汽车空调系统.ppt

汽车空调系统,空调系统的组成及功用,汽车空调系统按其功能可分为制冷系统、加热系统、通风与空气净化系统和控制系统等几个主要组成部分。制冷系统采用蒸气压缩式制冷原理，对车内空气或由外部进入车内的新鲜空气进行冷却或除湿，使车内空气变得爽舒适。加热系统采用热水式加热装置，利用发动机冷却水给车内空气或由外部进入车内的新鲜空气加热，以达到取暖、除湿的目的。在冬天还可以给前风挡玻璃除霜、除雾。,通风装置离心式鼓风机将外部新鲜空气吸进车内，对车内空气进行置换，以达到制冷、加热及通风的功效。通风装置除鼓风机外，还有滤清器、进风口、风道及出风口。空气净化系统除去车内空气中的尘埃臭味，使空气清洁，简单的方法是在通风口处加装灰尘滤清器。先进的轿车上还装有空气质量传感器，当空气质量不良时，使初步过滤的气流再通过活性碳阀门，进一步净化。,加湿装置在气温较冷时，对车内空气加湿，使车内空气相对湿度达到4050。操纵控制系统该系统主要由电气元件、真空机构和操纵机构组成。一方面对制冷系统、加热系统的温度和压力进行控制并进行安全保护，同时对车内空气温度、风量及出风方向进行控制。自动空调系统就是指操纵控制系统自动化。把上述各部分的全部或部分组合在一起安装、或单独安装在汽车上，便组成了汽车空调系统，轿车上多采取组合式。加湿装置、空气净化装置和强制通风装置，一般只在高级轿车和大客车上采用。就是多种部件组装在一起的空调器总成。,目前轿车空调所采用的这种整体冷暖组合式，其特点是能将冷风和暖气根据需要按适当的比例混合在一起，空气调节为再热混合式调节型式，这种型式是把经过冷却降温除湿后的空气再将其小幅度提高温度，进一步降低湿度，达到使人舒服的程度。这种再加热型的轿车空调，要求制冷系统有较大的冷却能力，以便加大空气的预冷深度，为再加热储备冷量。,空调系统在车上的布置，如图所示,仍结合图Santana轿车暖风与空调控制来说明空调系统四季的使用。季节：夏季目标：为车内提供冷气控制：接通风量旋钮17接通空调AC开关调节键13控制热水阀9和调温风门（未画）的开度调节键12和14，均应放在中部位置结果：鼓风机转动通风制冷系统工作，车内外空气通过蒸发器降温除湿，控制加热器的温度、控制已冷却的空气经再加热的比例，达到适宜的送风温度和湿度，不供给车厢上部和人体足部暖气和除霜暖气,季节：冬季目标：为车内提供暖气控制：接通风量旋钮17（在低档位）不按空调AC开关调节键13向右滑动调节键12、14至加大位置结果：控制气流流速制冷系统不投入工作加大热水阀9及调温风门（未画出）的开度，提高送出暖气的温度使足部出风口E出暖气，出风口A、B出暖风去除霜也给车厢加热,季节：春秋两季目标：空调作为强制通风换气装置使用控制：将进风口门3开大调节键13至热水阀9关闭风量旋钮放在高档位结果：增加外部新鲜空气的进入不对空气加温车厢内强制换气,自动空调系统,分类：自动空调系统采用一般空调系统的基础部件。主要差别在于自动空调系统能保持预先设置的舒适程度，如同驾驶员选择的那样。它利用传感器确定当前的温度，然后系统能够按需要调节暖风或冷风。系统用执行机构开、闭气流混合门以达到适宜的车内温度。有些系统还控制鼓风电动机的转速，使湿度更符合驾驶员的要求。,自动空调系统分两类：半自动空调系统和全自动空调系统，两者的主要差别在于是否有自诊断功能。半自动空调系统没有提供故障码存储器，全自动空调系统具有监控系统，监控系统的随机存取存储器（RAM）存储诊断码。其次的差别是所用的执行机构型式和传感器数量。,虽然两类系统的工作方式有所不同，但它们都设计成按预先设置的舒适程度控制车内的温度与湿度，车内保持的温度与湿度与车外的气候条件无关。车内的湿度保持在45至55。,自1986年来在CM汽车公司生产的汽车上广泛使用这种控制方法。该系统具有几块模块，使用了多路系统共享信息。