汽车新技术课件：自动空调

自动空调1.理解自动空调的功能特点和控制技术。2.掌握汽车自动空调的基本组成和原理。3.了解汽车自动空调传感器的作用、组成和工作原理。学习目标汽车空调自动控制系统（简称自动空调）采用先进的控制理论和计算机技术，在控制方式、控制精度和舒适性及工作可靠性方面与传统汽车手动控制空调系统已经有了本质的区别。只要驾驶员设定好所需工作温度，系统会自动检测车内温度、车外温度、太阳辐射和发动机工况，自动调节鼓风机转速和所送出的空气温度，从而将车内温度保持在设定范围内，并适度调节空气质量。有些高档小型汽车的空调自动控制系统除了自动控制温度和鼓风机转速外，还能进行进气控制、气流方式控制（送风控制）和压缩机控制，并保证系统安全、可靠地工作。当系统出现故障时，还可以自动检测和诊断故障部位，显示故障代码，以方便技术人员维修。学习导入汽车自动空调系统分为两大类：半自动空调系统和全自动空调系统，两者的区别是全自动空调系统有自我诊断功能，即车身计算机模块（BCM）或空调ECU会设置维修人员能访问的故障码。此外，全自动空调系统能不断地提供变化的鼓风机转速信号并调整车内温度，控制精度更高、范围更广，更加智能化。除了应用半自动空调系统中的传感器外，全自动空调系统还利用发动机冷却液温度、车速和节气门位置等传感器。全自动空调系统还具有鼓风机滞后控制功能。如果进入驾驶室的气流温度未达到规定值，鼓风机不能启动，只有当温度达到规定值时，才发送信号给控制模块或空调ECU启动鼓风机。相关知识一、自动空调系统的组成及原理1.自动空调系统的组成汽车自动空调控制系统的基本组成如下图所示。汽车自动空调系统的组成如下图所示。2.自动空调系统的工作原理自动空调系统是根据各传感器检测到的车内温度、蒸发器温度、发动机冷却液温度以及其他有关的开关信号等输出控制信号，控制散热器风扇、冷凝器风扇、压缩机离合器、鼓风机电动机及其空气控制电动机的工作状态，实现自动控制车内温度。汽车自动空调控制系统的基本工作模式是：传感器（设定参数）→控制器→执行器。其中传感器包括一系列检测车内车外、导风管空气温度变化和太阳辐射，以及发动机工况的传感器，并将它们变成相应的电信号（电阻、电压、电流）输入控制器。早期的控制器由电子元件（如晶体管、运算放大器）组成，现代的控制器由单片微处理器或组成系统的车身ECU模块构成，它根据各传感器所检测的温度参数、发动机运行工况参数和空调系统工况参数，经内部电路分析、比较后，单独或集中对执行器的动作进行控制。该控制过程可以计算出设定参数与实际参数的差别，精确地控制执行器按照程序完成空调的既定工作。而执行器则采用大量的自动元件，如调速电动机控制的风机、步进电动机控制的风门等，高效、可靠地完成调节空气质量的任务。同时，自动空调还具备完善的自我检测诊断功能，并能与汽车其他ECU系统交换数据，协调车辆平稳、安全、舒适地运行。3.自动空调系统各部件汽车自动空调系统由制冷、暖风、送风、电子控制等分系统组成。制冷系统包括压缩机、冷凝器、蒸发器等，与手动空调相似。暖风系统包括热交换器、水阀等。送风系统包括风机、风道、吸入与吹出风门等。电子控制系统包括空调电控单元（ECU）、传感器、执行元件等。以下重点介绍电子控制系统。（1）传感器1）车内及车外温度传感器：为负温度系数热敏电阻传感器，用来感受车内及车外温度。当温度变化时，阻值改变，向空调电控单元（ECU）输送温度信号。2）蒸发器温度传感器：检测通过蒸发器的空气温度或者蒸发器表面的温度变化，控制压缩机电磁离合器的接合或断开。3）冷却液温度传感器：安装在热交换器底部的水道上用来检测冷却液温度，产生信号输送给空调电控单元（ECU），控制低温时的风机转速。4）阳光传感器：是一个光敏二极管，利用光电效应，把日光照射量转换为电流值信号并输送给空调电控单元，用来调整空调吹出的风量与温度。（2）执行元件一般包括伺服电动机、风机及压缩机电磁离合器等。有的自动空调的执行机构由真空变换电磁阀、动力执行机构（又称真空膜盒）以及风量控制机构等组成（如下图）。1）进气控制伺服电动机：进气控制伺服电动机控制进气方式，电动机的转子经连杆与进气风挡相连。2）空气混合伺服电动机：由空调电控单元控制，改变空气混合风挡的开启角度，从而改变冷、暖空气的混合比例。