自动调节汽车空调系统课件.ppt
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1、课题五 自动调节汽车空调系统,任务一 自动调节汽车空调控制系统学习目标掌握主要功能部件的作用。熟悉放大器控制型的构造与原理。认识自动控制系统概要。熟悉温度控制的原理。,【设疑和引入】自动空调器检测车内温度和车外温度、太阳辐射等,根据驾驶员所设置的温度,空调器ECU根据预先编制程序的标准,识别这些信号,从而独立地控制一个或多个执行器。自动调节鼓风机空气温度和鼓风机转速,从而将车内温度保持在设置温度。,【基础知识】一、自动空调器的主要功能部件1传感器 自动空调器中使用下列半导体型传感器。采用热敏电阻的传感器,将温度变化作为电阻变化输入至控制器,其电阻和温度的关系,如图5-1-2所示。,图5-1-1
2、 自动空调系统简图,蒸发器,暖风芯,图5-1-2 热敏电阻和温度关系图,车内气温传感器车外气温传感器蒸发器传感器水温传感器 太阳能传感器,(1)车内气温传感器(车内传感器,室温传感器)。车内气温传感器吸入车内空气,以确定乘客舱的平均气温。,采用电动机型车内气温传感器(采用电动机吸入空气),如图5-1-3,现在则普遍采用气流通过暖气装置的吸气器型,如图5-1-4和图5-1-5所示。,图5-1-3 电动机型气温传感器,图5-1-4 吸气器型气温传感器,图5-1-5 吸气器型气温传感器,(2)车外气温传感器(车外空气传感器,车外温度传感器)。(3)蒸发器传感器。蒸发器传感器检测通过蒸发器的空气的温度
3、,如图5-1-7(a)所示。,图5-1-6 车外气温传感器,图5-1-7 蒸发器传感器的安装,(4)水温传感器。水温传感器检测发动机冷却液的温度,如图5-1-8所示。(5)太阳能传感器。太阳能传感器检测太阳辐射的变化,它采用光电二极管,将太阳能辐射变化变为电流变化输入至控制器。,图5-1-8 水温传感器,图5-1-9 太阳能传感器的安装,控制器分为两种类型:一种采用集成电路,另一种采用微电脑。这些控制器称为“系统放大器”、“自动空调器放大器”或“空调器ECU(电子控制单元)”。,2.控制器,图5-1-10 太阳辐射量和产生电量的关系,采用IC的放大器控制的自动空调器,称为“放大器控制的自动空调
4、器”:而采用微电脑的放大器或空调器ECU控制的,则称为“微电脑控制的自动空调器”,如图5-1-11所示。,图5-1-11 微电脑控制的自动空调器,3执行器,执行器包括鼓风机电动机、压缩机和伺服电动机(用于移动风挡),如图5-1-12和图5-1-13所示。,图5-1-12 空气混合控制及气流方式控制伺服电动机,图5-1-13 进气控制伺服电动机,二、放大器控制的自动空调器,着重讲解用于MA70系列Supra(用于美国和加拿大以外的国家)的放大器控制的自动空调器,其组成结构如图5-1-14所示。,图5-1-14 MA70系列Supra放大器控制的自动空调器,三、自动控制系统概要,前述自动空调器,包
5、括下列自动控制系统:温度控制鼓风机转速控制气流方式控制(出气控制),这些控制系统由位于暖风装置控制板上的控制杆和开关操纵。(1)温度控制杆。操纵这个控制杆,设定所想要的车内温度。,(2)鼓风机转速控制杆。这个控制杆位于AUTO(自动)位置时,允许鼓风机自动 转换至适于鼓风机空气温度的转速。(3)气流方式自动开关,如图5-1-15所示。,图5-1-15 气动式自动开关,四、温度控制,1配置 温度控制条统包括车内气温传感器、车外气温传感器、太阳能传感器、温度设定电阻器、系统放大器和空气混合控制伺服电动机,如图5-1-16所示。,图5-1-16 温度控制系统,2温度设定电阻器,温度设定电阻器安装在暖
