1、第五章第五章 汽車空調的控制系統汽車空調的控制系統 第一節第一節 汽車空調系統的運行控制裝置與保護裝置汽車空調系統的運行控制裝置與保護裝置一、溫度控制器一、溫度控制器溫度控制組件，又稱恒溫器、溫度開關，它是汽車空調系統中溫度控制部件，感受的溫度有蒸發器表面溫度、車內溫度、大氣溫度等。一般所指的恒溫器是指感受蒸發器表面溫度從而控制電磁離合器的通斷和控制空調系統中壓縮機的開與停，起到調節車內溫度及防止蒸發器結霜的電氣開關裝置。 恒溫器更多地用于空調系統中控制電磁離合器的通斷，因此,恒溫器一般被放置在蒸發器內或靠近蒸發器的冷氣控制板上。當蒸發器表面溫度或車廂內溫度低于設置溫度（+1）時，恒溫器斷開，

2、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，由此而防止蒸發器表面結霜，也調節了車廂內的溫度。溫控器安裝位置如圖5-1所示。圖5-1溫控器安裝位置圖恒溫器有三種形式，即：波紋管式、雙金屬片式和電子式（又稱熱敏電阻式）。1波紋管式恒溫器波紋管式恒溫器波紋管式恒溫器由感溫驅動機構、溫度設定機構和觸點三部分組成。波紋管式恒溫器結構如圖5-2所示。 圖5-2 恒溫器結構圖 感溫驅動機構本身是一個由波紋管、毛細管和感溫包組成的封閉系統，內部裝有感溫介質，感溫驅動機構的組成如圖5-3所示。 圖5-3 波紋管式恒溫器結構圖溫度的設定主要是通過調節凸輪改變主彈簧對波紋管內作用力的大小來決

3、定，它的外部調節有刻度盤、控制桿和旋具調節等形式。恒溫器內的另一個彈簧用于調節觸點斷開時的溫度范圍，此范圍通常是46，這樣為蒸發器除霜提供了足夠的時間。如圖5-4所示。 圖5-4 波紋管式恒溫器控制原理圖 當蒸發器表面溫度逐漸升高時，感溫包內溫度也隨著升高，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。2雙金屬片式恒溫器雙金屬片式恒溫器 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

4、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5-5所示。圖5-5 雙金屬片恒溫器工作原理圖其工作原理是在設定溫度范圍內，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不同，膨脹系數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電子式恒溫器電子式恒溫器電子式恒溫控制器利用熱敏電阻隨溫度變化

5、阻值變化的特性，通過電子電路對熱敏電阻的阻值變化情況進行處理，由功率模塊對繼電器以及壓縮機電磁離合器(電磁線圈)進行通斷電控制。感溫元件熱敏電阻，安裝在蒸發器的外側正面，檢測蒸發器出口的空氣溫度。熱敏電阻具有負溫度系數，即當溫度升高時，熱敏電阻阻值下降；反之當溫度降低時，其阻值增加。熱敏電阻式溫度控制器的感溫元件是熱敏電阻，它將溫度變化轉換成電阻值的變化，即轉變成電壓變化，其電路組成框圖見圖5-6。 圖5-6溫度控制器的組成框圖典型的由熱敏電阻組成的空調溫度控制電路如圖5-7所示，具有負溫度系數的熱敏電阻安裝在蒸發器送風出口，當送風溫度升高時，熱敏電阻阻值減小；反之，阻值增大。可通過與熱敏電阻

6、相串聯的溫度調整電阻來設置空調系統的送風溫度。空調放大器是一只電子電路控制的開關，對溫度信號（對應熱敏電阻的阻值）進行處理。圖5-7空調放大器電路4雙溫開關雙溫開關雙溫開關安裝位置如圖5-8所示。它是指發動機冷卻水的雙溫開關，當冷卻水溫高于 102時，雙溫開關接通風扇電機以高轉速運轉，加強了冷卻。當冷卻水溫低于102，高于95，且冷凝壓力不高于1. 6 MPa時，雙溫開關接通風扇電機以低速擋運轉。水溫降低到95以下且不起動空調壓縮機時，冷卻風扇不運轉。圖5-8雙溫開關安裝位置 （F18雙溫開關）5環境溫度開關環境溫度開關環境溫度開關也是串聯在壓縮機電磁離合器電路中的一只保護開關，或者直接串聯在

