汽车自动空调实验台的设计.doc

汽车自动空调实验台的设计系 别：专业名称：学生姓名：学号：指导教师姓名、职称：完成日期 200 年 4月 30 日32学院本科毕业论文（设计）开题报告选 题汽车自动空调试验台的设计院 系专 业学生姓名指导教师本选题的意义及国内外发展状况：汽车空调作为汽车电子设备中很重要的组成部分，是构成用户对汽车舒适度要求的具体体现之一。空调系统是舒适性装置，它的好坏对汽车的销量有很大的影响，直接影响客户对汽车的好感度，也就引起本人对这个课题的关注！国内的汽车空调系统发展大都以汽车空调的体积、重量、能耗及自动控制，逐渐发展和被人们重视！我国的汽车空调起步较晚，汽车空调技术一直发展比较缓慢。近几年，国内汽车空调技术的研究和开发与国外的差距正在逐渐减小。从国内汽车空调技术水平来看，尽管我国汽车空调产品的设计开发水平有了大幅度提高。但其技术含量仍低于国际先进水平，我国汽车空调面临产品升级换代的问题，尤其是在自动空调的研究开发上进行的工作还是比较少。研究内容：本文是根据自动空调系统在普通空调系统的基础上，采用各种传感器，程序装置，伺服电机和控制模块等带动执行机构，对汽车自动空调进行探讨。自动空调系统ECU能根据各种传感器的输入信号和设定温度，通过空气混合风门改变冷热风的比例，进而控制空气流的温度；当车内温度达到设定温度时，ECU停止驱动伺服电机，并把此位置存入记忆； ECU还通过方式风门控制气流流向；通过进气风门控制进气来自车内还是车外。另外，自动空调系统还具有故障自诊断功能，在压缩机转速未锁定和系统压力过低，过高时将压缩机停止工作，并由显示器显示故障。论文的整体会着重体现在自动空调的控制电路方面,对其物理外观及重量大小等因素暂且不作考虑,由于客观原因不能针对汽车空调作面对面的实验,只能对其进行理论化的论述以及对实施的可能性提出方案和看法。研究方法、手段及步骤：根据大学学习的电子理论课程和汽车电子专业课程的相关知识，根据自动空调系统在普通空调系统的基础上，采用各种传感器，程序装置，伺服电机和控制模块等带动执行机构对电路控制进行比较深入的学习和了解，并利用汽车各个传感器知识对其做出深入的研究。整个步骤如下：1、首先对空调系统做全面的了解，找寻相关的资料。2、整理收集的材料，做出一个目录。3、画出汽车自动空调的电路原理图。4、结合传感器和单片机技术做出模拟仿真的电路图。5、进行程序编程，调试程序，直至程序无误。6、最后进行全面的检测和修改。参考文献：1 王运朋. 实用汽车空调技术M.广东科技出版社，2002.42 扈宏毅，游龙翔.汽车空调制冷的单片机控制系统的设计M.北京：人民邮电出版社，2004.113 李全利，仲伟峰，徐军单片机原理及应用M北京：清华大学出版社，2006.24 于枫，宁占伟，李海富.电子工程师制图与制版技术M：Protel 99 SE应用.北京：科学出版社，20045 陈孟湘.汽车空调一原理、结构、安装、维修M.上海交通大学出版社.2002 6 任治刚.电子信息工程专业英语教程M.北京：电子工业出版社，2004.67 夏云烨.新型汽车空调应用与维修M.北京:机械工业出版社.2005 8 Haissig. Adaptive Fuzzy TemPerature Control for HydrnoicHeatnig Systems. Proceedings of IEEE，International ConferenceOn Control ApplicationsM.1999.9 2.B11，B.5.Butkiewicz. Furnace Temperature Control with Fuzzy Microcontroller. Proceedings of the IEEE SMCia99M.1999汽车自动空调实验台的设计摘 要随着生活水平的提高，人们对出行条件，乘车环境的要求也越来越高。人们总希望在任何外部环境下，在汽车里面都有一个舒适的内部环境。汽车空调作为汽车电子设备中很重要的组成部分，是构成用户对汽车舒适度要求的具体体现之一。空调系统是舒适性装置，它的好坏对汽车的销量有很大的影响，直接影响客户对汽车的好感度。汽车空调系统作为影响汽车舒适性的主要因素之一，为汽车提供制冷、取暖、除霜、空气过滤和湿度控制功能。其中，采暖系统可使乘员避免过量着装、为车窗提供除霜功能，提供舒适性和安全服务，冷气系统则通过制冷、除湿来提供舒适性,通过使司机保持警醒、允许关窗等措施提供了安全服务，采暖和冷气系统还可提供除尘、除臭的功能。这些功能已成为车辆必不可少的要求。本文是根据自动空调系统在普通空调系统的基础上，采用各种传感器，程序装置，伺服电机和控制模块等带动执行机构，对汽车自动空调进行探讨。自动空调系统ECU能根据各种传感器的输入信号和设定温度，通过空气混合风门改变冷热风的比例，进而控制空气流的温度；当车内温度达到设定温度时，ECU停止驱动伺服电机，并把此位置存入记忆；ECU还通过方式风门控制气流流向；通过进气风门控制进气来自车内还是车外。