 传感器和风门位置传感器等 图 2 2 各传感器的位置 1 阳光辐射传感器 阳光辐射传感器安装于容易被阳光照射到的仪表板上方 它直接感受太阳 光的辐射强度 根据强度不同来调节风门开度 鼓风机的转速和制冷量 阳光辐射传感器是由一盖板 滤光器 光电元件 光电二极管和一壳体组 成 太阳光通过滤光器和光学元件照射在光学二极管上 滤光器用于保护光学 元件免受紫外线的照射 光电二极管是一种光敏半导体元件 光的强度小时 电阻大 只有很小的电流通过二极管 光的强度增大 电阻变小 电流升高 光的强度越强电流越大 图 2 3 阳光辐射传感器 2 蒸发器温度传感器 学习好帮手 蒸发器温度传感器安装在空气流经蒸发器出口处 用于检测蒸发器下游通 风口空气温度 修正混合风门位置 当检测到温度在 3 时 它发送给 ECU 的信号使制冷系统停止工作 防止 蒸发器表面结霜 3 车室外温度传感器 车室外温度传感器一般安装在汽车前部 用于检测车外平均温度 并把温 度值转化为电阻值信号输入到 ECU 该传感器装封在一个塑料壳体内 以免传感 器局部受热过高 可使测定车外空气温度不受温度突变影响 4 车室内温度传感器 车室内温度传感器安装于仪表板上 为了使车内温度传感器能够准确地将 车内平均温度的数据送到微处理器 一般是将它安装在吸气管的通风腔内 如 图 2 4 所示 主气流在吸气器的端部形成一个低压 负压 区 这个负压把车 内空气吸入到车内传感器通风腔内 车内空气不断地流过安装在通风腔内的温 度传感器 从而监测了车内平均温度 再把温度值转换为电阻值信号输入 ECU 图 2 4 车室内温度传感器安装位置 5 冷却液温度传感器 图 2 5 水温传感器安装位置 冷却液温度传感器又称水温传感器 安装于暖风装置里面 测量加热器的 冷却液温度修正混合风门位置 控制鼓风机 当水温过高时 断开空调压缩机 开关 A C 而保护发动机 6 风门挡板位置传感器 学习好帮手 风门挡板位置传感器又称电位计 装在控制风门的伺服电动机内 电位计是利用滑动电阻器阻值的变化来判断挡板的位置 并将信号送至空 调 ECU 判断挡板位置是否达到要求 7 红外温度传感器 有些车的自动空调还装有红外温度传感器 用于探测乘员面额部的表面皮 肤温度 把传感器检测到人体皮肤温度也反馈到 ECU 这样 ECU 有多种传感器 的温度数据输入 就能更精确地调控空调系统 2 执行器 从控制方式进行分析 1 伺服电机 伺服电机 外观如图 2 6 所示 在自动控制系统中 用作执行元件 把所 收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出 且当信号电压为零时 无自转现象 伺服主要靠脉冲来定位 伺服电机接收到 1 个脉冲 就会旋转 1 个脉冲对应的角度 从而实现位移 控制风门转角 图 2 6 伺服电机 2 鼓风机 ECU 发出的脉宽调制信号送至电源功率模块 功率放大器 后者给鼓风 机提供一个可变电压 以控制鼓风机转速 共有 14 种不同的鼓风机转速可供选 择 汽车低速行驶时 鼓风机应以低速运转 以确保新鲜空气不断流入车内 按下空调控制板上的自动开关 鼓风机转速将由 ECU 自动控制 鼓风机转速也 可通过旋转控制板上的鼓风机转速控制旋钮进行手动调节 鼓风机控制则将一 个自诊断信号反馈给 ECU 3 电磁离合器 电磁离合器靠线圈的通断电来控制压缩机的工作与否 图 2 7 电磁离合器 4 暖风水箱阀 又称热水阀 用于控制通过空调加热器的冷却液流量 