第五章空气调节系统(第2课)

汽车拖拉机学——电器与电子设备主讲人：鲁植雄教授《汽车拖拉机学——电器与电子设备》课件Email：luzx@电话：1395171578003二月2023203二月2023第1课空气调节系统的通风、采暖与制冷第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统为了改善驾驶员的工作条件和提高乘员的乘座舒适性，现代的汽车拖拉机上普遍采用了空气调节系统。利用它可以把乘室内的空气质量调整到人体最适宜的状态，创造良好的乘室环境，以提高驾驶员的劳动生产率和行车安全性，保护乘员的身体健康。本章主要介绍空气调节系统的作用与类型，车内通风换气与空气净化方法，采暖装置的结成与工作原理，制冷装置的构造与工作，空调控制系统的原理与方法。303二月2023一、主要控制器件二、安全保护装置三、微机控制空调系统本节课的主要内容第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统403二月2023车用空调调控方法有：手动调控、自动调控。风门、阀门的控制方法：拉绳手动控制、真空电磁阀控制、微型伺服电动机控制。自动空调：不仅能实现常规的调控功能，还具备了空调运行节能控制、故障安全报警、调控指标参数显示、故障信息储存、自动诊断等功能。实现了对车辆乘室内空气环境全季节、全方位、多功能调节和控制。车用空调的发展方向：高度自动化、安全可靠、经济舒适。一、主要控制器件第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统503二月2023包括：自动控制部件、转换机构、伺服机构、速度控制装置等。（一）自动控制部件1.电磁离合器电磁离合器对压缩机而言是控制部件，而对其它自动控制部件来说又是执行元件。可以受空调开关（A/C开关）、恒温器或压力开关等元件控制。组成：皮带轮、电磁线圈、压盘、压缩机轴等。一、主要控制器件第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统图5—22电磁离合器结构及工作原理603二月20231.电磁离合器当电磁线圈没有通电时：在三只片状弹簧作用下，压盘与皮带轮外端面之间保持一定的间隙，皮带轮在发动机曲轴带动下空转，压缩机不工作。当电磁线圈通电后：产生电磁吸力，使压盘克服片状弹簧的弹力与皮带轮吸合在一起，通过压盘的轴套与平键带动压缩机轴转动，压缩机开始工作。一、主要控制器件第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统703二月20232.恒温器恒温器也称温控器或温度开关，是一种通过感受温度的变化来触发的电器开关。功用：检测车内外温度变化信号，控制空气混合调节风门。调节车室内温度和防止蒸发器结霜的作用。也可以安装在蒸发器出口处，用于感受蒸发器表面的温度，以控制压缩机的运行与停止。类型：机械波纹管式、热敏电阻式两种。一、主要控制器件第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统803二月2023（1）机械波纹管式恒温器。组成：波纹管、毛细管、温度调节凸轮、弹簧、触点、杠杆等工作原理：当蒸发器表面温度升高时，毛细管内感温剂液体膨胀，波纹管内压力增大而伸长，推动传动杠杆放大机构使触点闭合，电磁离合器通电吸合，压缩机开始工作。一、主要控制器件第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统图5—23机械波纹管式恒温器结构及外型图903二月2023（1）机械波纹管式。当蒸发器表面温度下降后：毛细管内感温液体收缩，波纹管内压力减小而缩短。当温度下降到调定值时，弹簧拉动传动杠杆放大机构使触点打开，电磁离合器断电，压缩机停止工作。当蒸发器表面温度因压缩机停止制冷而再次升高到调定值时，再次使触点闭合，如此往复，压缩机间歇工作，使乘室内的温度控制在调定的温度范围内。转动温度调节凸轮可以改变弹簧的预紧度，从而改变温度的设定值。一、主要控制器件第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统图5—23机械波纹管式恒温器1003二月2023（2）热敏电阻式恒温器组成：热敏电阻、调温电阻、电子电路、继电器等。热敏电阻插在蒸发器吸热片内，用导线与电子电路相连，当蒸发器表面温度发生变化时，热敏电阻的电阻值随即发生变化，并将这种变化的电信号输入电子电路。一、主要控制器件第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统图5—24热敏电阻式恒温器控制电路1103二月2023（2）热敏电阻式当蒸发器表面温度高于设定温度值时：电子电路通过VT1、VT2、VT3、VT4组成两级触发器，使继电器工作。继电器触点接通电磁离合器线圈，离合器吸合，压缩机开始工作，蒸发器表面温度下降。当蒸发器表面温度达到或略低于设定值时：电子电路使继电器断开，切断电磁离合器线圈的电流，离合器分离，压缩机停止工作。一、主要控制器件第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统图5—24热敏电阻式恒温器控制电路1203二月2023（二）转换机构转换机构也称真空电磁阀功用：把从传感器获得的电信号经电子电路放大，然后由真空电磁阀转换成真空信号，最后用这个真空信号来控制动力伺服机构。组成：电磁线圈、活动铁芯、弹簧、针阀等。工作原理：当电子电路的电压信号变化时，流经电磁线圈的电流发生变化，铁芯带动针阀移动，从而调节通向伺服机构真空信号的大小。