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1、第六章 汽车空调自动控制系统第一节 汽车空调自动控制系统工作原理一、汽车空调自动控制系统概述现代汽车空调自动控制系统，由于采用了先进的控制理论和应用了计算机技术，在控制方式、控制精度和舒适性及工作可靠性方面，与传统手动控制空调系统已经有了本质的区别，只要驾驶员设定好所需工作温度，系统即自动检测车内温度和车外温度、太阳辐射和发动机工况，自动调节鼓风机转速和所送出的空气温度，从而将车内温度保持在设定范围内，并适度调节空气质量。有些高级轿车的空调自动控制系统除了温度控制和鼓风机转速控制外，还能进行进气控制、气流方式控制（送风控制）和压缩机控制，并保证系统安全可靠的工作。当系统出现故障时，还可以自动检
2、测和诊断故障部位，并且以故障代码的方式告知维修技术人员。汽车空调自动控制系统的应用，免去了手动调节的麻烦，减轻驾驶员的疲劳，在人类现代化进程中，使汽车作为代步和运输交通工具的单一性能得以不断的拓展和延伸。典型的汽车空调自动控制系统的基本组成和工作原理见图6-1所示。图6-l 汽车空调自动控制系统甚本组成和工作原理图汽车空调自动控制系统的基本工作模式是：传感器（设定参数）控制器执行器。其中传感器包括一系列检测车内、车外，导风管空气温度变化和太阳辐射的传感器，以及发动机工况的传感器，并将它们变成相应的电量（电阻、电压、电流），送入控制器；早期的控制器是由电子元件，如分立晶体管、运算放大器组成，现代
3、控制器由单片微处理器或组成系统的车身计算机构成，它根据各传感器所检测的温度参数，发动机运行工况参数和空调系统工况参数，经内部电路分析、比较后，单独或集中对执行器的动作进行控制。这种控制过程，可以计算出设定参数与实际状况的工作差别，精确的控制执行器按照程序完成空调的既定工作。而执行器则采用大量的自动元件，如：调速电动机控制的风机，步进电动机控制的风门等，高效、可靠的完成调节空气质量的任务。同时，自动空调还具备完善的自我检测诊断功能，并与汽车其他计算机系统交换数据，协调车辆平稳、安全、舒适的运行。汽车空调自动控制系统基本结构见图6-2所示。图6-2 汽车空调自动控制系统基本结构图二、放大器控制型自
4、动空调系统图6-3所示为放大器控制型自动空调系统工作原理。该系统用电桥-运算放大器组成的比较器电路构成。电桥由外界环境温度传感器、车内温度传感器、阳光辐射传感器和调温键电阻组成，它和运算比较器OP1、OP2组成一个控制系统。分别控制升温和降温真空电磁阀，将电信号转变成真空信号，调节真空伺服驱动器，带动控制杆对调温门开度、风机转速和热水阀开闭进行综合控制，达到控制温度恒定的目的。图6-3 放大器控制型自动空调系统工作原理图l-调温电阻； 2-电桥； 3-车外温度传感器； 4-阳光辐射传感器；5-风道温度传感器； 6-车内温度传感器； 7-比较计算器； 8-升温真空电磁阀； 9-降温真空电磁阀；
5、10-反馈电位器； 11-真空罐；12-接发动机进气歧管； 13-真空控制器； 14-真空伺服驱动器；15-风扇转速开关； 16-控制杆； 17-调温门； 18-热水阀开关放大器控制型自动空调系统工作过程如下：当设定的温度为25，车外温度为30时。空调系统初始运行。在电桥电路中，由于设定调温电阻与传感器桥臂的总电阻低，电桥不平衡，此电桥输出电位VBVA，比较器OP1有电流输出，降温真空电磁阀DVc通电工作，使管路与大气相通。比较器OP2无电流输出，升温真空电磁阀DVH，截止，切断管路与真空罐的通路，从而使真空伺服驱动器的真空度减少，膜片在大气压作用下，使控制杆向朝上的方向移动，控制调温门使经过
6、加热器的气体通道减小，同时使风机转速上升，空调混合气温度下降。如果设定温度与环境温度相差越大，调温门在控制杆的作用下使通往加热器的空气通道关闭至最小，风机转速达到最大，加快车内降温速度。随着车内逐渐降温，调温电阻与车内温度传感器电阻之差值不断减小，直至为零时，VBVA，比较器OP1、OP2均无电流输出，DVC关闭大气通路，真空伺服驱动器维持在最大制冷量时的工作状态，调温门仍然关死，风机高速运转。当车内温度继续下降，车内温度传感器电阻高于调温键电阻值时，电桥电路电位AVB，比较器OP2输出电流信号，升温真空电磁阀DVH打开真空气路，OP1无电流输出，DVc关闭大气通路，真空伺服驱动器的真空度增大