另外，自动空调系统还具有故障自诊断功能，在压缩机转速未锁定和系统压力过低，过高时将压缩机停止工作，并由显示器显示故障。 论文的整体会着重体现在控制电路方面,对其物理外观及重要大小等因素暂不作考虑,由于客观原因不能针对汽车空调作面对面的实验,只能对其进行理论化的论述以及对实施的可能性提出方案和看法.关键词：自动控制；传感器；控制电路Automatic air-conditioningtest-bed designAbstractWith the improvement of living standards, conditions of travel, traveling environment demands increasingly high. There will always be hope that in any external environment, in the car which has a comfortable internal environment. Automotive Air Conditioning automotive electronics as a very important component of the users of motor vehicles constitute the comfort of one of the requirements of a concrete embodiment. Comfort air-conditioning system is installed, its good or bad for sales of motor vehicles have a great impact, direct impact on customer goodwill degrees of motor vehicles. Automotive air-conditioning systems of vehicles comfort as one of the main factors for the vehicle to provide cooling, heating, defrosting, air filtration and humidity control functions. Among them, the heating system will enable the crew to avoid over-dressing, in order to defrost windows and provide function, to provide comfort and security services, air-conditioning system through refrigeration, desiccant to provide comfort, by allowing drivers to remain vigilant, to allow clearance windows and other measures to provide security services, heating and air-conditioning system also offers dust removal, deodorizing functions. These features have become essential requirements of the vehicle. This is the automatic air-conditioning system in accordance with the ordinary air-conditioning system based on a variety of sensors, process device, servo motor drive and control modules, such as implementing agencies, automatic air conditioning on the car to explore. ECU automatic air-conditioning systems can be based on a variety of sensor input signal and set the temperature, through the air mixing damper to change the ratio of hot and cold wind, and then control the temperature of the air flow; when the car when the temperature reaches set temperature, ECU stop servo motor drive, and deposited into the memory of this location; ECU is also through