汽車修理：自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的組成與自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的工作原理
一、基本組成及功用
自動(dòng)空調(diào)器通過檢測(cè)車內(nèi)溫度、車外溫度和太陽(yáng)輻射等，根據(jù)駕駛員所設(shè)置的溫度，自動(dòng)調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)空氣溫度和鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而將車內(nèi)溫度保持在設(shè)定的溫度。
在微電腦控制的自動(dòng)空調(diào)器中，每個(gè)傳感器獨(dú)立地將信號(hào)傳送至空調(diào)器的ECU中，ECU根據(jù)預(yù)先編制程序進(jìn)行識(shí)別、計(jì)算，從而控制執(zhí)行器動(dòng)作�？照{(diào)器ECU還有自我診斷故障功能。
圖4-2-1是空調(diào)器ECU控制的自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。ECU具有溫度控制、鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制、進(jìn)氣控制、氣流方式控制(出氣控制)和壓縮機(jī)控制等功能。其工作是通過操縱暖風(fēng)裝置控制板上的控制桿或開關(guān)實(shí)現(xiàn)的。
二、空調(diào)控制面板
1.溫度控制開關(guān)或控制桿
操縱溫度控制開關(guān)，可以設(shè)置所要的車內(nèi)溫度。
2.AUTO(自動(dòng))開關(guān)
AUTO開關(guān)接通時(shí)，啟動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)，自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)由指示燈顯示(在圖4-2-2中以“■代表)。
三、傳感器
1.車內(nèi)溫度傳感器
車內(nèi)溫度傳感器為負(fù)溫度系數(shù)熱敏傳感器，用來(lái)檢測(cè)車內(nèi)溫度，一般裝在儀表板下，在前、后雙空調(diào)式汽車上多在前后座上各裝一個(gè)。
2.車外溫度傳感器
車外溫度傳感器和車內(nèi)溫度傳感器一樣，也是通過熱敏電阻來(lái)感受外界的空氣溫度，為使其不受發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的影響，一般都安裝在前保險(xiǎn)杠內(nèi)側(cè)或水箱前面的框架附近。
3.日照傳感器
日照傳感器可以把日光照射量的變化轉(zhuǎn)換為電流值的變化信號(hào)檢測(cè)出來(lái)，用于調(diào)整空調(diào)的吹出風(fēng)量與溫度。圖4-2-3為日照傳感器的結(jié)構(gòu)。該傳感器由殼體、濾波器與內(nèi)部的光電二極管組成，它利用光電二極管可以檢測(cè)出日光照射量的變化，光電二極管對(duì)日光照射變化反應(yīng)敏感，而自身又受溫度的影響，它把日照變化轉(zhuǎn)換成電流，根據(jù)電流的大小就可以知道準(zhǔn)確的日照量。日照傳感器一般裝在車室上裝飾板的壓條上。
四、控制原理
1.出風(fēng)口溫度(TAO)
出風(fēng)口溫度(TAO)是使車內(nèi)溫度保持在設(shè)定溫度所必要的鼓風(fēng)機(jī)出風(fēng)口溫度，是空調(diào)器ECU根據(jù)溫度控制開關(guān)或控制桿的狀態(tài)以及來(lái)自車內(nèi)溫度傳感器、車外氣溫傳感器、太陽(yáng)能傳感器的信號(hào)計(jì)算出來(lái)的。
如圖4-2-4所示，空調(diào)器ECU根據(jù)出風(fēng)口溫度(TAO)使自動(dòng)空調(diào)器放大器輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)至伺服電機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)(除壓縮機(jī)控制外)運(yùn)行。
TAO可由下式計(jì)算
TAO=A×TSET-BXTR-C×TAM-DXTS+E
式中：
TSET-—設(shè)定溫度；
TR——車內(nèi)氣溫；
TAM-—車外氣溫；
TS-—太陽(yáng)輻射強(qiáng)度；
A、B、C、D、E——常數(shù)。
如果溫度控制開關(guān)或控制桿置于最大冷風(fēng)或最大暖風(fēng)位置，則微電腦就采用一個(gè)固定值，而不進(jìn)行上述計(jì)算。這樣做是為了提高靈敏度。
2.溫度控制
