《汽車電氣設備構(gòu)造與維修》配套教案：模塊六-項目3-汽車空調(diào)的控制系統(tǒng)的認知

項目三汽車空調(diào)的控制系統(tǒng)的認知教學目標1.掌握壓力控制組件、溫度控制組件、真空控制組件、電磁離合器、車速調(diào)節(jié)裝置等的結(jié)構(gòu)及工作原理。2.能夠讀懂并且分析汽車空調(diào)控制電路圖。課時分配本項目共1個任務，安排1課時。教學重點掌握壓力控制組件、溫度控制組件、真空控制組件、電磁離合器、車速調(diào)節(jié)裝置等的結(jié)構(gòu)及工作原理；能夠讀懂并且分析汽車空調(diào)控制電路圖。教學難點1.讀懂并且分析汽車空調(diào)控制電路圖。教學內(nèi)容任務一汽車空調(diào)控制系統(tǒng)的認知知識鏈接一、汽車空調(diào)系統(tǒng)的控制元件汽車空調(diào)控制系統(tǒng)的控制元件有五類：壓力控制組件、溫度控制組件、真空控制組件、電磁離合器、車速調(diào)節(jié)裝置等等。1．壓力控制組件壓力控制組件可分為兩類，一類是通斷型，也稱壓力開關(guān)，即對于所設定的壓力執(zhí)行通或斷的指令，如高、低壓開關(guān)等；另一類是調(diào)節(jié)型，也稱壓力調(diào)節(jié)器，對于所設定的壓力執(zhí)行的是一個調(diào)節(jié)過程。壓力開關(guān)分為高壓開關(guān)、低壓開關(guān)和高、低壓雙向復合開關(guān)三種。高壓開關(guān)又分為觸點常閉型和觸點常開型兩種。高、低壓開關(guān)的結(jié)構(gòu)與外形大同小異。（1）高壓開關(guān)高壓開關(guān)裝在壓縮機至冷凝器之間的高壓管路上，其作用是防止系統(tǒng)在異常的高壓壓力下工作。當因冷凝器散熱不良、散熱堵塞和風扇損壞等，導致冷凝壓力出現(xiàn)異常上升時，開關(guān)自動切斷電磁離合器的電路，使壓縮機停轉(zhuǎn)，或接通冷卻風扇高速檔電路，自動提高風扇轉(zhuǎn)速，以降低冷凝溫度和壓力。在汽車空調(diào)系統(tǒng)中，高壓開關(guān)的壓力控制范圍為：2.82～3.10MPa時斷開，1.03～1.73MPa時接通。（2）低壓開關(guān)低壓開關(guān)又稱為制冷劑泄漏檢測開關(guān)，其觸點為常閉觸點，并與空調(diào)壓縮機電磁離合器線圈電路串聯(lián)。低壓開關(guān)的功用是在制冷系統(tǒng)嚴重缺少制冷劑，導致高壓側(cè)壓力低于一定值（一般為0.2MPa。（3）高、低壓復合開關(guān)（三位壓力開關(guān)）高、低壓力開關(guān)用于保護作用時，通常都安裝在系統(tǒng)的高壓側(cè)，因此，為了結(jié)構(gòu)緊湊，減少接口，把高、低壓力開關(guān)做成一體，形成了高、低壓復合開關(guān)。這樣就可以作為一體安裝在儲液干燥器上，起到保護作用。三位壓力開關(guān)的作用是：①防止因制冷劑泄漏而損壞壓縮機。②當系統(tǒng)內(nèi)制冷劑高壓異常時，保護系統(tǒng)不受損壞。③在正常工作狀況下，冷凝器風扇低速運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)低噪音，節(jié)省動力；當系統(tǒng)內(nèi)高壓升高后，風扇高速運轉(zhuǎn)，以改善冷凝器的散熱條件，實現(xiàn)了風扇的二級變速。三位壓力開關(guān)一般安裝在儲液干燥器上，感受制冷劑高壓回路的壓力信號。1—觸點；2—彈簧；3—接線柱；4—動觸點；5—金屬膜片；6—銷子；7—觸點它由金屬膜片、彈簧及觸點等組成，其工作過程是：低壓保護——當制冷劑壓力低于低限值（196kPa），由于彈簧的壓力大于制冷劑壓力，因此觸點7和觸點1斷開，電流中斷，壓縮機停止工作。正常工作——當制冷劑壓力為正常值時（0.2～3MPa），制冷劑壓力超過彈簧力，彈簧受壓縮，而金屬膜片不變形，動觸點向箭頭方向移動，觸點1接通，壓縮機正常工作。