6、风控制板内,其结构如图5-1-17所示,以便与温 度控制杆连接,设定的温度则作为电阻变化输入至系统放大器。当控制杆设定在温度较低位置时,电阻就变得较大,设定温度和电阻的关系如图5-1-18所示。,图5-1-17 温度设定电阻,图5-1-18 设定电阻和温度的关系,3空气混合控制伺服电动机,空气混合控制伺服电动机安装在暖气装置的底部,如图5-1-19所示,经连杆操纵空气混合控制风挡和鼓风机转速控制开关(有些型号采用拉线操纵水阀)。,图5-1-19 空气混合控制伺服电动机安装位置,任务二 自动汽车空调系统ECU控制电路原理,学习目标熟悉自动空调的结构。熟悉自动空调的工作原理。熟悉自动空调的控制功能
7、。,【设疑和引入】本课题的任务是在学生掌握自动空调的结构组成、工作原理和控制功能的基础上,为自动空调的输入元件和执行元件的检修做好准备。,【基础知识】一、全自动空调控制原理 如图5-2-1所示,全自动汽车空调普遍采用电桥控制原理,其由车外温度传感器、车内传感器、阳光辐射传感器和调温键电阻组成,它和比较计算器OP1、OP2组成一个控制系统。,图5-2-1 全自动汽车空调系统工作原理,二、全自动空调温度自动控制电路分析,温度自动控制系统电路,如图5-2-2所示。,图5-2-2 自动空调温度控制电路,三、微机控制空调系统电路分析,1出风温度(TAO)如图5-2-3所示,空调器ECU根据这 个TAO使
8、自动空调器放大器输出驱动信号至伺服电动机和鼓风机电动机,实现自动控制系统(除压缩机控制外)运行。,图5-2-3 出气温度控制示意图,蒸发器,暖风心,TAO可由下式计算得出:TAO=ATTESTBTTRCTTAMDTTS+E式中:TTEST设定温度();TTR车内气温();TTAM车外气温();TTS太阳辐射强度的相应温度();A、B、C、D、E常数。,2温度控制,微机控制的自动空调器的温度控制系统的基本组成包括车内温度传感器、车外温度传感器、太阳能传感器、蒸发器温度传感器、水温传感器、温度设定电阻器、自动空调控制ECU和空气混合控制伺服装置,如图5-2-4所示。,图5-2-4 温度控制系统的组
9、成,其中太阳能传感器采用光电二极管,其余四种温度传感器采用负热变的热敏电阻。,如图5-2-5所示,安装在自动空调器放大器内的微机,根据计算所得的TAO和来自蒸发器传感器的信号(TE),按下式计算空气混合控制风挡的开度(Ksw):式中,A、B、C常数。,空调放大器根据Ksw值确定空气混合控制伺服电机电流方向,驱动空气混合控制伺服电机工作,改变混合门位置。从而控制鼓风机送风温度,如图5-2-5所示。,图5-2-5 出气温度控制示意图,(1)当Ksw接近0时。当计算所得的TAO 和来自蒸发器传感器的温度信号几乎相等时,Ksw就接近0。,(2)当Ksw小于0时。当TAO小于TE时,Ksw0,表明需要提
10、高鼓风机空气温度。,3鼓风机转速控制,如图5-2-6所示,鼓风机转速控制由鼓风机转速控制开关电路和水温控制开关电路构成。鼓风机转速控制开关包括:自动空调放大器、鼓风机电阻器和功率三极管。,图5-2-6 鼓风机控制电路图,(1)鼓风机转速的自动控制。鼓风机转速的自动控制过程与温度控制相似,是根据TAO值自动控制鼓风机转速。,AUTO(自动)开关位于暖风装置 控制板上。当这个开关接通时,自动空调器放 大器根据TAO的电流强度控制鼓风机转 速,如图5-2-7所示。,图5-2-7 鼓风机转速与TAO 信号值的关系,低速运转。如图5-2-8所示,AUTO开关位于暖风装置控制板上。当这个开关接通时,安装在
