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第四部分汽车空调电气控制原理为了使汽车空调系统能正常工作，车内能维持所需要的温度，汽车空调系统中设有一系列的控制元件和执行机构。为保证带汽车空调的汽车正常工作，还需要对压缩机的运行及发动机的工作采取一些措施。车内人员对汽车空调系统工作的要求是通过电气系统或真空系统的控制作用来实现的。情景：汽车空调的常见电气控制原理汽车空调系统的几种主要控制部件的作用及安装部位如表4–1所示。表4-1空调系统的几种主要控制部件的作用及安装部位一、汽车空调的温度自动控制（一）温度控制器1、温度控制器的概念与作用温度控制器又叫恒温器、热敏开关、温控开关等。在大众车系的手动空调系统中，称其为冷量开关E33。它是汽车空调电路控制系统中用做温度控制的一种基础元件。温控器一般安装在蒸发器组件或靠近蒸发器组件的空调操作面板上，如图4-l、4-2所示。它主要有两种形式：机械式和电子式。温控器通过感测蒸发器的表面温度，将温度变化信号转化成空调控制电路的通断信号，以实现压缩机的循环通断控制。温控器在设置好的温度上使压缩机离合器结合或断开，起到调节车内温度、防止蒸发器结霜和避免压缩机产生液击现象等作用。图4-1温控器安装位置图4-2温控器工作示意图2、机械式温控器机械式温控器主要由感温系统、调温机构和触头开闭机构等组成。感温系统主要由感温包、毛细管和波纹管构成，在这个密封的空腔内充满了处于饱和状态的感温剂，如图4-3(a)所示。感温管一端插入蒸发器表面的翅片上，感受蒸发器出风口方向的表面温度。当蒸发器表面温度变化时，感温装置内的介质也随之发生压力变化，使波纹管伸长或缩短，并将压力信号传递出去，以控制电路的通断。在一定的温度变化范围内，感温介质的压力与温度变化呈线性关系。即力点A的位移与感温介质的压力变化呈正比关系。如图4-3(b)所示。图4-3波纹管式感温器调温机构由调节旋钮、螺栓等组成，其功能是使温控器在最低至最高温度范围内对任一设定温度产生控制动作。温控器触头开关的断开点是根据调节螺栓给定的位置而变化的，触头的闭合点与断开点的位置平行，工作温度特性如图4-4所示。图4-4温控器工作温度特性触头开闭机构主要是由触头、弹簧和杠杆等组成，其功能是执行由控制机械传来的动作信号。通过触头开闭来接通或断开电磁离合器电路，实现恒温控制。图4-5波纹管式温控开关的工作原理3、电子式温控器电子式温控器是目前汽车空调上广泛使用的一种温度控制器，波纹管式温控开关的工作原理如图4-5所示。一般简单的电子式温控器只具备温控功能，它所使用的感温元件为一只热敏电阻，通过小插片插在蒸发器小风口方向的翅片上，用来检测蒸发器小风口韫度。恒温器实物与安装位置如图4-6所示。受到温度变化影响时，其阻值会发生相应变化。空调上多采用负温度特性的热敏电阻，即随着温度升高，阻值下降；反之，阻值上升。其特性曲线如图4-7所示，热敏电阻通过导线与电子温控器相连，由于温度变化，使热敏电阻阻值也发生变化，转化为线路中电压信号的高低变化．经温控器将信号放大后，拄制电路的接通与断开，实现循环制冷。温控器的电路图如图4-8所示．检测方法如图4-9所示图4-6恒温器实物与安装位置图4-7负热敏电阻系数图4-8温控器电路示意图图4-9温控器的检测图4-10蒸发器表面温度1℃以下时的电路状况下面以图4-10和图4-11所示的电子式温控器为例米说明这种温控器的工作过程。这种温控器主要由温度检测电路、信号放大电路和电子开关电路三部分组成，其中R3是负温度系统热敏电阻，用于检测蒸发器表面的温度，当蒸发器表面温度越低时，其阻值也就越大。K为电压比较器，用于比较输入电压和加载在热敏电阻R3上的电压，两者之差越大，K的输出电压也就越大，反之，则很小。TR1与TR2组成电子开关，当TR1与TR2导通时，空调控制电路接通，反之断开，压缩机继电器不工作。