7、，膜片克服弹力下移，带动控制杆下移。调温门逐渐打开加热器空气通路，冷空气重新加热，车内温度回升，随着控制杆的下移，反馈电位器电阻不断减小，电桥总电阻差值不断减小，当车内温度达到设定温度时，电桥VAVB，即OP1、OP2均无信号输出，真空伺服器保持原工作位置。由于环境的温度、太阳辐射和其他因素变化使车内温度变化时，两个比较器不断工作，输出电流控制真空电磁阀，使真空伺服驱动器不断调节控制调温门的位置，使输出空气温度相应变化，保证车内温度在设定温度范围内。当空调输出最大制冷量时，真空伺服器控制杆上的装置可切断热水阀开关，加热器不工作，同时控制杆使调温门关闭加热器空气通路。另外，功能选择键在自然风位置
8、时，也不需要加热器工作。风机在需要制冷量较大时高速工作，在不需要制冷或制冷较少时，低速运行。随着微电子技术的应用，这类放大器控制型自动空调系统已很少采用。三、微电脑控制自动空调系统微电脑控制的汽车空调系统，不仅能按照乘员的需要吹出最适宜温度的风，而且可以根据实际需要调节风速、风量，还极大地简化了操作。由于计算机控制理论的发展和技术的进步，该系统不仅用在高级汽车空调上，也越来越多的应用在普通轿车空调系统中。在微电脑控制的自动空调器中，每个传感器独立地将信号传送至自动空调器放大器（称为空调器ECU，或者在某些车型中称为空调器控制ECU），控制系统根据在自动空调器放大器的微电脑中预置程序，识别这些信
9、号，从而独立地控制各个相应的执行器，如图6-4。图6-4 微电脑控制型自动空调系统微电脑温度控制的汽车空调系统具有以下几种功能：（1）空调控制 包括温度自动控制、风量控制、运转方式给定的自动控制、换气量控制等，满足车内对空调舒适性的要求。（2）节能控制 包括压缩机运转控制、换气量的最适量控制以及随温度变化的换气切换、自动转入经济运行、根据车内外温度自动切断压缩机电源等。（3）故障、安全报警 包括制冷剂不足报警、制冷压力高出或低出报警、离合器打滑报警、各种控制器件的故障判断报警等。（4）故障诊断存储 汽车空调系统发生故障，微电脑将故障部位用代码的形式存储起来，在需要修理时指示故障的部位。（5）显
10、示 包括显示给定的温度、控制温度、控制方式、运转方式的状态等。输入信号有三种：其一，车内温度传感器、车外环境温度传感器、阳光辐射温度传感器等各种传感器传来的信号。其二，驾驶员设定的温度信号、选择功能信号。其三，由电位计检测出空气混合风门的位置信号。输出信号也有三种：其一，为驱动各种风门，必须向真空开关阀（VSV）和复式真空阀（DVV）或伺服电动机输送的信号。其二，为了调节风量，必须向风机电动机输送的调节电压信号。其三，向压缩机输送的开停信号。为了保证车内温度不变，微电脑必须根据传感器感测到的车内温度，不断地调节空调器吹送出的空气温度和送风量。同时由于车内空间狭窄、车窗多、车体受阳光照射的影响较
11、大，因此还必须对车内送风温度进行修正。此外，还有由于冷却液温度变化而进行的对加热量的修正，以及在采用经济运转方式时，由于压缩机停止运转而进行的对蒸发器出口温度上升的修正等。微电脑的控制是根据温度平衡方程进行的。设输入设定温度的电阻为R，车室内温度的电阻为A，车外空气温度的电阻为B，吹出口温度电阻为C，阳光照射、环境、节能修正量的温度电阻为D，则其温度平衡方程为：RA+B+C+D微电脑根据这个方程进行计算、比较、判断后发出各种指令，让执行机构实施动作。汽车空调送风量是决定车内温度的重要因素之一。微电脑控制系统根据车内温度与给定温度之间的偏差，对送风量进行连续的、无级的调节。夏季，当蒸发器的冷却温
12、度变化时，送风量应随之改变，即送风温度低时，减少送风量，送风温度高时，增加送风量。冬季，水温低不能充分供暖时，若仍然送风会使乘客感到不适，自动控制机构可使送风中断，由预热器加热空气，使空气温度上升，待温度正常后，又开始送风。车外新鲜空气和车内循环空气的自动切换也是通过微电脑进行控制的。在炎热的夏季，车内温度很高，为迅速降低车内温度，可暂时不使用车外新鲜空气。当空调系统使车内温度下降至一定值后，自动切换机构可进行新鲜、循环空气的风门切换，按一定比例引入新鲜空气。此外，对玻璃窗的除霜，也需要进行新鲜空气和循环空气的自动切换。在冬季或夏季雨天，必须除去玻璃窗上的结霜和凝露，以保证驾驶人员安全操作及乘