11、自动空调器放大器内的微机接通VT1,启动暖风装置继电器,这时电流从蓄电池流至暖风装置继电器,然后流至鼓风机电动机,再流至鼓风机电阻器,后接搭铁,这样就使鼓风机电动机低速运转。同时AUTO和LO(低速)指示灯亮。,图5-2-8 低速运转时的电流流向,中速运转。如图5-2-9所示,当AUTO开关接通时,与低速控制时一样,启动暖风装置继电器。安装在自动空调器放大器内的ECU,将从TAO值计算所得的 鼓风机驱动信号,经BLW端子输出至功率三极管。,于是,电流从蓄电池流至暖风装置继电器,然后至鼓风机电动机,再流至功率三极管和鼓风机电阻器后接搭铁。这样,就使鼓风机电动机以相应于鼓风机驱动信号的转速运转。同
12、时AUTO指示灯亮,LO、M1(中速1)、M2(中速2)、HI(高速)指示灯也根据情况可能发亮。,电流流向为:蓄电池暖风装置继电器鼓风机电动机功率晶体管和鼓风机电阻器接地,鼓风机电动机中速运转。,图5-2-9 中速运转时的电流流向,高速运转。如图5-2-10所示,当AUTO开关接通时,允许安装在自动空调器放大器内的ECU接通VT1和VT2,驱动暖风装置继电器和鼓风机风扇继电器,于是电流从蓄电池流至暖风装置继电器,然后至鼓风机电动机,再至鼓风机风扇继电器后接地搭铁。这样,就使鼓风机电动机以高速运转。同时,AUTO和HI指示灯亮。,图5-2-10 高速运转时的电流流向,(2)预热控制。在自动空调的
13、鼓风机转速控制中,用水温传感器检测发动机冷却液的温度,实现微机控制自动空调器内的预热控制功能。当冷却液的温度不低于30或40(因车型不同而不同)时,鼓风机电动机首先转动,如图5-2-11所示。,图5-2-11 预热控制,(3)时滞气流控制。汽车如果长时间停驻在炎热阳光下,空调器启动后,往往会立即放出热空气,装有时滞控制功能的空调器能防止这类问题发生。,当以下条件满足而且在发动机启动时,这个控制可根据蒸发器传感器检测到的冷气装置内的温度运行。,压缩机启动。位于暖风装置控制板上的AUTO开关接通。当BI-LEVEL开关按下时,气流方式设置在FACE,或已设置在BI-LEVEL。,工作过程一:当冷风
14、装置内的温度高于30时。在压缩机接通时,时滞控制使鼓风机风扇关断并保持4s,使冷却装置内的空气冷却。在这以后约5s,时滞控制使鼓风机以低速运转,将已冷却的空气送至车厢,如图5-2-12所示。,图5-2-12 时滞气流控制(温度不低于30时),工作过程二:当冷却装置内的温度低于30时。在压缩机接通时,时滞控制使鼓风机先以低速运转约5s,如图5-2-13所示。,图5-2-13 时滞气流控制(温度低于30时),(4)鼓风机启动控制。如图5-2-14所示,鼓风机启动控制器使鼓风机驱动信号在鼓风机开关先接通约2s后,才输送到功率三极管,以防止功率三极管被启动电流冲击而损坏。在这2s内,鼓风机启动控制器使
15、鼓风机低速运转。,图5-2-14 鼓风机启动控制,(5)手动控制。手动控制根据手动开关的操纵,将鼓风机驱动信号输送至功率三极管。不过,若操纵HI开关,这个开关就会接通鼓风机风扇继电器,并使鼓风机高速运转。,4.送风模式控制(出气控制),如图5-2-15所示,微机控制自动空调器的气流方式与放大器控制自动空调器基本一样,都是由自动空调器放大器输送信号至伺服电动机,控制伺服电动机正向或反向转动,然后经连杆使气流方式控制风挡位置改变。,图5-2-15 鼓风机启动控制电路图,5进气控制,进气控制仅用于某些特定国家的车型。这个控制是根据TAO值来确定RECIRC(循环空气)或FRESH(新鲜空气)是否作为