溫度控制系統(tǒng)包括車內(nèi)氣溫傳感器、車外氣溫傳感器、太陽(yáng)能傳感器、蒸發(fā)器傳感器、溫度設(shè)定電阻器、空氣混合控制伺服電機(jī)、空氣混合控制伺服電機(jī)放大器等部件。
圖4-2-5為溫度控制運(yùn)行圖，安裝在自動(dòng)空調(diào)器放大器內(nèi)的微電腦中，根據(jù)計(jì)算所得的TAO和來(lái)自蒸發(fā)器傳感器的信號(hào)(TE),按下式計(jì)算空氣混合控制風(fēng)擋的開度(SW):
式中：A、B、C——常數(shù)。
1)當(dāng)SW接近0時(shí)：當(dāng)計(jì)算所得的TAO和來(lái)自蒸發(fā)器傳感器的溫度信號(hào)TE幾乎相等時(shí)，SW就接近0。這時(shí)，自動(dòng)空調(diào)器放大器內(nèi)的微電腦就關(guān)斷TR₁和TR₂,從而使空氣混合控制風(fēng)擋保持在當(dāng)時(shí)的位置不變。
2)當(dāng)SW小于O時(shí)：當(dāng)TAO小于TE時(shí)，SW<0,表明需要降低鼓風(fēng)機(jī)空氣溫度。這時(shí)，自動(dòng)空調(diào)器放大器內(nèi)的微電腦接通TR₁,關(guān)斷TR₂。這就允許空氣混合控制伺服電機(jī)放大器將電流送至空氣混合控制電機(jī)，使電機(jī)轉(zhuǎn)至COOL(冷)側(cè)，從而移動(dòng)空氣混合控制風(fēng)擋，以降低鼓風(fēng)機(jī)溫度。同時(shí)，空氣混合控制伺服電機(jī)內(nèi)的電位計(jì)，檢測(cè)到空氣混合控制風(fēng)擋實(shí)際已移動(dòng)的角度。如果這樣所得的值與SW值相等，微電腦就關(guān)斷TR₁,以使伺服電機(jī)停轉(zhuǎn)。
3)當(dāng)SW大于0時(shí)：當(dāng)TAO大于TE時(shí)，SW>0,表明需要提高鼓風(fēng)機(jī)空氣溫度。這時(shí)，自動(dòng)空調(diào)器放大器內(nèi)的微電腦關(guān)斷TR₁,接通TR₂,使空氣混合控制伺服電機(jī)放大器將電流送至空氣混合控制伺服電機(jī)，使電機(jī)轉(zhuǎn)至WARM(熱)側(cè)，從而移動(dòng)空氣混合控制風(fēng)擋，以提高鼓風(fēng)機(jī)空氣溫度。同時(shí)，空氣混合控制伺服電機(jī)內(nèi)的電位計(jì)，檢測(cè)到空氣混合控制風(fēng)擋實(shí)際已移動(dòng)的角度，如果所得的值與SW值相等，微電腦就關(guān)斷TR₂,以使伺服電機(jī)停轉(zhuǎn)。
3.鼓風(fēng)機(jī)控制
圖4-2-6為鼓風(fēng)機(jī)控制電路圖，它由鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制電路和水溫控制電路構(gòu)成。鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制包括：自動(dòng)空調(diào)放大器、鼓風(fēng)機(jī)電阻器和功率晶體管。功率晶體管根據(jù)來(lái)自空調(diào)器放大器的
BLW端子的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，來(lái)改變鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。水溫控制電路是由水溫傳感器感知發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱控制。鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制運(yùn)行過程如下：
1)鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的自動(dòng)控制
鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的自動(dòng)控制過程與溫度控制相似。當(dāng)AUTO(自動(dòng))開關(guān)接通時(shí)，自動(dòng)空調(diào)器放大器根據(jù)TAO的電流強(qiáng)度控制鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。
(1)鼓風(fēng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)電路。如圖4-2-8所示，當(dāng)AUTO(自動(dòng))開Hi(高)關(guān)接通時(shí)，自動(dòng)空調(diào)器放大器內(nèi)的微電腦接通TR₁,啟動(dòng)暖風(fēng)裝置繼電器動(dòng)作。這使電流從蓄電池流至暖風(fēng)裝置繼電器的常開觸點(diǎn)，然后流至鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)，再流至鼓風(fēng)機(jī)電阻器后搭鐵。這樣，就使鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)AUTO(自動(dòng))和Lo(低速)指示燈亮。
