课题五自动空调.ppt
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1、课题五课题五 自动空调自动空调 任务一任务一 控制原理控制原理 任务二任务二 传感器传感器 任务三任务三 执行器执行器 任务四任务四 自动空调面板使用介绍自动空调面板使用介绍 任务五任务五 自动空调系统的自诊断自动空调系统的自诊断 任务六任务六 典型自动空调电路分析典型自动空调电路分析返回任务一任务一 控制原理控制原理 一、出气温度一、出气温度(TAO)TAO是使车内温度保持在设定温度所必要的鼓风机空气温度。这是空是使车内温度保持在设定温度所必要的鼓风机空气温度。这是空调控制单元调控制单元(ECU)根据温度控制开关或控制杆的状态,以及来自传感根据温度控制开关或控制杆的状态,以及来自传感器器(即
2、车内温度传感器、车外气温传感器、太阳能传感器即车内温度传感器、车外气温传感器、太阳能传感器)的信号计算的信号计算出来的。出来的。如图如图5-1所示所示为出气温度为出气温度(TAO)的控制示意图,自动空调的控制示意图,自动空调ECU根据计根据计算的出气温度输出驱动信号至气流方式控制伺服电机、空气混合控制算的出气温度输出驱动信号至气流方式控制伺服电机、空气混合控制伺服电机、进气控制伺服电机和鼓风机电机,实现空调控制系统的自伺服电机、进气控制伺服电机和鼓风机电机,实现空调控制系统的自动运行。动运行。下一页返回任务一任务一 控制原理控制原理 二、自动空调系统的组成与工作原理二、自动空调系统的组成与工作
3、原理(1)自动空调系统的组成自动空调系统的组成自动空调作为一个自动控制系统,与车上的其他电控系统一样,也有自动空调作为一个自动控制系统,与车上的其他电控系统一样,也有控制中枢控制中枢(自动空调自动空调ECU)、探测仪传感器和执行器等部分。、探测仪传感器和执行器等部分。如图如图5-2所示所示为马自达为马自达2的自动空调系统组成图。的自动空调系统组成图。自动空调控制系统的探测仪传感器一般包括室内温度传感器、环境温自动空调控制系统的探测仪传感器一般包括室内温度传感器、环境温度传感器、蒸发器温度传感器、阳光传感器、水温传感器等,传感器度传感器、蒸发器温度传感器、阳光传感器、水温传感器等,传感器部分主要
4、专门负责温度、压力信息反馈。部分主要专门负责温度、压力信息反馈。上一页 下一页返回任务一任务一 控制原理控制原理执行器部件包括空调冷凝器散热风扇电机、鼓风机电机、进气执行器执行器部件包括空调冷凝器散热风扇电机、鼓风机电机、进气执行器电机、气流混合执行器电机、气流模式执行器电机等,用以控制冷暖电机、气流混合执行器电机、气流模式执行器电机等,用以控制冷暖气的混合,开启或关闭正面、侧面和脚部的出风口除此之外,还有自气的混合,开启或关闭正面、侧面和脚部的出风口除此之外,还有自检及报警部分单从上述结构看,现代汽车的自动空调就比手动空调复检及报警部分单从上述结构看,现代汽车的自动空调就比手动空调复杂得多。
5、杂得多。自动空调系统的电控结构自动空调系统的电控结构如图如图5-3所示所示,所谓自动空调,就是自动将,所谓自动空调,就是自动将车内温度控制在所需水平,并根据环境条件的变化车内温度控制在所需水平,并根据环境条件的变化(如大气温度、日如大气温度、日照强度和乘客数量等照强度和乘客数量等)进行调整进行调整;也可自动控制空气混合门、鼓风机速也可自动控制空气混合门、鼓风机速度以及排气门和进气门,自动控制和选择温度、气流、出风口和进气度以及排气门和进气门,自动控制和选择温度、气流、出风口和进气口的设置,以让乘客感觉舒适。口的设置,以让乘客感觉舒适。上一页 下一页返回任务一任务一 控制原理控制原理随着科学技术