13、客视线的清晰。在驾驶人员前方有除霜送风口吹出热风，在仪表板两侧也装有侧面除霜送风口。根据乘客吹风的要求，吹风口可自动切换，上方和侧面吹出口吹冷风，而下方则吹暖风，满足乘客头凉脚暖的舒适性要求。例如：车内温度给定值为25，夏季车外温度为35时送冷风，空气经蒸发器冷却后由冷风口吹出；在春、秋过渡季节，车外温度接近车内给定温度时，则采用经济运转方式，此时压缩机停止运转不制冷。这种换气方式是既经济又节能的。在冬季，当车外温度低于15时，空调供暖循环开始工作，加热后的空气由下部暖风口送出。夏季阳光辐射量的变化是修正项之一。由于汽车玻璃窗面积大，车内热负荷明显增加，使车内温度升高，因此通过对阳光辐射量的修
14、正使送风温度降低，同时混合空气调节器也要对车外新风量和车内回风量进行调节，以使车内温度满足要求。对于使用变容量压缩机的制冷系统，压缩机的节能输出会引起蒸发器温度上升。这时微电脑可自动调节混合风门位置，保持输出空气温度不变，使车内温度恒定。微电脑控制的汽车空调系统的工作方式设定，只需轻轻触摸一下电子触摸板按钮即可。第三节 汽车空调传感器利控制执行器件一、传感器1温度传感器汽车空调自动控制系统中使用了很多不同类型的温度传感器，但最多使用的还是具有负温度系数的热敏电阻。其特性如图6-5所示：热敏电阻阻值的变化是随着温度的升高而减小的；反之，则电阻变大。图6-5 热敏电阻特性（l）车内温度传感器（室温
15、传感器） 车内温度传感器吸入车内空气，以确定乘客舱的平均气温。以前多采用电动机型车内温度传感器（采用电动机吸入空气），现在则普遍采用气流通过暖气装置的吸气型。使用这种采集温度的方式，可以克服轿车内空间狭小，温度分布不均匀的缺点，见图6-6。图6-6 车内温度传感器（2）车外温度传感器（环境温度传感器） 如图6-7所示，车外温度传感器通常封装在一个注塑料树脂壳内，以防止受潮和避免对温度的突然变化作出反应，适度的惰性使其能准确地检测到车外的平均气温。图6-7 车外温度传感器（3）蒸发器温度传感器 蒸发器温度传感器检测通过蒸发器的空气的温度，如图6-8所示。在采用热敏电阻型除霜设备的空调器中，蒸发器
16、通常安装有两个热敏电阻：一个用于除霜设备，一个用于蒸发器温度传感器。图6-8 蒸发器温度传感器a）普通空调 b）自动空调2阳光辐射传感器（热辐射传感器）阳光辐射传感器一般采用光电二极管，它能检测太阳热辐射的变化，并将太阳辐射能转换为电流的变化，送入微处理器。它的安装位置和特性见图6-9。图6-9 阳光辐射传感器3系统共用传感器以上所述的，是自动空调系统专门设置的主要传感器。除此之外，普通空调所有的传感器，自动空调也都有设置。另外，在计算机控制的自动空调系统中，与发动机、车身工况有关的各类传感器，如发动机转速、冷却水温度、节气门位置等，都将信号与其共享。二、控制器控制器分为两种类型：一种采用IC
17、（集成电路）控制的自动空调器，称为“放大器控制型自动空调器”；另一种采用微处理器控制的空调器，则称为“微电脑控制型自动空调器”。这些控制器也经常被称为“系统放大器”、“自动空调器放大器”或“空调器ECU（电子控制单元）”。图6-10所示的是微电脑控制型自动空调器控制器的基本组成。图6-10 微电脑控制型自动空调器控制器组成其控制原理如下：传感器包括光传感器、温度传感器、转速传感器、压力传感器等，向微处理器提供信号的输入；包括驾驶员的一些操作，如空调的启动、温度及送风运行方式的选择等，也经过操作面板轻触开关传送给微处理器。输入的信号中即有用作状态指示的开关量数字信号，也有连续变化的用于调节、控制
18、的模拟信号。对于模拟信号则通常由微处理器内部进行模数（AD）转换后采用。自检及状态指示，是系统工作的初始化过程，当系统正常时，一般由仪表板或信息中心的状态显示屏或者指示灯来告诉驾驶员可以操作。输出控制信号实际有两种：一是对需要较大电流的元件，如电磁阀、风机等，输出信号去驱使驱动单元（模块）间接控制；对于小电动机、继电器、阀门的启闭等，则由微处理器直接输出驱动。诊断接口是为空调系统出现故障时检修之用，通常还与整车微机系统经CCD总线互连，使传感器信号和空调系统工作状态信号与全车微机共享，防止重复设置传感器和数据冲突。空调控制单元模块与普通单片机结构基本相同，但根据汽车空调使用的特点，除了装有RO