(2)鼓風(fēng)機(jī)中速運(yùn)轉(zhuǎn)電路。如圖4-2-9所示，當(dāng)AUTO開關(guān)接通
低--TAO高時(shí)，與低速控制時(shí)一樣，啟動(dòng)暖風(fēng)裝置繼電器。自動(dòng)空調(diào)器放大器內(nèi)的微電腦(ECU),將從TAO值計(jì)算所得的鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)BLW端子輸出至功率晶體管。于是，電流從蓄電池流至暖風(fēng)裝置繼電器的常開觸點(diǎn)，然后至鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)，再分流至功率晶體管和鼓風(fēng)機(jī)電阻后搭鐵。這樣，就使鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)以相應(yīng)于鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)AUTO(自動(dòng))指示燈點(diǎn)亮，Lo(低)、M,(中1)、M₂(中2)、Hi(高)指示燈也根據(jù)情況可能發(fā)亮。
從功率晶體管進(jìn)入自動(dòng)空調(diào)器放大器的VM端子的信號(hào)，是反映鼓風(fēng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速的信號(hào)。微電腦(ECU)參考這個(gè)信號(hào)校正鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
(3)鼓風(fēng)機(jī)高速度運(yùn)轉(zhuǎn)電路。如圖4-2-10所示，當(dāng)AUTO開關(guān)接通時(shí)，自動(dòng)空調(diào)器放大器內(nèi)的微電腦(ECU)接通TR₁和TR₂,驅(qū)動(dòng)暖風(fēng)裝置繼電器和鼓風(fēng)機(jī)繼電器動(dòng)作。于是，電流從蓄電池流至暖風(fēng)裝置繼電器的常開觸點(diǎn)，然后至鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)，再至鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)扇繼電器的常開觸點(diǎn)后搭鐵。這樣，就使鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)以高速度運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，AUTO和Hi指示燈亮。
2)預(yù)熱控制
如圖4-2-11所示，用水溫傳感器檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的溫度，實(shí)現(xiàn)預(yù)熱控制功能。當(dāng)冷卻液的溫度不低于30℃或40℃(因車型不同而不同)時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)首先轉(zhuǎn)動(dòng)。只有在AUTO開關(guān)接通，且氣流方式設(shè)置在FOOT或BI-LEVEL時(shí)，這個(gè)控制才起作用。
3)時(shí)滯氣流控制
車輛如長(zhǎng)時(shí)間停駐在炎熱陽(yáng)光下，空調(diào)器啟動(dòng)后，往往會(huì)立即放出熱空氣。裝有時(shí)滯氣流控制功能的空調(diào)器能防止這類問題發(fā)生。
當(dāng)以下條件滿足而且在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，這個(gè)控制可根據(jù)蒸發(fā)器傳感器檢測(cè)到的冷氣裝置內(nèi)的溫度而運(yùn)行。
a.壓縮機(jī)啟動(dòng)；
b.位于暖風(fēng)裝置控制板上的AUTO開關(guān)接通。
c.當(dāng)BI-LEVEL開關(guān)按下時(shí)，氣流方式設(shè)置在FACE,或已設(shè)置在BI-LEVEL。
(1)當(dāng)冷風(fēng)裝置內(nèi)的溫度高于30℃時(shí)。如圖4-2-12所示，在壓縮機(jī)接通時(shí)，時(shí)滯控制使鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)扇關(guān)斷并保持約4s,使冷卻裝置內(nèi)的空氣冷卻。在這以后約5s,時(shí)滯控制使鼓風(fēng)機(jī)以低速運(yùn)轉(zhuǎn)，將已冷卻的空氣送至乘客艙。
