汽车空调自动温度控制

汽车空调自动温度控制第一页，共四十六页，编辑于2023年，星期日

第一讲概述

一、汽车空调的作用

汽车空调是汽车室内空气调节的简称，用以调节车内的温度、湿度、气流速度、空气洁净度等空气参数，为乘员提供清新舒适的车内环境。

二、汽车空调的工作环境

1.承受剧烈、频繁的振动和冲击；

2.动力源多样；

3.制冷制热负荷大；

4.安装空间小；

5.受气温变化、乘员需求的影响大。

第二页，共四十六页，编辑于2023年，星期日三、汽车空调的工作模式

1.手动模式：车内空气设置参数由人工设定，参数设定后，系统将使这些参数处于指定控制下。

2.半自动模式：通过程序装置检测空气温度和气流混合门位置来达到驾驶员选定的舒适度。

3.全自动模式：通过程序装置检测空气温度和气流混合门位置来达到驾驶员选定的舒适度，且系统具有故障监控警示功能。

四、汽车空调的舒适性参数

1.车内平均温度：夏季25～28oC，冬季15～18oC；车内外温差：夏季5～7oC，冬季10～12oC；

2.车内空气相对湿度一般保持在30%～70%；

3.车内气流速度夏季不超过0.5m/s，冬季0.3～0.35m/s。第三页，共四十六页，编辑于2023年，星期日4.车内降温、升温率

夏季保持在1.5oC/min，冬季使用发动机冷却水作热源不存在温升的问题。

5.车内温差

垂直方向温差：2oC，水平方向温差：1.5oC。

6.车内换气量

每位乘员所需新鲜空气量为20~30m3/h，CO2体积浓度不大于0.1%。

7.车内噪声

车内噪音不大于50dB。

8.出风口的位置及风速差

出风口位置应尽量避免直吹令人感觉不舒服的部位，各风口风速差值不大于2m/s。第四页，共四十六页，编辑于2023年，星期日4.车内降温、升温率：夏季保持在1.5oC/min，冬季使用发动机冷却水作热源不存在温升的问题；

5.车内垂直方向温差：2oC，水平方向温差：1.5oC；

6.车内每位乘员所需新鲜空气量为20～30m3/h，CO2体积浓度不大于0.1%；

7.车内噪音不大于50dB；

8.出风口位置应尽量避免直吹令人感觉不舒服的部位，各风口风速差值不大于2m/s。第五页，共四十六页，编辑于2023年，星期日

第二讲自动空调系统的结构与原理

一、汽车自动空调系统的组成与原理

由制冷系统、取暖系统、送风系统、电子控制系统组成。

1.制冷系统

压缩机将来自蒸发器低温低压的制冷剂气体，压缩为高温高压的制冷剂气体，再送冷凝器冷却为中温高压的制冷剂液体，又流经储液干燥瓶，按制冷负荷的需求，将多余的液体制冷剂储存，被干燥后的制冷剂液体在膨胀阀（由感温包制冷剂状态决定阀口大小）节流降压，形成雾滴状的制冷剂在蒸发器大量蒸发、吸热，使蒸发器外表面温度下降（鼓风机带动空气流过蒸发器，这些空气大部份热量传递到蒸发器而变为冷空气，再送至车内），吸热后制冷剂在压缩机进气口的负压作用下，被吸进压缩机气缸，制冷剂进行下一循环，而鼓风机出风口连续得到冷空气。如图1。第六页，共四十六页，编辑于2023年，星期日图1制冷系统工作原理第七页，共四十六页，编辑于2023年，星期日

2.暖风系统

暖风系统用加热器引进发动机冷却水，水道设置暖水阀，这阀受控于驾驶员或电脑的指令。当暖水阀开启时，较热发动机冷却水流经加热器，使加热器升温。鼓风机带动空气流过加热器，加热器出来的空气是热空气。如图2。

第八页，共四十六页，编辑于2023年，星期日

3.送风系统

经过蒸发器、加热器处理后的空气，按驾驶员或电脑指定的送风模式，将空气送至指定的风口。

一般由三部份组成：第一部分为空气进口段，主要由控制新鲜空气和室内循环的风门叶片和伺服机构组成，以改变进气源或车内外进气比例。第二部分为空气混合段，主要由蒸发器、加热器组成，用来提供所需温度的空气。第三部分为空气分配段，由各种风门和风口组成，实现预期送风模式的目的。