BCM对全自动空调系统实现中央控制。BCM监控所有系统传感器和开关，得到的数据与程序指令作比较，然后命令执行机构对系统作精确控制。,部件气候控制板（CCP）装有一块电路板，它将驾驶员的输入变换为电信号。CCP与BCM通过数据电路相互通信。送至CCP的信息可由真空荧光显示器显示出来。,BCM通过几个传感器监控空调系统，高压管路上的温度传感器监测制冷剂高压侧温度，根据R12或R13a制冷剂的压力和温度的关系，BCM能将监测得的制冷剂高压侧温度换算为压力，由制冷剂低压侧温度传感器监测的温度，BCM以相同方法换算为压力。BCM还得到来自蓄压罐的压力开关信号。如果空调系统不在设定的参数范围内工作，BCM便将冷气压缩机离合器分离。程序装置用一个双向电动机调节混合风门的开度。程序装置有5个操纵真空到各个模式风门和暖风加热器供水阀的电磁阀。所有调节和操纵均通过BCM。功率模块控制鼓风电动机。功率模块得到来自BCM的鼓风机驱动信号，将信号放大到能驱动鼓风电动机按预定转速旋转。,工作原理车身计算机模块（BCM）根据控制器总成（驾驶员输入）、外界温度和车内温度传感器的输入，计算出一个代表驾驶员需要得到的暖气与冷气数量的程序号。根据此程序号确定气流分送模式、鼓风机转速、混合风门开度。为了使进入乘员舱的气流温度恰当地混合，BCM监测外界和车内温度、制冷剂低压管路平均温度、发动机冷却液温度。这些输入与程序号组合，BCM命令程序装置把气流混合门放到适当位置，以此修正进入空气的温度。程序装置反馈电位计也受BCM监测。鼓风机转速由程序号和驾驶员输入需要的温度值的组合而定,程序装置中的5个电磁阀分别操纵由机械和真空控制的风门。进风门、朝上朝下出风门和空调器除霜风门是个别控制的。从BCM送至程序装置的命令，控制电磁阀动作,冷气压缩机离合器的控制是由发动机控制模块（ECM）按照BCM的输入来执行的。ECM根据制冷剂高压侧和低压侧温度传感器送到BCM的输入信号，控制压缩机离合器的离合。此外，ECM预测离合器的周期性变化，据此适当地调节发动机的怠速。BCM监测系统的输入和反馈信号，如果这些电压信号与程序参数不一致，BCM便点亮“维修空调”指示灯。程序号为0，代表冷气最大，100代表暖气最大。当在诊断模式时能观察到程序号。,驾驶人员在面板上输入控制要求后，车身模块依据“厢内温度”、“外界温度”和“日光照射量”的输入参数，对自动空调系统进行控制。通过五个电磁阀和五个真空执行机构分别控制进风口阀门、加热器供水阀门、朝上或朝下出风门及除霜风门的开启度，以达到自动空调的目的。,自动座椅电子控制系统,自动座椅的电子控制系统电路原理,自动座椅电子控制系统电路原理框图由座椅位置传感器、电子控制器ECU和执行机构的驱动电机三大部分组成。位置传感器部分包括座椅位置传感器、后视镜位置传感器、安全带扣环传感器以及方向盘倾斜传感器等；ECU包括输入接口、微机CPU和输出处理电路等；执行机构主要包括执行座椅调整、后视镜调整、安全带扣环以及方向盘倾斜调整等微电机，而且这些电机均可灵活地进行正、反转，以执行各种装置的调整功能。另外，该系统还备有手动开关，当手动操作此开关时，各驱动电机电路也可接通，输出转矩而进行各种调整。,电控悬架,汽车的悬架一般由弹性元件、减振器和导向元件组成。其作用是连接车身与车轮，以适当的刚性支承车轮，并吸收路面的冲击，改善车辆的舒适性和平顺性；还可以稳定汽车行驶，改善操纵性。悬架作用中的平顺性与操纵稳定性有着相互矛盾的关系。若想改善汽车的舒适性和平顺性而采用较软的弹性元件，那么就会增加转弯时的侧倾及加速或制动时的前后颠簸，从而使操纵稳定性变差。同样，若想改善汽车的操纵稳定性而采用较硬的弹性元件，那么将增加汽车对路面不平度的敏感性，从而降低平顺性。如何调整两者之间的关系，有时竟是非常困难的事，只能根据汽车的用途加以调整。