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课题五自动调节汽车空调系统任务一自动调节汽车空调控制系统学习目标掌握主要功能部件的作用。熟悉放大器控制型的构造与原理。认识自动控制系统概要。熟悉温度控制的原理。【设疑和引入】自动空调器检测车内温度和车外温度、太阳辐射等，根据驾驶员所设置的温度，空调器ECU根据预先编制程序的标准，识别这些信号，从而独立地控制一个或多个执行器。自动调节鼓风机空气温度和鼓风机转速，从而将车内温度保持在设置温度。【基础知识】一、自动空调器的主要功能部件1．传感器自动空调器中使用下列半导体型传感器。采用热敏电阻的传感器，将温度变化作为电阻变化输入至控制器，其电阻和温度的关系，如图5-1-2所示。图5-1-1自动空调系统简图—蒸发器—暖风芯图5-1-2热敏电阻和温度关系图车内气温传感器车外气温传感器蒸发器传感器水温传感器太阳能传感器（1）车内气温传感器（车内传感器，室温传感器）。车内气温传感器吸入车内空气，以确定乘客舱的平均气温。采用电动机型车内气温传感器（采用电动机吸入空气），如图5-1-3，现在则普遍采用气流通过暖气装置的吸气器型，如图5-1-4和图5-1-5所示。图5-1-3电动机型气温传感器图5-1-4吸气器型气温传感器图5-1-5吸气器型气温传感器（2）车外气温传感器（车外空气传感器，车外温度传感器）。（3）蒸发器传感器。蒸发器传感器检测通过蒸发器的空气的温度，如图5-1-7（a）所示。图5-1-6车外气温传感器图5-1-7蒸发器传感器的安装（4）水温传感器。水温传感器检测发动机冷却液的温度，如图5-1-8所示。（5）太阳能传感器。太阳能传感器检测太阳辐射的变化，它采用光电二极管，将太阳能辐射变化变为电流变化输入至控制器。图5-1-8水温传感器图5-1-9太阳能传感器的安装控制器分为两种类型：一种采用集成电路，另一种采用微电脑。这些控制器称为“系统放大器”、“自动空调器放大器”或“空调器ECU（电子控制单元）”。2.控制器图5-1-10太阳辐射量和产生电量的关系采用IC的放大器控制的自动空调器，称为“放大器控制的自动空调器”：而采用微电脑的放大器或空调器ECU控制的，则称为“微电脑控制的自动空调器”，如图5-1-11所示。图5-1-11微电脑控制的自动空调器3．执行器执行器包括鼓风机电动机、压缩机和伺服电动机（用于移动风挡），如图5-1-12和图5-1-13所示。图5-1-12空气混合控制及气流方式控制伺服电动机图5-1-13进气控制伺服电动机二、放大器控制的自动空调器着重讲解用于MA70系列Supra（用于美国和加拿大以外的国家）的放大器控制的自动空调器，其组成结构如图5-1-14所示。图5-1-14MA70系列Supra放大器控制的自动空调器三、自动控制系统概要前述自动空调器，包括下列自动控制系统：温度控制鼓风机转速控制气流方式控制（出气控制）这些控制系统由位于暖风装置控制板上的控制杆和开关操纵。（1）温度控制杆。操纵这个控制杆，设定所想要的车内温度。（2）鼓风机转速控制杆。这个控制杆位于AUTO（自动）位置时，允许鼓风机自动转换至适于鼓风机空气温度的转速。（3）气流方式自动开关，如图5-1-15所示。图5-1-15气动式自动开关四、温度控制1．配置温度控制条统包括车内气温传感器、车外气温传感器、太阳能传感器、温度设定电阻器、系统放大器和空气混合控制伺服电动机，如图5-1-16所示。图5-1-16温度控制系统2．温度设定电阻器温度设定电阻器安装在暖风控制板内，其结构如图5-1-17所示，以便与温度控制杆连接，设定的温度则作为电阻变化输入至系统放大器。当控制杆设定在温度较低位置时，电阻就变得较大，设定温度和电阻的关系如图5-1-18所示。图5-1-17温度设定电阻图5-1-18设定电阻和温度的关系3．空气混合控制伺服电动机空气混合控制伺服电动机安装在暖气装置的底部，如图5-1-19所示，经连杆操纵空气混合控制风挡和鼓风机转速控制开关（有些型号采用拉线操纵水阀）。