汽车空调控制系统

汽车空调与空调控制系统校企三班专用课件本章主要内容汽车空调制冷系统的结构原理汽车空调取暖与配气系统汽车空调系统的控制6.1概述空调及其自动控制系统是汽车现代化标志之一，目前汽车空调除了作为改善工作条件、提高工作效率的重要手段外，还是提高汽车市场竞争力的重要手段，空调正成为车辆不可缺少的重要附件。“汽车空气调节”简称汽车空调采用人为方式对车内空气流量、温度、湿度和清洁度调节。20.1.1汽车空调的功能现代汽车空调的基本功能：改善车内驾乘人员的舒适性。车内舒适性：车内的温度、湿度、空气的清新度现代汽车空调就是将车内封闭空间的环境调整到对人体最适宜的状态，为此空调系统就必须具备表20-1中所述功能。20.1.1汽车空调的功能20.1.2汽车空调的组成和类型1．汽车空调的基本组成制冷系统：用于对车内空气或车外进入车内的新鲜空气进行冷却，使车内达到凉爽舒适。供暖系统：用于对车内空气或车外进入车内的新鲜空气进行加热、除湿，使车内达到温暖舒适。通风系统：用于将车外的新鲜空气引进车内，达到通风、换气的目的。空气净化装置：用于除去车内空气中的尘埃、异味、使车内空气变得清洁，目前只用于高级轿车上。20.1.2汽车空调的组成和类型2．汽车空调的类型(1)按驱动方式分①独立式空调②非独立式空调(2)按空调的功能分①单一功能型空调。②冷暖一体型。(3)按空调系统的控制方式分①手动调节②电控气动自动调节③全自动调节20.1.3汽车空调技术的发展1．国外汽车空调技术发展概况单一取暖阶段单一冷气阶段自动控制阶段冷暖一体化阶段微型计算机控制阶段20.1.3汽车空调技术的发展2．国内汽车空调技术的发展国内最早的汽车空调装置是20世纪70年代的红旗轿车。20世纪80年代才开始生产国产客车空调装置。国内汽车空调的发展趋势如下。涡旋式压缩机换热器结构改进电子膨胀阀采用智能化模糊控制技术20.2.1制冷系统的组成与工作原理1．汽车空调制冷系统的组成与基本原理汽车空调制冷系统由压缩机、冷凝器、膨胀阀、储液干燥器、蒸发器等组成，如图20-1所示。20.2.1制冷系统的组成与工作原理制冷原理压缩机1吸入在蒸发器2中吸收热量后的低压、低温的制冷剂气体，并把其压缩成高压、高温的气体后送入冷凝器6，与环境空气进行热交换（散热），放热后变成高压液态制冷剂，经储液干燥器5除湿、过滤后输入膨胀阀3节流、降压，再通过蒸发器2吸收车内热量蒸发后回压缩机。制冷剂如此循环流动，从而调节了车内空气的温度和湿度。20.2汽车空调制冷系统汽车空调制冷系统是通过制冷工质在系统内循环流动，由制冷工质的液态和气态转换过程，将车内的热量传递到车外，达到车内降温的目的。制冷工质在此称作制冷剂，其种类很多。目前汽车空调系统中使用的制冷剂是R134a(CH2FCF3一四氟氢碳)，其性能与R12接近（氟里昂R12(CF2CL2一二氟二氯甲烷)，由于对大气同温层的臭氧层有破坏作用，被淘汰，）。但不破坏臭氧层。国内目前R12和R134a两种制冷系统都有，因此要注意两种制冷剂绝不能混淆使用。20.2.1制冷系统的组成与工作原理２.制冷系统各组成件的作用压缩机冷凝器膨胀阀储液干燥器蒸发器20.2.1制冷系统的组成与工作原理(1)压缩机压缩机是制冷系统的心脏部件，起抽吸、压缩制冷剂并使其不断循环的作用，其功能归结为。①抽吸作用：压缩机的抽吸与膨胀阀节流作用相配合，使蒸发管内的制冷剂压力下降，实现制冷剂从液态向气态的转化过程，通过吸热，带走车厢内的热量。②压缩作用：压缩机将低压气态制冷剂压缩，使其压力和温度升高，实现制冷剂从气态向液态的转化过程，并通过冷凝器释放热量，将热量排放到车外。③循环泵作用：压缩机的不断抽吸和压缩，实现了制冷剂的循环流动，因此压缩机也是制冷剂循环流动的动力源。压缩机的种类：往复式、回转式、涡旋式。20.2.1制冷系统的组成与工作原理(2)冷凝器冷凝器是一种热交换器。