东风雪铁龙全系列车型的车载空调是基于车载CAN网络的以R134a作为制冷剂的循环系统。整个制冷循环过程是利用专用流体的热力学性能进行热力交换来实现。为保护空调制冷系统安全有效的运行,全系车型都配置有一套基于压力和温度等条件进行判断和控制的保护系统。东风雪铁龙全新爱丽舍在试生产阶段时出现了批量的空调保护系统缺陷。
本文以此典型故障为例,介绍了空调保护系统的控制和实现方式以及系统缺陷的分析方法,以供相关分析和设计人员参考。
一、空调保护系统的构成及工作原理
(一)空调保护系统的构成
空调保护系统的组成原理图,如图1所示。
空调控制模块是控制空调运行状态的电控单元。用户可以通过此模块上的控制面板对空调系统进行设置,包括压缩机起动和停止(A/C)、出风量大小、冷热风调节、内外循环控制等。
蒸发器温度传感器是用于测量蒸发器表面温度的传感器。其将测量到的温度值通过电阻信号的方式传递给智能控制盒。
外部温度传感器是用于测量车辆外部环境温度的传感器。其将测量到的温度值通过电阻信号的方式传递给智能控制盒。
压力开关是测量空调系统高压管路中气体压强的传感器。其将测量到的压强值转换为电压信号并传递给发动机电脑。
智能控制盒(BSI)是车载网络的核心电控单元,高速CAN网和低速CAN网的网关。空调保护系统中BSI主要负责根据车辆外部温度传感器和蒸发器温度传感器反馈的温度信号判断当前空调系统的工作状态,并根据相应的保护条件控制压缩机开停机,同时也根据发动机电脑传递来的网络信息,对压缩机进行保护。
发动机电脑(CMM)是发动机电控单元。空调保护系统中CMM负责根据压力开关传递来的高压管压强信号判断空调系统的工作状态,并结合当前车辆的运行状态计算出能量分配的要求,同时将此信息通过CAN网络传输给BSI。
电能分配盒(BFRM)是用于车辆各电控单元和各项功能电能分配的电控单元。空调保护系统中BFRM也负责根据BSI发出的控制信息执行对空调系统的保护。
冷凝器风扇调速模块是用于调节冷凝器风扇的电控单元。在空调保护系统中其接收BFRM传递来的控制信号调节风扇的运行速度。
(二)空调保护系统的工作原理
空调制冷保护系统的保护方式主要包含2种:压强保护和温度保护。其保护目的都是为了避免制冷系统损坏。
1.压强保护
压强保护是通过监测高压管压强信号来实现的,分为低压保护和高压保护。CMM通过压力开关测量到的高压管压强,再将信号以数据帧的形式传递给BSI, BSI根据控制策略实施保护。当压强过低,制冷循环可能存在泄漏的危险。当压强过高,制冷循环可能存在被损坏的危险。其控制方式如表1所示。
BSI的诊断信息帧中与压强保护相关的关键帧,如表2所示。
2.温度保护
当制冷系统开始运行时,蒸发器吸收热量使其表面温度不断下降。同时鼓风机将蒸发器表面的冷空气吹入座舱。当蒸发器表面温度低于0℃时,其表面会结冰。为避免蒸发器表面结冰,根据外部温度的不同,当蒸发器表面温度降低到一定温度时,BSI会根据通过蒸发器温度传感器得到的温度信息发出控制信号要求压缩机断开。待蒸发器表面温度升高到一定的值以后,压缩机才会恢复工作。其控制方式如表3所示。
BSI的诊断信息帧中与温度保护相关的关键帧,如表4所示。