(2)當(dāng)冷卻裝置內(nèi)的溫度低于30℃以下時(shí)。如圖4-2-13所示，在壓縮機(jī)接通時(shí)，時(shí)滯控制使鼓風(fēng)機(jī)先以低速運(yùn)轉(zhuǎn)約5s。
4)鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)控制
如圖4-2-14所示，鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)控制是使鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)在鼓風(fēng)機(jī)開關(guān)先接通約2s后，才傳送至功率晶體管，以防止功率晶體管被啟動(dòng)電流沖擊而損壞。在這2s內(nèi)，鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)控制使鼓風(fēng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)。
5)手動(dòng)控制
手動(dòng)控制根據(jù)手動(dòng)開關(guān)的操縱，將鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳送至功率晶體管。不過，若操縱Hi(高速)開關(guān)，這個(gè)開關(guān)就接通鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)扇繼電器，并使鼓風(fēng)機(jī)以特高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。
4.氣流方式控制
如圖4-2-15所示，自動(dòng)空調(diào)器放大器傳送信號(hào)至伺服電機(jī)，使電機(jī)正向或反向轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)連桿使氣流方式控制風(fēng)擋位置改變，其運(yùn)行方式如下：
1)自動(dòng)控制
氣流方式自動(dòng)控制根據(jù)TAO值自動(dòng)控制出氣方式。當(dāng)AUTO(自動(dòng))開關(guān)接通時(shí)，自動(dòng)空調(diào)器放大器內(nèi)的微電腦(ECU)便收到這個(gè)信息。然后，根據(jù)TAO值，按圖F0014-2-16所示方式控制出氣方式。
(1)當(dāng)TAO值已從低變至高時(shí)：如圖4-2-17所示，位于氣流方式控制伺服電機(jī)內(nèi)的移動(dòng)觸點(diǎn)在FACE位置。自動(dòng)空調(diào)器放大器內(nèi)的微電腦(ECU)接通TR1。于是，氣流方式控制伺服電機(jī)中驅(qū)動(dòng)電路的輸人B,因?yàn)榇铊F電路的形成而變?yōu)椤?”;而輸人A,則因?yàn)殡娐窋嗦范優(yōu)椤?”。這就允許在驅(qū)動(dòng)電路中，“1”傳送至輸出D,“o”傳送至輸出C。這使電流輸出D到驅(qū)動(dòng)電路，然后到電機(jī)，再到達(dá)輸出C,從而啟動(dòng)電機(jī)，電機(jī)使移動(dòng)觸點(diǎn)離開FOOT觸點(diǎn)，最后電機(jī)停轉(zhuǎn)，于是進(jìn)入FOOT方式。同時(shí)，微電腦接通TR₂,使位于暖風(fēng)裝置控制板上的FOOT指示燈發(fā)亮。
(2)當(dāng)TAO值已從高變至中時(shí)：如圖4-2-18所示，位于氣流方式控制伺服電機(jī)內(nèi)的移動(dòng)觸點(diǎn)在FOOT位置。自動(dòng)空調(diào)器放大器內(nèi)的微電腦接通TR₃。于是，氣流方式控制伺服電機(jī)中驅(qū)動(dòng)電路的輸入A,會(huì)因?yàn)榇铊F電路的形成而變?yōu)椤?”;而輸入B,則因?yàn)殡娐窋嗦范優(yōu)椤?”。這就允許在驅(qū)動(dòng)電路中，“1”傳送至輸出C,“0”傳送至輸出D。這使電流輸出C到驅(qū)動(dòng)電路，然后到電機(jī)，再到達(dá)輸出D,從而啟動(dòng)電機(jī)，電機(jī)使移動(dòng)觸點(diǎn)離開BI-LEVEL觸點(diǎn)，最后電機(jī)停轉(zhuǎn)，于是進(jìn)入BI-LEVEL方式。同時(shí)，微電腦使位于暖風(fēng)裝置控制板上的BI-LEVEL指示燈發(fā)亮。
