第4章 汽车空调系统的电路与电器设备

汽车空调结构原理与维修4.1汽车空调系统电路汽车空调系统配置有压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、鼓风电动机等主要部件，汽车空调电路的任务便是对上述配置的工况进行调节和控制第4章汽车空调系统的电路与电器设备轿车空调电路1—压缩机和电磁离合器2—点火线圈3一压力开关4—鼓风电动机开关[高(Hi)、中(ME)、低(Lo)、关(OFF)]5一鼓风电动机6—点火开关7一熔断器8一温度调节旋钮9—敏电阻10—温度检测电路11—发动机转速检测电路12—放大器1、电源的控制这部分包括了蓄电池、点火开关、熔丝继电器以及鼓风电动机开关、鼓风电动机、电磁离合器等。当点火开关接通，只需鼓风电动机开关闭合(在Hi、ME、Lo三档中之任一档时)空调电路便开始正常工作，此时，电磁离合器吸合，使压缩机运转，从而制冷系统进行循环，开始制冷。由于鼓风电动机的运转，被蒸发器制冷的空气亦被送人车厢内。2、压缩机电磁离合器的控制由于轿车的压缩机是由发动机直接驱动，所以当电磁离合器吸合后压缩机才会随之运转作动力输出，而电磁离合器的吸合，必需是它的线圈通电，产生电磁吸力，使动力压板吸合在带轮上，再通过带轮来带动压缩机运转。压缩机电路原理图1—压缩机电磁离合器2—蓄电池3—继电器4—触点5一继电器线圈6—发动机转速检查电路7一怠速稳定放大器3、空调安全保护控制电路这是制冷系统正常安全运行的必备电路。因为当制冷系统由于某种原因而导致压力升高时，如果没有保护装置，将会引起制冷系统的运行事故。在这时，采用压力开关将系统断开，使压缩机停止运行，从而保护了压缩机和制冷系统。在压力开关中，一般采用将此高压导人开关内让开关的触点在机械力的作用下强行分离，从而切断了开关回路，电磁离合器分离，使压缩机停止运行。4．2汽车空调温度控制器1、温度控制器温度控制器也叫恒温器、热敏开关等。它是汽车空调电路控制系统里用做温度控制的一种基础元件。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电路的通断信号，以实现压缩机的循环通断控制，驾驶员预置温度后，温控器在选定的位置上往复地使离合器结合和断开，起到调节车内温度、防止蒸发器结霜及避免压缩机产生液击作用。有些车还将温控器用作空气混合调节风门的控制。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。它主要有两种形式：机械式和电子式。离合器循环控制的制冷系统1一压缩机2一冷凝器3一储液干燥器4一内平衡膨胀阀5一蓄电池6一温控器7一电磁线圈8一蒸发器9一毛细管温控器（1）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组成。机械式温控器结构1一调温轴2一控温板3一主弹簧4一调温凸轮5一毛细管6一感温剂7一膜盒8一杠杆9一接线柱10二温差调节螺钉11一动触头12一静触头13一调温螺钉14一固定架感温系统主要由毛细管和波纹管构成，在这个密封的空腔内充满处于饱和状态的感温剂。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，感温装置内的工质也随温度而发生压力变化，使波纹管伸长或缩短，并将压力信号传递出去，控制电路的通断。在一定的温度变化范围内，感温工质的压力与温度变化呈线性关系。波纹管式感温器•机械式温控器中的工作过程•波纹管2和注满制冷剂：R12或C02的毛细管1相连，毛细管感温元件设置在蒸发器冷气通过的位置，或置于蒸发器的尾管部分，当蒸发器的温度变化，毛细管中的R12或C02的温度亦随之发生变化，温度变化相应压力亦发生变化，随着压力的升高，压力也增大，该压力的增加，便推动波纹管处的膜片运动，从而推动机械杠杆，使触点7闭合，使电磁离合器9线圈通电吸合，压缩机运行，制冷系开始工作。