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第三章汽车自动空调系统 第一节基本知识第二节奥迪轿车自动空调系统 返回 第一节基本知识 一 自动空调系统的工作过程随着汽车电子技术的发展 出现了由微机控制的全自动空调 这种空调系统利用各种传感器随时检测车内外温度 阳光强度等信号 并把传感器的信号送到空调系统的电子控制单元 ECU 电子控制单元按照预先编制的程序对传感器信号处理 并通过执行元件不断地对风机转速 出风温度 送风方式及压缩机工作状况等进行调节 从而使车内温度 空气流动状况等始终保持在驾驶员设定的水平上 参见图3一1 图3一2和图3一3 二 自动空调系统的组成图3 4是丰田LexusLS400UCF10型轿车微机控制全自动空调控制电路 该电路由传感器 空调ECU和执行元件3部分组成 下一页 返回 第一节基本知识 1 传感器 1 车内温度传感器 车内温度传感器安装在仪表板的下端 是一个具有负温度系数的热敏电阻 2 车外环境温度传感器 车外环境温度传感器安装在前保险杠右下端 它一也是一个热敏电阻 向空调ECU输送车外温度信号 3 蒸发器温度传感器 该传感器安装在蒸发器壳体上 用以检测制冷装置内部的温度变化 当蒸发器周围温度发生变化时 传感器电阻的阻值一也随之改变 并向空调ECU输出电信号 4 光照传感器 它一也称阳光强度传感器 内部有光敏二极管 安装在汽车前挡风玻璃下面 利用光电效应 该传感器将阳光辐射程度转变成电信号 并输送给空调ECU 5 水温传感器 它直接安装在发动机冷却循环的水路上 检测冷却液温度 上一页 下一页 返回 第一节基本知识 6 压缩机锁止传感器 这是一种磁电式传感器 安装在空调装置的压缩机内 检测压缩机转速 压缩机每转一圈 该传感器线圈产生4个脉冲信号输送给空调ECU 2 执行元件执行元件包括风门伺服电动机 鼓风机及压缩机电磁离合器等 1 进风伺服电动机 该电动机控制空调的进风方式 电动机的转子经连杆与进风风门相连 该伺服电动机内装有一个电位计 向空调ECU反馈进风伺服电动机的位置情况 2 空气混合伺服电动机 当进行温度调节时 空调ECU控制空气混合伺服电动机连杆顺时针或逆时针转动 改变空气混合风门的开启角度 从而改变冷 暖空气的混合比例 调节送风温度 电动机内电位计的作用是向空调ECU输送空气混合风门的位置信号 上一页 下一页 返回 第一节基本知识 3 送风方式控制伺服电机 当按下操纵面板上某个送风方式键时 空调ECU便将电动机上的相应端子接地 而电动机内的驱动电路据此使电动机连杆转动 将送风控制风门转到相应的位置上 打开某个送风通道 4 最冷控制伺服电机 该电机操纵的最冷控制风门有全开 半开和全闭3个位置 当空调ECU使某个位置的端子接地时 电动机驱动电路使电动机旋转 带动最冷控制风门处于相应位置 5 鼓风机 鼓风机的转速可以通过操作空调控制面板上的 高速 中速 和 低速 按键设定 6 电磁离合器 电磁离合器接受空调ECU的指令 控制压缩机的工作 上一页 下一页 返回 第一节基本知识 3 空调ECU空调ECU与操纵面板制成一体 它对输人的各种传感器信号和功能选择键的输人指令进行计算 分析 比较后发出指令 控制各个执行元件动作 使车内温度 空气流动状况等始终保持在驾驶员设定的水平上 另外空调控制单元还有故障自诊断功能 1 计算所需送风温度 空调ECU根据驾驶员设定的温度及车内温度 车外环境温度 光照传感器输送数据等数据 计算所需的送风温度 2 空气混合风门控制 空调ECU根据驾驶员设定温度和蒸发器温度调节空气混合风门向冷的方向转动或者向热的方向转动 降低或提高出风温度 直至调节到设定值 3 鼓风机转速控制 当按下 自动控制 键时 空调ECU根据送风温度自动调整鼓风机转速 若水温传感器检测到水温低于40 时 ECU控制鼓风机停止转动 上一页 下一页 返回 第一节基本知识 4 进风方式控制 当按下某个进风方式键时 空调ECU控制进风伺服电动机转动 将进风挡板固定在 车外新鲜空气导人 或 车内空气循环 位置上 当按下 自动控制 键时 空调ECU根据送风温度在上述两种方式之间交替 自动改变进风方式 5 送风方式控制 