the way air flow control damper; through the intake inlet throttle control from the vehicle or vehicles. Papers will focus on the overall control circuitry in the context of their physical appearance and size and other factors important for consideration not because of objective reasons can not make face-to-face for the automotive air-conditioning experiments, only their theoretical exposition as well as the implementation of the the possibility of proposals and views.Keywords: automatic control； sensor； control circuit目 录摘 要IAbstractII第一章 前言11.1 汽车空调技术发展概况11.1.1 汽车空调技术发展概况11.1.2 我国汽车自动空调的研究现状21.1.3 全自动空调系统的发展方向2第二章 汽车空调的结构及原理32.1 汽车空调的基本原理32.2 汽车空调的结构组成42.2.1 压缩机42.2.2 膨胀阀42.2.3 冷凝器52.2.4 贮液器52.2.5 干燥剂52.2.6 积累器52.2.7 蒸发器6第三章 汽车自动空调的设计73.1 自动空调系统的输入元件73.1.1 车外温度传感器73.1.2 车内温度传感器83.1.3 蒸发器表面温度传感器83.1.4 光照传感器83.1.5 湿度传感器93.1.6 空气质量传感器93.2 自动空调系统的执行元件103.2.1 混合门伺服电机103.2.2 模式门伺服电机103.2.3 鼓风机控制模块103.3 自动空调系统的控制123.3.1 车厢控制面板133.3.2 空调控制器143.3.3 汽车自动空调原理电路图的设计153.3.4 汽车自动空调单片机的设计17第四章 总结20附录21参考文献26致 谢27第一章 前言汽车空调，就是随时对车厢内或驾驶室内空气的温度、湿度、流速、清洁度、噪音等参数进行调节，将其控制在舒适的标准范围之内的技术。汽车空调是空气调节工程重要的分支之一，其工业产值仅次于房间空调而居第二位。汽车空调技术包括降温、供热、除湿、通风、净化、调风速、防噪声等方面的技术，是空气调节中功能要求最全面的空调技术。现代汽车空调的基本功能是改善驾驶员的工作环境、劳动条件和提高乘坐舒适性。所以汽车空调不仅具有生产性空调的性质，而且具有舒适性空调的性质。汽车空调的服务对象都是车内的人，故偏重于舒适性的要求。舒适性是由人对车内的温度、湿度、空气流速、含氧量、有害气体含量、噪声、气味、灰尘等参数指标的感受和反映决定的。这些参数对人体的健康有一定的影响，因此要求将其控制在一定范围内。手动控制的空调系统无法根据室外空气温度、太阳辐射强度、车速等因素的变化及时对汽车内的空气状况进行调节，控制质量也不太理想，而且手动控制需要驾驶员人工操作，增加了驾驶员的工作量。汽车自动空调系统主要是将操纵控制系统自动化。它不会改变原空调系统的制冷和制热性能，只是自动调节空调系统的工作状况，减轻驾驶员的操作，改善汽车室内的舒适性。现代汽车空调就是将车内空间的环境调整到对人体最适宜的状态，创造良好的车内环境，保证安全行车，保护乘车员旅游观光、学习或休息。1.1 汽车空调技术发展概况1.1.1 汽车空调技术发展概况随着汽车的发展，汽车空调的新技术也在不断的发展，主要表现在以下几个方面：（1）系统控制向自动微调智能化发展，制冷、制热、通风三位一体化，运行实行数字显示化，空调控制单元根据车内、外部温度、太阳辐射强度和人工设定要求，自动控制压缩机运转、风机速度、冷热风门开度、出风模式、并有故障判断和记忆功能。（2）涡旋压缩机进一步得到发展和广泛应用，逐步替代斜盘、旋叶式压缩机。涡旋压缩机具备功耗小、体积小、效率高、适应高转速的优点，变排量压缩机可以节省高速时的油耗和工耗，并提高怠速时空调制冷能力，有效地控制空调系统的运行平稳性。（3）热交换器（蒸发器与冷凝器）进一步向高热性能方向发展。多元平行流动式冷凝器和层叠式蒸发器进一步发展，两者工艺上相互渗透、相互结合，出现过冷式冷凝器。增加管子内助片及翅片载口，壁厚和直径也更薄，热交换器尺寸和重量大幅度降低。1.1.2 我国汽车自动空调的研究现状我国的汽车空调起步较晚，汽车空调技术一直发展比较缓慢。近几年，国内汽车空调技术的研究和开发与国外的差距正在逐渐减小。从国内汽车空调技术水平来看，尽管我国汽车空调产品的设计开发水平有了大幅度提高。但其技术含量仍低于国际先进水平，我国汽车空调面临产品升级换代的问题，尤其是在自动空调的研究开发上进行的工作还是比较少。 