19、M、RAM外，还设置了可保持存储器KAM，其工作原理与EPROM相似。例如：微处理器能从KAM读取信息，也能把信息写入KAM中，或者擦除KAM中的信息。然而，当点火开关断开时，KAM仍能保持信息，但当微机与蓄电池电源断开时，KAM存储器中的信息有可能被擦除。这种KAM存储器在微处理器中，具有利用自适应控制可使其适应输入或输出的微小缺陷的能力，具有积累经验并自学习的能力。例如：温度传感器向它输入的电压在0.60.45之间变化，如果一个用旧了的温度传感器给送入了一个0.3V的信号，微处理器就把这个信号解释为器件损坏症候，并把变更了的标定存储在KAM中。于是，微处理器在计算过程中就开始参照这个新的标
20、定。这样，空调系统就能保持正常的性能。假如传感器的输出信号不稳定，或者超出正常范围，微机就不接受这种信号。当然，系统的自适应能力需要在下列情况出现时，有一小段学习时间，即：断开蓄电池引线之后；更换或者断开空调系统的某个元件之后，装在新车上时。这个学习时间一般为5min左右。控制器的工作，通常按以下四步进行：1）输入：传送来自输入装置的电压信号。输入装置可以是传感器或是由驾驶员操纵的开关。2）处理：微处理器采集输入信息并将它与程序指令比较。逻辑电路把输入信号处理成输出指令。3）存储：程序指令存储在电子存储器中。某些动态信号也存储在其中以便于再处理。4）输出：微处理器处理完传感器输入信号，并核查其
21、程序指令后，向各个输出装置发出控制指令。这其中也包括仪表板显示和向总线提供的共享数据。典型的控制器面板结构见图6-11和图4-18。其工作方式在第四章有详细阐述。图6-l1 智能型控制面板三、执行器汽车空调自动控制系统的执行器，主要是对风机电动机、压缩机、风门伺服电动机等动作部件的控制。由于在系统中，这些部件的工况与手动空调完全不同，所以采用了先进的控制理论和控制方法。1风机电动机风机是空调系统十分重要的执行器。为了达到高效、舒适调节车内空气的目的，自动空调系统中对风机转速的控制，通常采用以下三种方式：（1）晶体管与调速电阻组合型 电路结构如图6-12所示。风机控制开关有自动档（或者经济运行模
22、式）和不同转速的人工选择模式。当风机转速开关设定在自动档时（或者经济运行模式），它的转速由微处理器根据传感器参数和人为设定的参数控制，晶体管导通电流的大小，决定风机的转速。若按动人工选择模式开关，则空调取消自动控制功能，执行人工设定的转速。图6-12 组合型调速电路（2）晶体管减负荷工作型 电路原理如图6-13所示。图6-13 风机转速控制电路电路中，风机是根据传感器送入参数，微处理器分析、计算后，按照相应工作方式去工作的，通常有以下四种状态：1）低速：当启动空调系统后，微处理器发出风机工作信号，使晶体管VTl导通，风机继电器常开触点闭合，风机电动机通过低速电阻构成回路，风机维持最低转速。此种
23、启动模式有利于风机平稳工作并防止损坏调速模块。当车内温度与设定温度接近或者人工设定时，亦维持最低转速。电流方向为：蓄电池风机继电器风机电动机低速电阻搭铁。2）高速：当车内温度与设定温度差较大时，或者操作送风高速开关时，微处理器发出风机高速工作信号，使晶体管VT2导通，风机电动机通过高速继电器常开触点闭合，构成回路，高速运转。电流方向为：蓄电池风机继电器风机电动机高速继电器搭铁。3）自动：在自动工作状态（或者人工设定）时，微处理器则根据环境温度与设定温度的参数，发出控制信号，使调速模块晶体管以不同的角度导通，风机电动机无级变速，达到调节空气的目的。电流方向为：蓄电池风机继电器风机电动机调速模块搭
24、铁。风机自动工作状态下的特性见图6-14。图6-l4 自动控制工作特性4）时滞气流控制：该控制方式仅用于制冷，以防止在炎热时阳光下久停的汽车启动空调时放出热空气。此时控制面板上的AUTO开关接通，当BI-LEVEL开关按下时，气流方式设置在FACE，或已设置在BI- LEVEL时，启动压缩机工作采用时滞气流控制。其工作程序是： 当冷风装置内的温度不低于30，压缩机接通时，时滞气流控制接通风机电动机，并保持约4s，使冷风装置内的空气冷却。在这以后约5s，时滞气流控制使风机以低速运转，风机将已冷却的空气送至乘客舱，如图6-15所示。图6-15 时滞气流控制（温度不低于30时） 当冷风装置内的温度在