一、主要控制器件第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统图5—25真空电磁阀1303二月2023（三）伺服机构作用：接受转换机构的真空信号，对车用空调各部件执行控制。即调节风门及各种阀门的开度，把真空信号转变为机械动作，故也称执行器。类型：真空马达（真空膜盒）、真空操纵阀等。真空马达有单膜片式、双膜片式和伺服马达三种。一般单膜片式真空马达：相当于一个电磁阀，用来控制风门的打开和关闭。双膜片式真空马达：有三个位置，控制风门的打开、半开和关闭。伺服真空马达：则可以把风门的开度控制在开与闭之间的任何一个位置上。一、主要控制器件第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统1403二月2023（四）速度控制装置目的：当发动机低转速工作时（如车辆低速行驶或发动机怠速工作），发动机输出的功率较小，如果此时让制冷压缩机工作，发动机会因负荷增加使转速大幅度下降，甚至导致熄火。即使勉强带动压缩机工作，也会因转速过低使制冷量不足。当发动机高速工作时（如车辆超车加速或上陡坡），需要保证发动机足够大的动力，如果此时让制冷压缩机工作，会影响车辆超车或爬坡的能力。类型：怠速空调控制装置、加速空调控制装置。一、主要控制器件第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统1503二月20231.怠速空调控制装置方法一：是当发动机低转速工作时，自动切断电磁离合器的电流，使制冷压缩机停止工作，减轻发动机的负荷；方法二：是设法加大节气门开度提高发动机的转速，使发动机有足够的动力带动空调工作，并维持正常运转。例如在堵车的街道上行驶或停车时，又需要打开空调，就可以采用提高发动机转速的方法。实现：怠速继电器、怠速转速提高装置。一、主要控制器件第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统1603二月2023（1）怠速继电器作用：根据发动机转速的高低，自动切断或接通电磁离合器，控制制冷压缩机的工作。原理：当发动机转速高于某一设定值时，电磁离合器接合，压缩机工作。当车辆慢行或发动机怠速时，发动机转速低于设定值后，切断通向电磁离合器的电流，电磁离合器分离，压缩机停止工作。一、主要控制器件第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统图5-26发动机怠速自动停止控制装置1703二月2023（2）怠速转速提高装置功用：在车辆低速行驶和停车、发动机怠速运转时，自动提升发动机的转速（称之为高怠速），增加发动机的功率来驱动空调制冷压缩机。当停止使用空调后，又能恢复原来的怠速转速（低怠速）。对于电脑控制的车用空调系统，发动机的高怠速、低怠速由微机根据发动机各种传感器的信息反馈操纵怠速控制阀实现自动调整。一、主要控制器件第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统1803二月20232.加速空调控制装置加速空调控制装置也称超速保护装置，由延时继电器和加速开关组成。如图5-27所示。加速开关一般安装在加速踏板下方。当加速踏板被踩下行程达到最大行程的90﹪时，加速开关及延时继电器切断电磁离合器线圈电路，使制冷压缩机停止工作，发动机的全部输出功率用来克服因车辆加速或上坡产生的阻力。当加速踏板行程小于90﹪时，加速开关打开，延时继电器延时6～10s后，又自动接通电磁离合器线圈电路，使制冷压缩机自动恢复工作。一、主要控制器件第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统图5-27加速空调自动停止控制装置1903二月2023目的：车用空调制冷系统在运行过程中，由于某种原因会出现异常现象以及故障，如果不及时采取措施，将会导致制冷系统出现大的破坏。为此，车用空调制冷系统中设置了安全保护装置，一旦出现异常将自动采取相应的保护措施或强制停止制冷系统工作。类型：高压保护开关、低压保护开关、高低压联动开关、泄压阀、过热开关等二、安全保护装置第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统2003二月2023（一）高压保护开关功用：用来防止制冷系统压力过高致使压缩机过载或高压管路爆裂。组成：膜片、定触点、动触点、弹簧、接线柱等。安装位置：压缩机到冷凝器的高压管路上工作原理：当制冷系统压力异常超过2.82～3.10MPa时，膜片通过推杆使动触点与定触点分离开，切断电磁离合器线圈电路，压缩机停止工作，从而避免了压力进一步升高。当制冷剂压力逐渐下降到1.03～2.73MPa时，触点在弹簧作用下自动闭合，电磁离合器线圈接通，压缩机重新工作。二、安全保护装置第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统图5—28高压保护开关2103二月2023（二）低压保护开关功用：感受制冷系统高压侧的制冷剂压力是否正常。安装位置：冷凝器与膨胀阀之间的高压管路当环境温度过低或制冷系统有泄露造成系统内制冷量不足时，高压侧的制冷剂压力低于0.423MPa（环境温度10℃时的制冷剂压力），将切断压缩机电磁离合器线圈电路，压缩机停止工作，以防止压缩机由于缺乏润滑油而损坏。当环境温度大于10℃时高压管路中制冷剂压力超过弹簧弹力，膜片带动动触点与定触点接合，接通电磁离合器电路，压缩机工作。