图4-11蒸发器表面沮度4℃以上时的电路状况当蒸发器表面温度下降到1℃以下时，热敏电阻检测到这一变化，引起其阻值升高，使得由R1与R2组成的串联分压电路中R3的分压变大，导致电压比较器K的输出电压变小，不足以驱动TR1，TR1与TR3截止，温控开关断开，压缩机继电器线圈断电，空调系统不工作。如图4-10所示。当蒸发器表面温度升高到4℃以上时，热敏电阻检测到这一变化，引起其阻值变小，使得由R1与R3组成的串联分压电路中R3的分压变小，电压比较器K的输入电压差变大。导致其输出电压变大，TR1基极电位升高，TR1-导通，接着TR2也导通，温控开关闭合，输入12V电压，经过双压开关后，控制压缩机继电器线圈通电，继电器触电闭合，接通压缩机的供电电路，空调系统开始工作。如图4-11所示二、空调放大器随着电子技术的发展，电子元器件高度集成化．体积不断缩小，功能不断扩展及智能化。汽车空调控制器在发展过程中也实现了从无到有，从简单到复杂，从低级到高级，从功能单一到多功能。例如电子式温控器只具备温控功能，怠速控制器只具有怠速控制功能，功能相当单一。而现代汽车将几种控制器做成一体，成为空调放大器(空调控制器)。这种控制器功能增加，控制精度提高．在一些普通轿车及小客车上广泛应用。现代高档轿车更是将电脑作为控制装置，进行高度智能化控制，实现了空调运行与汽车运行的统一，极大地提高了制冷效果，节约燃料，从而提高了汽车的整体性能和最佳的舒适性。下面介绍最基本的空调放大器，至于空调控制电脑将在后面的有关章节里介绍。(一)具有温度控制和怠速切断功能的放大器这种放大器由温度控制器和速度控制器组合而成。内部电路由发动机转速检测电路、温度控制电路和放大驱动电路等组成。其控制原理如图4—12所示。启动空调后，在实际工作中会出现以下四种工作情况：一是车内温度高于设定温度，发动机转速高于空调放大器设定转速。这时转速检测电路使VT1截止，温度检测电路使VT2截止。所以此时VT3饱和导通，继电器线圈通电吸合，压缩机工作。二是车内温度高于设定温度，而发动机转速低于空调设定转速。此时，转速检测电路使VT1导通，温度检测电路使VT2截止。根据电路特点分析可知，只要VT1或VT2导通，都会使VT3截止，所以此时VT3处于截止状态，继电器不工作，电磁离合器处于分离状态。三是车内温度低于设定温度、而发动机转速高于空调工作转速。这时，发动机允许空调工作，但由于热敏电阻检测到温度低于调定值，经温度检测电路放大后，将使VT1处于导通状态，仍然不能满足压缩机工作条件。四是车内温度低丁设定温度．发动机转速低于规定转速。根据前面分析可知。此时VT1、VT2均处于导通状态，故VT3截止，压缩机不工作。综合以上四种工作状态可知：只有同时满足车内温度高于设定值，转速高于设定转速，压缩机才能启动。图4-12怠速稳定和温度放大器（二）多功能手动放大器这种放大器主要应用在手动空调上，它在温度控制和速度控制基础上增加了其他功能，使放大器更加完善。下面以图4-13为例说明这种放大器的工作原理。这种放大器由工作电源、信号采集电路、执行器电路、空调放大电路等组成。空调放大器根据空调开关等各种信号，控制压缩机电磁离合器、发动机怠速提高等装置。图4-13多功能手动放大器原理框图图4-14大众手动空调放大器外观例如大众捷达、桑塔纳常用的的空调放大器J293(又称散热风扇控制器)，根据双温开关和组合压力开关信号控制散热器风扇转速的高低挡。收到空调开关信号后，根据空调开启的条件是否满足来控制调电磁离合器的接通与断开。大众手动空调放大器外观如图4-15所示，空调放大器输出控制电路如图4–15所示。图4-15空调放大器输出控制电路三、汽车加速切断装置（一）机械式加速切断器这种机械式断开器的开关是由加速板通过连杆或钢索来操纵的，当加速踏板踩到其行程的90％时，加速踏板碰到切断器的控制簧片，切断器将电磁离合器电源切断，压缩机停止运行，这样便卸除了压缩机的动力负荷，使发动机的功率用来克服汽车加速时的阻力，保证汽车有足够的动力输出，实现顺利超车。当切断器断开时，压缩机的转速被限制在最高极限转速范围内，从而保护了压缩机零件免受损坏。