工作过程：新鲜空气+车内空气（或按比例）→进入鼓机→空气进入蒸发器被吸热→由混合风门调节进入加热器→进入指定风口。

送风模式有：常见空气混合式和全热式。空气混合式：冷空气在空气混合风门的开度调节下，按一定的比例风量通过加热器。如图3。特点：节省部分冷量，冷暖混合不均，空气参数调节精度较差。全热式：冷空气全通过加热器。特点：空气参数调节精度较高。第九页，共四十六页，编辑于2023年，星期日图3

空气混合式送风系统第十页，共四十六页，编辑于2023年，星期日图4真空操作系统自动空调送风系统风门伺服机构有：1）真空伺服系统，利用真空马达内压力变化，拉动风门。如图4。第十一页，共四十六页，编辑于2023年，星期日图5电动机伺服系统

2）电动机伺服系统，由电脑指令电动机工作，电动机在不同电流作用下，转动的方向和角度可以改变。风门在电动机的拉动下，实现气流流向的转换或开启、关闭，如图5。第十二页，共四十六页，编辑于2023年，星期日图6自动空调电子控制系统

3.电子控制系统利用传感器或开关将外界气候、车内空气参数、发动机工况、驾驶员的指令等信号输送到电脑，电脑将风门电动机、压缩机离合器、暖水阀，鼓风机等执行器，对系统工作进行优化控制。如图6。第十三页，共四十六页，编辑于2023年，星期日

第三讲轿车空调自动控制系统

自动空调系统检测车外温度、车内温度、太阳辐射强度等

信号，依据驾驶员所定的温度，自动进行温度控制、鼓风机控制、进气控制、风口气流方式（分配）控制、压缩机控制，使车内温度保持在设定范围、风口气流方式及速度满足预设。

一、传感器

1.车内温度传感器

常见安装于控制板上，采用

吸进式，确定车内平均温度，采

用负温度系数热敏电阻，如图7图7车内温度传感器第十四页，共四十六页，编辑于2023年，星期日

2.车外温度传感器

常安装于前冷凝器之前，

并包在一个注塑料树脂壳内，

准确地检测车外平均温度。采

用负温度系数热敏电阻。如图

8。

3.阳光传感器

常安装于仪表台上，日照

最强的位置，检测太阳照射强

度。采用光电二极管，将太阳

能辐射变化变为电流变化输入

至电脑。如图9。

图9阳光传感器第十五页，共四十六页，编辑于2023年，星期日

4.蒸发器温度传感器

常安装于蒸发器翅片里，检测蒸发器的表面温度。按作用分：作为压缩机电磁离合器工作时间的主要信号；作为蒸发器的除霜主要信号两类。采用负温度系数热敏电阻。如图

10。图10蒸发器温度传感器第十六页，共四十六页，编辑于2023年，星期日

5.水温传感器

安装于加热器芯底部的水道上，检测发动机冷却水温度，

该信号用于低温时的鼓风机转速控制或可变排量压缩机控制。

6.压缩机转速传感器

安装于压缩机内，检测压缩机转速，该信号用于压缩机电磁离合器工作时间控制。

二、开关信号及其他信号

1.压力开关

低压端压力开关，安装在低压管道上。当低压端压力低于规定值，使压缩机控制电路断开。高压端压力开关，安装在高压管道上，常见有高压开关、二重开关、三重开关，作用是：

高压开关：当高压端压力高于规定值，使压缩机控制电路断开。

二重开关：当高压端压力高于规定值或高压端压力低于规定值，都使压缩机控制电路断开。

三重开关：具有二重开关作用，并能冷凝风扇转速转换。

第十七页，共四十六页，编辑于2023年，星期日

2.控制面板上的开关及旋钮（如图11）

A/C开关：开启空调系统。

OFF开关：关闭空调系统。

AUTO开关：启动空调系统自动模式。

鼓风机转速开关或上、下开关：调节鼓风机转速。设置有LO、MED、HI三种开关。

车内（REC）外循环开关：调节鼓风机进气源。

温度（TEMP）设定旋钮或上、下开关：调节车内目标温度。

送风方式开关：打开指定风口。设置有吹脸、脚，除霜风口。图11典型自动空调面板第十八页，共四十六页，编辑于2023年，星期日第十九页，共四十六页，编辑于2023年，星期日