它将压缩机排出的高温、高压气态制冷剂的热量吸收并散发到车外，并通过风扇和汽车迎面来风对其进行强制冷却，使气态制冷剂变为高温、高压的液态制冷剂，其工作过程如图20-2所示。20.2.1制冷系统的组成与工作原理汽车常用的冷凝器有管片式及管带式两种。制冷剂的冷凝过程分为三个阶段。①高温、高压制冷剂蒸气转变为饱和蒸气过程。过热的制冷剂蒸气进入冷凝管后，通过冷凝管的散热作用，很快就降为饱和温度。②饱和制冷剂蒸气转化为饱和液态过程。此过程制冷剂温度不发生变化，但制冷剂蒸气的液化过程释放出大量的热。制冷剂循环过程的大部分热量就是通过此阶段散发出去的。③饱和液态制冷剂冷却为过冷液体过程。饱和液态制冷剂的温度要比环境温度高，因此冷凝管中的饱和液体将会进一步冷却。20.2.1制冷系统的组成与工作原理(3)膨胀阀膨胀阀安装在蒸发器的入口处，是一种感温和感压自动阀，通过其节流作用将高压液态制冷剂的压力降低，它可根据流向压缩机的制冷剂温度变化，自动调节制冷剂的流量，以确保流入压缩机的制冷剂为气态。汽车空调中所使用的膨胀阀有内平衡式、外平衡式及H形等不同的结构形式。20.2.1制冷系统的组成与工作原理(4)储液干燥器储液干燥器的功用是过滤、除湿、气液分离及临时性地储存一些制冷剂。储液干燥器主要由滤网、干燥剂、储液罐、玻璃观察孔、引出管、易熔塞、低压开关等组成，如图20-3所示。由冷凝器流来的液态制冷剂进入储液罐，经滤网过滤、干燥剂除湿后，再经引出管流出到膨胀阀。玻璃观察孔安装在引出管的上方，以观察制冷剂的量是否足够及制冷剂中是否有水分。易熔塞是一种保护装置，当储液干燥器内部压力达3.0MPa，温度达到100～105℃时，易熔塞熔化，排出制冷剂，保护制冷系统的机件免遭损坏。20.2.1制冷系统的组成与工作原理(5)蒸发器蒸发器也是一种热交换器，它将其表面空气的热量吸收，形成冷空气。这样，鼓风机将冷空气吹入车厢，就可实现对车厢内空气的降温和除湿。蒸发器的工作过程为：经膨胀阀节流后的制冷剂湿蒸气进入蒸发器后，吸收热量而沸腾，并成为饱和蒸气。这一过程中蒸发压力始终保持不变，对应的蒸发温度也保持不变。鼓风机不断地将蒸发器外表面温度较低的空气吹入车厢内、使车内的温度降低。20.2.2汽车空调制冷系统控制电路1．制冷系统基本控制电路汽车空调种类较多，其控制电路各不相同。空调制冷系统中的电路基本由电磁离合器、风扇电动机、发动机转速自动调整装置、安全电路、压力开关电路、温度控制器、继电器、温度控制开关等部分组成。汽车空调制冷系统基本电路如图20-5所示。20.2.2汽车空调制冷系统控制电路2．空调制冷系统控制电路部件作用与原理(1)电磁离合器电磁离合器安装在压缩机前端，受温度控制开关、压力开关控制。它由压力板、弹簧片、引铁、带轮、固定铁心和线圈组成，如图20-6所示。压力板用半圆键与压缩机轴相连，是电磁离合器的从动件。当电磁离合器线圈通电时，使铁心产生磁力，将引铁3吸贴在带轮端面上并随之转动(离合器结合)，使压缩机开始工作。当电磁离合器线圈断电时，铁心磁力消失，电磁离合器分离，压缩机停止工作。20.2.2汽车空调制冷系统控制电路(2)温度控制开关温度控制开关感受的温度有蒸发器表面温度、车内温度、大气温度。它根据蒸发器表面温度来控制压缩机的运行与停止。它一般安装在蒸发器中，出厂时已调好最低开关温度。当车内温度大于调定值时，温控开关闭合，压缩机工作；当车内温度小于调定值时，温控开关断开，压缩机停止工作。所以它能保持车内温度一定，也称恒温器。汽车空调制冷系统常用的温控开关有热力杠杆式和热敏电阻式两种。20.2.2汽车空调制冷系统控制电路1)热力杠杆式温控开关热力杠杆式温控开关由两对触点、弹簧片、挺杆、膜片盒毛细管组成，如图20-7所示。膜片盒内装有制冷剂，毛细管贴附在蒸发器上。当蒸发器温度升高时，膜片盒内的制冷剂蒸发压力增大，膜片拱曲经弹性支架推动挺杆使弹簧片转动，触点闭合，压缩机工作；当蒸发器温度降低时，膜片盒内压力减小，膜片收缩，挺杆在弹簧的作用下回位，弹簧片复原使触点断开，压缩机停止工作。