断开器外形图如图4-16所示。图4-16机械式加速切断器桑塔纳轿车加速控制断开装置由加速开关和延迟继电器组成。加速开关一般装在加速踏板下或装在其他位置，通过连杆或钢索来操纵。当加速踏板行程达到最大行程的90％时，加速开关及延时继电器；切断电磁离合器线圈电器，使压缩机停止工作，发动机的全部输出功率用来克服加速时的阻力，从而提高了车速。当踏板行程小于90％或加速开关打开后延时十几秒钟，则自动接通电磁离合器线圈电路，使压缩机又自动恢复工作。如图4-17所示。图4-17桑塔纳轿车加速断开器（二）真空式加速切断器这种加速切断器由发动机进气歧管真空度控制。当进气歧管真空度较低(汽车处于均速或少许加速)时，则开关处于闭合状态，空调正常工作。当进气歧管真空度较大(急加速或怠速)时，真空断开器内膜片断开触点，切断离合器电源，压缩机停止工作。当加速变缓时，真空度下降，弹簧推动膜片将触点闭合，空调系统恢复正常工作。（三）电控加速切断控制在现代电控发动机汽车上，它的加速切断功能是由电控系统来完成的。在空调开启情况下急加速时，发动机ECU通过节气门位置传感器可以检测到加速情况及加速踏板被踩下的位置，大部分有节气门拉索的电控汽车对加速踏板踩下位置的检测是由节气门开度来计算的。当节气门开度达到90％或者95％时，发动机ECU停止向空调压缩机继电器供电，切断压缩机离合器线圈的电源；有的汽车则是在加速踏板下面安装了位置检测开关，当加速踏板几乎全部踩下时，位置检测开关闭合，这一开关信号直接提供给发动机控制单元，控制单元便会切断空调压缩机继电器，空调系统停止运行8s或更长时间。具有这种电控加速切断功能的系统，其示意图如图4-18所示。图4-18高级轿车加速切断原理四、发动机怠速稳定装置（一）发动机怠速稳定装置介绍对于非独立式的空调系统．当发动机处丁怠速运行或车辆慢速行驶时，若此时开启空调，将会引起以下不良情况：1、造成发动机空负荷工况或小负荷工况怠速不稳定，甚至造成发动机熄火，影响汽车的低速和怠速性能。2、引起发动机过热。发动机空负荷或小负荷运行时，水箱和冷凝器的散热主要由冷却风扇完成，迎风通风量很少，对于冷却风扇由发动机直接驱动的汽车来说，空载或小负荷时，风压和风量均不充足，散热效果很差。冷凝器一般装在水箱前，这进一步影响水箱的散热，造成发动机过热，影响发功机的正常运行。3、空调长时间低速运行，还易造成车上用电量不足。因为怠速时发电机发出的电量相当有限，空调工作时需消耗大量电能，致使车上用电负荷过大，影响其他系统的正常工作。4、空载或小负荷工作时，还会使冷凝器散热不良，影响制冷剂的液化，致使空调制冷效果变差，甚至由于管道压力过高而发生破坏事故等。为消除这些不利影响，充分发挥非独立式空调系统的优点，实现汽车运行与空调运行的统一性，汽车上一般都设有怠速稳定装置。怠速稳定有两种方法：一种是开启空调时，只要发动机怠速低于规定转速，用怠速切断器切断压缩机电磁离合器电源，以稳定发动机怠速性能，防止发动机因负荷过大而导致灭火。这一方式被一部分丰田汽车所采用。另一种方式是在开启空调的同时，利用怠速提升装置自动提高发动机怠速，增加发动机输出功率，达到带负荷的低速稳定运转，这样便维持了空调的舒适性要求，这一方式被绝大多数汽车所采用。下面分别介绍怠速切断器和怠速提升装置。怠速切断器又叫怠速继电器，具有发动机怠速过低时。自动切断压缩机电磁离合器电源的功能。这种怠速切断器的外形如图4-19所示。它上面有个怠速设定旋钮，预选转速由人工控制，当调整到700～750r／min时，自动切断离合器电路，当调整到950r／min时再接通电路。怠速切断器上面设有一个转换开关K，将开关调至A位为自动控制，调至M位为人工控制（怠速切断器不起作用)。怠速切断器一般有4根接线，如同4-20所示．其中①接电源正极；②接电磁离合器线圈；③接搭铁；④接点火线圈负极接线柱。下面以图4-20为例分析这种怠速切断器的工作过程。图4-19怠建切断器外形图4-20怠速