1.1.3 全自动空调系统的发展方向 当前大部分汽车空调采用的是制冷与采暖分开的两套独立的系统，控制上没有达到精确的量化水平，只能冬天开采暖，夏天开制冷，温度差不多就可以了。到了湿度大的冷天开暖气只会使人感觉浑身潮湿，闷的慌，这就需要开制冷来除湿。至于要换气，也大多是要打开门窗。随着人们生活水平的提高，对舒适性会提出更高的要求，因此以后的空调将是更加舒适的，全功能的，自动调节，使温度、湿度、空气新鲜度能同时达到要求。最早的汽车空调是由一个加热器、一套通风系统和一个空气过滤器组成的。控制系统也是很简单的，手动控制，凭人的感觉来调节开关。因而温度、湿度及风量难以控制。随着电脑技术的日益发展，逐渐应用在汽车空调上，再加上各种先进的控制方法的应用，也使汽车空调的控制效果日趋完善，性能充分发挥出来。它利用多个传感装置感知车内及外界的状态，将信息传递给中央芯片进行处理，得出系统最佳运行模式，并控制运行。使得无论何种天气，车内始终保持最佳舒适状况。早期的汽车空调制冷剂都是用R12，通称氟利昂，它们都属卤代物，分子中含有氯元素。众所周知，氟利昂在高空受紫外线照射催化分离出的氯原子与臭氧发生反应，生成氧气。近些年已经发现大气层存在臭氧层空洞，这与空调业广泛使用氨利昂有直接关系。1987年签署的蒙特利尔公约要求限制使用氟利昂，并逐步禁用，1992年更进一步提出了对氟利昂的禁用期提前。目前公认的氟利昂替代物是R134a，它对臭氧基本没有破坏作用。华友公司在成立之初就意识到了环保的重要性，所生产的汽车空调都是采用R134a的环保型空调。车上空间有限，空调装置占用的空间越大，给人的空间就越少，使人感觉压抑，不舒服。因此空调装置会不断改进设计、加工工艺，以使其体积缩小，效能不减。而目前冷凝器、蒸发器方面，老的管片式换热器正在逐渐被高效的管带式、平行流式所代替。新型压缩机的出现，也使得高效节能的空调成为可能。第二章 汽车空调的结构及原理2.1 汽车空调的基本原理各种车辆的空调结构不尽相同，但它们的工作原理基本相同，就是用人为的方式在车厢内造成一个对人体适宜的气候环境。对夏天而言，就是用制冷方式，使车厢内降温。一般热量总是从高温流向低温，而空调的目的要将具有较低温度的车内空气中的热量移到具有较高温度的大气中去，使车内空气一直保持较低温度。这是一种热流的逆循环，需要供助于制冷机构来完成。制冷的方式很多，汽车上的制冷主要采用压缩式制冷剂。它是利用液态制冷剂汽车吸热而产生的效应，制冷循环图如图2-1 所示。图21 汽车空调制冷循环图制冷系统主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸汽器四大总成构成，从压缩机出来的高温、高压制冷剂通过高压软管进入冷凝器。由于车外温度低于进入冷凝器的制冷剂温度，借助于冷凝风扇的作用。在冷凝器中的制冷剂的大量热量被车外空气带走，从而高温、高压气体被冷凝成高温、高压的液体。这种高温、高压液体流过节流膨胀阀时，由于节流作用，体积突然变大而降压，变成低温、低压的雾状物（液体）进入蒸发器，在定压下汽化。由于制冷剂在管内汽化时的温度低于蒸发器管外的车内循环风，故它能自动吸收管外空气中热量，从而使流经蒸发器的空气温度降低，产生了制冷降温的效果，汽化了的制冷剂被压缩机抽吸压缩，变成高温、高压的气体，又通过高压软管送向冷凝器，这样就完成了一个制冷系统的热力循环。2.2 汽车空调的结构组成2.2.1 压缩机是空调系统的心脏，用来压缩和输送制冷剂制冷压缩机是汽车空调制冷系统的心脏，其作用是维持制冷剂在制冷系统中的循环，吸入来自蒸发器的低温、低压制冷剂蒸气，压缩制冷剂蒸气使其压力和温度升高，并将制冷剂蒸气送往冷凝器。压缩机是制冷系统中低压和高压、低温和高温的分界线。空调系统的压缩机，工作时吸气阀吸入制冷剂，压缩后从排气阀排出。其原理与普通空气压缩机相似，只是密封程度的要求比空压机的要高。空调压缩机分类和特点： 根据工作原理的不同，空调压缩机可以分为定排量压缩机和变排量压缩机。（）定排量压缩机定排量压缩机的排气量是随着发动机的转速的提高而成比例的提高，它不能根据制冷的需求而自动改变功率输出，而且对发动机油耗的影响比较大。它的控制一般通过采集蒸发器出风口的温度信号，当温度达到设定的温度，压缩机电磁离合器松开，压缩机停止工作。当温度升高后，电磁离合器结合，压缩机开始工作。定排量压缩机也受空调系统压力的控制，当管路内压力过高时，压缩机停止工作。（）变排量空调压缩机变排量压缩机可以根据设定的温度自动调节功率输出。空调控制系统不采集蒸发器出风口的温度信号，而是根据空调管路内压力的变化信号控制压缩机的压缩比来自动调节出风口温度。在制冷的全过程中，压缩机始终是工作的，制冷强度的调节完全依赖装在压缩机内部的压力调节阀来控制。当空调管路内高压端的压力过高时，压力调节阀缩短压缩机内活塞行程以减小压缩比，这样就会降低制冷强度。当高压端压力下降到一定程度，低压端压力上升到一定程度时，压力调节阀则增大活塞行程以提高制冷强度。