当按下某个送风方式控制键时 空调ECU控制送风方式伺服电动机动作 将送风方式固定在相应状态上 当进行自动控制时 空调ECU根据求得的送风温度 自动调节送风方式 当送风温度非常低时 最冷控制挡风板完全开启 6 压缩机控制 进行自动控制时 如果环境温度或蒸发温度降至一定值以下 空调ECU将控制压缩机间歇工作 即电磁离合器交替导通与断开 以节省能源 上一页 返回 第二节奥迪轿车自动空调系统 一 结构特点奥迪A6轿车的空调系统属于自动空调 座舱左右设有单独的温度调节装置 可以分别在18一29 之间调节 使用R134a制冷剂 制冷系统属于COOT制冷系统 后风窗除霜开关 前座椅加热按钮和控制显示单元一体 一 制冷系统制冷系统属于COOT制冷系统 即利用一个固定节流的管子取代膨胀阀对制冷剂进行降压节流 奥迪A6轿车的制冷回路元件见图3 5 1 压缩机压缩机上装有压力释放阀 当压力接近3 8MPa时 压力释放阀打开 当系统压力降到3 0MPa一3 5MPa时 压力释放阀关闭 防止制冷剂的损失 下一页 返回 第二节奥迪轿车自动空调系统 2 电磁离合器电磁离合器的作用是切断或接通压缩机的工作 3 冷凝器汽车空调冷凝器的作用是把压缩机排出的高温 高压制冷剂气体 通过冷凝器将热量散发到车外空气中 从而使高温 高压的制冷剂气体冷凝成较高温度的高压液体 4 蒸发器蒸发器的作用与冷凝器的功用相反 制冷剂起吸热作用 流经蒸发器的空气受到冷却 5 液体分离器从蒸发器流出的制冷剂可能有液体成分 为了避免液态制冷剂流人压缩机造成液击现象 设置液体分离器 用来分离从蒸发器流人压缩机的液态制冷剂 上一页 下一页 返回 第二节奥迪轿车自动空调系统 6 节流阀节流阀又称为COOT阀 取代热力膨胀阀 起到节流降压作用 位于节流阀前部的滤网滤出制冷剂中所有脏污或微粒 位于节流阀后部的滤网 在制冷剂进入蒸发器前使其雾化 节流阀是沿箭头A的方向插入蒸发器中的 见图3一6 7 制冷剂管路管路把制冷系统各元件连成一个封闭系统 8 空调压力开关F129空调压力开关F129见图3一7 二 加热系统加热系统由暖风散热器 发动机冷却液软管 辅助散热器等组成 见图3 8 上一页 下一页 返回 第二节奥迪轿车自动空调系统 辅助加热器位于暖风散热器的下部 见图3一9 辅助加热器由一个陶瓷正温度系数电阻和散热片组成 打开辅助加热器时 电流流过每个正温度系数电阻 使电阻升到某一个温度 散热片吸收热量 并将其散入空气中 正温度系数电阻的阻值随温度的升高而加大 电流随之减少 可防止车内过热 柴油喷射控制单元通过加热继电器来控制辅助加热器 三 通风系统通风系统包括鼓风机V2 风道和各个空气风门 风门包括通风风门 新鲜空气 空气再循环风门 左温度控制风门 右温度控制风门 除霜风门 脚坑风门和中央风门 通风风门和新鲜空气 空气再循环风门是联动的 由伺服电机V71控制 左温度控制风门和右温度控制风门可以单独调节 每个温度控制风门又分成两块风门 三件式中央风门和脚坑风门是联动的 由伺服电机V70控制 所有风门都由伺服电机控制 上一页 下一页 返回 第二节奥迪轿车自动空调系统 通风系统简图见图3一10 在离心鼓风机C的作用下 流经通风风门 新鲜空气 空气再循环风门的车内循环空气或车外新鲜空气 首先流经蒸发器D被冷却 通过温度风门处于不同的位置 可以控制进入车内的冷热空气的比例 使进入车内的空气或全部流经暖风散热器E被加热后再进入空气混合室 或者不流经暖风散热器而直接进入空气混合室 或者部分流经暖风散热器而部分直接进入空气混合室进行混合 这样就得到了所要求的空气温度 通风系统各风门和风道见图3一11 1 鼓风机鼓风机控制单元接受显示控制单元指令 调节鼓风机的转速 从而调节风量大小 上一页 下一页 返回 第二节奥迪轿车自动空调系统 2 通风风门和新鲜空气 空气再循环风门 1 调整机构 通风风门和新鲜空气 空气再循环风门是联动的 由伺服电机V71驱动 见图3一12 带导向槽的驱动臂连接电机轴 伺服电机工作时 风门沿导向槽运动 2 新鲜空气运动情况 在新鲜空气模式下 车速低于60km h时 通风风门和新鲜空气 空气再循环风门完全开启 空气自由进入座舱 见图3 13 3 通风模式 