装在发动机舱内 汽车自动空调中 热水阀门的控制驱动有多种 有点是电动机驱动 类似于风 门的控制与驱动 有的采用真空驱动器驱动 如图 2 8 所示 学习好帮手 图 2 8 暖风水箱阀 2 5 空调系统的工作条件 1 保护功能 1 压力保护 组合压力开关 具有高压和低压开关功能 高压保护 当系统压力表压大于 3200kPa 时 通过控制器切断空调压缩机 的电磁离合器 当压力降低到 2400kPa 时 压缩机重新接通 低压保护 当系统压力表压小于 200kPa 时 通过控制器切断空调压缩机的 电磁离合器 当压力升至 240kPa 时 压缩机重新接通 高压调整 当系统压力表压大于 1600kPa 时 冷却风扇开始在 2 档工作 以此加强冷凝器的换热能力和水箱的换热能力 当压力降低到 1250kPa 时 风 扇又回到 1 档工作 控制单元用制冷剂压力的信号来检测制冷剂的损失 若损失严重 制冷功 能将被关闭 2 过热保护 压缩机过热开关安装在压缩机的尾部 如图 2 9 所示 串联在压缩机电磁 离合器线路上 其作用是当压缩机排出的高压制冷剂温度过高或由于缺少制冷 剂以及润滑不良而造成压缩机温度过高时切断电磁离合器电路 使压缩机停止 工作 以确保制冷系统不被损坏 图 2 9 压缩机过热开关位置 1 电磁离合器 2 压缩机 3 过热开关 3 怠速控制 当发动机处于低速运转而空调系统又打开时 需要有转速控制 方法有 两种 一种是加大节气门的开度 使发动机转速提升 以发出较大的功率供空 调系统所需 另一种是切断压缩机的电磁离合器 使空调系统停止工作 从而 减轻发动机的负荷 发动机电子控制单元接收到空调开关 A C 信号时 通过直 接开大节气门 节气门直动式 或开大节气门旁通空气道 旁通空气道式 来提高发动机的转速 发动机低速控制装置 学习好帮手 汽车处于起步 爬坡或慢速行驶时 发动机转速低于预设值时 低速控制 器就切断电磁离合器的电源 使压缩机停止工作 减小发动机的负荷 当发动 机转高时 恢复空调工作 汽车空调加速切断器 汽车加速时切断空调压缩机电磁离合器的电源 以增大汽车的后备功率 使汽车有足够的动力超车 同时防止在汽车在加速时 由于转速过高超过压缩 机的额定转速损坏压缩机 2 控制压缩机通断的元件包括 组合压力开关 外界温度传感器 冷却液温度开关 蒸发器温度传感器 具体执行条件为 1 组合压力开关 P 3200kPa 或 P 200kPa 均切断压缩机 2 外界温度开关 当外界温度低于 10 时 压缩机不工作 3 冷却液温度开关 当发动机冷却液温度超过某一规定值 触点 断开 直接切断 或者触点闭合通过空调放大器切断 电磁离合器电路使 压缩机停止工作 而当发动机冷却液下降至某一规定值 如奥迪 100 为 106 时 触点动作 自动恢复压缩机的正常工作 4 蒸发器温度传感器 当蒸发器表面温度约为 3 时 通过空调 控制器切断压缩机 以防止蒸发器结霜 此外 在压缩机或储液罐上还装有一保险阀 当系统压力高于 3800kPa 时 该阀打开 当压力降低到 3000 3500kPa 时 阀关闭 学习好帮手 第三章 微机自动空调控制的内容 微机自动空调控制的内容主要包括温度控制 风量控制 出风口控制 吸 入口控制 压缩机控制 自诊断功能等项目 控制主要从改变各风门位置 内外循环风门 空气混合风门 出风口风门 热水阀开度 风机转速 压缩机状况来实现 3 1 温度控制 车内控制面板上设有温度选择按钮 温度范围为 16 到 29 5 分辨率为 