25、30以下时，时滞气流控制使风机以低速运转约5s，然后转入正常运转，如图6-16所示。图6-16 时滞气流控制（温度低于30时）这类晶体管减负荷工作型风机转速控制电路的工作特点是：在高、低速工作状态下，风机脱离调速模块的控制，工作效率较高，损耗较小，使调速模块负荷减轻，寿命延长，在一定程度上提高了系统的可靠性。（3）脉冲控制全调速型 目前，较先进的风机调速电路采用脉冲控制全调速型，原理结构见图6-17所示。图6-17 脉冲调速电动机工作原理这种风机转速控制系统是由微处理器根据系统送风量的要求，控制内部脉冲发生器，提供不同占空比的导通信号。调速模块中一般由大功率晶体管组成驱动风机电路，完成对其转速
26、的无级调整工作。采用这类调速方式，既可以将功率损耗降至最低，又可以在一个很大范围内实现无级调速的功能，是新一代控制器件的典型应用。具体实例可参见本章第三节日产风度A32控制电路工作原理分析。2压缩机先进的空调自动控制系统采用了可变排量压缩机的控制技术，它能依据空调系统的制冷负荷或发动机的负荷状况，来控制压缩机的排量变化，减少不必要的能量浪费，减轻发动机的负载。这里以图6-18所示的10PA17VC可变排量压缩机为例来说明其运作模式。10PA17VC的特点是在普通斜盘式压缩机后端增加了一套可变排量机构。图6-18 可变排量压缩机结构图1-吸入阀； 2-单向阀； 3-排出阀； 4-电磁线圈； 5-
27、电磁阀； 6-柱塞； 7-后端盖； 8-弹簧； 9-可动铁心（1）工作模式l）全容量（100%）运作模式：如图6-19所示，在全容量运作中，没有电流流至电磁线圈，所以电磁阀在弹簧力推动下，打开A孔，关闭B孔。这时，在前面产生的高压气体经过旁通回路，从A进入电磁阀，压向柱塞后端。柱塞因此克服弹簧弹力，向左移动。在这种情况下，排出阀（与柱塞构成一整体）挤压在阀盘上。通过由旋转斜盘转动产生的活塞运作，在后部（五个气缸）也产生高压，压缩机的所有10个气缸都运转。此时，在压缩机后部产生的高压将单向阀向上推。于是来自压缩机后部的高压气体与来自压缩机前部的高压气体一起，流至冷凝器。图6-19 全容量运行模式
28、l-活塞； 2-单向阀； 3-旁通回路； 4-电磁线圈；5-电磁阀； 6-柱塞； 7-排出阀； 8-阀盘；9-弹簧； 10-斜盘2）半容量（50）运作模式：当电流流至电磁线圈时，将电磁阀向下拉，关闭A孔，打开B孔，在压缩前端产生的高压气体不能经过旁通回路进入电磁阀。结果，作用在柱塞后端的压力降低，柱塞被弹簧弹力推回到右侧。这就使排出阀（与柱塞构成一整体）离开阀盘，停止压缩机后部（五个气缸）的运转，而压缩机前部五个气缸继续运转。于是，压缩机只以半容量运转。此时，单向阀由于前、后压力差被吸出，关闭从后部排出高压气体的排出通道，防止在压缩机前部产生的高压气体回流，如图6-20所示。图6-20 半容量
29、运行模式l-活塞； 2-单向阀； 3-旁通回路； 4-电磁线圈；5-电磁阀； 6-柱塞； 7-排出阀；8-阀盘； 9-弹簧； 10-斜盘3）压缩机关断时的运作模式：当压缩机关断时，高压端和低压端内部压力逐渐平衡。结果，柱塞被弹簧弹力推回右侧。单向阀也随高压端压力下降而落下，关闭后部的高压制冷剂的排出通道。致使排出阀和单向阀以半容量运作。当压缩机起动时，以半容量运作，从而减小压缩机起动时的震动。（2）控制方式 控制方式有两种类型：一种是根据冷却液温度进行控制，一种是由热敏电阻进行控制。1）根据冷却液温度进行控制：来自水温传感器（放置在发动机冷却液出口内）的信号，对应的是一种发动机工况（负荷）信号
30、，如发动机开始过热，这个控制即减少发动机负荷，以防止进一步过热。即控制放大器允许电流流至或不流至压缩机电磁线圈，于是，电磁线圈在全容量与半容量运作之间转换，如图6-21所示。图6-21 冷却液温度控制特性2）由蒸发器内的热敏电阻控制：如图6-22所示。图6-22 蒸发器热敏电阻控制特性a）正常制冷控制 b）经济制冷控制当蒸发器温度上升到4以上，压缩机受控制按照100容量运行，反之，蒸发器温度下降到4以下，压缩机受控制按照半容量运行。当蒸发器温度低于3，则关断压缩机。此外，来自空调器开关的运作方式信号A/C（非经济模式）或ECON（经济模式），和来自热敏电阻（放置在蒸发器内）的温度信号，结合控制