(3)當(dāng)TAO值已從中變至低時(shí)：如圖4-2-19所示，位于氣流方式控制伺服電機(jī)內(nèi)的移動(dòng)觸點(diǎn)在BI-LEVEL位置。自動(dòng)空調(diào)器放大器內(nèi)的微電腦接通TR。于是，氣流方式控制伺服電機(jī)中驅(qū)動(dòng)電路的輸入A,便因?yàn)榇铊F電路的形成而變?yōu)椤?”;而輸入B,則因?yàn)殡娐窋嗦范優(yōu)椤?”。這就允許在驅(qū)動(dòng)電路中“1”傳送至輸出C,“0”傳送至輸出D。這使電流流經(jīng)輸出C到達(dá)電機(jī)，然后到達(dá)輸出D,從而啟動(dòng)電機(jī)，電機(jī)使移動(dòng)觸點(diǎn)離開FACE觸點(diǎn)最后停止，于是進(jìn)入FACE方式。同時(shí)，微電腦使位于暖風(fēng)裝置控制板上的FACE指示燈發(fā)亮。
2)DEF-FOOT方式控制
DEF-FOOT方式控制，是防止迎面吹來(lái)的空氣(由車輛向前運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的)以如下方式吹在乘客腳部：當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制內(nèi)的預(yù)熱控制功能正運(yùn)作時(shí)，這個(gè)控制使氣流方式從FOOT或BI-LEVEL變?yōu)镈EF。當(dāng)冷卻液溫度已升至使預(yù)熱控制停止時(shí)，DEF-FOOT方式控制使氣流方式從DEF變?yōu)镕OOT或BI-LEVEL。
(1)當(dāng)預(yù)熱控制工作時(shí)(圖4-2-20),自動(dòng)空調(diào)器內(nèi)的微電腦，根據(jù)來(lái)自水溫傳感器的數(shù)據(jù)接通TRs。于是，氣流方式控制伺服電機(jī)中驅(qū)動(dòng)電路的輸入B,因?yàn)榇铊F電路的形成而變?yōu)椤?”;而輸入A,則因?yàn)殡娐窋嗦范優(yōu)椤?”。這就允許“0”和“1”分別輸出至輸出C和D。因此，電流從輸出D流到電機(jī)，然后到輸出C,從而啟動(dòng)電機(jī)，電動(dòng)機(jī)使移動(dòng)觸點(diǎn)離開DEF觸點(diǎn)，然后停止，于是進(jìn)入DEF方式。與此同時(shí)，微電腦接通TR₂,使位于暖風(fēng)裝置控制板上的FOOT指示燈發(fā)亮。
(2)當(dāng)預(yù)熱控制不工作時(shí)(圖4-2-21),自動(dòng)空調(diào)器放大器內(nèi)的微電腦，根據(jù)來(lái)自水溫傳感器的數(shù)據(jù)接通TR;。于是，氣流方式控制伺服電機(jī)中驅(qū)動(dòng)電路的輸入A,因?yàn)榇铊F電路的形成而變?yōu)椤?”;而輸入B,則因?yàn)殡娐窋嗦范優(yōu)椤?”。這就允許“1”和“0”分別輸出至輸出C和D。因而電流從輸出C流至電機(jī)，然后到達(dá)輸出D,從而啟動(dòng)電機(jī)，使移動(dòng)觸點(diǎn)離開FOOT觸點(diǎn)，最后停轉(zhuǎn)，于是進(jìn)入FOOT方式。因?yàn)門R2已經(jīng)接通，而且繼續(xù)接通，位于暖風(fēng)裝置控制板上的FOOT指示燈也就繼續(xù)發(fā)亮。
5.壓縮機(jī)控制
若按下暖風(fēng)裝置控制板上的AUTO(自動(dòng))開關(guān)，電磁離合器就自動(dòng)接通，使壓縮機(jī)啟動(dòng)。離合器根據(jù)車外溫度或蒸發(fā)器溫度(因車型而異)自動(dòng)反復(fù)接通或關(guān)斷。
6.進(jìn)氣控制
這個(gè)控制是根據(jù)TAO值來(lái)確定RECIRC(循環(huán)空氣)或FRESH(新鮮空氣)是否作為當(dāng)時(shí)工作方式，并將這個(gè)決定輸出至進(jìn)氣控制伺服電機(jī)，從而執(zhí)行控制。如圖4-2-22所示，當(dāng)電壓施加在端子①與②或①與③上時(shí)，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。自動(dòng)空調(diào)器放大器中的微電腦，參考TAO值，確定何種方式作為當(dāng)前工作方式，并根據(jù)這一決定，接通FRS(新鮮空氣)晶體管。這使觸點(diǎn)B搭鐵，在端子①與③之間產(chǎn)生一電壓差，這一電壓差使電流從端子①流至電機(jī)，經(jīng)移動(dòng)觸點(diǎn)至端子③,然后至FRSTr,最后至搭鐵，從而啟動(dòng)電機(jī)，使移動(dòng)觸點(diǎn)離開RE-CIRC位置至FRESH位置。這就將移動(dòng)觸點(diǎn)從觸點(diǎn)B拉開，進(jìn)入FRESH方式。
若微電腦參考TAO值，確定這個(gè)系統(tǒng)當(dāng)前要在RECIRC方式工作，其運(yùn)作程序與進(jìn)入FRESH方式相似。進(jìn)氣控制還有一個(gè)新鮮空氣強(qiáng)制進(jìn)氣控制。當(dāng)按下DEF開關(guān)時(shí)，就強(qiáng)制將進(jìn)氣方式轉(zhuǎn)至FRESH,清除風(fēng)窗玻璃內(nèi)側(cè)上的霧氣，并防止霧氣繼續(xù)形成。
進(jìn)氣控制還有一個(gè)功能是改變新鮮空氣與循環(huán)空氣之比，其工作原理與溫度控制相同。