0 5 设定的温度显示在温度调整按钮上方 若选择最低温度 MAX COOL 16 显示屏显示 L0 此时 系统将以 最大制冷功率运行并且不能自动调整车内温度 若选择最高温度 MAX WARM 29 5 显示屏显示 Hl 此时 系统将 以最大加热功率运行并且不能自动调整车内温度 图 3 1 温度控制原理图 1 系统组成 微机控制的自动空调器的温度控制系统的基本组成包括车内温度传感器 车外温度传感器 日照强度传感器 蒸发器温度传感器 水温传感器 温度设 定电阻器 自动空调控制 ECU 和空气混合控制伺服电机 如图 3 1 所示 1 日照强度传感器采用光电二极管 其他四种温度传感器采用负热变的 热敏电阻 2 温度设定电阻器安装于控制面板上 与温度控制杆相连接 当控制杆 设定在较低温度位置时 电阻变大 变化的电阻信号输入至 ECU 3 空气混合控制伺服电机安装在暖气装置的底部 通过连杆可操纵空气 混合控制风门和鼓风机转速控制开关 参见图 3 2 伺服电机有内置限位器 电位计 热水阀控制开关和空气方式控制开关 图 3 2 温度控制工作图 1 空气混合控制伺服马达 2 7 空气混合控制风门 3 暖风装置 4 热水阀 5 移动触点 6 加热器 8 鼓风机控制开关 1 限位器 当伺服电机移至 MAX COOL 或 MAX WARM 时 限位器切断电机 的电源 学习好帮手 2 电位计 它是由伺服电机驱动的可变电阻器 利用滑动触点 将电机 运动的位置转变为电阻变化 输入到系统的 ECU 中 3 热水阀控制开关 当温度控制杆在 MAX COOL 位置时 触点移动关闭 热水阀 在其他位置则接通 有些空气混合控制伺服电机内无此开关 伺服电 机采用拉线开关式热水阀 4 节流方式控制开关 当电机移动时 按编程规律接通或断开气流方式 伺服电机电源 同时根据需要接通或切断压缩机电磁阀电源 5 鼓风机转速控制开关 这是由伺服电机驱动的滑动开关 随着空气混 合控制风门连接的转换连杆的移动 自动控制鼓风机的转速 2 工作过程 TAO temperature air output 是使车内温度保持在设定温度的鼓风机空 气温度 即鼓风机吹出并被冷却或加热后的空气温度 它是根据温度控制开关 或控制杆的状态以及来自传感器的信号计算出来 图 3 3 TAO 装置 TAO A TSET B TR C TAM D TS E 式中 TSET 为设定温度 TR 为车内温度 TAM 为车外温度 TS 为太阳辐射强度 A 至 E 为常数 当温度控制开关或控制杆位于 MAX COOL 或 MAX WARM 位置 则 ECU 就采用 某一固定值 不进行上述运算 自动空调器参照这个 TAO 输出驱动信号至执行器 使上述自动控制系统运 行 如上图 3 3 所示 安装在自动空调器 ECU 内的微电脑 根据计算得来的 TAO 来自蒸发器的 信号 TE 计算空气混合控制风门的开度 SW SW TAO A TE B C TE B 100 式中 A B C 为常数 TE 与 TAO 的差值大小决定 SW 的正负 即决定电机转动的方向 学习好帮手 3 2 风量控制 即鼓风机转速控制 1 系统组成 图 3 4 鼓风机转速控制电路 微机控制型自动空调系统中鼓风机转速控制系统主要有水温传感器 蒸发 器温度传感器 鼓风机电阻器 功率晶体管 ECU 鼓风机电机 面板控制开关 等组成 如图 3 4 其中功率晶体管作用是根据 ECU 的 BLW 端子输出的鼓风机驱动 信号 改变流至鼓风机电机的电流 