7、空調放大器電路中。通常當環境溫度高于4時，其觸點閉合；而當環境溫度低于4時，其觸點將斷開而切斷電磁離合器的電路或者空調放大器電源。也就是說，當環境溫度低于4時是不宜開動空調制冷系統的，其原因是當環境溫度低于4時，由于溫度較低，壓縮機內冷凍油粘度較大，流動性很差，如這時啟動壓縮機，潤滑油還沒來得及循環流動并起潤滑作用時，壓縮機就會因潤滑不良而磨損加劇甚至損壞。 6空調溫度過熱開關空調溫度過熱開關過熱開關是一種過熱保護裝置。有兩種，一種是裝在壓縮機缸蓋緊靠吸氣腔的位置上，作用結果是使電磁離合器電源中斷，壓縮機停轉。另一種是裝在蒸發器出口管路上，作用結果是泄漏報警燈亮。這兩種結構的目的都是防止由于缺

8、少制冷劑，造成壓縮機因缺乏潤滑油而過熱損壞。過熱開關是一種溫度-壓力感應開關。在正常情況下，此開關處于斷開位置。其結構如圖5-9所示。圖5-9過熱開關結構圖過熱開關的電路原理示意圖如圖5-10所示。熔斷器有三個接頭，S接過熱開關，B接外電源，C接離合器。熔斷器內部B和C之間接一個低熔點金屬絲，S和C接電熱絲。正常情況下，電流通過空調開關，經過熔斷器低熔點金屬絲到壓縮機離合器的電磁線圈。當發生過熱時，過熱開關閉合，它使流經過熱限制器的電熱絲接地。電熱絲發熱后熔化低熔點金屬絲，切斷壓縮機離合器電路和過熱保護開關的電路，壓縮機停止運行，起到過熱保護的作用。圖5-10過熱開關電路原理圖還有一種壓縮機過

9、熱開關也稱壓縮機過熱保護器，安裝在壓縮機尾部，如圖5-11所示。 作用是當壓縮機排出的高壓制冷劑氣體溫度過高時或者由于缺少制冷劑以及潤滑不良而造成壓縮機本身溫度過高時，開關將斷開，直接使電磁離合器斷電而停止工作，防止壓縮機因為過熱而損壞。其工作原理和保護過程與過熱限制器相似。 圖5-11壓縮機過熱開關的安裝位置圖7.冷卻液過熱開關和冷凝器過熱開關冷卻液過熱開關和冷凝器過熱開關 冷卻液過熱開關也稱水溫開關，其作用是防止在發動機過熱的情況下使用空調。水溫開關一般使用雙金屬片結構，安裝在發動機散熱器或者冷卻液管路上，感受發動機冷卻液溫度，當發動機冷卻液溫度超過某一規定值（如奧迪100為120）時，觸

10、點斷開，直接切斷（或者觸點閉合通過空調放大器切斷）電磁離合器電路使壓縮機停止工作；而當發動機冷卻液下降至某一規定值（如奧迪100為106）時，觸點動作，自動恢復壓縮機的正常工作。 冷凝器過熱開關安裝在冷凝器上，感受其過熱度，當其溫度過高時，接通冷凝器風扇電機，強迫冷卻過熱的制冷劑，使系統能正常工作。桑塔那轎車的冷凝器過熱開關有兩個，當冷凝器溫度為95時，啟動風扇低速運轉；當溫度為105時，風扇高速運轉，以增強冷卻效果。 二、壓力控制器二、壓力控制器壓力控制組件可分為兩類，一類是通斷型，也稱壓力開關，即對于所設定的壓力執行通或斷的指令，如高、低壓開關等。另一類是調節型，也稱壓力調節器，對于所設定

11、的壓力執行的是一個調節過程。在蒸發器壓力控制系統中，常常用到壓力調節裝置調節蒸發器壓力，以防止其表面結冰。 圖5-12 壓力開關安裝位置圖壓力開關屬于保護元件，是一種隨壓力變化而斷開或閉合觸點的元件，又稱壓力繼電器。它由壓力引入裝置、動力器件和觸點等組成，在系統中感受著制冷劑壓力的變化，當系統中壓力過高或過低時壓力開關起作用，防止系統在異常壓力情況下工作，起到了保護作用。壓力開關安裝位置如圖5-12所示。 壓力開關主要有以下幾種：高壓開關、低壓開關、雙重壓力開關、三重壓力開關等。 1高壓開關高壓開關高壓開關通常安裝在儲液干燥器上或裝在壓縮機至冷凝器之間的高壓管路上，使高壓制冷劑蒸氣直接作用在膜