二、安全保护装置第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统图5-29低压保护开关2203二月2023还有一种低压保护开关安装在制冷系统的低压管路上，是用来感受蒸发器出口处的压力，控制电磁旁通阀的通断，防止蒸发器表面结冰。即当低压侧压力降到0.253～0.289MPa时，低压保护开关将电磁旁通阀的电路接通，让一部分高压热蒸气通过电磁旁通阀直接进入压缩机，使蒸发器压力回升。当蒸发器压力上升到一定值时，低压保护开关又切断电磁旁通阀电路，制冷系统又恢复到正常的制冷工作状态。这种开关多用于大、中型客车的空调系统中。二、安全保护装置第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统2303二月2023（三）高低压联动开关功用：感受高压端制冷剂的压力变化，使触点开闭，控制压缩机的电磁离合器接通与断开。安装位置：高压侧的储液干燥器上类型：二位联动、三位联动开关二位压力联动开关：高压保护、低压保护。三位压力联动开关：高压保护、低压保护、控制冷凝电风扇高速和低速运转的功能。二、安全保护装置第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统2403二月2023（四）泄压阀泄压阀也称压力安全阀。如图5-30所示，由阀体、密封阀、弹簧等组成。一般安装在储液干燥器上。空调系统因某种原因有时会造成制冷剂压力异常升高，当压力高于弹簧的预紧力（出厂时已调定）时，密封阀将打开，使少量制冷剂从（A）处溢出，待制冷剂压力下降后，在弹簧作用下，密封阀又自动关闭。这样可以避免制冷系统的零件损坏，也不会使大量制冷剂释放到大气中，造成经济上的损失和环境污染。二、安全保护装置第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统图5-30泄压阀2503二月2023（五）过热开关作用：当制冷系统因泄漏缺少制冷剂时，与热熔保险联合作用，断开压缩机电磁离合器电路，使压缩机停止运行。安装位置：压缩机后缸盖上，是一种温度传感开关工作原理：当制冷剂泄漏量较多时，若压缩机继续工作，就会出现吸气高温、排气压力低的现象，制冷剂温度上升而压力不增加，这样溶于制冷剂中用于润滑压缩机零件的冷冻润滑油不仅数量减少，润滑质量也变差，因此会损坏压缩机。这时，过热开关会感受到制冷剂温度的升高，通过膜片移动使常开触点闭合，接通热熔熔断丝旁边的电加热丝，电加热丝通电发热后熔化热熔熔断丝，热熔熔断丝熔断，使压缩机电磁离合器电路断开，压缩机停止工作。二、安全保护装置第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统图5—31过热开关2603二月2023（一）微机控制空调系统的基本组成三、微机控制空调系统第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统图5—32微机自动控制系统2703二月2023三、微机控制空调系统第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统2803二月20231.传感器主要包括车内、外温度传感器、蒸发器温度传感器、发动机冷却液温度传感器、阳光传感器、各压力开关及操控开关等。（1）车内、外温度传感器：将车内、外的温度转换为相应的电信号，并送入空调ECU，用于对车内温度的自动控制。车内、外温度传感器通常使用负温度系数的热敏电阻。车内温度传感器常安装在仪表板下端，车外温度传感器则安装在前保险杠处。三、微机控制空调系统第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统2903二月2023（2）蒸发器温度传感器：安装在蒸发器的出口处，将蒸发器处的温度转换为电信号，输送给ECU，用于控制压缩机电磁离合器的工作，实现车内温度及防止蒸发器结冰的自动控制。（3）冷却液温度传感器：与电控发动机中使用的水温传感器结构一样，主要用于低温时鼓风机转速控制。（4）阳光传感器：通常安装在驾驶室仪表板上方容易受到阳光照射处，它可以将车外阳光照射量转换为相应电流信号。用于控制空调系统的通风量和出风温度。三、微机控制空调系统第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统3003二月2023（5）压力开关向空调控制系统提供制冷系统高压端或低压端压力过高或过低信号，起到安全保护控制，从而避免制冷系统在压力过高或过低时继续工作而发生损坏。（6）驾驶员设定的开关信号（温度、运转时间、控制方式等功能键信号）可以在显示器上显示，并通过显示微处理器输入到控制微处理器。三、微机控制空调系统第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统3103二月20232.空调ECU：主要由微处理器、输入与输出电路组成，微处理器接受上述传感器输入的信号，根据预先存储在控制器中的控制程序和标准数据进行运算，最终通过输出电路输出相应的控制信号给执行器。3.执行器：执行器接受控制单元的控制指令完成相应的控制功能，主要执行器包括控制压缩机、冷却风扇运行的继电器、控制鼓风机转速的功率模块、控制各风道中风门的驱动装置。三、微机控制空调系统第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统3203二月2023（二）微机控制空调系统的控制原理三、微机控制空调系统第2课空气调节系统的控制第五章空气调节系统3303二月2023（三）微机控制空调系统的控制功能：1.空调控制：包括温度自动控制、风量控制、运转