从而改变风机的转速 2 工作过程 1 自动控制 当控制面板上 AUTO 开关接通时 ECU 根据 TAO 的电流强度控制鼓风机的转 速 如图 3 5 所示 图 3 5 鼓风机转速与 TAO 的关系 1 低速运转 如图 3 4 所示 控制面板 AUTO 和 LO 两个指示灯亮 ECU 内 的微电脑接通 VT1 使暖风装置继电器结合 电流方向为 蓄电池 暖风装置 继电器 鼓风机电机 鼓风机电阻器 接地 电机低速运转 2 中速运转 控制面板 AUTO 指示灯亮 LO M1 M2 HI 指示灯根据情况 可能点亮 ECU 内微电脑接通 VT1 使暖风装置继电器闭合 同时微电脑根据计 算出的 TAO 值 从 BLW 端子输出相应信号至功率晶体管 电流流向为 蓄电池 暖风装置继电器 鼓风机电机 功率晶体管和鼓风机电阻器 接地 电机中 速旋转 ECU 从与功率晶体管相连的 VM 端子接受反馈信号 检测鼓风机实际转 速信号 依此校正鼓风机驱动信号 3 高速运转 控制面板 AUTO 和 HI 指示灯亮 ECU 内微电脑接通 VT1 和 VT2 使暖风装置继电器和鼓风机继电器闭合 电流流向为 蓄电池 暖风装置 继电器 鼓风机电机 鼓风机风扇继电器 接地 电机高速旋转 2 预热 冷风关闭 控制 当控制面板 AUTO 开关接通 且气流方式设 置在 FOOT 或 BI LEVEL 时 ECU 通过水温传感器检测发动机冷却液温度 当其 学习好帮手 不低于 30 时 控制鼓风机电机开始转动 有些车型不低于 40 时 鼓风机电 机才开始转动 3 时滞气流 热风关闭 控制 该控制功能仅用于需要降温时 以防止 在炎热阳光下久停的汽车刚启动空调时 放出热空气 时滞气流控制条件 发动机处于运行状态 压缩机工作 控制面板 AUTO 开 关接通 气流方式设置在 FACE 或 BI LEVEL 时滞气流控制功能如下 1 当蒸发器传感器检测到冷风装置温度不低于 30 时 在压缩机接 通时 ECU 控制鼓风机电机保持关闭 4s 如图 3 6 a 所示 使冷风装置内 的空气冷却降温 在这以后的 5s ECU 使鼓风机低速运转 使冷风装置已冷 却的空气送至乘客舱 a 温度不低于 30 时 b 温度低于 30 时 图 3 6 时滞气流控制 图 3 7 鼓风机起动控制 2 当蒸发器传感器检测到冷风装置内温度在 30 以下时 ECU 使鼓 风机以低速运转 5s 如图 3 6 b 所示 4 鼓风机起动控制 鼓风机起动控制主要用于防止功率晶体管被起动电 流损坏 如图所示 鼓风机起动时 ECU 控制暖风装置继电器闭合时 电流经鼓 风机电机和电阻器流过 电机低速运转 2s 后 ECU 才通过 BLW 端子向功率晶体 管输出驱动信号 从而防止功率晶体管被起动电流损坏 如图 3 7 所示 5 手动控制 ECU 根据控制面板手动开关的操纵信号 将鼓风机驱动信 号送至功率晶体管 相应控制鼓风机转速 当车速增加时 自动空调会自动降低鼓风机风速 以降低气流噪音 此时 为了能够依然保持车内温度舒适 当设定制冷时 则降低出风口空气温度 若 设定制热时 则提高出风口空气温度 3 3 出风口控制 1 系统组成 学习好帮手 出风口控制系统主要由面板功能控制开关 ECU 气流方式控制伺服电机及 温度控制的各类温度传感器等组成 ECU 根据 TAO 值自动控制出气方式 2 工作过程 1 面板功能控制 控制面板 AUTO 开关接通时 ECU 根据 TAO 值按图 3 8 所示方式进行控制 图 3 