高壓保護——當制冷劑壓力高于高限值時（3.14MPa），此時制冷劑壓力不僅高于彈簧壓力，而且高于金屬膜片的彈力。這時，金屬膜片由拱形變平，推動銷子6向箭頭方向移動，并使得高于觸點7，電路斷開，壓縮機停止工作。1—閥體；2—O形密封圈；3—密封塞；4—下彈簧座；5—彈簧；6—上彈簧座（4）泄壓閥過去，在汽車空調(diào)系統(tǒng)中，為了防止高壓側(cè)溫度和壓力異常升高造成系統(tǒng)損壞，常常用易熔合金做成易熔塞，當溫度和壓力異常升高時，易熔塞熔化，釋放出制冷劑。但這種方法付出的代價是經(jīng)濟上的損失和對環(huán)境的污染，同時空氣將進入空調(diào)系統(tǒng)。因此，目前大多采用泄壓閥替代易熔塞，其結(jié)構(gòu)見圖。2．溫度控制組件溫度控制組件，又稱恒溫器、溫度開關(guān)，它是汽車空調(diào)系統(tǒng)中溫度控制部件，感受的溫度有蒸發(fā)器表面溫度、車內(nèi)溫度、大氣溫度等。一般所指的恒溫器是指感受蒸發(fā)器表面溫度從而控制CC系統(tǒng)中壓縮機的開與停，起到調(diào)節(jié)車內(nèi)溫度及防止蒸發(fā)器結(jié)霜的電氣開關(guān)裝置。檢測大氣溫度和車廂內(nèi)溫度時，一般用于空氣混合調(diào)節(jié)風門的控制，由風門開度的大小調(diào)節(jié)車廂內(nèi)的溫度。恒溫器更多地用于CC系統(tǒng)中控制電磁離合器的通斷。此時，恒溫器被放置在蒸發(fā)器內(nèi)或靠近蒸發(fā)器的冷氣控制板上。當蒸發(fā)器表面溫度或車廂內(nèi)溫度低于設置溫度時，恒溫器斷開，電磁離合器分離，壓縮機停止工作；反之電磁離合器吸合，壓縮機開始工作，由此而防止蒸發(fā)器表面結(jié)霜，也調(diào)節(jié)了車廂內(nèi)的溫度。恒溫器有三種形式，即：波紋管式、雙金屬片式和熱敏電阻式。（1）波紋管式恒溫器波紋管式恒溫器由感溫驅(qū)動機構(gòu)、溫度設定機構(gòu)和觸點三部分組成。感溫驅(qū)動機構(gòu)的組成見圖。感溫驅(qū)動機構(gòu)本身是一個由波紋管、毛細管和感溫包組成的封閉系統(tǒng)，內(nèi)部裝有感溫介質(zhì)。感溫包作為傳感器放置在被測部位，溫度的變化使得波紋管內(nèi)壓力發(fā)生變化，導致波紋管伸長或縮短，并將此位移信號通過頂端作用點A傳遞出去。在彈簧力的作用下，A點的位移與感溫介質(zhì)壓力變化呈線性關(guān)系。1—蓄電池；2—電磁離合器線圈；3、8—彈簧；4—毛細管；5—波紋管；6—凸輪軸；7—溫度調(diào)節(jié)凸輪；9—調(diào)整螺釘；10—觸點K；11—接線插頭觸點開閉機構(gòu)主要由固定和活動觸點、彈簧、杠桿等組成。通過觸點的開閉，控制著壓縮機上電磁離合器電路的通斷。波紋管式恒溫器的工作原理：圖中觸點處于斷開位置，壓縮機也處于停止狀態(tài)。當蒸發(fā)器表面溫度逐漸升高時，感溫包內(nèi)溫度也隨著升高，同時壓力增高使波紋管伸長。波紋管與擺動框架相連，框架上裝有一動觸點，而恒溫器殼體上有一定觸點。波紋管的伸長使得觸點閉合，電磁離合器電路被接通，使壓縮機工作。反之，溫度下降后壓縮機停止工作。波紋管式恒溫器的特點是工作可靠，價格低廉，安裝方便。但在使用中要注意，毛細管彎成直角。另外，如果毛細管發(fā)生泄漏，應更換整個恒溫器。1—導線；2—雙金屬片；3—動觸點；4—定觸點；5—殼體（2）雙金屬片式恒溫器雙金屬片式恒溫器由兩種不同材料的金屬片組成，兩金屬片的熱膨脹系數(shù)相差較大。在雙金屬片的端部有一動觸點，而在殼體上有一定觸點。這種恒溫器沒有毛細管和感溫包，直接靠空氣流過其表面感受溫度而工作。它的溫度設定方法與波紋管式恒溫器相同。雙金屬片恒溫器工作原理如圖所示。工作原理：在設定溫度范圍內(nèi)，雙金屬片平伸，兩觸點閉合。