3.点火信号：读取发动机转速信号。该信号取转速表触发

信号或点火初级点火触发信号。

4.电源电压信号：用电负荷信号。

5.节气门位置信号：发动机负荷信号。

三、反馈信号

1.鼓风机工作信号；

2.进气风门开度信号；

3.混合风门开度信号；

4.送风方式风门开度信号；

四、电子控制单元

工作过程：接受工况信号→处理、比较内指令工况信号→

存储新生成的指令、可存储某些动态信号→核查、输出指令。

备用模式：电控系统输入信号有误时，内存指令提供该信号正常值，并提示系统有故障。

自适用模式：当丢失电源、更换或断开电控系统的某个元件，安装后，电子控制单元要学习该信号。时间一般为5秒。第二十页，共四十六页，编辑于2023年，星期日

五、执行器

1.进气风门伺服电动机

改变进气气流，实现车内或车外气流循环。如图13。

图13进气风门第二十一页，共四十六页，编辑于2023年，星期日

2.混合风门伺服电动机

混合风门可实现鼓风

机送进的空气全加热或降

温，或是按一定比例进行

加热和降温。如图14。

第二十二页，共四十六页，编辑于2023年，星期日

4.鼓风机继电器及晶体管

在电子控制单元指令下，鼓风机实现连续变速、最高转速的转换。

5.压缩机继电器

在电子控制单元指令下，控制压缩机工作时间。

6.暖水阀伺服电动机

在电子控制单元指令下，控制暖水阀的开度。暖水阀也可受控混合风门伺服电动机。

第二十三页，共四十六页，编辑于2023年，星期日第四讲

轿车自动空调系统的控制功能

一、自动空调系统控制模式

自动空调系统控制操作有：人工模式和自动模式。

人工模式时，驾驶员可改变控制面板的功能键，实现单一功能。

自动（AUTO）模式时，驾驶员仅需设定车内温度，电子控制单元按空调系统优化的工作目标，调节空调系统工作，使车内环境处于一定舒适目标参数下，与车外气候无关。主要体现以下几方面：

1.空调控制：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，满足车内对舒适性的要求。

2.节能控制：压缩机运转控制、换气量的最适量以及随温度变化的换气切换、经济运行、根据车内外温差控制压缩机的

工作时间等。第二十四页，共四十六页，编辑于2023年，星期日3.故障、安全报警：有制冷剂不足报警、制冷压力异常报警、电磁离合器打滑报警、各种控制器件的故障判断报警等。