16、当时工作方式,并将这个决定输出至进气控制伺服电动机,从而执行控制。,如图5-2-16所示,当电压施加在端子与 或与上时,电动机启动。根据内置于自动空调器放大器中的微机参考 TAO值,确定何种方式作为当前工作方式,并根 据这一决定,接通FRESH(新鲜空气三极管VT2。,图5-2-16 进气模式伺服电动机控制电路图,这使触点B接地,在端子与之间产生电压,这一电压使电流从端子流至电动机,经移动触点至端子,然后至FRS VT2,最后至接地,启动电动机。从而使移动触点离开RECIRC位置至FRESH位置,这就将移动触点从触点B拉开,进入FRESH方式。,6压缩机控制,(1)压缩机电磁离合器控制。如图5
17、-2-17所示,空调控制器总成从端子MGC将电磁离合器ON(接通)信号输出至发动机和ECU。发动机ECU收到该信号后,便会由端子ACMG传送信号,接通空调电磁离合器的继电器,从而接通空调压缩机电磁离合器。空调控制器总成还通过端子A/C IN监测电压是否输至电磁离合器。,图5-2-17 电磁离合器控制电路图,(2)可变排量压缩机的控制。可变排量压缩机的工作控制模式有三种。全容量运作模式。如图5-2-18所示,在全容量运作中,电磁线圈断电,在弹力作用下电磁阀打开A孔,关闭B孔。,图5-2-18 全容量运作模式,半容量运作模式。如图5-2-19所示,当电磁阀线圈通电流时,电磁阀切断前面高压气体旁通回
18、路,柱塞在弹簧力作用下被推回右侧,排出阀与阀盘分离,后部五个气缸不能产生高压,不参加工作。,图5-2-19 半容量运作模式,压缩机停止工作模式。压缩机不工作时,高低压力平衡,在弹簧力作用下,柱塞被推回右侧。,任务三 自动汽车空调系统的故障诊断,学习目标掌握初步检查自动空调的顺序和步骤。熟悉故障码与空调ECU端子电压。熟悉故障征兆诊断。熟悉电路检查。,【设疑和引入】汽车自动空调系统与传统汽车空调系统在故障检测有什么最大区别?自动空调系统常见的故障有传感器配线短路、断路、传感器失效等。本课题以丰田凯美瑞汽车空调为例,详细介绍自动空调的输入元件的结构与工作原理及其检修方法。,【基础知识】一、初步检查
19、1空调压缩机闭锁的警告 如果在空调压缩机工作期间发生压缩机闭锁停转现象,空调控制总成(控制面板)左下角的A/C开关(见图5-3-1)指示灯就开始闪烁(每秒闪一次),以便向驾驶员报警。,图5-3-1 空调控制总成(控制面板),2指示灯的检查,(1)接通点火开关,并同时按下空调控制总成的AUTO开关。(2)检查指示灯是否点亮并闪烁4次,指示灯闪烁形式如图5-3-2所示。,图5-3-2 空调指示灯闪烁形式,3故障码检查(传感器检查),(1)进行指示灯检查,方法同前。(2)在控制面板的温度显示器(见图5-3-1)上读出故障码。,(3)如果希望显示慢一些,应按下前除霜(DEF)开关(位于空调控制总成的左
20、上角,见图5-3-1)。每按下一次前除霜开关,显示器就变化一步。,4故障码的清除,(1)将发动机室接线盒上的ECU-B熔断器拔出来,停10s或更长的时间后再插上,这样就清除了故障码记忆。(2)插上熔断器后,应检查是否输出正常故障码。,图5-3-3 发动机室熔断器盒,5执行器的检查,(1)在进入故障码检查模式(传感器检查模式)后,按下R/F开关(内循环/新鲜空气选择开关)。(2)由于每个风门、电动机和继电器能以1s间隔自动操作,按照顺序显示在温度显示器上。,表5-3-1执行器检查表,续表,二、故障码与空调ECU端子电压,故障码是故障码检查(传感器检查)期间空调控制总成上显示的故障编码。根据这个编