31、压缩机的工况，即控制放大器允许电流流至或不流至压缩机电磁线圈，于是，电磁线圈在全容量与半容量运作之间转换，如图6-23所示。图6-23 空调模式-温度控制特性3气流方式控制（配气控制）气流方式控制的作用是根据空气调节的目标值自动地控制送气方式。当位于空调控制面板上的AUTO（自动）开关接通时，安装在自动空调器内的微电脑收到这个信息，就根据目标值，按图6-24a、b所示方式控制送气方式。其工作过程是：当车内温度与设定值产生偏差时，微电脑发出指令改变气流方式，执行元件晶体管TV导通，使得驱动电路的输入、输出关系按照内部程序为电动机提供工作通路，伺服电动机旋转，带动触点组移到相应位置后停止，完成气流
32、配送。图6-24 气流方式控制a）控制特性 b）控制电路4进气模式控制 这个控制根据目标值确定RECIRC（循环空气）或FRESH（新鲜空气）是否作为当时工作方式，或者按照并将这个决定输出至进气控制伺服电动机，从而执行控制。在图6-25所示的典型电路中，当电压施加在端子与或与上时，电动机起动。内置于自动空调器放大器中的微电脑，参考目标值，确定何种方式作为当前工作方式，并根据这一决定（此处示例是FRESH方式），接通FRS（新鲜空气）晶体管。这使触点B接地，在端子与之间产生一电压差。这一电压差使电流从端子流至电动机、移动触点、端子、FRS TV，最后至接地。从而起动电动机，使移动触点离开RECI
33、RC位置，转至FRESH方式位置。这将移动触点从触点B拉开，于是进入FRESH方式。它还具有新鲜空气强制进气控制模式。当按下DEF开关时，这个控制就强制将进气方式转至FRESH，清除挡风玻璃内侧上的雾气。同时，还可改变新鲜空气与循环空气的比例，以改善空气质量。图6-25 进气模式控制电路第三节 自动空调典型电路分析一、凌志LS400空调电路凌志LS400型空调装备，是一款较优秀的智能化轿车全自动空调控制系统。它的控制功能完备，性能优良，操作使用方便，空气调节效果好。整个系统自成体系，并且具有自诊断功能。其电路原理见图6-26。图6-26 凌志LS400 型汽车空调电路图该电路由传感器、控制器（
34、ECU）和执行器组成，系统结构与工作原理如下：1传感器（1）车内温度传感器 车内温度传感器安装在仪表板的下端，是一个具有负温度系数的热敏电阻。当车内温度发生变化时，热敏电阻的阻值改变，从而向空调ECU输送车内温度信号。（2）车外环境温度传感器 车外环境温度传感器安装在前保险杠右下端，它也是一个热敏电阻，向空调ECU输送车外温度信号。（3）蒸发器温度传感器 该传感器安装在蒸发器壳体上，用以检测制冷装置内部的温度变化。当蒸发器周围温度发生变化时，传感器电阻的阻值也随之改变，并向空调ECU输出电信号。（4）光照传感器 它是一个光敏二极管，安装在汽车前挡风玻璃下面。利用光电效应，该传感器将阳光辐射程度
35、转变成电信号，并输送给空调ECU。（5）水温传感器 它直接安装在暖气芯底部的水道上，检测冷却液温度。产生的水温信号输送给空调ECU，用于低温时的风机转速控制。（6）压缩机锁止传感器 这是一种磁电式传感器，安装在空调装置的压缩机内，检测压缩机转速。压缩机每转一圈，该传感器线圈产生4个脉冲信号输送给空调ECU。2空调控制器（ECU）空调ECU与操纵面板制成一体，它对输入的各种信号进行计算、分析、比较后，发出指令，接通所需的电路并指令伺服电动机转动，按照功能选择键的输入指令，打开所需的出风口风门、调节出风温度；按照输入的预设温度，控制温度风门的位置；按照输入气源门的空气来源，指令气源门电动伺服电动机
36、工作等。（l）计算所需送风温度 空调ECU根据驾驶员设定温度及各传感器输送的数据，按下面公式计算所需的送风温度T0。T0=aTS+bTR+cTA+dTB+e式中，TS为驾驶员设定的温度（）；TR为车内温度（）；TA为车外环境温度（）；TB为光照传感器输送数据；a、b、c、d、e是系数。空调ECU根据T0值，向伺服电动机等执行元件发出控制信号，实现各种控制功能。但是当驾驶员将温度设置在最冷或最热时，空调ECU将用固定值取代上述计算值进行控制，以加快响应速度。（2）车内温度控制 空调ECU根据下列公式计算出空气混合挡风板开度值式中，TE为蒸发器温度（）；f、g、h是系数。当S值近似为零时，表示T0
