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详解汽车空调系统的分类及结构原理
来源:本站整理  作者:佚名  2014-08-19 07:50:19

    三、控制系统的结构原理及部件组成
    空调控制系统可分为两大部分:一是通风装置与空气净化系统,二是空调电控系统,这两个系统用于实现送风和温度调控功能。
    1.通风装2与空气净化系统
    (1)通风装里
    汽车空调系统的通风方式一般分为自然通风方式和强制通风方式。自然通风是指利用汽车行驶时车内外的空气压力差,通过空调系统的进、出口进行自然换气。强制通风是指利用鼓风机对车内空气进行置换。目前汽车中多采用强制通风装置。
    汽车空调系统利用空气分配箱的内/外空气循环装置打开或关闭空调系统的进风口。在进风口处设一个风门,空调系统通过控制风门开度和位置来实现进风模式切换(内/外空气循环)和进风量控制。
    1)空气分配箱。空气分配箱的功用是将鼓风机产生的空气流进行分配,按照需求将空气流输送到各出风口,使空气流吹入车厢中。
    空气分配箱的风门有三种控制方式:一是采用拉索打开或关闭风门,二是利用真空执行器打开或关闭风门,三是利用伺服电动机(步进电动机)来控制风门开度。伺服电动机由空调控制模块进行控制,由于这种控制方式精度高,能够实现多种调控功能,因此目前中、高级轿车基本采用带有伺服电动机的空气分配箱。空气分配箱的结构型式见图20。

    2)鼓风机。鼓风机将空气从空气分配箱内吹出并送入到车厢内,实现空气调节功能。鼓风机的安装位置见图21。

    鼓风机有两种调速方式:一种是早期车型采用的分级调速方式,鼓风机转速由分压电阻调节,因此转速可分为若干个挡位;另一种是新款车型采用的无级调速方式,空调控制模块利用电子调节器来控制鼓风机转速。电子调节器又称为鼓风机控制模块,它是一个电流控制模块,能够根据指令向鼓风机电动机输出脉冲电流,从而连续地控制鼓风机转速。无级调速方式的鼓风机控制原理见图22。

    通常情况下,空调控制模块具有诊断鼓风机控制模块的功能,因此当鼓风机失效时,可以采用自诊断方式来查找故障原因。维修经验表明,鼓风机控制模块容易损坏,主要原因是过热,故障症状是鼓风机不转或转速调节不良,解决的办法是更换鼓风机控制模块。
    3)通风管道。通风管道用于输送空气。为了使调制好的空气按需求、均匀地输送到车厢内各个区域,在仪表台、车门、中央扶手座、座椅区域都设有通风管道。通风管道一般由塑料管制成,结构型式见图23。

    (2)空气净化装置
    为了保持车内空气的清洁新鲜,除了利用通风换气之外,在空调系统中还装有空气净化装置。常见的空气净化装置有灰尘滤清器、电子集尘器、负离子发生器等,它们安装在空调滤清器总成内。空调滤清器应定期检查,以确保车厢内空气洁净。
    2.空调电控系统
    虽然汽车空调电控系统种类繁多,但基本结构是相同的,可以分为信号输入、控制中枢和执行输出三大部分。
    (1)信号愉入部分
    1)制冷剂压力开关。根据不同的安装部位及功能特点,制冷剂压力开关分为高压开关、低压开关、联动压力开关(三重压力开关)等类型。不管是哪一种开关,其功用都基本相同:防止制冷系统在制冷剂压力过高或过低情况下运行。
    ①高压开关。高压开关可防止制冷系统在过高压力下工作,保护冷凝器和高压管路不会爆裂,空调压缩机的排气阀不会折断。当系统散热不良或制冷剂过多时,系统压力会过高,高压开关切断空调压缩机的工作电流,同时接通风扇高速挡位,增强散热效果。高压开关通常安装在高压管路或储液干燥器上,其内部有一个触点开关,正常情况下是闭合的,当制冷剂压力超过上限时,高压开关的触点断开。
    ②低压开关低压开关与高压开关的结构基本相同,它主要是防止系统在缺少制冷剂的情况下工作。低压开关通常设在高压管路或储液干燥器上。当低压开关检测到管路中制冷剂压力过低(制冷剂不足或泄漏)时,空调压缩机将被禁止起动,这样就可以防止空调压缩机因缺油运行而损坏。
    ③联动压力开关。联动压力开关实际上是高压开关和低压开关组合在一起的压力开关。当制冷剂压力过高或过低时,联动压力开关禁止空调压缩机起动。在制冷系统运行时,联动压力开关可控制散热风扇的运转挡位。
    2)制冷剂压力传感器。随着空调技术的改进,制冷剂压力开关有被制冷剂压力传感器取代的趋势。在新款车型,空调管路安装的是制冷剂压力传感器,该传感器有三根线:5V电源线、信号线和接地线。制冷剂压力传感器是一个电子处理器,其信号电压(0~5V)与制冷剂压力呈正比关系,因此又称为线性制冷剂压力传感器。制冷剂压力传感器的结构型式见图24。