如此反复，使车内温度保持在某一调定值。20.2.2汽车空调制冷系统控制电路2)热敏电阻式温控开关为了更精确地控制蒸发器出口温度，有些车型采用了热敏电阻和放大电路组成的温控开关。热敏电阻安装在蒸发器出口，具有负的温度系数。在放大电路中，温度调整电阻与热敏电阻串联，它可设定制冷系统的温度。热敏电阻式温控开关如图20-8所示。温度调整电阻阻值设定后，放大器中B点的电位高低由热敏电阻的阻值的大小决定。当车内温度高于设定温度时，热敏电阻阻值减小，B点电位降低，V3截止，V4导通，继电器2的线圈通电使触点闭合，电磁离合器接合，压缩机工作；相反，热敏电阻阻值增大，B点电位升高，V3导通，V4截止，压缩机停止工作，如此周而复始，使车内的温度保持在设定的温度值。调整温度调整电阻的阻值，可改变A点的电位。当阻值减小时，A点电位降低，V1、V3截止，V2、V4导通，压缩机工作，设定的温度低，反之阻值增大时，设定的温度高。20.2.2汽车空调制冷系统控制电路20.2.2汽车空调制冷系统控制电路(3)发动机转速自动调节装置1)怠速控制装置在非独立式空调制冷系统中，一般都设有怠速控制装置，其功用是防止汽车临时停车或低速行驶时，空调制冷系统工作导致发动机转速不稳，甚至熄火。2)加速控制装置为保证汽车高速超车时，有足够的动力，还设有超车加速控制装置，以便在超车加速时使空调压缩机暂停工作。20.2.2汽车空调制冷系统控制电路1)怠速控制装置控制化油器节气门的怠速控制装置的组成与工作原理如图20-9所示。不使用空调时，电磁阀1的线圈中无电流通过，接通真空通路，真空膜片阀3的膜片上移，通过杆件带动限位器6处于图20-9a位置，此时节气门处于正常怠速运转位置。当使用空调时，空调开关2接通真空转换电磁阀线圈电路，切断真空通路，大气压力作用于真空膜片阀3膜片上方，在弹簧力的作用下使膜片下移，通过杆件带动限位器6处于图20-9b位置，怠速时的节气门保持略开状态，达到提高发动机怠速的目的。20.2.2汽车空调制冷系统控制电路20.2.2汽车空调制冷系统控制电路2)加速控制装置加速控制装置由加速开关和延迟继电器组成，如图20-10所示。加速开关一般装在加速踏板下，或装在其他位置通过杆件或拉索来控制。当加速踏板踏下行程达到最大行程的90％时，加速开关闭合，延迟继电器使电磁离合器分离，压缩机停止工作，发动机加速运转，以提高车速。当踏板行程小于90％时，加速开关断开后延时十几秒钟就自动使电磁离合器接合，压缩机自动恢复工作。20.2.2汽车空调制冷系统控制电路(4)高压保护开关高压保护开关作用：防止制冷系统压力过高而使压缩机过载及有关器件损坏，一般将其安装在高压管路上或储液干燥器上。它分触点常闭型和常开型两种。触点常闭型的触点串联在电磁离合器线圈电路中，压力导入口直接或通过毛细管连接在高压管路上，其结构如图20-11所示。20.2.2汽车空调制冷系统控制电路当制冷系统高压管路压力正常时，触点闭合，压缩机工作；当制冷系统高压管路压力越过某一值时，高压的制冷剂将推动膜片带动触点张开，使电磁离合器分离，压缩机停止工作。触点常开型高压保护开关一般用来控制冷凝器风扇电动机和高速档电路，当压力超过某规定值时，触点闭合，风扇高速运转，以加强冷凝器的冷却能力。20.2.2汽车空调制冷系统控制电路(5)低压保护开关功用：当制冷系统严重缺少制冷剂时，防止压缩机继续工作。它一般安装在冷凝器与膨胀阀之间的高压管路上或储液干燥器上，其结构与触点常闭型高压保护开关相似，只是触点为常开。当制冷系统高压侧压力高于0.21MPa时，触点闭合使电磁离合器接合，压缩机工作；当其低于0.21MPa时，触点断开使电磁离合器分离，压缩机停止工作。(6)发动机冷却液过热开关功用：在发动机过热的情况下，停止压缩机运转。它一般安装在发动机冷却液箱或冷却液管路上，当发动机冷却液温度超过规定值时使电磁离合器分离，压缩机停止工作。20.3汽车供暖、通风系统汽车空调供暖系统的功用是在寒