37、与TE接近，空调ECU即截止输入空气混合伺服电动机的控制电流，空气混合挡风板处在原位置。若S值小于零，表示T0小于TE，空调ECU控制空气混合挡板向冷的方向转动，降低出风温度。与此同时，电动机内的电位计将挡风板的转动位置信号反馈给ECU，当温度降低使S值近似为零时，ECU切断电流，伺服电动机停止转动。若S值大于零，表示T0大于TE，于是空调ECU控制空气混合挡风板向热的方向转动，提高出风温度，直至S值重新接近于零。（3）风机转速控制 图6-27所示为风机转速控制电路。当按下“低速”键时，空调ECU的l端与2端导通，1号继电器吸合，电流流经电动机及一个电阻器后接地，风机电动机以低速旋转。当按下“
38、中速”键时，空调ECU的1端与2端导通，1号继电器吸合，同时ECU端子4间歇性地向功率管端子6（基极）输入控制电流，使它间歇性导通，这样，风机控制电流流经电动机后，可以间歇性地经功率管端子7和端子9接地。风机转速取决于功率管的导通时间。当按下“高速”键时，空调ECU的5端与2端导通，2号继电器吸合，风机控制电流经电动机和2号继电器触点后接地，电动机以高速旋转。它属于减负荷控制方式。当按下“自动控制”键时，空调ECU根据T0值自动调整风机转速。若水温传感器检测到水温低于40时，ECU控制风机停止。图6-27 风机转速控制电路（4）进风方式控制 当按下某个逆风方式键时，空调ECU控制逆风伺服电动机
39、转动，将进风挡风板固定在“车外新鲜空气导入”或“车内空气循环”位置上。当按下“自动控制”键时，空调ECU根据T0值，在上述两种方式之间交替自动改变送风方式。（5）送风方式控制 当按下某个送风方式控制键时，空调ECU控制送风方式伺服电动机动作，将送风方式固定在相应状态上。当进行自动控制时，空调ECU根据求得的T0值，按图6-28所示的关系曲线，自动调节送风方式。当T0值非常小时，最冷控制挡风板完全开启，增加送风风力。图6-28 送风方式与送风温度关系曲线（6）压缩机工作控制 同时按下“空调（A/C）”键和“风机”键，或按下“自动控制”键，空调ECU使电磁离合器吸合，压缩机开始工作。压缩机控制电路
40、如图6-29所示。工作过程为：空调ECU的MGC端首先向发动机ECU发出压缩机工作信号，发动机ECU的A/C MG端随即通过内部晶体管接地，使继电器吸合，电流流入压缩机电磁离合器，压缩机运转。与此同时，电流也加到空调ECU的A/C 1端，向空调ECU反馈压缩机工作信号。图6-29 压缩机控制电路进行自动控制时，若环境温度或蒸发温度降至一定值以下，空调ECU将控制压缩机间歇工作，即电磁离合器交替导通与断开，以节省能源。空调装置工作时，空调ECU同时从发动机点火器及压缩机锁止传感器采集发动机与压缩机转速信号，并进行比较。若两种转速信号的偏差率连续3S超过80，ECU则判定压缩机锁死，同时与电磁离合
41、器脱开，防止空调装置进一步损坏；并使操纵面板上的A/C指示灯闪烁，以提示驾驶员。3执行器执行器主要包括控制伺服电动机、风机及压缩机磁吸等，各种挡风板的位置如图6-30所示。图6-30 各种挡风板（风门）位置l-除霜风口挡风板； 2-风口挡风板； 3-取暖挡风板；4-取暖器芯； 5-空气混合挡风板； 6-进风挡风板；7-风机电动机； 8-蒸发器； 9-最冷控制挡风板；10-中央风口挡风板； l1-后风口挡风板（1）进风控制伺服电动机 该电动机控制送风方式，电动机的转子经连杆与逆风挡风板相连，如图6-31所示。当驾驶员使用送风方式控制键选择“车外新鲜空气导入”或“车内空气循环”模式时，空调ECU即
42、控制进风伺服电动机带动连杆顺时针或逆时针旋转，从而带动逆风挡风板闭合或开启，达到改变送风方式的目的。该伺服电动机内装有一个电位计，随电动机转动，并向空调ECU反馈电动机活动触点的位置情况。进风控制伺服电动机与空调ECU的连接电路如图6-32所示。图6-31 进风控制伺服电动机图6-32 进风控制伺服电动机与 ECU的连接当按下“车外新鲜空气导入”键时，电流路径为：经空调ECU端子5伺服电动机端子4触点B活动触点触点A电动机伺服电动机端子5空调ECU端子6ECU端子9搭铁。此时伺服电动机转动，带动活动触点、电位计触点及进风挡风板移动或旋转，新鲜空气通道开启。当活动触点与触点A脱开时，电动机停止转