6、的发展和生活水平的提高,人们对汽车乘坐舒适性一也随着科学技术的发展和生活水平的提高,人们对汽车乘坐舒适性一也越来越高,汽车空调就是一个改善乘坐舒适性的装备。汽车空调在经越来越高,汽车空调就是一个改善乘坐舒适性的装备。汽车空调在经历了多年的手动空调器发展后、现代很多车系都已经使用微电脑控制历了多年的手动空调器发展后、现代很多车系都已经使用微电脑控制的自动空调、中高级轿车上还出现了双区和四区全自动空调。的自动空调、中高级轿车上还出现了双区和四区全自动空调。如图如图5-4所示所示分别是双区全自动空调和四区全自动空调示意图,双区全自动分别是双区全自动空调和四区全自动空调示意图,双区全自动空调是指驾驶员
7、侧和前乘客侧的出风温度和气流模式可以独立调节,空调是指驾驶员侧和前乘客侧的出风温度和气流模式可以独立调节,而四区全自动空调则为了确保座舱内舒适的气候,通风设计被分成四而四区全自动空调则为了确保座舱内舒适的气候,通风设计被分成四个基本功能。通过这种设计,各个座椅的通风与节度可以分别调节。个基本功能。通过这种设计,各个座椅的通风与节度可以分别调节。(2)自动空调系统的工作原理自动空调系统的工作原理上一页 下一页返回任务一任务一 控制原理控制原理自动空调系统是舒适性装置,汽车内部温度是舒适性的重要指标。当自动空调系统是舒适性装置,汽车内部温度是舒适性的重要指标。当车外温度超过车外温度超过20摄氏度以
8、上,车内的舒适温度只能靠冷风降温达到。摄氏度以上,车内的舒适温度只能靠冷风降温达到。开启自动空调时,只需操纵开启自动空调时,只需操纵如图如图5-5所示所示的自动空调控制面板上的温的自动空调控制面板上的温度调节旋钮,自动空调系统便会逐渐调节到设定的室内温度和理想的度调节旋钮,自动空调系统便会逐渐调节到设定的室内温度和理想的送风方式。送风方式。它的工作原理就是它的工作原理就是:当室内温度高于听设定的温度时,自动空调当室内温度高于听设定的温度时,自动空调ECU便会指挥空气混合便会指挥空气混合马达,使气流经蒸发器冷却,同时加快鼓风机速度,并将送气方式改马达,使气流经蒸发器冷却,同时加快鼓风机速度,并将
9、送气方式改为正面直吹,将冷气效果加强。为正面直吹,将冷气效果加强。上一页 下一页返回任务一任务一 控制原理控制原理当车厢的温度低于设定温度时,自动空调当车厢的温度低于设定温度时,自动空调ECU便会指挥空气混合马便会指挥空气混合马达,使冷空气流经暖风芯加热,同时加快鼓风机速度,并将气流方式达,使冷空气流经暖风芯加热,同时加快鼓风机速度,并将气流方式改为正面及脚部,令车厢内的屁合空气传送更均匀。改为正面及脚部,令车厢内的屁合空气传送更均匀。 影响车厢温度变化的因素,主要有乘客的体温、发动机及排气管运影响车厢温度变化的因素,主要有乘客的体温、发动机及排气管运作时发出的热量,还有阳光照射产生的热量。由
10、于汽车在行驶时,不作时发出的热量,还有阳光照射产生的热量。由于汽车在行驶时,不可避免地会遇上阴、晴、雨等不同天气,以及汽车以高速、低速行驶可避免地会遇上阴、晴、雨等不同天气,以及汽车以高速、低速行驶等情况,这时自动空调便发挥了稳定温度的功能。等情况,这时自动空调便发挥了稳定温度的功能。上一页返回任务二任务二 传感器传感器 一、车内温度传感器一、车内温度传感器(1)车内温度传感器的结构与工作原理车内温度传感器的结构与工作原理车车(室室)内温度传感器安装在驾驶员前侧下端或自动空调控制面板的前内温度传感器安装在驾驶员前侧下端或自动空调控制面板的前端,端,如图如图5-6箭头所示为安装在自动空调控制面板
