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汽车全自动空调工作原理

现在大多数汽车都是配置了全自动空调,操作起来非常的简单,其实全自动空调结构还是蛮复杂的, 大家在维修的时候就要多了解一下汽车全自动空调的工作原理了。

汽车全自动空调的工作原理主要包括:
空调制冷系统原理、供暖通风系统原理和自动控制系统原理三部分。下面我们一个一个来慢慢了解

一、汽车空调制冷系统原理

汽车空调制冷系统原理大家应该都有所了解,空调制冷系统是由压缩机、冷凝器、贮液干燥器、膨胀阀、蒸发器和鼓风机等组成各部件之间采用铜管(或铝管)和高压橡胶管连接成一个密闭系统,如图1-1所示:
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制冷系统工作时,制冷记忆不同的状态在这个密闭系统内循环流动,每个循环分为四个基本过程:
压缩过程:压缩机吸入蒸发器出口处的低温抵压的制冷剂气体,把它压缩成高温高压的气体排除压缩机。
散热过程:高温高压的过热制冷剂气体进入冷凝器,由于压力及温度的降低,制冷剂气体冷凝成液体,并排出大量的热量。
节流过程:温度和压力较高的制冷剂液体通过膨胀装置后体积变大,压力和温度急剧下降,以雾状(细小液滴)排除膨胀装。
吸热过程:雾状制冷剂液体进入蒸发器,因此时制冷剂沸点远低于蒸发器内温度,故制冷剂液体蒸发成气体。在蒸发过程中大量吸收周围的热量,而后低温低压的制冷剂蒸气又进入压缩机。上述过程周而复始的进行下去,便可达到降低蒸发器周围空气温度的目的。如图1-2所示:
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二、汽车供暖通风系统原理

水暖式暖风系统主要由加热器、热水调节阀、鼓风机、控制面板等组成,其在车上安装位置如图1-4所示:

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汽车暖风系统的主要作用是:供暖、除霜、调节温度与湿度。
水暖式暖风系统的工作原理如图1-3所示。以水冷式发动机冷却系统中的冷却液为热源。将冷却液引入车内的热交换(加热器)中,同时鼓风机将车内的循环空气或外部空气吹向加热器,冷空气与加热器中的冷却液进行热交换,变成热空气后被导入车内,调控车内的温度。

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汽车空气通风系统
汽车上的通风一般分为自然通风和强制通风。自然通风时利用汽车行驶时,根据车外所产生的风压不同,在适当的地方,开设进风口和风口来实现通风换氧。强制通风是采用鼓风机强制空气进入和流动的方式,这种方式在汽车行驶时,常与自然通风一起工作。如图1-5所示:
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三、自动控制系统原理

自动控制系统由车内温度传感器、车外空气温度传感器、蒸发器温度传感器、阳光传感器、空气控制电动机、加热器和冷凝器风扇、车内控制装置组成。
自动控制系统原理是根据各传感器检测到车内的温度、蒸发器温度、发动机冷却液温度以及其他有关的开关信号等输出控制信号,控制散热器风扇、冷凝器风扇、压缩机离合器、鼓风机电动机及其空气控制电动机的工作状态,实现自动控制车内温度。如图1-6各传感器的位置图:
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自动空调通过空调ECU检测车内外温度和太阳辐射等等,根据驾驶员所设置的温度,自动地调节鼓风机转速和空气温度,从而将车内温度保持在设定的温度。如图1-7所示。
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在自动空调中,每个传感器独立地将信号传送到空调器ECU,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。使车内的温度、湿度、风速保持在设定的模式,从而营造一个舒适的乘驾环境。

汽车空调自动控制环节:

汽车空调自动温度控制ATC(Automatic Temperature Control),俗称恒温空调系统。一旦设定目标温度,ATC系统即自动控制与调整,使车内温度保持在设定值。

电磁离合器控制、防止蒸发器结霜控制、制冷循环的压力控制、冷凝器风扇控制、鼓风机转速控制、发动机过载保护控制、发动机的怠速提升控制、制冷剂的过热保护控制、制冷剂过压保护控制、压缩机双级控制、双蒸发器控制、以及环境温度控制等。




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空调详细示意图


全自动温度控制系统
全自动温度控制系统的组成包括温度传感器、控制系统ECU、执行机构等。其中温度传感器有车外气体温度传感器、车内气体温度传感器、日照传感器(阳光强度传感器)和蒸发器温度传感器。
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车内温度控制原理