12、片上。它的作用是用來防止制冷系統在異常的高壓下工作，以保護冷凝器和高壓管路不會爆裂，壓縮機的排氣閥不會折斷以及壓縮機其他零件和離合器不損壞。高壓保護開關有常開式和常閉式兩種，對于圖5-13（a），高壓開關是常開形式，正常情況下，觸點斷開，冷凝器風扇停止工作。當制冷系統壓力異常，升高至工作壓力上限時，制冷劑蒸氣壓力大于彈簧壓力，觸點接通，冷凝器風扇高速運轉強制冷卻。而對于圖5-13（b），高壓開關是常閉形式，壓縮機電磁離合器電路接通，制冷系統正常工作。 圖5-13高壓開關結構圖2低壓保護開關低壓保護開關 低壓開關有兩種，一種是安裝在系統的高壓回路中，防止壓縮機在壓力過低的情況下工作。另一種低壓開

13、關是設置在低壓回路中，直接由吸氣壓力控制，是用來控制蒸發器的壓力不致過低而結冰，保證制冷系統工作。 低壓開關的工作范圍一般為：80110kPa時斷開；230290kPa時接通。其結構如圖5-14所示。 圖5-14 低壓開關結構圖3雙重壓力開關雙重壓力開關雙重壓力開關也叫高低壓組合保護開關。新型的空調制冷系統是把高、低壓保護開關組合成一體，安裝在儲液器上面。這樣既可減少重量和接口，又可減少制冷劑泄漏的可能性。圖5-15就是的高、低壓組合保護開關的結構圖。圖5-15a高低壓組合保護開關(制冷壓力小于0.423MPa時) 圖5-15b高低壓組合保護開關(制冷壓力大于2.15MPa時)當高壓制冷劑的壓

14、力正常時，壓力應在0.4232.75MPa之間，金屬膜片和彈簧力處在平衡位置，高壓觸頭和低壓觸頭都閉合，電流從低壓觸頭1、2到高壓觸頭后再到低壓觸頭3、4出來。當制冷壓力下降到0.423MPa時，彈簧壓力將大于制冷劑壓力，推動低壓觸頭3、4和1、2脫開，電流隨即中斷，壓縮機停止運行，如圖5-15a所示。反之當壓力大于2.75MPa時，蒸氣壓力將整個裝置往上推到上止點。蒸氣繼續壓迫金屬膜片上移，并推動頂銷將高壓動觸頭與高壓靜觸頭分開，將離合器電路斷開，壓縮機停止運行，如圖5-15b所示。當高壓端的壓力小于2.17MPa時，金屬膜片恢復正常位置，壓縮機又開始運行。3三重壓力開關三重壓力開關 所謂三

15、重壓力，是指制冷系統高壓側壓力過高、中壓和過低三種壓力狀況，三重壓力開關安裝在系統高壓側的儲液干燥器上，感受高壓側制冷劑壓力信號。 三重壓力開關的作用：（1）防止因系統制冷劑泄漏，高壓壓力過低而損壞壓縮機。（2）當系統內制冷劑異常高壓時保護系統絕不受損壞。（3）在正常狀況下，冷凝器風扇低速運轉，實現低噪音，節省動力；在系統壓力高后（即中壓時）風扇高速運轉，以改善冷凝器的散熱條件，實現風扇二級變速。 圖5-16三重壓力開關的結構與工作過程制冷劑壓力0.196 MPa，見圖5-16（a）。由于隔膜、碟形彈簧和彈簧的彈力大于制冷劑壓力，因此高低壓接點斷開（OFF），壓縮機停轉，實現低壓保護。制冷劑壓

16、力為0.23MPa時，見圖5-16（b）。當制冷劑壓力達到0.2 MPa以上時，此壓力高于開關的彈簧壓力，使彈簧壓縮，高低壓接點接通（ON），壓縮機正常運轉。制冷劑壓力3.14MPa，見圖5-16（c）。當制冷劑壓力達3.14MPa以上時，就會大于隔膜、蝶形彈簧的彈力，使碟形彈簧反轉，以斷開高低壓接點，壓縮機停轉，實現高壓保護。中壓壓力開關，見圖5-16（d）。當制冷劑壓力1.77MPa，壓力就大于隔膜彈力，隔膜會反轉，將軸推上，以接通冷凝器風扇（或散熱器風扇）的轉速轉換接點，風扇以高速運轉，實現中壓保護。當壓力降至1.37 Mpa時，隔膜恢復原狀，軸下落，接點斷開，冷凝風扇又低速轉動。 三、