2.2.2 膨胀阀是一种节流装置，使制冷剂经过此装置流入蒸发器，在蒸发器里产生压力降。膨胀阀也称节流阀，是组成汽车空调制冷系统的主要部件，安装在蒸发器入口处，如图15所示，是汽车空调制冷系统的高压与低压的分界点。其功用是：把来自贮液干燥器的高压液态制冷剂节流减压，调节和控制进入蒸发器中的液态制冷剂量，使之适应制冷负荷的变化，同时可防止压缩机发生液击现象(即未蒸发的液态制冷剂进入压缩机后被压缩，极易引起压缩机阀片的损坏)和蒸发器出口蒸气异常过热。汽车空调制冷系统采用的感温式膨胀阀，也叫热力膨胀阀，它是利用装在蒸发器出口处的感温包来感知制冷剂蒸气的过热度（过热度是指蒸气实际温度高于蒸发温度的数值），由此来调节膨胀阀开度的大小，从而控制进入蒸发器的液态制冷剂流量。感温包和蒸发器出口管接触，蒸发器出口温度降低时，感温包、毛细管和薄膜上腔内的液体体积收缩，膨胀阀阀口将闭合，借以限制制冷剂进入蒸发器。相反.如果蒸发器出口温度升高，膨胀阀量口将开启。借以增加制冷剂流量。2.2.3 冷凝器汽车空调制冷系统中的冷凝器是一种由管子与散热片组合起来的热交换器。其作用是：将压缩机排出的高温、高压制冷剂蒸气进行冷却，使其凝结为高压制冷剂液体。冷凝器的管片材料最早是全铜的，现在大部分是全铝的，少量有采用铜管铝片的(主要用于大客车空调器，美国少数轿车上仍保留铜管铝片形式)。 汽车空调系统冷凝器均采用风冷式结构，其冷凝原理是：让外界空气强制通过冷凝器的散热片，将高温的制冷剂蒸气的热量带走，使之成为液态制冷剂。制冷剂蒸气所放出的热量，被周围空气带走，排到大气中。 汽车空调系统冷凝器的结构形式主要有管片式、管带式和鳍片式三种。冷凝器的结构从管片式向管带式发展，并主要向平行流动式发展。层叠式和平行流动式的内部结构又在不断发展，以利于进一步提高换热效率和减轻重量，平行流动式冷凝器从单元平行流动式发展成多元平行流动式。由于采取减薄管片厚度、增加管子内肋片、翅片开切口、改变翅片形状及开口角度等措施，加大了翅片散热面积，强化了气侧和液侧的热交换效率。上述发展，使冷凝器尺寸和质量大幅度降低。2.2.4 贮液器贮液干燥器简称贮液器。储液干燥器一般均安装在冷凝器旁或其他通风良好的地方，这是为了便于连接和安装，且易从顶部玻璃视液窗观察制冷剂的流动情况。其作用是临时贮存从冷凝器流出的液态制冷剂，以便制冷负荷变动和系统中有微漏时，能及时补充和调整供给热力膨胀阀的液态制冷剂量，以保证制冷剂流动的连续和稳定性。同时，可防止过多的液态制冷剂贮存在冷凝器里，使冷凝器的传热面积减少而使散热效率降低。而且，还可滤除制冷剂中的杂质，吸收制冷剂中的水分，以防止制冷系统管路脏堵和冰塞，保护设备部件不受侵蚀，从而保证制冷系统的正常工作。2.2.5 干燥剂干燥剂是硅胶、分子筛、汽车胶（Mob8il-Gel）等吸附系统内湿气的固体。它可以放置在两层滤网之间，也可以放在金属丝袋中。其吸湿能力和它的品种、用量和环境温度有关。净化功能，就是能将从空调系统中抽出来的制冷剂用干燥过滤器进行处理，除去其中的杂质如固态颗粒物、冷冻油、水分和空气等，以便重新利用，这一功能也叫再生。抽真空功能，就是将空调系统中的空气和水分彻底抽出来。加注功能，就是依靠电子计量系统或称重传感器等技术，实现制冷剂的定量加注，此过程也可人工。2.2.6 积累器积累器的主要功能是防止液态制冷剂液击压缩机，也用于储存过多的液态制冷剂，内含干燥剂也起储液干燥器的作用。制冷剂从积累器上部进入，液态制冷剂落入容器底部，气态制冷剂积存在上部，并经上部出气管进入压缩机。在容器底部，出气管弯处装有带小孔的过滤器，允许少量的积存在管弯处的机油返回压缩机。但液体制冷剂不能通过，因而要用特殊过滤材料。低压侧的压力控制器，如循环离合器系统控制蒸发器温度的压力开关，常装在积累器上。积累器中干燥器剂组成和特性，和储液干燥器内完全一样。积累器不能维修，如发现故障，应得更换新品。积累器是一种特殊形式的储液干燥器，用于回气管路中的气液分离，所以又称作液气分离器。积累器的功能除了干燥、过滤制冷剂外，主要功能有如下两个：一是为了防止蒸发器未蒸发的R134a(或R12)进入压缩机。从蒸发器出来的未蒸发的R134a(或R1在液气分离器再次蒸发后才进入压缩机。二是压缩机停止运行时，由于孔管不能关死，则让高压侧的液态R134a(或R12)会产生液击，击毁压缩机。所以只有在低压端设置一个体积比较大的液气分离器，将高压端流过来的液态制冷剂储存起来，不让其流至压缩机，这样即能作到压缩机重新起动容易，又不会使压缩机发生液击现象。而装在分离器里的液态制冷剂在压缩机起动后会再蒸发。由于孔管制冷系统设置了液气分离器，使压缩机起动容易，这是孔管系统节能的根本原因。据有关资料报道，孔管系统比其他离合器循环制冷系统一般节能15，而比蒸发器控制的制冷系统节能则达30。由于压缩机重新起动容易，离合器的寿命和压缩机的寿命均延长一倍以上。另外由于起动转矩小，压缩机损耗可以降低更多。 孔管制冷系统的最大特点是节能和可靠，所以被广泛使用在经济性能要求高的经济性轿车和中级轿车上，福特、丰田、大众等大汽车公司均普遍采用，如丰田吉普车4W型、大众汽车公司奥迪轿车。