车外温度传感器(Outside Temperature Sensor)一般以热敏电阻制成,当车外温度变化时其电阻发生改变。温度低时电阻大,温度高时电阻小。

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车内温度传感器(In-vehicle Sensor)同样采用热敏电阻材料,具有负温度系数特性。一般安装在仪表盘下方,并以空气管连接到空调通风管上,当气流迅速通过时,产生的真空将空气引经车内温度传感器。

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日照传感器(Sunload Sensor)以光二极管或电池制成,用以感应阳光照射车辆的强度,但并不是温度。通常装在仪表盘上方。


蒸发器温度传感器
蒸发器温度传感器(Evaporator Temperature Sensor)一般安装在蒸发器翼片上,以精确感应蒸发器的温度,同样采用热敏电阻制造,具有负温度系数特性。

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混合空气阀执行器

混合空气阀执行器采用一个电控电机,根据驾驶员设定的温度,自动控制混合空气阀的位置,以控制一定的车内温度。一些车型采用真空电机,但控制不够精确。



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空调电路图

当驾驶员设定温度为22℃时,而车厢内温度低于22℃时,控制系统ECU发送指令给电机,混合空气阀关闭蒸发器侧通道,并打开从暖气热散热器一侧来的通道,使车内温度迅速升高到22℃,;当驾驶员设定温度为22℃,而车厢内温度高于22℃时,控制系统ECU发送指令给电机,混合空气阀打开从蒸发器一侧来的通道,并关闭暖气热散热器一侧的通道,并使鼓风机电机高速运转,使车内温度迅速下降到22℃。

模拟阀执行器
模拟阀执行器以电子电子电机控制空气阀的位置,从而改变空调出风口。
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压缩机控制电路图


压缩机离合器控制工作原理

当驾驶员选择A/C模式时,空调系统ECU使压缩机离合器的线圈搭铁,触点闭合,电流通过离合器线圈,使离合器结合,带盘带动压缩机转动。

当车外温度传改期显示温度低于设定值时,ECU使压缩机离合器不起作用;同样,当传感器显示节气门全开或发动机处于高速运转时,ECU使压缩机离合器不起作用。

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当温度由25℃调到20℃时,可变电阻的阻值发生变化为-ΔR,电桥出于不平衡状态且VA VB,此时比较器OP1开始工作,双阀中的降温阀DCV开启,在真空泵的作用下,连杆向下运动。反馈可变电阻阻值上升,由于风门向冷风增加方向开张,所以车内温度下降。当车内温度下降到设定目标为20℃时,反馈电阻的阻值变化为+ΔR,总电阻变化为零,电桥平衡,当环境温度不变时,室内温度即可保持20℃。

当车外温空气温度下降时,车内温度也要随之降低-ΔT,假设这个下降量引起车外温度传感器阻值的增加幅度为+ΔR,电桥处于不平衡状态且VA VB;比较OP2导通,双法中的DVH起动,真空泵推动连杆向上运动,可变电阻阻值也向减少的方向变化,风门向暖风增加的方向转动。当车内温度回升+ΔT,即室温变化为零时,系统达到平衡。车内空气温度和日照发生变化时,即空调的热负荷发生变化时,其工作原理相同。


电脑温度控制系统

电脑温度控制的汽车空调系统,不仅能按照成员的需要吹出最适宜温度的风,而且可以根据需要调节风速和风量;改变压缩机运行状态,甚至有故障自诊断功能。

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鼓风机转速控制
空调系统ECU根据设定的温度、车内现有温度、车外温度、阳光强度、蒸发器皿温度等信号,发送不同的指令给鼓风机电机,并使之搭铁,从而控制不同的鼓风机转速。对于一些恒温空调系统,当发动机启动时或冷却液温度低于预定值,空调系统ECU使鼓风机不起作用。
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奥迪A6空调调节钮


鼓风机控制原理

电脑通过计算、比较设定温度所表示的电阻阻值与车内温度传感器阻值、车外温度传感器阻值、出口处温度传感器阻值和日照、节能修正量的电阻阻值之和某做出相应的判断后向执行机构发出各种指令,由执行机构执行相应操作。现代汽车电脑控制的执行机构不再使用电子真空阀和真空电机来操纵各个功能键和温度键,而是通过电脑控制各个部件上的伺服电机。通过触摸按钮向电脑输入各种信号,电脑通过计算分析、比较后发出指令,接通相应电路使伺服电机转动,打开相应的出风口风门并调节温度,按照输入的温度,控制温度风门的位置。

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