11、前端的室内温度传箭头所示为安装在自动空调控制面板前端的室内温度传感器。感器。车内温度传感器由车内温度传感器由NTC热敏电阻构成,有的热敏电阻构成,有的NTC热敏电阻直接暴露在热敏电阻直接暴露在车内空气中,有的则不直接暴露。车内空气中,有的则不直接暴露。如图如图5-7所示所示为吸入式车内温度传感器,通过传感器输入口,吸入车为吸入式车内温度传感器,通过传感器输入口,吸入车内空气。车内空气温度变化转化成热敏电阻电压的变化,输入给自动内空气。车内空气温度变化转化成热敏电阻电压的变化,输入给自动空调空调ECU,通过计算转换成温度变化显示在,通过计算转换成温度变化显示在VFD的显示屏上。的显示屏上。下一页
12、返回任务二任务二 传感器传感器安装在自动空调控制面板上的车内温度传感器则不直接暴露在车内空安装在自动空调控制面板上的车内温度传感器则不直接暴露在车内空气中,气中,如图如图5-8所示所示,热传导式车内温度传感器通过测量自身表面温,热传导式车内温度传感器通过测量自身表面温度,印刷电路板温度和二极管对光谱范围内红外线辐射的测定来实现度,印刷电路板温度和二极管对光谱范围内红外线辐射的测定来实现其功能,任何物体不能遮盖在上面。其功能,任何物体不能遮盖在上面。车内温度传感器是自动空调的重要传感器之一。它会影响出风口空气车内温度传感器是自动空调的重要传感器之一。它会影响出风口空气的温度、鼓风机的转速、进气门
13、的位置以及模式门的位置等。的温度、鼓风机的转速、进气门的位置以及模式门的位置等。(2)车内温度传感器的检测车内温度传感器的检测 车内温度传感器检测车内温度,并向电子控制器发出适当信号,车车内温度传感器检测车内温度,并向电子控制器发出适当信号,车内温度传感器电路内温度传感器电路如图如图5-9所示所示。上一页 下一页返回任务二任务二 传感器传感器 车内温度传感器电路的检查诊断流程如下车内温度传感器电路的检查诊断流程如下:上一页 下一页返回任务二任务二 传感器传感器 二、车外温度传感器二、车外温度传感器(1)车外温度传感器的工作原理与功能车外温度传感器的工作原理与功能车外温度传感器又叫环境温度传感器
14、,安装在车体的前部,例如,安车外温度传感器又叫环境温度传感器,安装在车体的前部,例如,安装在散热器前面的发动机舱盖锁支架上装在散热器前面的发动机舱盖锁支架上(如图如图5-10所示所示)。车外温度传。车外温度传感器也是由感器也是由NTC热敏电阻构成,感知车外的空气温度变化,将温度变热敏电阻构成,感知车外的空气温度变化,将温度变化转化成电阻电压的变化、输入给中央控制器,通过计算转换成温度化转化成电阻电压的变化、输入给中央控制器,通过计算转换成温度变化可显示在变化可显示在VFD的显示屏。的显示屏。车外温度传感器的作用是车外温度传感器的作用是:确定混合风门的位置,从而决定出风口的空气温度。确定混合风门
15、的位置,从而决定出风口的空气温度。确定鼓风机的转速。从而决定出风口的风管。确定鼓风机的转速。从而决定出风口的风管。上一页 下一页返回任务二任务二 传感器传感器确定进气门的位置,从而影响车内空气的温度与新鲜度。确定进气门的位置,从而影响车内空气的温度与新鲜度。控制压缩机。一般自动空调在环境温度低于某一数值控制压缩机。一般自动空调在环境温度低于某一数值(如如2)时,时,压缩机就不会工作。压缩机就不会工作。(2)车外温度传感器的检测车外温度传感器的检测 车外温度传感器检测环境温度,并向空调器控制部件发出适当信号,车外温度传感器检测环境温度,并向空调器控制部件发出适当信号,车外温度传感器的电路车外温度