当车厢内温度降至设定温度以下时，膜片收缩作反向运动，弹簧帮助其复位，带动杠杆绕支点逆时针旋转，触点7分离，电磁离合器9线圈断电分离，此时，压缩机停止运行，制冷系统亦停止工作。机械式温控器中的工作过程1一毛细管2—波纹管3一轴4—凸轮5—调节弹簧6—温度调节螺钉7一触点8—蓄电池9—电磁离合器10—弹簧2、温度和速度控制电路分析汽车空调的温度和速度控制的电路特点表现在只有发动机在某一转速以上时，压缩机电路才能接通，从而达到温度、速度控制的目的。由于是电子调节，所以调定的温度更准确。速控及电子恒温电路温度和速度控制的复合电路：当鼓风机、冷气开关和调速电阻A开关接通后，温控电路便处于工作状态，VT3导通，继电器S1接通，指示灯HL2接通，速度控制电路进入准备工作状态，当发动机处于工作转速以上(四缸机为800~1500r／min，六缸机为530~1000r／min)时，速控电路开始运行。图中S1是温调电位器，用来设定温度。S2为速度接触电位器，以设定进人工作态的转速C3为积分电位器，它的量值同样决定电路进入工作态的转速。其工作过程如为，当VT7导通，继电器K2接通，压缩机离合器电器M，整个空调制冷系统运行。4．3发动机怠速调整装置当汽车临时停车和慢速行驶时，发动机处在小负荷或空载负荷运行工况。此时，非独立空调系统会出现由于压缩机所需转矩的增大，而发动机的负荷增大的矛盾，其结果会造成发动机的怠速工况不稳定，甚至导致发动机熄火，影响汽车的低速和怠速性能。为了保证汽车的怠速稳定性能，必须增加怠速稳定控制器。以保证在发动机怠速时能自动切断空调压缩机的离合器电路。1、怠速继电器怠速继电器的功能是当发动机处于怠速工况时，自动切断电磁离合器电路，停止发动机驱动压缩机来稳定发动机怠速工况的装置。这种装置是利用点火线圈的脉冲数作为转速控制信号，并将信号输入到怠速继电器的电路中。汽车空调系统的怠速继电器在点火线圈的初级低压负极上。怠速继电器外观怠速继电器的工作原理：怠速继电器工作时，三极管VTl的基极与点火线圈初级绕组的负极接通，故能在点火线圈上得到和发动机转速一致的脉冲信号。脉冲信号经过VTl放大，二极管VD2、VD3的整流和C1、C3的滤波后，便变成一个脉冲信号，该信号输入到由VT2和VT3组成的稳态触发电路中，该电路的功能是在外加结果触发下，稳态触发电路在晶体管VTl截止，VT2饱和的稳定状态迅速地翻转到VTl饱和、VT2截止的另一个稳定状态。通过调节RP的电阻值，使VT2基极电压在发动机700r／min时正好小于0(VT2截止的条件是：对于NPN管，VB0；对于PNP管，VB0)，则VT2截止，VT3饱和；VT4截止，VT4集电极将无电流经过继电器的电磁线圈，继电器触点断开，将压缩机离合器电路切断，压缩机停止运行。当发动机的转速大于750r／min时，触发器中VTl的基极电压由于脉冲信号的增强处于VB0的某一触发器的翻转电压；则VTl导通，VT2截止，触发器输入信号到VT4的基极，放大后使继电器的电磁线圈有电流通过，从而产生磁场，触点开关闭合，使离合器的电路接通，压缩机运行。怠速继电器电路2、怠速转速提高器怠速继电器的功能是在汽车怠速行驶时，自动切断压缩机离合器电源，使制冷压缩机停止运行。这时车内空调将不制冷，车内温度将上升。怠速转速提高器是一种自动装置，它能在汽车低速行驶和停车怠速运转时，当发动机仍然在驱动压缩机的情况下，自动提高发动机转速，增加一定的功率来保证压缩机继续工作，而汽车仍然维持在无功率的输出状态。若这时空调压缩机不运行(当空调总控制电路断开)，发动机仍能按原来调定的转速下进入怠速工况，而不必重新调定怠速油门开关。真空转换阀(VSV)怠速转速提高器如果发动机怠速时，不需要空调系统工作，真空转换阀的电源被切断，电磁线圈的磁场消失；弹簧将VSV阀芯顶下，关闭真空驱动器的通大气的通路，此时真空罐中负压将作用在真空驱动器上，通过杠杆使化油器的节气门不受障碍而能回到怠速位置。当空调器的开关接通时，转换阀的线路有电流通过，阀芯受到磁场作用而上升，关闭真空罐和真空驱动器的真空管路，真空驱动器便接通大气压通路，在大气压力下，真空驱动器的弹簧使杠杆上升，杠杆又将节气门移到比怠速位置稍大的位置上；这样发动机转速提高，增大功率输出以供空调系统的压缩机和风扇驱动所需。