近年来由于重视汽车节能，许多高级汽车也采用孔管制冷系统。2.2.7 蒸发器也是一种热交换器，使液态的制冷剂在低压下蒸发，于是车厢里的空气得到冷却。蒸发器的功能正好与冷凝器相反。刚出膨胀阀的制冷剂的状态是百分之百的液态。蒸发器是使液态制冷剂在低压下蒸发，随之吸收热量。冷却风扇使热的空气经过蒸发器时，碰到冰冷的金属管心和传热片，使空气冷下来。空气中中水汽被凝结，附在金属壁上向下流出，冷而干的空气被送入车内，使车内环境舒适。蒸发器的基本要求同冷凝器，因其置于车内，其防腐蚀性能没有冷凝器要求高，但车内空间有限，因此对其体积提出了更苛刻的要求。 蒸发器的作用则是将膨胀阀出来的低压制冷剂蒸发而吸收车内空气的热量，从而达到车内降温的目的。蒸发器主要有管片式、管带式和层叠式。目前我国轿车上主要采用全铝层叠式和管带式蒸发器，大型客车上主要采用铜管铝片式蒸发器，中型客车上几种形式都有，以管带式为主。第三章 汽车自动空调的设计3.1 自动空调系统的输入元件自动空调系统的输入元件主要有车外温度传感器，车内温度传感器，蒸发器温度传感器，光照传感器，湿度传感器，空气质量传感器以及其他发动机电脑输入信号等。3.1.1 车外温度传感器车外温度传感器也称环境温度传感器，外界空气温度传感器，大气温度传感器，是一只具有负温度系数的热敏电阻。安装在前保险杠后部冷凝器前方,用于检测车外环境温度。由于它所处的位置有可能受发动机温度影响，因此电脑内部有若干防止假输入的记忆器件。A/C ECU接收该信号后,用于设定温度的修正。其输出特性如表3-1所示：表3-1 车外温度传感器输出特性工作原理：车外温度传感器是自动空调的重要传感器之一。它能影响出风空气的温度，出风口风量，模式门的位置，进气门的位置。确定混合门的位置，从而决定风口的空气温度。确定鼓风机的转速，从而决定车室内的空气温度。确定进气门的位置，从而影响车内空气的温度与新鲜度。在制冷工况下，车外温度传感器指示的车外温度越高，一般进气门都处于内循环位置，随着时间的推移，车内空气温度的下降，进气门可以处于20%新鲜空气的位置或新鲜空气的位置。确定模式门的位置。在制冷工况下，车外温度传感器指示的车外湿度越高，一般都处于内循环位置，随着时间的推移，车内空气温度的下降，进气门可以处于20%新鲜空气的位置或新鲜空气的位置。控制压缩机。一般自动空调在环境温度低于某一数值（20摄氏度）时，压缩机就不会工作。3.1.2 车内温度传感器车内温度传感器也称室内温度传感器，车内温度传感器是用来测量车内平均温度的装置，也是一只具有负温度系数的热敏电阻。一般装在吸气装置内，用于检测车内空气的温度,A/C ECU在接到该信号后,用在对鼓风机速度、温度调节执行器、车内外气选择执行器位置的修正控制。其输出特性和车外温度传感器相似。工作原理:车内温度传感器是自动空调的重要传感器之一。它能影响出风口空气的温度，出风口风量，模式门的位置，进气门的位置。.确定混合门的位置， 从而决定出风口的空气温度。.确定鼓风机的转速，从而决定车内的空气温度。.确定进气门的位置，从而影响车内空气的温度与新鲜度。.确定模式门的位置。在制冷工况下，特别是在刚开始制冷（车内空气温度高），一般都处于内循环位置，随着时间的推移，车内空气温度下降，根据不同的环境温度，进气门可以处于20%新鲜空气的位置或新鲜空气的位置。3.1.3 蒸发器表面温度传感器蒸发器表面温度传感器又叫恒温开关,安装在蒸发器心上,用来检测蒸发器表面的温度,并把该温度信号输送给A/C ECU的B5脚,当该温度值上升到3以上时,A/C ECU的A23脚输出12 V的高电平给PCM(发动机自动变速器微机)的C13脚,PCM在接到该信号后,若发动机处在怠速工况,首先提高发动机的怠速转速,延迟几秒后,控制PCM的A23脚搭铁,空调继电器吸合,压缩机工作,空调系统开始循环,如图3-2所示。当该信号下降到0.5以下时,A/C ECU的A23脚输出0 V的低电平信号给PCM,PCM接到该信号后,就切断压缩机继电器,使压缩机OFF,防止蒸发器结冰。图3-2 蒸发器表面温度传感器工作原理图3.1.4 光照传感器光照传感器安装在仪表板正中央前挡风除霜口中间,用于检测光照度,并把该信号输送至A/C ECU,用于设定温度的修正,使空调吹出的空气温度和风量一直接近于设定温度的数值。光照传感器实际上是一个光电二极管,它能根据光照度的变化使其输出电压发生变化。3.1.5 湿度传感器湿度传感器安装在后窗台装饰板中央,用于检测车内的湿度,A/C ECU检测到该信号后,控制空调系统的运转和除湿。其原理方框图和电压输出特性分别如图3-3和表3-4所示：图3-3 湿度传感器电路原理框图表3-4 湿度传感器输出特性3.1.6 空气质量传感器空气质量传感器，又叫空气污染度传感器,是用来检测外界空气温度的污染度,控制进入车内的外界空气,保持车内空气清洁度的传感器。A/C ECU接收到该传感器的输入信号(0 V信号)后,自动转为内循环控制模式。3.2 自动空调系统的执行元件自动空调系统的执行元件主要有混合门伺服电机，模式门，鼓风机控制模块等。