16、传感器的电路如图如图5-11所示所示。车外温度传感器电路的检查诊断流程如下车外温度传感器电路的检查诊断流程如下:上一页 下一页返回任务二任务二 传感器传感器上一页 下一页返回任务二任务二 传感器传感器 三、蒸发器温度传感器三、蒸发器温度传感器蒸发器温度传感器安装在蒸发器上用来侦测蒸发器的温度,以防止蒸蒸发器温度传感器安装在蒸发器上用来侦测蒸发器的温度,以防止蒸发器结冰。蒸发器温度传感器是发器结冰。蒸发器温度传感器是NTC型传感器,其阻值随着温度的升型传感器,其阻值随着温度的升高而变小,随温度降低而增大。蒸发器温度传感器安装在空调总成中高而变小,随温度降低而增大。蒸发器温度传感器安装在空调总成中
17、的蒸发器金属翅片上,测蒸发器表面的温度,将检测结果输入给自动的蒸发器金属翅片上,测蒸发器表面的温度,将检测结果输入给自动空调控制单元。空调控制单元。 蒸发器温度传感器实物及安装位置蒸发器温度传感器实物及安装位置如图如图5-12所示所示,蒸发器温度传感,蒸发器温度传感器电路及检测方法器电路及检测方法如图如图5-13所示所示。上一页 下一页返回任务二任务二 传感器传感器 四、暖风水箱温度传感器四、暖风水箱温度传感器(1)暖风水箱温度传感器的工作原理暖风水箱温度传感器的工作原理安装在安装在HV AC暖风水箱上的水温传感器暖风水箱上的水温传感器(如图如图5-14所示所示),由,由NTC热敏热敏电阻构成
18、,感知水箱里水温变化,将温度变化转化成电阻电压的变化,电阻构成,感知水箱里水温变化,将温度变化转化成电阻电压的变化,并同空调器控制部件发出适当信号。该信号用于发动机冷态时的暖车并同空调器控制部件发出适当信号。该信号用于发动机冷态时的暖车控制。控制。 暖风水箱温度传感器的电路原理暖风水箱温度传感器的电路原理如图如图5-15所示所示,具有标准,具有标准5V电压的电压的上拉电阻与热敏电阻串联,控制单元上拉电阻与热敏电阻串联,控制单元CPU检测热敏电阻的变化,将水检测热敏电阻的变化,将水箱温度模拟信号转变成数字输入信号。箱温度模拟信号转变成数字输入信号。上一页 下一页返回任务二任务二 传感器传感器(2
19、)暖风水箱温度传感器的检测暖风水箱温度传感器的检测暖风水箱温度传感器与自动空调暖风水箱温度传感器与自动空调ECU的连接电路的连接电路如图如图5-16所示所示。暖风水箱温度传感器的检查诊断流程如下暖风水箱温度传感器的检查诊断流程如下:上一页 下一页返回任务二任务二 传感器传感器 五、高压压力传感器五、高压压力传感器高压压力传感器安装在发动机舱内空调高压管路上,高压压力传感器安装在发动机舱内空调高压管路上,如图如图5-17所示所示。高压压力传感器保护制冷系统免受极限压力,并帮助控制发动机冷却高压压力传感器保护制冷系统免受极限压力,并帮助控制发动机冷却风扇的转速。该传感器向发动机或空调控制单元输出压
20、力信号,当检风扇的转速。该传感器向发动机或空调控制单元输出压力信号,当检测到空调制冷管路压力过低或过高时,控制系统停止对空调压缩机离测到空调制冷管路压力过低或过高时,控制系统停止对空调压缩机离合器供电,压缩机停止运转,以免对空调系统造成损坏。合器供电,压缩机停止运转,以免对空调系统造成损坏。 六、阳光传感器六、阳光传感器(1)阳光传感器的结构与工作原理阳光传感器的结构与工作原理上一页 下一页返回任务二任务二 传感器传感器 如图如图5-18所示所示,阳光传感器安装在仪表板中央、除雾出风口旁。阳,阳光传感器安装在仪表板中央、除雾出风口旁。阳光传感器反应日照强度,这个输入用来测量作用在车辆乘客身上的