此時，電磁離合器電路接通，壓縮機工作。當流過恒溫器的空氣溫度低于所設定溫度時，由于兩種金屬片的熱膨脹系數(shù)不同，膨脹系數(shù)大的金屬片收縮得多，這樣就造成了雙金屬片彎曲，觸點斷開，電磁離合器分離，壓縮機停止工作。當溫度上升后，金屬片受熱后逐漸平伸，觸點又閉合，從而接通電路。如此反復達到控溫的目的。（3）熱敏電阻式恒溫器熱敏電阻是一種阻值隨溫度變化而改變的電阻元件，有一個小圓片形的熱敏電阻，用導線與放大器相聯(lián)，安在蒸發(fā)器表面。熱敏電阻有兩種：一種具有負溫度特性，即隨溫度升高，電阻值減??；一種具有正溫度特性，即隨溫度升高，電阻值增大。熱敏電阻式恒溫器正是利用了熱敏電阻的這種特性，把它作為傳感器放置在被測溫度之處。如圖所示，為轎車空調(diào)用熱敏電阻的外形。當蒸發(fā)器進風口溫度變化時，熱敏電阻的電阻值發(fā)生變化，由控制放大器通過晶體管元件，進行信號放大和處理，從而控制壓縮機離合器的接通與斷開。3．電磁離合器在非獨立式汽車空調(diào)系統(tǒng)中，壓縮機的停、轉(zhuǎn)都是靠電磁離合器與發(fā)動機聯(lián)系的，電磁離合器的吸合或釋放決定了空調(diào)系統(tǒng)是否工作。然而，電磁離合器又是一個執(zhí)行部件，受溫度開關(guān)、壓力開關(guān)、怠速調(diào)節(jié)裝置、電源開關(guān)等元件的控制。1—帶輪；2—壓縮機殼體；3—線圈；4—摩擦板；5—驅(qū)動盤；6—彈簧爪電磁離合器有定圈式及動圈式兩種，前者電磁線圈固定在壓縮機殼體上不轉(zhuǎn)動，后者電磁線圈與皮帶盤連在一起是轉(zhuǎn)動的，目前已很少應用。兩種電磁離合器的作用原理基本相同。當電磁線圈電路通電時，在驅(qū)動帶輪外端面產(chǎn)生很強的電磁吸力，將壓盤緊緊地吸合在驅(qū)動帶輪端面上（故壓盤又稱為吸盤），驅(qū)動帶輪便通過壓盤帶動壓縮機軸一起轉(zhuǎn)動，從而使壓縮機進入工作狀態(tài)。4．車速調(diào)節(jié)裝置對于非獨立式空調(diào)系統(tǒng)，由于發(fā)動機的功率一定，這樣，空調(diào)系統(tǒng)的工作對發(fā)動機功率輸出的分配有一定影響；反過來，發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化同樣影響空調(diào)系統(tǒng)的工作性能。因此，為達到汽車在不同運行情況下既保證車速的要求，又保證空調(diào)系統(tǒng)的正常工作就出現(xiàn)了車速調(diào)節(jié)裝置。（1）發(fā)動機怠速調(diào)節(jié)裝置發(fā)動機在怠速運轉(zhuǎn)時往往影響到空調(diào)系統(tǒng)的正常工作。一方面壓縮機轉(zhuǎn)速過低，造成制冷量嚴重不足；另一方面對于小排量發(fā)動機來說，怠速時發(fā)動機功率較小，不足以帶動制冷壓縮機并補償因電力消耗給發(fā)電機增加的負荷。同時，由于發(fā)動機轉(zhuǎn)速過低，冷卻風扇的風壓和風量均不充足，使得發(fā)動機和冷凝器散熱受到影響。冷凝器溫度和冷凝壓力異常升高后，壓縮機功耗迅速增大。這樣，一是增加了發(fā)動機在怠速時的負荷，導致工作不穩(wěn)定，甚至熄火；二是會引起電磁離合器打滑或傳動皮帶損壞。因此，在非獨立式空調(diào)系統(tǒng)中一般都裝有怠速調(diào)節(jié)裝置。發(fā)動機怠速控制器有兩種類型：一種是自動切斷壓縮機的離合器電路，使制冷系統(tǒng)停止工作，減輕發(fā)動機負荷，穩(wěn)定發(fā)動機的怠速性能；另一種是當發(fā)動機怠速并需要使用制冷系統(tǒng)時，發(fā)動機能自動加大節(jié)氣門開度，使發(fā)動機在怠速時轉(zhuǎn)速提高，既能保證有足夠的動力維持制冷系統(tǒng)工作，又能保證自身正常運轉(zhuǎn)。①怠速繼電器。