3.2.1 混合门伺服电机混合门伺服电机是自动空调系统最关键的执行元件。混合门的位置稍有变化，室内空气温度就变化很多。混合门在风道中所处的位置。3.2.2 模式门伺服电机自动空调系统中，空调控制器可以控制风门处于吹脸（vent），双层（B/L），吹脚（foot），除雾（defrost）等不同模式。3.2.3 鼓风机控制模块3.2.3.1 结构： 鼓风机控制模块安装在风道上，以便于散热。其与空调控制器的连接如图3-5所示。与空气混合门连接的鼓风机转速控制开关自动改变鼓风机的转速，水温控制开关则用于预热控制。与那些用于微电脑控制的自动空调器中的部件相当的部件如下示：图3-5 鼓风机控制模块连接图3.2.3.2 工作原理： 1.自动控制 这个控制与温度控制相似，根据TAO值自动控制鼓风机转速。AUTO开关位于暖风装置控制板上。当AUTO开关接通时，自动空调器放大器根据TAO的电流强度控制鼓风机转速：低速运转。当AUTO开关接通时，安装在自动空调器放大器内的微电脑接通TR1,接通暖风装置继电器，使电流从蓄电池流至暖气装置继电器，然后流至鼓风机电机，在流入鼓风机电阻器，最后搭铁。这样使得鼓风机电机低速运转。中速运转。当AUTO开关接通时，与低速控制时一样，接通暖风装置继电器。安装在自动空调器放大器内的微电脑，将鼓风机驱动信号（从TAO值计算），经BLW端子输出至功率晶体管。于是，电流从蓄电池流至暖风装置继电器，然后至鼓风机电机，再流至功率晶体管和鼓风机电阻器，最后搭铁。这样鼓风机电机以相应于鼓风机驱动信号的速度运转。同时，AUTO指示灯亮，LO（低速），M1（中1），M2(中2)，H1(高)指示灯也根据情况可能点亮。从功率晶体管进入自动空调器放大器的VM端子的信号，是反映鼓风机实际转速的信号。微电脑参考这个信号校正鼓风机驱动信号。特高速度运转。当AUTO开关接通时，允许安装在自动空调器放大器内的微电脑接通TR1和TR2，驱动暖风装置继电器和鼓风机继电器。于是，电流从蓄电池流至暖风装置继电器，然后至鼓风机电机，再至鼓风机风扇继电器，最后至搭铁。这样，就使鼓风机电机以特高速度运转。同时，AUTO和HI指示灯亮。2.预热控制 自动控制器的预热控制功能是利用水温传感器检测发动机冷却液的温度进行工作。根据车型设定不同的温度，鼓风机电机启动时间也有差别。设定当冷却液的温度不低于30时，鼓风机电机首先转动；或者当冷却液的温度不低于40时，鼓风机电机首先转动。位于暖风装置控制板上的AUTO开关接通，且气流方式设置在FOOT或BI-LEVEL时，这个控制才启动。3.时滞气流控制（仅用于降温） 车辆长时间在炎热的阳光下，空调启动后，往往会立即放出热气。时滞气流控制功能可以防止这类问题的发生。满足以下条件且仅在发动机启动时，这个控制根据蒸发器传感器检测的冷气装置内的温度运作。冷风装置内的温度不低于30时：当压缩机接通时，时滞气流控制不接通鼓风机，并保持约4s,使制冷装置内的空气冷却；在以后约5s，时滞气流控制使鼓风机以低速运转，使制冷装置将已冷却的空气送至车室，如图3-6所示： 图3-6 鼓风机转速高低时间图（冷风装置温度不低于30）冷风装置内的温度在30以下时，压缩机接通时，时滞气流控制使鼓风机以低速运转5s，如图3-7所示：图3-7 鼓风机转速高低时间图（冷风装置温度低于30）4.鼓风机启动控制 鼓风机启动控制是防止功率晶体管被启动电流损坏，这个电流在鼓风机电机以下述方式启动时流过：鼓风机启动控制，使鼓风机驱动信号要在鼓风机开关先接通2s后，才能送至功率晶体管。在这2s内，鼓风机启动控制使鼓风机低速运转。3.3 自动空调系统的控制与其它车上自控系统一样，自动空调也要有一个“控制中枢”，外加探测仪器等部分。因此，自动空调控制系统由四部分组成：一是传感器部分，专门负责温度信息反馈。二是系统“控制中枢”，也就是空调器控制部件ECU。三是控制部件，包括空调系统冷凝器电动机、蒸发器电动机等，四是自检及报警部分。单从上述结构看，现代汽车的自动空调就比传统空调复杂得多。自动空调控制系统的传感器一般有车厢内温度传感器、车厢外温度传感器、蒸发器温度传感器、太阳能传感器、水温传感器等。其中水温传感器位于发动机出水口，它将冷却水温度反馈至ECU，当水温过高时ECU能够断开压缩机离合器而保护发动机，同时也使ECU依据水温控制冷却水通往加热芯的阀门。各个传感器将温度信息反馈到ECU，ECU通过“混合风档”的冷暖风比例而控制空气流的温度，例如当温度过低时ECU指令冷气流经加热芯升温，当温度过高时则增大冷气，当车厢内温度达到预定值时，ECU会发出指令停止“混合风档”伺服电动机运转。同时，ECU还通过“方式风档”伺服电动机控制气流流向，确定出风口的吹风角度。有些轿车的自动空调还装有红外温度传感器，专门探测乘员面额部的表面皮肤温度。当传感器检测到人体皮肤温度时也反馈到ECU。这样，ECU有多种传感器的温度数据输入，就能更精确地控制空调。这样，乘员只要操作旋钮或按键，设置所需温度及风机转速，以后一切事情都由自动空调控制系统办理了。