高速行驶时按照空调工作状态逐渐关闭 保证进入座舱内的气流保持恒定 在采暖模式下 通风控制不起作用 见图3一14 时速超过220km h时 通风风门关闭 少量空气通过进气管上的一个缝隙进入座舱 见图3一15 通风风门关闭 上一页 下一页 返回 第二节奥迪轿车自动空调系统 4 空气再循环模式 空气再循环模式下 通风风门关闭 新鲜空气 空气再循环风门上移到关闭位置 新鲜空气被隔绝 从座舱内吸人空气 见图3一16 3 空气分配车内空气的分配由各个风门控制 控制风门就可以把空气引到各个出风口 所有的风门都由伺服电机控制 所有的风门可以由程序自动控制 一也可以利用控制显示单元手动控制 1 除霜风门 在除霜模式下 除霜风门打开 其余出风口都关闭 见图3一17 除霜风门由伺服电机vlo7控制 全部空气流向前风窗和侧窗 保证尽快除霜 2 中央风门和脚坑风门 流向仪表板和脚坑的空气由三件式中央风门和脚坑风门控制 见图3一18 上一页 下一页 返回 第二节奥迪轿车自动空调系统 4 温度风门座舱左右侧可以设定不同的温度 通过空气分配箱 空气可以分别按照冷 热两种不同温度进入左右座舱 见图3一19 四 操纵系统控制显示单元见图3 20 空调系统自动调节输人车内的空气温度 鼓风机转速 空气流量 及气流分配状况 驾驶员一也可按需要改变空调的自动控制程序 1 AuTo 自动 标准设定 开关 2 一 温度设定按钮 3 标记符号2 除霜按钮开关 该状态下大部分空气输至出风口1和2 见图3一21 4 标记符号3 车内空气循环按钮开关 上一页 下一页 返回 第二节奥迪轿车自动空调系统 4 标记符号3 车内空气循环按钮开关 5 ECON 节油按钮开关 6 OFF 7 一 鼓风机转速按钮开关 中间位置 8 标记符号5 后风窗加热器开关 9 气流分配按钮 10 标记符号9 空气输送至车窗 11 标记符号m 自仪表板出风口输出空气 12 标记符号12 空气输至脚部空间 上一页 下一页 返回 第二节奥迪轿车自动空调系统 五 自动空调的电气控制系统全自动空调系统的电气控制部分由传感器 控制显示单元及执行装置组成 见图3 22 奥迪A6空调装置电气系统元件在车上的布置见图3 23和图3一24 1 传感器 1 阳光强度光敏电阻0107 车内温度由阳光强度光敏电阻控制 该电阻测量从车前及左 右侧照射到乘员身上的日光强度 按入射光方向提高车内阳光强的地方的制冷效率 阳光强度光敏电阻见图3一25 光电二极管为高灵敏度半导体元件 如果无阳光照射 二极管电流极小 阳光照射时电流增大 阳光越强 电流越大 控制单元根据电流强度的大小相应地进行车内温度的调节 电路图见图3一26 上一页 下一页 返回 第二节奥迪轿车自动空调系统 如果此信号中断 控制单元采用预置的平均值代替阳光强度 自诊断故障信息 断路 正极短路 搭铁短路 侧面来阳光的情况见图3 27 前部来阳光的情况见图3 28 前面阳光可使驾驶员和前座乘客感到热度增加 光学元件将大部分阳光等量折射到光电二极管上 于是驾驶员和前座乘客处的冷气量一也等量加大 垂直入射光的情况见图3一29 2 环境温度传感器G17 给控制单元E87信号 用来调节车内温度 环境温度小于2 时 切断压缩机电磁离合器 3 新鲜空气进气温度传感器G89 给控制单元E87信号 用来调节车内温度 上一页 下一页 返回 第二节奥迪轿车自动空调系统 4 仪表板温度传感器G56 给控制单元E87信号 用来调节车内温度 5 左出风口温度传感器G150 给控制单元E87信号 用来调节车内温度 6 右出风口温度传感器G151 给控制单元E87信号 用来调节车内温度 7 脚坑出风口温度传感器G192 给控制单元E87信号 用来调节车内温度 8 其他信号 车速信号 给控制单元E87信号 用来控制通风风门 发动机转速信号 低于300r min时 切断压缩机电磁离合器 高于6000r min时 压缩机接通延迟10s 上一页 下一页 返回 第二节奥迪轿车自动空调系统 发动机温度信号 温度过高时 切断压缩机电磁离合器 2 执行元件风门可把空气引到各个出风口 所有风门均由伺服电机控制 风门位置可以编程自动调整 一也可用控制和显示单元手动控制 1 通风风门和新鲜空气 