    3)空调压缩机转速传感器。对于带电磁离合器的空调压缩机,通常设有转速传感器,该传感器用于探测空调压缩机转速。当空调控制模块识别到空调压缩机打滑时(空调压缩机转速与发动机转速比值超差),将切断电磁离合器的工作电流,防止出现更严重的机械故障。
在检修时要注意,空调压缩机转速传感器一般为磁感式转速传感器,电阻值在1000Ω左右,因此很容易与电磁离合器(电阻值约1Ω)区分开。
    有些空调压缩机(带电磁离合器)没有转速传感器,机械保护功能是利用埋设在电磁离合器内部的热敏元件来实现的。也就是说,一旦空调压缩机出现机械锁死故障,电磁离合器的工作电流会异常增加,空调控制模块根据该电流变化情况判断出机械锁死故障,进而切断电磁离合器的工作电流。
    4)温度类传感器。在空调系统中有多种温度类传感器,按照线路连接方式划分,可分两类:一类是与空调控制模块直接相连的温度传感器,线束插头通常为两针型,参考电压为5V,导线与空调控制模块直接相连;另一类是与其他模块相连的温度传感器。
    ①蒸发器温度传感器。蒸发器温度传感器探测蒸发器出风口制冷剂的温度,相关信号通过单独信号线传送至空调控制模块。当蒸发器温度为2℃时,空调压缩机关闭。这样做是为了防止蒸发器结冰。蒸发器温度传感器是易损件,应重点检查,故障症状是蒸发器结冰或空调压缩机不工作。蒸发器温度传感器的安装位置见图25。

    ②加热器温度传感器。对于具有左、右侧温度分别控制的自动空调系统,在加热器的两侧各设一个温度传感器,该传感器用于探测被加热器加热后的空气温度,相关信号通过单独信号线传送至空调控制模块。空调控制模块将加热器温度传感器信号(实际温度值)与设定温度值进行比较,然后控制左右两侧空调开启的时间。加热器温度传感器的安装位置见图26。

    ③出风口温度传感器。出风口温度传感器探测相应的空气风门温度,并将信号传送至空调控制模块。空调控制模块将收到的信号与空调设定值进行比较,然后根据结果启动混合空气风门或其他风门。另外,出风口温度传感器也用于测量内循环空气温度。出风口温度传感器的安装位置见图27。

    ④车内温度传感器。车内温度传感器用于测量车内空气温度,相关信号通过单独信号线传送至空调控制模块。空调控制模块根据该信号自动调整车内温度。常见的车内温度传感器安装位置是顶棚、空调控制面板、仪表台护板内部(图28 )。

    ⑤车外温度传感器车外温度传感器安装在车身前部,由于其信号不仅用于空调系统,而且用于仪表板或其他显示器,因此信号线往往与仪表板相连,仪表板经过数据处理之后,再将车外温度信号通过数据线或总线传送至相关控制模块。宝马E60车外温度传感器信号流程见图29。

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