自动空调控制流程如图3-8：图3-8 自动空调控制流程图3.3.1 车厢控制面板控制面板是驾驶员向空调系统的微处理器输入的设备。自动空调系统用的控制面板与手动空调系统用的相似。主要的不容，是自动空调系统的控制面板上有温度刻度或温度值。控制面板安装在仪表板上，驾驶员通过它给空调系统输入，温度滑键带动滑线电阻，用它设置阻值（目标车内温度）。驾驶员操作控制面板上相应的键，选择工作模式（冷气 暖气 除霜和通风）和鼓风电动机转速。3.3.2 空调控制器空调控制器，俗称空调电脑。控制器总成上的键是控制器的输入装置，控制器支配空气流至风道的风门（气流混合门除外，它一般由伺服电机操纵）。控制器还接收来自车内温度和外界温度传感器的输入，根据来自传感器和控制器总成上各键的输入，控制制冷压缩机的电磁离合器工作，暖风加热器热水阀工作，将模式门放到适当位置等输出信号。所谓自动控制，主要是根据环境工况、汽车行驶工况、压缩机状态和车室内温度等条件来自动调节车室内温度达到设定温度。图3-6是全自动空调控制模型。它可分成三大部分:输入模块，中央处理模块和输出控制模块。中央处理模块由输入回路、输出回路和CPU组成!输入模块和输出控制模块的构成如下：图3-9 汽车全自动空调控制模型1.输入控制模块： 环境工况参数监测：两个外温传感器，分别装在蒸发器进风口处和冷凝器前面，向空调电脑提供环境温度参数，通常情况下，两个传感器取算术平均值作为输入参数，当其中一个失灵时，另外一个的测量值作为输入参数，这样可提高环境温度测量的准确性和可靠性。车室内顶棚温度传感器，安装在顶棚前阅读灯内，向空调电脑提供车内温度参数；日照强度传感器，安装在仪表板上，向空调电脑提供阳光照射强度参数；汽车行驶工况监测：蒸发器后置温度传感器，向空调电脑提供蒸发器出风温度参数，目的是防止蒸发器表面结霜，当风温在0以下时空调电脑会切断压缩机，以防止未汽化的液体制冷剂进入压缩机，对压缩机造成液击，待风温升到8以上后，空调电脑再接通压缩机；水温传感器直接借用发动机的水温传感器，向空调电脑提供发动机水温参数，在冬季采暖时，若发动机水温过低，空调电脑将不会让鼓风机工作，以避免外界温度很低的空气在未被充分加热前进入车内，反而降低车内温度。键盘设定参数输入：在AUTO模式下，从空调电脑控制面板上仅需输入设定温度即可，必要时也可输入出风模式。2.输出控制模块：出风温度控制：包括温度风门控制、进气风门控制和暖风水阀控制。温度风门控制，空调电脑通过温度风门电机来控制温度风门的开度，满足从出风口吹出的风符合温度要求，同时温度风门电机带有电位计，可以将温度风门的位置反馈给空调电脑；进气风门控制，进气风门有两种位置，100%外气（外循环）和100%（内循环），通常状态下为外循环，只有在需最大制冷（手动LOW档）时，才用内循环，此时，暖风水阀为关闭状态；暖风水阀控制，通常状态下为常开状态，只有在需最大制冷（内循环）时才关闭。出风量控制：空调电脑通过对鼓风机转速的自动控制来实现对出风量的控制。出风模式控制：在AUTO状态下，空调电脑会自动控制出风模式，同时也接受手动选择出风模式。一般情况下，制冷时，80%的风量从仪表板出风口吹出，用来吹面，20%的风量从吹脚风道吹出；制热时，30%的风量从除霜喷嘴吹出，吹向前风窗玻璃和前面两侧风窗玻璃，用来防止玻璃结霜，60%以上的风量从吹脚风道吹出，很少一部分风量从仪表板出风口吹出。3.3.3 汽车自动空调原理电路图的设计根据设计要求对其自动控制部分进行设计，由于整个汽车空调自动控制部分种类和项目繁多，在此只针对一个车厢内自动温控进行详细具体设计图3-10 汽车自动空调电路原理图温度自动控制主要是指挥两个真空电磁阀在环境和车内温度发生变化时，自动工作即可。自动控制系统由车内温度传感器C、车外温度传感器D和光照传感器E、反馈电位器B以及温度选择器的可变电阻A组成一个检测信号电桥；OP1、OP2和晶体管组成比较放大器电路，输出信号控制两个真空电磁阀。电路原理为：由传感器C、D、E测得的温度变化转换成电信号（电阻值的增减），引起电压变化，输入计算器OP；同时，温度调节器在选定某一个温度时，则有一个确定的阻值，其端电位也输入到计算器OP。两个信号在计算比较后，将信号送到放大器两级放大后，输入真空电磁阀DV，再控制真空伺马达按所需要的条件调节温度，并在反馈电位器的作用下，根据车内的温度，不断修正系统输出的信号，使车内的温度保持恒定。具体工作过程如下：当预定温度高于车内温度时，传感器的总阻R2大于调温键的阻值R1，即R1V2，OP1有电流输出，经过T1和T2两级晶体管的直接耦合放大后，电磁阀DV工作，真空伺服马达的控制杆缩短，增大加热器空气通路，使车内的温度上升。由于OP2无信号输出，故真空电磁阀DVc不工作。当设置的预选温度低于车内温度时，传感器的阻值小于调温键阻值R1，即R1R2。则有V1V2，OP2输出信号，让T3和T4放大后，输到电磁真空阀DVc上，导通真空伺服马达的气咱，伺服真空马达的控制杆伸长，关小加热器的温度门，输入车内的温度是较凉的空气，使车内温度降下