3）出风模式控制伺服电动机：也叫气流方式控制伺服电动机，由空调电控单元控制，将送风控制风挡转到相应位置，打开某个送风通道。当按下“自动控制”键时，空调电控单元根据计算结果（送风温度），在吹脸、吹脸吹脚和吹脚三者之间自动改变送风方式。4）最冷控制伺服电动机：风挡有全开、中开和全闭三个位置。空调电控单元控制最冷控制风挡位于相应的位置上。（3）自动空调电控单元（ECU）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各风道的风门（气流混合门除外，一般由伺服电动机操纵），接收车内温度和外界温度传感器的输入信号，根据来自传感器和控制器总成上各键的输入，输出控制压缩机电磁离合器工作、暖风加热器热水阀工作、将模式风门调整到适当位置等信号。二、微机控制自动空调系统目前自动空调都采用了微型计算机（微机）控制，不仅能按照乘员的需要输送温度适宜的风，而且可以根据实际需要调节风速、风量，极大地简化了操作程序。由于计算机控制理论的发展和技术的进步，该系统不仅用在高档汽车空调上，也越来越多地应用在普通小型汽车空调系统中。在微机控制的自动空调系统中，每个传感器独立地将信号传送至自动空调放大器，控制系统根据自动空调放大器微机（也称空调器ECU）中的预置程序识别这些信号，从而独立地控制各个相应的执行器，如下图所示。微机控制的自动空调系统1.微机控制自动空调系统的功能（1）空调控制空调控制包括温度自动控制、风量控制、运转方式给定的自动控制、换气量控制等，满足车内舒适性的要求。（2）节能控制节能控制包括压缩机运转控制、换气量的最适量控制，以及随温度变化的换气切换、自动转入经济运行、根据车内外温度自动关闭压缩机等。（3）故障报警故障报警包括制冷剂不足报警、制冷压力过高或过低报警、离合器打滑报警、各种控制器件的故障判断报警等。（4）故障诊断当汽车空调系统发生故障时，微机将故障部位以代码的形式储存起来，在需要修理时指示故障的部位。（5）信息显示信息显示包括给定的温度、控制温度、控制方式、运转方式等。2.微机控制自动空调系统的工作原理自动空调系统为了保证车内温度不变，微机必须根据传感器感测到的车内温度不断地调节空调器输送空气的温度和风量。同时由于车内空间小、车窗多，车体受阳光照射的影响较大，因此还必须对车内送风温度进行修正。此外，还有由于冷却液温度变化而进行的对加热量的修正，以及在采用经济运转方式时由于压缩机停止运转而进行的对蒸发器出口温度上升的修正等。微机控制的空调分为四部分：（1）输入信息和数据。（2）输出指令。（3）主计算机的演算、记忆、判断、计时、指示故障等。（4）指令的转换器和执行器。输入的信号有以下四类：（1）车内温度、大气温度和太阳辐射三个传感器（热敏电阻）输入的信号。（2）驾驶员预定的调节温度信号和选择功能信号。（3）由分压器检出温度风门的位置信号，以及蒸发器温度传感器、冷却液温度传感器信号。（4）压缩机的工作参数，如转速、压力、温度等。微机根据这些输入的信息进行计算、比较和判断，并发出工作指令或故障警告。微机的控制是根据温度平衡方程进行的。设输入预调的电阻为K，车内的温度电阻为A，车外大气温度电阻为B，日照电阻为C，则其温度平衡方程为：K=A+B+C微机根据该方程计算、比较、判断后发出各类指令，输出信号控制执行机构实施以下动作：1）向有关的真空电磁阀发出指令，驱动各个风门在相应的位置。2）根据温度平衡方程和热水阀传感器的信息和蒸发器温度的信息发出指令，控制DVV阀动作，调节温度门在适当的位置，调节输出合适温度的空调风。3）根据车内的温度情况调节空调风量，指令风扇电动机输送调节电压信号。如冬天车内温度较低，若送风量大，送出的风温度较低，使人感觉有寒意而不舒适；若调低转速，送出的暖风温度较高，车内暖和舒适，这是其他自动空调系统不能做到的。4）根据车外温度的高低，自动切断压缩机的工作或切断加热器的工作。这对节省油耗很重要。如当车外温度降低到10℃以下时，微机会自动关闭压缩机，并引进外界空气到空调进行处理后送入车内。在夏天，当车外温度高于30℃时，微机发出指令，关闭热水阀，并让风机高速工作，多送凉风到车内。当室外