图5-1-19空气混合控制伺服电动机安装位置任务二自动汽车空调系统ECU控制电路原理学习目标熟悉自动空调的结构。熟悉自动空调的工作原理。熟悉自动空调的控制功能。【设疑和引入】本课题的任务是在学生掌握自动空调的结构组成、工作原理和控制功能的基础上，为自动空调的输入元件和执行元件的检修做好准备。【基础知识】一、全自动空调控制原理如图5-2-1所示，全自动汽车空调普遍采用电桥控制原理，其由车外温度传感器、车内传感器、阳光辐射传感器和调温键电阻组成，它和比较计算器OP1、OP2组成一个控制系统。图5-2-1全自动汽车空调系统工作原理二、全自动空调温度自动控制电路分析温度自动控制系统电路，如图5-2-2所示。图5-2-2自动空调温度控制电路三、微机控制空调系统电路分析1．出风温度（TAO）如图5-2-3所示，空调器ECU根据这个TAO使自动空调器放大器输出驱动信号至伺服电动机和鼓风机电动机，实现自动控制系统（除压缩机控制外）运行。图5-2-3出气温度控制示意图—蒸发器—暖风心TAO可由下式计算得出：TAO=A×TTEST−B×TTR−C×TTAM−D×TTS+E式中：TTEST——设定温度（℃）；TTR——车内气温（℃）；TTAM——车外气温（℃）；TTS——太阳辐射强度的相应温度（℃）；A、B、C、D、E——常数。2．温度控制微机控制的自动空调器的温度控制系统的基本组成包括车内温度传感器、车外温度传感器、太阳能传感器、蒸发器温度传感器、水温传感器、温度设定电阻器、自动空调控制ECU和空气混合控制伺服装置，如图5-2-4所示。图5-2-4温度控制系统的组成其中太阳能传感器采用光电二极管，其余四种温度传感器采用负热变的热敏电阻。如图5-2-5所示，安装在自动空调器放大器内的微机，根据计算所得的TAO和来自蒸发器传感器的信号（TE），按下式计算空气混合控制风挡的开度（Ksw）：式中，A、B、C——常数。AOTEswTE()100%()TATBKCTB空调放大器根据Ksw值确定空气混合控制伺服电机电流方向，驱动空气混合控制伺服电机工作，改变混合门位置。从而控制鼓风机送风温度，如图5-2-5所示。图5-2-5出气温度控制示意图（1）当Ksw接近0时。当计算所得的TAO和来自蒸发器传感器的温度信号几乎相等时，Ksw就接近0。（2）当Ksw小于0时。当TAO小于TE时，Ksw0，表明需要降低鼓风机空气温度。（3）当Ksw大于0时。当TAO大于TE时，Ksw0，表明需要提高鼓风机空气温度。3．鼓风机转速控制如图5-2-6所示，鼓风机转速控制由鼓风机转速控制开关电路和水温控制开关电路构成。鼓风机转速控制开关包括：自动空调放大器、鼓风机电阻器和功率三极管。图5-2-6鼓风机控制电路图（1）鼓风机转速的自动控制。鼓风机转速的自动控制过程与温度控制相似，是根据TAO值自动控制鼓风机转速。AUTO（自动）开关位于暖风装置控制板上。当这个开关接通时，自动空调器放大器根据TAO的电流强度控制鼓风机转速，如图5-2-7所示。图5-2-7鼓风机转速与TAO信号值的关系①低速运转。如图5-2-8所示，AUTO开关位于暖风装置控制板上。当这个开关接通时，安装在自动空调器放大器内的微机接通VT1，启动暖风装置继电器，这时电流从蓄电池流至暖风装置继电器，然后流至鼓风机电动机，再流至鼓风机电阻器，后接搭铁，这样就使鼓风机电动机低速运转。同时AUTO和LO（低速）指示灯亮。图5-2-8低速运转时的电流流向②中速运转。如图5-2-9所示，当AUTO开关接通时，与低速控制时一样，启动暖风装置继电器。安装在自动空调器放大器内的ECU，将从TAO值计算所得的鼓风机驱动信号，经BLW端子输出至功率三极管。于是，电流从蓄电池流至暖风装置继电器，然后至鼓风机电动机，再流至功率三极管和鼓风机电阻器后接搭铁。这样，就使鼓风机电动机以相应于鼓风机驱动信号的转速运转。