空气再循环风门伺服电机V71及电位计6135 驱动通风风门和新鲜空气 空气再循环风门 2 左侧温度风门伺服电机V158及电位计6220 驱动左侧温度风门 3 右侧温度风门伺服电机V159及电位计6221 驱动右侧温度风门 4 除霜风门伺服电机V107及电位计6135 驱动除霜风门 5 中央风门 脚坑风门伺服电机V70及电位计G112 流向仪表板和脚坑的空气由三件式中央风门和脚坑风门控制 两风门均由伺服电机V70驱动 上一页 下一页 返回 第二节奥迪轿车自动空调系统 6 鼓风机V2和鼓风机控制单元J126 接受控制单元E87的指令 调节空气流速 7 电磁离合器N25 接受控制单元E87的指令 控制压缩机的运转 8 其他 开空调时 发动机的节气门开度应该加大 输出更多功率 3 控制显示单元E87接受各个传感器信号 向各个执行元件发出指令 调节车内温度 控制显示单元按照预先编制的程序对传感器信号进行处理 并通过执行元件不断地对风机转速 出风温度 送风方式及压缩机工作状况等进行调节 从而使车内温度 空气湿度及流动状况始终保持在驾驶员设定的水平上 微机控制全自动空调还具备自我诊断功能 以利于对电控元件及线路故障的检修 4 自动空调电路奥迪A6轿车自动空调电路见图3 30 上一页 下一页 返回 第二节奥迪轿车自动空调系统 二 故障自诊断系统使用故障阅读器V A 1551 汽车系统测试仪V A 1552或汽车诊断 测量和信息系统V A 55051能很方便地诊断出控制系统的故障 自诊断接头见图3 31 自诊断不仅能存储 查询故障及执行元件诊断 还能用于基本设定 控制单元识别及编码 在进行自诊断时应保证 1 所有熔断丝均正常 2 蓄电池电压正常 3 打开点火开关或发动机正在运转 转速低于3000r thin 4 进行自诊断时 空调装置应处于工作状态 不可关闭 上一页 下一页 返回 第二节奥迪轿车自动空调系统 5 自诊断开始后 空调控制不能中断 但选择下述功能后 空调关闭 执行元件诊断 基本设定 如选择其他功能 空调装置可以工作 WSCZZZZ是上一次维修时的服务站代码 DXX表示控制和显示单元E87软件版本号 与售后服务无关 按下 一 键后 故障阅读器进入快速数据传递下的功能选择模式 功能选择如表3一1所示 三 故障实例1 故障一故障现象 奥迪2 8LAT 行驶里程60000km 空调制冷效果不良 有时甚至出热风 上一页 下一页 返回 第二节奥迪轿车自动空调系统 故障诊断与排除 试车时 将空调控制温度设定为最低 但空调出风凉度明显不够 用V A 1552进08 02 无故障码 又进08 08 001 一区显示为 含义为 压缩机吸合 又将发动机转速提升到2500r min 再打开空调 发动机转速降为2200r min 这说明压缩机确实吸合 2 故障二故障现象 奥迪A61 8TMT 行驶里程为120000km 该车在市区行驶或者低速行驶时 空调制冷效果十分正常 但空调管路上经常结霜 在高速行驶时 大约30min后空调出风u开始不出风 但是空调鼓风机运转 并发出较大的 呼呼 声 驾驶员称遇到这种情况就按下空调控制面板上的ECON键 即经济模式 人为关闭压缩机 十几分钟后就恢复正常 上一页 下一页 返回 第二节奥迪轿车自动空调系统 故障诊断与排除 根据驾驶员的介绍 维修人员先检查空调制冷管路 发现低压管路虽未结霜 但水珠比正常车要多 维修人员用V A 61552进入08一02 有一偶发故障码 为 新鲜空气鼓风机电压过低或者卜滞 根据该车出现空调出风口不出风时 鼓风机仍能运转 大胆地判定为该车蒸发箱出现了冰堵 推断其原因是该车可变排量空调压缩机排量不可变导致制冷量过大 产生冰堵现象 上一页 下一页 返回 第二节奥迪轿车自动空调系统 四 奥迪A6轿车停车加热装置在寒冷的季节 车辆冷启动后 由于发动机冷却液温度很低 发动机需要工作很长一段时间 冷却液温度才会上升 空调系统才能吹出暖风 为此 奥迪轿车可选装停车加热装置 停车加热装置可以在发动机未启动的状态下 通过专门的装置对发动机冷却液进行加热 从而改善发动机的冷启动性能和舒适性 停车加热装置的冷却液回路如图3一32所示 停车加热器主要由燃烧器 引火塞 火焰监控器 控