,另外，对于传统悬架当其结构确定后，就具有固定的悬架刚度和阻尼系数，在汽车行驶的过程中不能人为地控制加以调节，因此称为被动悬架。随着电子技术的发展，出现了电控悬架。它是通过电子控制单元(ECU)来控制相应的执行元件，改变悬架特性以适应各种复杂的行驶工况对悬架系统的不同要求，从而使舒适性、平顺性和操纵稳定性同时得到改善。电控悬架可以调节悬架刚度和阻尼系数，突破被动悬架的局限区域，因此，电控悬架是一种主动悬架。,主动悬架,一般由传感器检测系统运动的状态信号,反馈到电控单元ECU,然后由ECU发出指令给执行机构主动力发生器，构成闭环控制。通常采用电液伺服液压缸作为主动力发生器，它由外部油源提供能量.力发生器产生主动控制力作用于振动系统，自动改变弹簧刚度和减振器阻尼特性参数。主动悬架除了控制振动还可以控制汽车的姿态和高度。,主动悬架一般包括决策和执行两大部分，决策部分由ECU和传感器等组成闭环控制系统，通过监测道路条件、汽车的运行状态和驾驶员的需求，按照所设定的控制规律向执行机构适时地发出控制命令；执行部分包含装在每个车轮上的电液执行机构、动力源等。目前液压伺服机构是主动悬架较为理想的执行机构。结构布置上千种方法是采用液压伺服缸与普通弹簧并联，优点是用被动弹簧来承受车体重量，可以使所需的外界能源大大减少，但执行机构需要有较高的频响特性；另一种方法是采用液压伺服缸与普通被动弹簧串联，优点是执行机构仅需具有较低的频响特性即可，但所需要的外界空间和外界能源相对较大。,主动悬架控制方法主要有反馈控制、预测控制和决策控制三种,反馈控制。悬架研究通常采用的l4汽车模型和反馈控制框图。主动悬架反馈控制方法实现了执行机构实时连续调节，对控制系统的稳定性、精确性和反应速度要求较高，需测量的信息和计算量较大。通常是采用最优控制算法和自适应控制算法，将“悬架控制”处理成为跟踪问题或随机干扰滤波器问题。最优控制算法是应用状态空间方法，采用状态变量表达加权的二次性能指标，通过求解优化问题获得控制执行机构的最优控制规律。,这种控制规律在某种意义上是一定的性能指标(通常是车体加速度均方值)达到最小；自适应控制算法是通过对车体和悬架系统的状态监测，在线积累与控制作用有关的信息，并修正控制系统的结构参数和控制规律，使给定的性能指标尽可能达到最优并保持最优。,预测控制。预测控制是在反馈控制的基础上，由附加的预测时间LV(L为测量距离，V为车速)的遥测传感器及有关的电子系统构成。这样的系统中发出有关控制指令所需的未来信息可预先测量到，而不是当“干扰”经历车轮时再“响应”，就能使执行机构韵动作与实际要求相同步，从而不仅可以减少动力需求，同时也能改善行驶性能。研究解决有关控制指令所需的信息如何得到，又如何以更有效的方法应用到悬架控制中的问题称为“预测控制”。,预测控制系统的控制规律中包含了状态变量线性函数的反馈和未来干扰积分函数的前馈部分。其中前馈部分用于校正执行机构的惯性，这对车轮意味着有较好的路面形状跟踪性能，对车体则意味着有较平缓的瞬态响应。因此，预测控制是降低路面干扰对车轮和车体冲击的有效方法。,决策控制。这种控制方法是预先测量汽车在不同路面和工况下行驶的振动响应，并通过优化计算得到所需的最佳悬架刚度和阻尼系数，存入主动悬架控制系统ECU的ROM中。实际应用中，ECU不断地检测汽车行驶过程中的振动响应，即刻查出对应工况下应选的最优或次优悬架刚度和减振器阻尼系数，控制执行机构作出响应。,首先，因为主动悬架的控制系统需要复杂的传感器和电子控制设备，执行机构不仅要选用高精度的液压伺服装置，而且要较大的外部动力来驱动，导致成本高、结构复杂、可靠性低，只有主动悬架所需的硬件，特别是执行机构变得更为经济可靠时，才有可能使之进入决定性的市场发展阶段；,其次，主动悬架研究的基本经验和教训是“现行的主动悬架”摆脱了众所周知的“平顺