43、动，送风方式被设定在“车外新鲜空气导入”状态，车外空气被吸入车内。当按下“车内空气循环”键时，电流路径为：经空调ECU端子6伺服电动机端子5电动机触点C活动触点触点B伺服电动机端子4ECU端子5ECU端子9搭铁。于是电动机带动活动触点、电位计触点及逆风挡风板向反方向移动或旋转，关闭新鲜空气入口，同时打开车内空气循环通道，使车内空气循环流动。当按下“自动控制”键时，空调ECU 首先计算出所需要的出风温度，并根据计算结果自动改变进风控制伺服电动机的转动方向，从而实现逆风方式的自动调节。（2）空气混合伺服电动机 空气混合伺服电动机连杆转动位置及电动机内部电路如图6-33所示。图6-33 空气混合伺服
44、电动机连杆转动位置及电动机内部电路a）连杆转动位置 b）电动机内部电路当进行温度控制时，空调ECU首先根据驾驶员设置的温度及各传感器输送的信号，计算出所需要的出风温度，并控制空气混合伺服电动机连杆顺时针或逆时针转动，改变空气混合挡风板的开启角度，从而改变冷、暖空气的混合比例，调节出风温度与计算值相符。电动机内电位计的作用是向空调ECU输送空气混合挡风板的位置信号。（3）送风方式控制伺服电动机 该电动机连杆（挡风板）的位置及电动机内部电路如图6-34所示。图6-34 送风方式伺服电动机连杆位置及电动机内部电路a）连杆位置 b）电动机内部电路当按下操纵面板上某个送风方式键时，空调ECU即使电动机上
45、的相应端子接地，而电动机内的驱动电路据此使电动机连杆转动，将送风控制挡风板转到相应的位置上，打开某个送风通道。当按下“自动控制”键时，空调ECU根据计算结果（送风温度），在吹脸、吹脸脚和吹脚三者之间自动改变送风方式。（4）最冷控制伺服电动机 最冷控制伺服电动机的挡风板位置及内部电路如图6-35所示。从图6-35a可见，该电动机的挡风板具有全开、半开和全闭三个位置。当空调ECU使某个位置的端子接地时，电动机驱动电路使电动机旋转，带动最冷控制挡风板位于相应位置上。图6-35 最冷控制伺服电动机的挡风板位置及内部电路a）结构 b）原理二、克莱斯勒公司BCM系统自动空调电路目前，先进的车身计算机控制系
46、统（BCM）在高档轿车上正在得到普遍应用。它不同于采用独立单片机控制的自动空调系统，而将车身电器的工作统一采用计算机系统进行控制，虽然电路复杂，但功能更加完善，操作性与舒适性有很大的提高，且系统资源共享，效率更高。克莱斯勒公司BCM系统就是新一代具有代表性的车型，其空调系统电路部分见图6-36。图6-36 克莱斯勒公司BCM系统自动温度控制原理图该电路的输入由两部分组成，一是ATC显示板（即空调控制面板）设定的工作模式信号和CCD总线提供的系统工作状态信号（包括发动机工况），编码后送入BCM的X7、X8脚；二是由车内温度、环境温度、日照强度、蒸发器温度等传感器组成的环境状态信号，这类模拟信号直
47、接送入BCM的X10、X13、X20和l脚，二者在BCM模块内与源程序进行比较，经过分析处理，控制空调输出执行器。执行器按控制对象的不同，分为以下几种情况。1）对小功率器件，如图中高真空空气混合单元（即空气配送总成），内置的电控真空阀门及气门翻板、电动机驱动的风门等，由于所需要的驱动电流较小，所以，由BCM内置功率器件直接驱动其工作。2）对大功率器件，如图中对空调压缩机离合器的控制，由于驱动功率较大，损坏几率较高，为防止其单元损坏造成BCM整体失效，所以采用中间驱动方式，即图中单置的动力控制模块（PCM），其内部结构多为大功率晶体管组成的达林顿级联形式。采用这种结构的优点是，发热器件远离BCM主板，提高了系统的可靠性；当模块损坏后，可以方便的进行检修与更换，降低了维修成本。3）对于采用复杂工作模式的部件，如图中的鼓风电动机，由于其工作时要按照系统要求提供不同的风速，即对电动机实施无级调速，所以在工作时，BCM模块把鼓风电动机控制信息传给电源模块（图中BCM的4脚输出至ATC电源模块）。它是一个脉宽调制的电压信号，即频率不变但通断时间比变化的电压信号，直接控制鼓风电动机的转速，该车共有14种不同的鼓风机转速。