該繼電器是一種集成電路，感應來自點火線圈的脈沖信號，所需控制的轉(zhuǎn)速設定值可由人工調(diào)節(jié)。若發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速低于設定值，繼電器不吸合，則壓縮機停轉(zhuǎn)。怠速繼電器的線路圖有多種。一般帶有怠速繼電器的控制電路都與測溫電路繼電器串接。圖是一種測速與調(diào)溫控制電路原理圖。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于規(guī)定轉(zhuǎn)速時，三極管VT1導通，使三極管VT3截止，繼電器1觸點分開，電磁離合器線圈電流被切斷，壓縮機停轉(zhuǎn)。當蒸發(fā)器表面溫度降至規(guī)定值，熱敏電阻阻值升高到使三極管VT2導通，三極管VT3截止，繼電器1觸點分開，壓縮機停轉(zhuǎn)。②怠速提升裝置。近年來進口轎車上的空調(diào)系統(tǒng)大多采用怠速提升裝置，以保證怠速時能帶空調(diào)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。怠速提升裝置有多種型式，工作原理基本相同，現(xiàn)介紹一種常見的簡單結(jié)構(gòu)。如圖所示：該裝置主要由真空促動器和真空電磁閥兩部分組成。真空促動器的拉桿與化油器的節(jié)氣門拉桿相連，真空電磁閥的電路與壓縮機電磁離合器電路并聯(lián)。在汽車怠速時，如果空調(diào)電磁離合器電源接通，真空電磁閥同步工作，真空閥門被打開，來自發(fā)動機進氣管路的真空度通過真空電磁閥到真空促動器，吸引拉桿向加大節(jié)氣門的方向移動，從而提升怠速。拉桿的行程要調(diào)整到使發(fā)動機在怠速時帶動壓縮機運行，并能保持穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。（2）加速斷開裝置在汽車加速超車時，為了保證發(fā)動機有足夠的動力，應當切斷壓縮機離合器電路，這樣就卸除了壓縮機的動力負荷，以盡量大的發(fā)動機功率來供汽車加速所需。常用的加速斷開裝置（也稱超速控制器）是由超速開關(guān)及延遲繼電器組成。超速開關(guān)一般裝在加速踏板下，當加速踏板被踩下時，電磁離合器電路斷開，壓縮機停止工作，使發(fā)動機的輸出功率全部用于加速，而6s后電路又自動接通，空調(diào)系統(tǒng)恢復工作。高檔轎車為提高超車能力常加裝這種裝置。5．真空控制組件多數(shù)轎車空調(diào)系統(tǒng)采用真空裝置作為控制元件，控制某些風門或閥門的開、閉。這是由于一方面汽車上有現(xiàn)成的真空來源，更主要的是真空控制裝置結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟。（1）真空馬達真空馬達（圖）由真空盒、膜片、彈簧和傳動桿組成。真空盒被膜片分為兩個互不相通的腔室，一側(cè)與發(fā)動機真空管相連，另一側(cè)通過空區(qū)泄漏孔與大氣相通。真空馬達不工作時，彈簧處于松弛狀態(tài)，傳動桿伸長（圖）；工作時，上腔室具有一定真空度，上、下腔室的壓差使得彈簧被壓縮，傳動桿向上移動，帶動風門（閥門）動作（圖）。1—傳動桿；2—膜片；3—接真空源；4—復位彈簧（2）真空控制水閥在汽車空調(diào)系統(tǒng)中也常常用真空膜盒直接作為閥門的控制動力，圖就描述了一個典型的用真空控制閥控制水加熱器流量閥的工作過程。圖（a）表示無真空時，圖（b）表示部分真空時，圖（c）表示完全真空時的工作情況。二、控制電路汽車空調(diào)種類繁多，電路形式各不相同，但汽車空調(diào)系統(tǒng)電路都是為了保證汽車空調(diào)系統(tǒng)各裝置之間的相互協(xié)調(diào)工作，正確完成汽車空調(diào)系統(tǒng)的各種控制功能和各項操作而設置的。分析電路時，只要分成鼓風機控制，冷凝器風扇控制，溫度控制（壓縮機控制），通風系統(tǒng)控制，保護電路等即可清楚了解其電路控制原理。