8 气流控制方式原理 1 当 TAO 已从低变至高时 原来气流方式控制伺服电机内移动触点位于在 FACE 位置 如图 3 9 所示 ECU 内微电脑接通 VT1 这样使驱动电路输入信号 端 B 端电路通过 VT1 接地为 0 A 端电路断路为 1 根据内部程序图可知 输出 电路中 D 端为 0 即电流由 D 端输出 由 C 端流回 驱动电机旋转 内部触点 由 FACE 位置移动到 FOOT 位置 电机停转 输出风口的出气方式由 FACE 方式变 为 FOOT 方式 同时微电脑接通 VT2 使位于面板的 FOOT 指示灯亮 2 当 TAO 已从高变至中时 原来气流方式控制电机内的移动触点位于 FOOT 位 置 ECU 内的微电脑接通 VT3 使驱动电路中的 A 端电路通过 VT3 接地为 0 B 端电路断路为 1 根据内部程序图 相应输出端 C 端变为 1 D 端为 0 电流由 C 端输出经电机流回 D 端 电机旋转 带动滑动触点由 FOOT 位置运动至 BI LEVEL 位置 电机停转 出气方式由 FOOT 转变为 BI LEVEL 同时微电脑时面板 的 BI LEVEL 指示灯点亮 图 3 9 气流控制方式电路 3 当 TAO 已从中变至低时 原来气流方式控制电机内的移动触点位于 BI LEVEL 位置 ECU 内的微电脑接通 VT4 使驱动电路中的 A 端电路通过 VT4 接地 信号为 0 B 端电路断路为 1 根据内部程序图可知 此时输出端 C 端变为 1 D 端为 0 电流由 C 端输出经电机流回 D 端 电机旋转 带动滑动触点由 BI LEVEL 位置运动至 FACE 位置 电机停转 出气方式由 BI LEVEL 转变为 FACE 方式 同时微电脑时面板的 FACE 指示灯点亮 2 DEF FOOT 方式控制 1 当预热控制正工作时 如图 3 10 ECU 控制出气方式由 FOOT 转变为 DEF 方式 控制过程如下 起始移动触点位于 FOOT ECU 内的微电脑根据水温传感 器信号接通 VT5 使驱动电路中输入端 B 端由电路经 VT5 搭铁为 0 A 端电路断 学习好帮手 路为 1 根据内部程序图 此时输出端 C 端变为 0 D 端为 1 电流由 D 端输出 经电机流回 C 端 电机旋转 带动滑动触点由 FOOT 位置运动至 DEF 位置 电机 停转 出气方式由 FOOT 转变为 DEF 方式 同时微电脑时面板的 DEF 指示灯点亮 图 3 10 预热工作时的电路 2 当预热工作不工作时 ECU 的控制出气方式由 DEF 转变为 FOOT 方式 控 制过程如下 ECU 内的微电脑根据水温传感器信号接通 VT1 使驱动电路中输 入端 A 端由电路经 VT1 搭铁为 0 B 端电路断路为 1 根据内部程序图 此时输 出端 C 端变为 1 D 端为 01 电流由 D 端输出经电机流回 C 端 电机旋转 带 动滑动触点由 DEF 位置运动至 FOOT 位置 电机停转 进入 FOOT 方式 同时微 电脑时面板的 FOOT 指示灯点亮 3 4 吸入口控制 循环系统开关打开时 按键内的指示灯点亮 空气内循环模式可防止车外污浊难闻气味进人车内 例如当通过隧道或交 通拥挤路段 车外温度很低时 启动内循环模式可使车内热空气快速循环 提高采暖效 率 车外温度很高时 启动内循环模式可使车内冷空气快速循环 提高制冷效 率 ECU 根据 TAO 的值和环境状况来确定车内循环空气还是车外新鲜空气 图 3 11 