21、码检查相应的电路,可迅速地找到故障部位。空调系统故障码及其含义如表5-3-2所示。,表5-3-2空调系统故障码,续表,空调控制ECU各端子的位置及标准电压和电阻值分别如图5-3-4、表5-3-3所示。,图5-3-4 空调控制ECU各端子的位置,表5-3-3空调控制ECU各个端子标准电压和电阻,三、故障征兆诊断,在根据故障现象判断空调系统故障时,可参照表5-3-4所示进行操作。,表5-3-4故障征兆诊断表,续表,续表,四、电路检查,1故障码11(车内温度传感器电路)的检查 车内温度传感器电路如图5-3-5所示。当出现故障码11时,应按如下程序进行检查。,图5-3-5 车内温度传感器电路,(1)检
22、查A/C控制总成插接器的TR与SC两个端子之间的电压。拆下A/C控制总成,插接器仍处于连接状态。接通点火开关。,用电压表测量A/C控制总成插接器的TR与 SG两个端子之间的电压,如图5-3-6所示。正 常电压:在25时为1.82.2V,在40时为 1.21.6V。如果电压正常,应进行故障征兆诊断表(见表5-3-4)中的下一个电路的检查。,图5-3-6 测量A/C控制总成插接器的TR与SG间电压,(2)检查车内温度传感器。从2号安全衬垫上拆下车内温度传感器。拔下车内温度传感器的插接器。检查车内温度传感器的1与2号端子之间的电阻,如图5-3-7所示。,图5-3-7 检查车内温度传感器端子之间的电阻
23、,如果电阻正常,应进入第三步检查程序;如果电阻不正常,应更换车内温度传感器。(3)检查A/C控制总成与车内温度传感器之间的线束和插接器;如果正常,应检查和更换A/C控制总成;如果不正常,应修理或更换线束或插接器。,2故障码12(环境温度传感器电路)的检查 环境温度传感器电路如图5-3-8所示。当出现故障码12时,应按如下程序进行检查。,图5-3-8 环境温度传感器电路,(1)检查A/C控制总成插接器的TAM与SC两个端子之间的电压。拆下A/C控制总成。插接器仍处于连接状态。接通点火开关。,用电压表测量A/C控制总成插接器的TAM与SG两个端子之间的电压,如图 5-3-9所示。正常电压:在25时
24、为1.35 1.75V,在40时为0.851.25V。当 升高时,电压也升高。如果电压正常,应进行故障征兆诊断表(见表5-3-4)中的下一个电路的检查。,图5-3-9 测量A/C控制总成插接器的 TAM与SG两个端子之间的电压,(2)检查环境温度传感器。拔下环境温度传感器的插接器。检查环境温度传感器的1与2号端子之间的电阻,如图5-3-10所示。,图5-3-10 环境温度传感器端子之间的电阻,如果电阻正常,应进入第三步检查程序;如果电阻不正常,应更换环境温度传感器。(3)检查A/C控制总成与环境温度传感器之间的线束和插接器。,3故障码13(蒸发器温度传感器电路)的检查 此传感器检测冷气总成内的
25、温度并将相应的信号送给A/C控制总成。蒸发器温度传感器电路如图5-3-11所示。当出现故障码13时,应按下述程序进行检查。,图5-3-11 蒸发器温度传感器电路,(1)检查A/C控制总成插接器的TE与SC两个端子之间的电压。拆下A/C控制总成,插接器仍处于连接状态。接通点火开关。,用电压表测量A/C控制总成插接器的TE与SG两个端子之间的电压,如图5-3-12所示。正常电压:在0时为2.02.4V,在15时为1.41.8V。当温度升高时,电压也升高。,图5-3-12 测量A/C控制总成插接器的 TW与SG两个端子之间的电压,如果电压正常,应进行故障征兆诊断表(见表5-3-4)中的下一个电路的检
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