1．汽車空調(diào)系統(tǒng)基本控制電路汽車空調(diào)系統(tǒng)的基本控制電路一般包括電源電路、鼓風機控制電路和電磁離合器控制電路，如圖所示。其工作過程如下：1—溫控器；2—空調(diào)指示燈；3—電磁離合器；4—鼓風電動機；5—鼓風機調(diào)速電阻；6—空調(diào)及鼓風機開關(guān)；7—蓄電池接通空調(diào)及鼓風機開關(guān)，電流從蓄電池流經(jīng)空調(diào)及鼓風機開關(guān)后分為兩條電路，一條電路從經(jīng)溫控器至電磁離合器，使電磁離合器線圈通電，發(fā)動機帶動壓縮機運轉(zhuǎn)制冷，與此同時，與電磁離合器線圈并聯(lián)的壓縮機工作指示燈通電發(fā)亮；另一條電路從開關(guān)的低速擋端子“L”經(jīng)兩個鼓風機調(diào)速電阻到鼓風電動機，這時鼓風電動機開始運轉(zhuǎn)。由于電流通過兩只電阻才到達鼓風電動機，故此時電動機轉(zhuǎn)速最低。2．空調(diào)系統(tǒng)控制電路實例為了分析空調(diào)系統(tǒng)控制電路的控制過程，下面以桑塔納轎車空調(diào)系統(tǒng)為例說明。桑塔納轎車空調(diào)系統(tǒng)控制電路由電源電路、電磁離合器控制電路、鼓風機控制電路和冷凝器風扇電動機控制電路組成，如圖所示，其控制過程如下：1—點火開關(guān)；2—減荷繼電器；3—蓄電池；4—冷卻液溫控開關(guān)；5—高壓保護開關(guān)；6—鼓風機調(diào)速電阻；7—冷卻風扇繼電器；8—冷卻風扇電機；9—鼓風機；10—空調(diào)繼電器；11—空調(diào)開關(guān)A/C；12—鼓風機開關(guān)；13—蒸發(fā)器溫控開關(guān)；14—環(huán)境溫度開關(guān)；15—低壓保護開關(guān)；16—怠速提升真空轉(zhuǎn)換閥；17—電磁離合器；18新鮮空氣翻板電磁閥；19—空調(diào)開關(guān)指示燈當外界氣溫高于10℃時，環(huán)境溫度開關(guān)14才能接通，空調(diào)才能使用。當需要制冷系統(tǒng)工作時，接通空調(diào)開關(guān)11，空調(diào)開關(guān)A／C的指示燈19發(fā)亮，表示空調(diào)開關(guān)已經(jīng)接通。此時電源經(jīng)空調(diào)開關(guān)11、環(huán)境溫度開關(guān)14接通以下電路：①新鮮空氣翻板電磁閥18電路接通，該電磁閥動作后接通新鮮空氣翻板真空促動器的真空通路，從而可使新鮮空氣進口關(guān)閉，鼓風機才能強制通過蒸發(fā)器總成的空氣通道進風，使制冷系統(tǒng)進入車內(nèi)空氣內(nèi)循環(huán)。②經(jīng)蒸發(fā)器溫控開關(guān)13、低壓保護開關(guān)15對電磁離合器17線圈供電，同時電源還經(jīng)蒸發(fā)器溫控開關(guān)接通化油器的怠速提升真空轉(zhuǎn)換閥，提高發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，以滿足空調(diào)所需動力的要求，防止發(fā)動機轉(zhuǎn)速降低而熄火。③對空調(diào)繼電器中的線圈J1供電，使兩對觸點同時閉合，其中一對觸點接通冷凝器冷卻風扇繼電器7的線圈電路；另一對觸點接通鼓風機9的電路。3．通風系統(tǒng)的控制目前很多轎車空調(diào)的通風系統(tǒng)采用電控方式，對氣源門、溫度門、送風門的控制均由電腦或放大器統(tǒng)一完成，實現(xiàn)最佳送風方式的控制。（1）轎車通風系統(tǒng)電路控制當轎車在關(guān)閉車門玻璃的情況下需要通風時，就要采取強制通風，把車外的新鮮空氣經(jīng)過過濾凈化后送入車廂內(nèi)。目前轎車空調(diào)系統(tǒng)