4.故障诊断存储：当系统发生故障时，电子控制单元将故障部位用代码的形式存储起来，便于修理。

5.显示：显示给定的温度、控制温度、控制方式、运转方式的状态。

二、常见的控制功能

1.出风口温度TAO的计算：（如图16）

TAO=A×TSET－B×TR－C×TAM－D×TS+E

TSET：设定温度

TR：车内温度

TAM：车外温度

TS：太阳辐射强度

A、B、C、D、E：修正系数

当设定温度处于MAXCOOL（最低温度）或MAXWARM（最高温度），TAO各采用固定值，而忽略上式子计算。第二十五页，共四十六页，编辑于2023年，星期日

第二十六页，共四十六页，编辑于2023年，星期日

2.温度控制

依据式子：SW=TAO+A－（TE+B）×100%

C－（TE+B）

A、B、C为修正常数。TE为蒸发器温度。SW为混合风门计算开度。控制如图17。第二十七页，共四十六页，编辑于2023年，星期日

设定TAO与TE几乎相等时，SW接近0，对混合风门的位置而言，指定某一位置。这一位置随传感器信号的重新学习而改变。

当TAO小于TE时，即式子SW小于0，表明需要降低蒸发器温度。电子控制单元接通TR1，关断TR2，使混合风门冷气开度

加大。当混合风门的实际开度与式子SW相等时，电子控制单元

关断TR1，混合风门伺服电动机停止工作。

当TAO大于TE时，即式子SW大于0，表明需要提高蒸发器温度。电子控制单元接通TR2，关断TR1，使混合风门暖气开度

加大。当混合风门的实际开度与式子SW相等时，电子控制单元

关断TR2，混合风门伺服电动机停止工作。

3.鼓风机转速控制

改变鼓风机转速有二种操作：1)直接操纵风量开关；2)接通自动开关（AUTO）。

直接操纵风量开关时，风量信号输入电子控制单元，电子控制单元按低速时，接通TR1；中速时，控制BLW的电位；高第二十八页，共四十六页，编辑于2023年，星期日速时，接通TR2。

接通自动开关（AUTO）时，电子控制单元依据TAO与TE或暖水温度比较，自动切换风量大小。规律是：（制冷）TAO比TE高出越多，鼓风机转速越高。（取暖）TAO比暖水温度低越多，鼓风机转速越高。如图18、19、20、21。第二十九页，共四十六页，编辑于2023年，星期日第三十页，共四十六页，编辑于2023年，星期日第三十一页，共四十六页，编辑于2023年，星期日第三十二页，共四十六页，编辑于2023年，星期日

鼓风机转速的时滞气流控制和启动控制：

汽车在炎热天气长时间停留时，满足以下条件，启动时滞气流控制。

压缩机启动；

AUTO开关接通；

气流方式处于FACE或BI－LEVEL；

TE高于30oC；

鼓风机关断4秒，使蒸发器冷却，再以低速工作5秒。当TE

低于30oC，鼓风机以低速工作5秒。电子控制单元按时间间隔控制TR1通断。如图21。

鼓风机启动时，开关信号接通2秒后，电子控制单元BLW端子才向功率晶体管提供控制信号。这2秒内，鼓风机工作电流

通过鼓风机电阻，以低速转动。

鼓风机转速的预热控制：当AUTO开关接通，气流方式设置在FOOT或BI-LEVEL时，发动机水温低于30oC或40oC，鼓风机停止工作。如图22。

第三十三页，共四十六页，编辑于2023年，星期日第三十四页，共四十六页，编辑于2023年，星期日

4.气流方式控制（出风方式）

电子控制单元依据TAO的变化设定：

当温度旋钮从冷向暖改变时，不管压缩机是否运转，若AUTO（自动）开关接通，气流方式都从FACE方式变为FOOT方式。如图23。

第三十五页，共四十六页，编辑于2023年，星期日

当温度旋钮从暖向冷改变时，若压缩机运转，AUTO（自动）开关接通，气流方式有：如图24，FOOT方式变为BI-LEVEL方式；如图25，BI-LEVEL方式变为FACE方式，若压缩机不运转，仍为FOOT方式。图24TAO值从高变至中的气流方式控制过程第三十六页，共四十六页，编辑于2023年，星期日第三十七页，共四十六页，编辑于2023年，星期日

DEF（除霜）-FOOT方式控制：当鼓风机处于预热控制时，气流方式由FOOT

或BI-LEVEL变为DEF。预热控制停止时，气流方式由DEF变为FOOT或BI－LEVEL。

如图26、27，以FOOT为例说明控制过程。图26预热控制时DEF-FOOT方式的控制第三十八页，共四十六页，编辑于2023年，星期日图27预热控制不工作时DEF-FOOT方式的控制

第三十九页，共四十六页，编辑于2023年，星期日

5.进气控制

根据TAO来确定RECIRC（循环空气）或FRESH（新鲜空气）是否为当时工作方式，从而使进气控制伺服电动机。

当气流方式为DEF时，进气处于FRESH（新鲜空气），清除挡风玻璃内侧上的雾气。

根据TAO改变循环空气与新鲜空气的比例。

6.压缩机控制

决定压缩机的工作时间，有车外温度信号和蒸发器温度信号。

当高压压力异常（低于197KPa或高于3100KPa)时，电子控制单元使压缩机停止工作。

7.电子扇控制

有水温控制和压力控制，如图28。水温开关、压力开关为常闭。

高温时；

常温高压时；

第四十页，共四十六页，编辑于2023年，星