同时AUTO指示灯亮，LO、M1（中速1）、M2（中速2）、HI（高速）指示灯也根据情况可能发亮。电流流向为：蓄电池→暖风装置继电器→鼓风机电动机→功率晶体管和鼓风机电阻器→接地，鼓风机电动机中速运转。图5-2-9中速运转时的电流流向③高速运转。如图5-2-10所示，当AUTO开关接通时，允许安装在自动空调器放大器内的ECU接通VT1和VT2，驱动暖风装置继电器和鼓风机风扇继电器，于是电流从蓄电池流至暖风装置继电器，然后至鼓风机电动机，再至鼓风机风扇继电器后接地搭铁。这样，就使鼓风机电动机以高速运转。同时，AUTO和HI指示灯亮。图5-2-10高速运转时的电流流向（2）预热控制。在自动空调的鼓风机转速控制中，用水温传感器检测发动机冷却液的温度，实现微机控制自动空调器内的预热控制功能。当冷却液的温度不低于30℃或40℃（因车型不同而不同）时，鼓风机电动机首先转动，如图5-2-11所示。图5-2-11预热控制（3）时滞气流控制。汽车如果长时间停驻在炎热阳光下，空调器启动后，往往会立即放出热空气，装有时滞控制功能的空调器能防止这类问题发生。当以下条件满足而且在发动机启动时，这个控制可根据蒸发器传感器检测到的冷气装置内的温度运行。①压缩机启动。②位于暖风装置控制板上的AUTO开关接通。③当BI-LEVEL开关按下时，气流方式设置在FACE，或已设置在BI-LEVEL。工作过程一：当冷风装置内的温度高于30℃时。在压缩机接通时，时滞控制使鼓风机风扇关断并保持4s，使冷却装置内的空气冷却。在这以后约5s，时滞控制使鼓风机以低速运转，将已冷却的空气送至车厢，如图5-2-12所示。图5-2-12时滞气流控制（温度不低于30℃时）工作过程二：当冷却装置内的温度低于30℃时。在压缩机接通时，时滞控制使鼓风机先以低速运转约5s，如图5-2-13所示。图5-2-13时滞气流控制（温度低于30℃时）（4）鼓风机启动控制。如图5-2-14所示，鼓风机启动控制器使鼓风机驱动信号在鼓风机开关先接通约2s后，才输送到功率三极管，以防止功率三极管被启动电流冲击而损坏。在这2s内，鼓风机启动控制器使鼓风机低速运转。图5-2-14鼓风机启动控制（5）手动控制。手动控制根据手动开关的操纵，将鼓风机驱动信号输送至功率三极管。不过，若操纵HI开关，这个开关就会接通鼓风机风扇继电器，并使鼓风机高速运转。4.送风模式控制（出气控制）如图5-2-15所示，微机控制自动空调器的气流方式与放大器控制自动空调器基本一样，都是由自动空调器放大器输送信号至伺服电动机，控制伺服电动机正向或反向转动，然后经连杆使气流方式控制风挡位置改变。图5-2-15鼓风机启动控制电路图5．进气控制进气控制仅用于某些特定国家的车型。这个控制是根据TAO值来确定RECIRC（循环空气）或FRESH（新鲜空气）是否作为当时工作方式，并将这个决定输出至进气控制伺服电动机，从而执行控制。如图5-2-16所示，当电压施加在端子①与②或①与③上时，电动机启动。根据内置于自动空调器放大器中的微机参考TAO值，确定何种方式作为当前工作方式，并根据这一决定，接通FRESH（新鲜空气三极管VT2。图5-2-16进气模式伺服电动机控制电路图这使触点B接地，在端子①与③之间产生电压，这一电压使电流从端子①流至电动机，经移动触点至端子③，然后至FRSVT2，最后至接地，启动电动机。从而使移动触点离开RECIRC位置至FRESH位置，这就将移动触点从触点B拉开，进入FRESH方式。6．压缩机控制（1）压缩机电磁离合器控制。如图5-2-17所示，空调控制器总成从端子MGC将电磁离合器ON（接通）信号输出至发动机和ECU。发动机ECU收到该信号后，便会由端子ACMG传送信号，接通空调电磁离合器的继电器，从而接通空调压缩机电磁离合器。空调控制器总成还通过端子A/CIN监测电压是否输至电磁离合器。图5-2-17电磁离合器控制电路图（2）可变排量压缩机的控制。可变排量压缩机的工作控制模式有三种。①全容量运作模式。如图5-2-18所示，在全容量运