循环挡板控制电路 学习好帮手 如图 3 11 循环挡板控制电路 当挡板处于内部空气位置时 伺服电动机的 可动触电位于图中剖面线的位置 这时 从 ECU 发送切换为环境空气的位置的 信号时 电流沿着固定接点 B 可动触点 固定触点 A 伺服电机的箭头方向流 动 使挡板移动到环境空气的位置 当向环境位置的移动结束时 可动触点则 离开固定触电 A 切断电动机的电流而停止 电位计 为滑动变阻器 其滑动 触点与可动触点联动 检测出挡板位置 将信号送给空调 ECU 使 ECU 能够知 道挡板 1 是否运动到指定位置 从环境空气到内部空气移动时 电流则沿伺服 电动机 固定触点 C 可动触点 固定触点 B 的方向 反向电流流过电动机而 使其反转 通风模式为 DEF 或 FOOT DEF 时 优先控制环境空气位置 这是因为要清除 挡风玻璃上的雾 吸入车外空气比比车厢内潮湿空气更有效 大众车系的双区自动空调除了具有一个空气循环翻板之外 还有一个单独 的新鲜空气翻板 当车速超过 100Km h 时 此翻板将关闭 这样可以保证在不 同的车速时有相对稳定的气流进入车内 3 5 压缩机控制 1 压缩机电磁离合器通断的控制 将控制面板的 AUTO 开关接通时 ECU 自动控制接通电磁离合器 压缩机工 作 ECU 根据车内空气温度与设定温度比较 反复控制通断 图 3 12 可变排量压缩机 1 吸入阀 2 单向阀 3 排出阀 4 电磁线圈 5 电磁阀 6 柱塞 7 后壳 8 弹簧 9 可动铁芯 a 全容量 b 半容量 图 3 13 压缩机运作模式 1 活塞 2 单向阀 3 旁通回路 4 电磁线圈 5 电磁阀 6 柱塞 7 排出阀 8 阀盘 9 弹簧 10 旋转斜盘 2 可变排量压缩机控制 学习好帮手 如图 3 12 所示 10PA17VC 可变排量压缩机 其中压缩机的后端增加一套可 变排量机构 能根据空调系统的冷气负荷 控制压缩机的排量变化 减少能量 浪费 1 工作模式 1 全容量运作模式 如图 3 13 a 所示 在全容量运作中电磁线圈断电 在弹力作用下电磁 阀打开 a 孔 关闭 b 孔 前面产生的高压气体经旁通回路 从 a 孔进入电磁阀 压向柱塞后端 柱塞克服弹力 向左移动 使排出阀挤压在阀体上 此时随同 斜盘工作的后部五个活塞在气缸内产生高压 参与工作 于是压缩机十个气缸 工作 在压缩机后部产生的高压将单向阀上移 使前后部产生的高压气体一起 排出 2 半容量运作模式 如图 3 13 b 所示 当电磁线圈通电流时 电磁阀切断前面高压气体旁 通回路 柱塞在弹簧力作用下被推回右侧 排出阀与阀盘分离 后部五个气缸 不能产生高压 不参加工作 压缩机只是半容量运作 由于不进行后侧压缩 单向阀与前侧压力差下降 关闭后侧的排气通道以防止高压气体的逆流 3 压缩机停止运转模式 压缩机不工作时 高低端压力平衡 在弹簧力的作用下 柱塞被推往右侧 单向阀因高压下降而落下 关闭后部高压通道 排出阀和单向阀处于半容量运 作位置 便于下次起动 不会引起震动 2 控制系统 控制系统主要有两种类型 一种是根据冷却温度进行控制 一种是由热敏 电阻进行控制 图 3 14 冷却液温度控制型 1 根据冷却液温度控制 当发动机水温较高过热时 ECU 根据水温传感器信号 控制电磁线圈的电 流通断 即可实现压缩机在全容量向半容量运作模式的转换 温度范围参见图 3 14 学习好帮手 2 由压缩机内热敏电阻控制 如图 3 15 当蒸发器温度上升到 40 以上 压缩机受 ECU 控制按 