17、高壓卸壓閥三、高壓卸壓閥在典型的空調系統中，有一個裝在壓縮機高壓側或高壓管路上，由彈簧控制的卸壓閥，正常情況下，彈簧力大于制冷劑壓力，密封塞被壓緊密封。其結構見圖5-17所示。 圖5-17 高壓卸壓閥結構 當高壓側壓力異常升高時（壓力超出調整值時），彈簧被壓縮，密封塞被打開，制冷劑釋放出來，壓縮機壓力立即下降。直到壓力降低到調定值為止，此時在彈簧作用下，閥又自動關閉，以保證制冷系統正常工作。 四、易熔塞四、易熔塞在一些比較老舊的汽車上，它的空調系統使用的制冷劑是R12，這種汽車在儲液干燥器頂上安裝有一個易熔塞，如圖5-18所示，其作用是當冷凝壓力過高時，易熔合金立即熔化，將容器內的高壓制冷劑泄

18、放，起安全保護作用，易熔塞的熔化溫度一般為95100，所對應的R12飽和壓力為3.33.65MPa。圖5-18易熔塞五、怠速控制裝置五、怠速控制裝置(一一)怠速繼電器（怠速切斷裝置）怠速繼電器（怠速切斷裝置）圖5-19怠速繼電器控制原理圖怠速繼電器的主要功能是防止汽車怠速時，由于壓縮機負荷造成的發動機工作不穩定，采用在發動機處于怠速運轉時自動切斷壓縮機電磁離合器電流，使壓縮機停止工作的方法來減輕發動機負荷，穩定發動機轉速。這種方法是利用點火線圈的脈沖數作為控制信號的。汽車制冷系統的怠速控制信號一般都是取自點火線圈的低壓端。怠速繼電器的電路原理如圖5-19所示。 (二二)怠速提高裝置怠速提高裝置

19、目前使用的怠速提高裝置有兩種不同的結構型式。一種是在化油器進氣腔中設置節氣門位置控制器，但化油器已經過時。另一種是采用電控燃油噴射系統中，對怠速工況的調節控制裝置。（1）節氣門位置控制器）節氣門位置控制器 節氣門位置控制器的組成及控制過程如圖5-20所示。 a）空調制冷系統不工作 b）空調制冷系統工作圖5-20節氣門位置控制器工作圖（2）電控燃油噴射系統怠速控制裝置）電控燃油噴射系統怠速控制裝置電控燃油噴射系統怠速控制裝置結構見圖5-21所示。這是目前普遍采用的由步進電機帶動的怠速控制結構。 圖5-21怠速控制系統（步進電機式）當空調制冷系統啟動，ECU接收該信號后，驅動由步進電機帶動的怠速控

20、制閥門，將旁通氣道開度加大，增加怠速時的進氣量，使發動機轉速增加，制冷壓縮機正常工作。這種怠速提高裝置可以根據發動機負荷變化的狀況，精確的控制發動機根據空調壓縮機等其它負載穩定的工作。 六、加速控制裝置六、加速控制裝置 在現代轎車上，設有加速切斷器。設置加速切斷器的目的是：在汽車加速或超車時暫時切斷壓縮機離合器電源，使發動機全部功率用于滿足車輛加速需要，同時可防止壓縮機超速損壞。要實現加速切斷，一是利用和節氣門杠桿連接的機械開關；二是利用能感應進氣管真空度的真空開關（此類開關和壓縮機離合器的電路串聯）；三是一些電噴車利用節氣門位置傳感器的信號和曲軸位置傳感器信號感知發動機處于加速狀態，由發動機

21、電腦完成空調電路切斷。 1機械式加速切斷器機械式加速切斷器這種機械式斷開器的開關是由加速踏板通過連桿或鋼索來操縱的，當加速踏板踩到其行程的90時，加速踏板碰到切斷器的控制簧片，切斷器將電磁離合器電源切斷，壓縮機停止運行，斷開器外形圖如圖5-22所示。 圖5-22 機械式加速切斷器桑塔納轎車加速控制斷開裝置由加速開關和延遲繼電器組成。加速開關一般裝在加速踏板下，或裝在其它位置通過連桿或鋼索來操縱。當加速踏板行程達到最大行程的90時，加速開關及延時繼電器切斷電磁離合器線圈電路，使壓縮機停止工作，發動機的全部輸出功率用來克服加速時的阻力，提高了車速。其原理見圖5-23所示。 圖5-23桑塔納轎車加速控制裝置2真空式加速切斷器真空式加速切斷器這種加速切斷器由發動機進氣歧管真空度控制，當進氣歧管真空度較低（汽車處于均速