第六章 汽车空调自动控制系统

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； 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VB＞VA，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，VB＝VA，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ⅤA

＞VB，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，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VA＝VB，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