100 容 量运作 反之蒸发器温度下降到 40 以下时 ECU 控制压缩机按半容量运作模 式 当蒸发器温度降低于 3 时 ECU 关闭压缩机 图 3 15 蒸发器热敏电阻控制型 图 3 16 经济模式 此外 ECU 也根据面板控制开关选择 ECON 经济模式 如图 3 16 当按下 此按钮 指示灯点亮 制冷系统被关闭 以节省燃油 3 6 自诊断功能 自动空调 ECU 中故障码的读取与清除是通过自诊系统完成的 只要给 ECU 供电使其工作 自检测保护功能就在发挥作用 自检是 ECU 根据输出端口电压 的变化 通过门电路 触发电路检测出变化的状态 并给予编码以数字型式存 储起来 1 电池不带负载 开路 或说负载电阻值 R 时 它正负极间的端电压 U 得于它的电动势 E 如图 3 17 a 所示 正常情况当给电池带上负载后 R 某个值 其正负极两端的端电压 U 小于它的电动势 E 且大于零 如图 3 17 b 所示 如果电池两端短路 R 0 则正负极间的端电压 U 0 如图 3 17 c 所示 学习好帮手 图 3 17 自诊断原理图 电子系统的自检测就是基于电源 有源网络的输出可以等效为一个电源 的上述输出特性 如图 3 17 d 所示 即负载开路则输出端 A 为高电位 E 负 载短路则输出端 A 为低电位 0 从而利用设计连接的逻辑门和触发器电路分别 检测出输出端 A 是高电位还是低电位 即负载电路是开路还是短路这两种状态 再经编码器给检出的状态编码 编码一般都采用数字编码 个别车也有例外 这个码就是人们所说的故障代码简称故障码 最后将故障码送至存储器保存 以备维修查找故障时提取 图 3 17 所示为自检测原理图 因为制造厂的不同和 不同汽车其空调控制系统的不相同 所以空调控制系统故障的固定编码一般也 不完全相同 2 如果逻辑门和触发器电路检测出负载短路 则通过与之连接的控制保护 器 该控制保护器可以是带禁止态的三态门电路也可以是开关管 继电器等控 制器 使输出端 A 成为禁止态或与短路负载断开 从而保护了有关电路和设备 防止故障扩大 学习好帮手 第四章 故障诊断 4 1 传感器的检测 温度传感器是电阻式 电阻大小随温度高低呈反比变化 改变温度 用万 用表测量阻值变化情况即可判断是否正常 阳光辐射传感器可用改变光照强度 测量电阻变化 例如 测车内温度传感器好坏 1 断开点火开关 拔下车内温度传感器配线的连接器 从车上拆下传感 器 2 一边调节车内温度 一边用万用表测量传感器电阻值 其值应随温度的 升高而减小 温度为 25 时阻值应在 1 6 1 8K 之间 温度为 50 时 阻值 在 0 5 0 7K 之间 不同车型有所不同 4 2 故障实例分析 案例 1 奥迪 A6 空调不制冷 1 故障症状 一辆奥迪 A6 2 6L 轿车本来空调工作正常 突然出现空调不制冷现象 行 驶里程 180000km 2 故障检修 根据上述现象 首先进行目测和初步检查 检查方法是 启动发动机 打 开空调 并将鼓风机风量调到最大 温度调到最低 压缩机 鼓风机均正常工 作 轻轻触摸低压管 发烫 再触摸冷凝器后面的高压管 发凉 接上压力表 仪表读数低压侧太高 约为 450kPa 左右 正常值应为 150 300kPa 高压侧太 低为 750kPa 左右 正常值应为 1850 2050kPa 用故障诊断仪读取故障码显示系统正常 由于自诊断检测的是控制执行系统 传感器 对个别部件损坏诊断不足 根据故障现象和部件来分析原因 压缩机两侧低压管压力和温度都很高 