21、阳光传感器反应日照强度,这个输入用来测量作用在车辆乘客身上的阳光热效应。此传感器会传送信号给控制模块来控制鼓风机的转速以及光热效应。此传感器会传送信号给控制模块来控制鼓风机的转速以及冷气出风的温度。冷气出风的温度。 阳光传感器的结构和工作原理阳光传感器的结构和工作原理如图如图5-19所示所示,阳光传感器由壳体、,阳光传感器由壳体、一组光敏二极管等组成,可以检测到来自汽车前面、上面、左侧和右一组光敏二极管等组成,可以检测到来自汽车前面、上面、左侧和右侧的入射阳光。侧的入射阳光。 其工作原理是其工作原理是:阳光通过前窗玻璃射入,光敏二极管检测出射入的日阳光通过前窗玻璃射入,光敏二极管检测出射入的日
22、照强度,将强度信号转换成电流信号,输人给自动空调控制单元,进照强度,将强度信号转换成电流信号,输人给自动空调控制单元,进行综合计算统一处理。行综合计算统一处理。上一页 下一页返回任务二任务二 传感器传感器(2)阳光传感器的检测阳光传感器的检测阳光传感器与自动空调阳光传感器与自动空调ECU的连接电路的连接电路如图如图5-20所示所示。阳光传感器的检测顺序如下阳光传感器的检测顺序如下:上一页 下一页返回任务二任务二 传感器传感器上一页 下一页返回任务二任务二 传感器传感器 七、空气质量传感器七、空气质量传感器AQS(1)空气质量传感器的作用空气质量传感器的作用 空气质量传感器提供了此问题的解决方式
23、。空气品质系统侦测邻近空气质量传感器提供了此问题的解决方式。空气品质系统侦测邻近车辆的排气,并且自动控制进入车辆的空气。车辆的排气,并且自动控制进入车辆的空气。AQS可以轻易地安装到可以轻易地安装到现有的车辆上,也可以使用手动来操作。现有的车辆上,也可以使用手动来操作。空气质量传感器空气质量传感器AQS安装在发动机散热水箱的前方,安装在发动机散热水箱的前方,如图如图5-22所示所示,有的跟环境温度传感器安装在一起。有的跟环境温度传感器安装在一起。(2)空气质量传感器的工作原理空气质量传感器的工作原理上一页 下一页返回任务二任务二 传感器传感器 空气质量传感器的工作原理空气质量传感器的工作原理如
24、图如图5-23所示所示,AQS传感器具有能够通传感器具有能够通过感应化学物质过感应化学物质(如如NO, NO2和和CO)检测空气污染的能力。根据进气空检测空气污染的能力。根据进气空气的质量,它会自动打开车内空气循环模式气的质量,它会自动打开车内空气循环模式(如果处于如果处于AUTO模式模式)。出于安全原因,如果外界温度降到出于安全原因,如果外界温度降到2以下或空调压缩机关闭一可能以下或空调压缩机关闭一可能是挡风玻璃结冰,自动循环模式将中断。是挡风玻璃结冰,自动循环模式将中断。空气质量传感器用于检测外界空气中的有害气体含量,如果空气中的空气质量传感器用于检测外界空气中的有害气体含量,如果空气中的
25、有害物质超标,则通过关闭进气风门,使空调系统处于内循环模式来有害物质超标,则通过关闭进气风门,使空调系统处于内循环模式来切断有害气体,以保护乘员的健康。空调系统启动后,按下自动空调切断有害气体,以保护乘员的健康。空调系统启动后,按下自动空调面板上面板上如图如图5-24所示所示的的AQS开关,空气质量系统就会起作用。开关,空气质量系统就会起作用。上一页 下一页返回任务二任务二 传感器传感器按下按下AQS开关时,显示窗上的开关时,显示窗上的AQS指示灯亮指示灯亮(如图如图5-25所示所示),内外气,内外气选择模式自动变成内气模式选择模式自动变成内气模式(REC )。此时,自诊断和。此时,自诊断和A
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- 课题 自动 空调