VSV工作原理a)空调系统(制冷)不工作b)空调系统(制冷)工作1一真空管2口电磁离合器3一大气接口4口节气门5一化油器喉管6—杠杆7一真空驱动器8一电磁真空阀VSV阀的真空源也可以直接从节气门下方引出直接引自节气门真空的VSV阀a)空调系统(制冷)不工作b)空调系统(制冷)工作1一节气门2一真空引口3一VSV阀4—空调开关5一真空驱动器6一怠速喷油嘴7一主喷油嘴8一连杆9一杠杆3、微机控制怠速系统在电控燃油喷射系统中，发动机怠速由发动机电脑控制。当空调系统启动时，发动机ECU控制怠速控制阀增大开度，增大旁通进气量，提高发动机怠速。微机控制怠速系统4．4加速切断装置汽车在加速或超车时，发动机需要输出最大功率，如果启动空调，会消耗发动机功率，降低汽车的加速性能，同时会使压缩机超速损坏。加速切断装置的作用是在汽车加速或超车时暂时切断压缩机离合器电路，提高汽车的加速性能，同时保护压缩机。加速切断装有机械式、真空式和微机控制式三种形式。1、机械式加速切断装置其开关由加速踏板通过连杆或钢索来控制，当加速踏板踩到其行程的90％时，开关断开，压缩机离合器电路断开。机械式加速切断装置1一加速切断装置2一加速踏板托架3一加速踏板总成2、真空式加速切断装置真空式加速切断装置由发动机进气歧管真空度控制，当汽车匀速或少加速行驶时，进气歧管真空度较小，开关闭合，空调正常工作；当汽车急加速或怠速行驶时，进气歧管真空度较大，开关断开，空调停止工作。3．微机控制式加速切断装置高级轿车上，车身计算机控制压缩机离合器电路。车身计算机根据节气门位置传感器和曲轴位置传感器信号感知急加速状态时，车身计算机控制断开压缩机离合器电路几秒钟，以实现加速切断控制。微机控制加速切断装置4．5鼓风机控制要使车内有一个舒适的环境，除了要控制送风温度外，还应根据环境变化和乘员的不同需要，控制鼓风机的转速，以控制送风速度。一般通过改变线路中的电阻值来实现。根据控制方法的不同可分为三种形式：由鼓风机开关和调速电阻联合控制、电控模块通过大功率晶体管控制及晶体管与调速电阻器组合型控制。1、由鼓风机开关和调速电阻联合控制风机的控制档位一般有二、三、四、五速四种，最常见的是四速，通过改变风机开关与调速电阻的接通方式可令风机以不同转速工作。风机开关处于I位置时，至电动机的电流须经过三个电阻，风机低速运行，开关调至Ⅱ位置，至电动机的电流须经两只电阻，风机按中低速运转，开关拨至Ⅲ位置时，至电动机的电流只经过一个电阻，风机按中高速运转，选定位置Ⅳ时，线路中不串任何电阻，加至电动机的是电源电压，风机以最高速运转。风机调速控制电路1一风机开关2一调速电阻3一限温开关4一风机调速电阻2、电控模块通过大功率晶体管控制现代中高档轿车为实现风速的自动控制，风机的转速一般由电控模板通过大功率晶体管控制。功率组件控制风机的运转，它把来自程序机构的风机驱动信号放大，放大器的输出信号根据车内情况，按照指令提供不同的风机转速，如果车内温度比所选定的温度高很多，在空调工作状态下，风机将高速运转；而当车内温度降低时，风机速度又降为低速。相反，如果车内温度比所选定的温度低得多，在加热状态下，风机将被起动为高速；而当车内温度上升后，风机速度降为低速。用晶体管控制的风机电路1一点火开关2一加热继电器3一空调控制器4一鼓风电动机5一晶体管6一熔丝7一鼓风机开关3、晶体管与调速电阻器组合型控制鼓风机控制开关有自动档(AUTO)和不同转速的人工选择模式，当鼓风机转速控制开关设定在“AUTO'’档时，鼓风机的转速由空调电脑根据车内、车外温度及其它传感器的参数控制。若按动人工选择模式开关，则空调电路取消自动控制功能，执行人工设定功能。晶体管与调速电阻器组合型4．6电磁离合器汽车空调电磁离合器的功能是控制发动机与压缩机之间的动力联系。当电源接通时，电磁离合器将发动机的动力传递给压缩机主轴。使压缩机处于工作状态；当电源断开，电磁离合器便切断发动机与压缩机的联系，使压缩机停止工作；所以电磁