高压 管温度和压力低 压缩机的制冷剂流向是汽缸上方的两组止回簧片阀控制 入 口簧片阀使制冷剂在压缩行程时压进高压管 如果压缩机内部漏气 止回阀和 缸盖垫片漏气 压缩机活塞 活塞环或汽缸过度磨损都会造成上述故障 学习好帮手 更换压缩机 故障排除 案例 2 奥迪 A6 空调压缩机不工作 1 故障症状 一辆 198 年型的奥迪 A6 2 8L 轿车 空调压缩机不工作 2 故障检修 逐一对高低压开关 各插头电路及保险丝 压缩机离合器继电器进行检查 均正常 又对制冷系统及制冷剂进行检查 均未发现问题 用诊断仪读取故障 码显示 压缩机皮带过松 检查皮带张紧度 正常 没有打滑现象 检测出故障码为皮带松弛 则必有相应传感器 查资料得知 奥迪自动空 调有一个压缩机离合器转速传感器 位于压缩机壳体上 用于检测压缩机转速 通过与发动机转速比较 判断皮带是否打滑 如果打滑 ECU 控制切断压缩机电 源 拔下此传感器 测量其阻值为无穷大 说明此传感器内部断路 已损坏 取一新传感器测量阻值为 300 左右 更换后故障排除 奥迪 A6 轿车自动空调系统部件较多 故障点也相应较多 影响压缩机正常 工作的因素概括如下 供电线路及接地不良 空调开关及鼓风机负荷开关不良 系统压力异常 多因堵塞或缺制冷剂 使压力开关断开 没有收到发动机转速信号 皮带打滑严重或压缩机转速传感器故障 室外温度过低 低于 3 或室外温度传感器故障 冷却液温度过高 高于 119 或水温开关故障 自动跳合信号 变速箱高档变低档信号 案例 3 帕萨特自动空调系统故障 1 故障症状 一辆 2002 年产的帕萨特 B5 1 8T 轿车 行驶里程为 8 万 km 入夏后空调 有时工作正常 偶尔在行驶中出现不制冷并且出热风的现象 无论车主怎么调 学习好帮手 整空调相关按钮都不起作用 观察空调控制面板上显示 50 40 这种 现象不经常出现 出现半小时后又会不治而愈 2 故障检修 接到此车后 先用 V A G1552 进入 08 空调系统 用功能键 02 读取故障码 结果显示 00779 即外部温度传感器 G17 位置在前保险杠下风口 冷凝器 前 有故障 根据这一线索 结合电路图 检查了外部温度传感器 G17 其插头 连接良好 用万用表测量其电阻是 395 经与维修手册对照 在正常范围内 又检查了散热风扇及冷却液等相关因素 均未发现异常 考虑到该车空调故障 现象的偶发性 怀疑外部温度传感器的热敏元件在高温或其他特殊状态下性能 不稳定 决定更换外部温度传感器 G17 经用功能键 05 消码后 多次试车未发 现故障重现 于是交车 可是过了一星期 毛病又出现了 此车进维修站后 又用 V A G1552 查询 故障码和上次一样为 00779 明明检测仪说明了故障点 相关部位又没有异常 又检查了空调及相关系统 怀疑可能是空调控制单元有问题 决定换了试试 换新件后 用 V A G1552 编 码 进入 08 空调系统 用功能键 07 编码 输入 05000 而后设定 用功能键 04 输入 063 待这些工作完成后 起动车辆试验 空调工作良好 为了验证是 否是故障所在 向客户说明检修情况后让其在使用中观察空调运行情况 又过 了一个多星期 故障再次出现了 这说明故障点仍没找到 当此车又来时 再一次用 V A G1552 做了检测 故障码一点也没变 查资 料 翻手册也找不着头绪 后来想到每次出现故障时空调控制面板上出现 50 40 这个数字前面应该是车外温度显示 后面是车内设定温度