学习目标：
● 了解全自动电控气动汽车空调控制系统的工作原理
● 知道全自动电控气动空调控制的内容
● 了解微型计算机控制的自动空调系统的功能及工作原理
● 知道微型计算机控制的自动空调系统的控制内容
手动控制的空调系统，它只按驾驶员所设定的鼓风机转速去运转，压缩机的通与断动作变化只按驾驶员所设定的温度去动作。它不能依据车内外温度的变化对冷气负荷作出任何修正动作。配气系统各个风门位置的变化也是由面板功能键通过拉索与风门刚性连接完成。而在汽车运行中，太阳辐射、乘客热量、发动机余热等因素引起车内温度发生变化，要求现代汽车空调能予以自动修正控制。
为了减轻驾驶员的负担，避免手动调节麻烦，现代汽车安装了自动控制空调器。它能根据驾驶员所设定的温度不断检测车内车外温度、太阳辐射等，自动调节鼓风机转速，保持车内温度在设定范围内，有些还可进行进气控制，气疏方式控制和压缩机控制等。
目前自动调节的汽车空调有两种型式：电控气动系统和微型计算机控制系统。
5.1电控气动的自动空调系统
控气动的自动空调系统根据温度调配和送风量配送控制系统精确程度不同可分为半自动和全自动电控系统两种类型。
5．1．1半自动电控气动汽车空调控制
如图5-1所示半自动空调的工作原理图。半自动空调内部控制系统主要由真空自动控制系统和放大器控制系统两部分组成。其控制如下：
图5-1 自动空调的工作原理
1一温度选择电阻 2一车内温度传感器 3一车外环境温度传感器 4一真空换能器 5一真空
保持器 6一真空选择器 7一主控制的真空伺服驱动器 8一电子放大器 9一反馈电位计 10一温度门控制曲柄 11一风机调速线路板 12一加热器 13一功能选择键 14一控制杆
当手工选定空调的功能选择键在其设定温度后，放大器控制系统将预选温度的电阻、环境电阻、车内温度电阻全部输入到放大器，放大器即产生一个电流信号，输入到真空换能器，真空控制系统将电流信号通过真空换能器转变成相应的真空度大小的信号，输送到真空伺服驱动器上。真空伺服器根据真空度信号大小使控制杆伸长或缩短一个量，与其相连接的温度门、风机转速开关和反馈电位计有一个相对应的位置，从而输送一定温度和风量的空气。
1．真空控制系统
图5-2所示是通用汽车半自动空调控制系统的真空控制系统，主要由真空罐、真空控制器、真空驱动器、真空换能器、真空保持器和真空伺服驱动器等组成。半自动空调与手动空调不同的是增加了真空换能器、真空保持器和真空伺服器。真空换能器是一种将电能转换为真空控制信号的装置。其结构如图5-3所示。
a）
b）
图5-2 通用汽车自动空调系统真空控制回路
a) 空调状态 b)功暖状态
1一真空传递器 2一真空保持阀 3一主控制真空驱动器 4一发动机进气歧管真空接口 5一分配阀 6一节流阀 7一外来空气口真空驱动器 8一下风门真空驱动器9一上风口真空驱动器 10一除霜门真空驱动器 11一真空罐 12一热水开关真空驱动器
图5-3 真空换能器
1一大气孔 2—真空换能器外壳 3—双通针阀 4—大气通道 5—铁心 6—橡胶膜片 7—电磁线圈 8—弹簧
在换能器的支架上，有一个双通针阀，一端控制真空源的通路，另一端控制铁心上的大气阀门，铁心的下端通大气，外部有一个电磁线圈。电流大小由恒温放大器控制。由于橡胶膜片的密封作用，外面的大气只能通过柱塞阀门来和真空系统相通。其工作原理是：当流过电磁线圈的电流越大，其磁场强度越强，克服弹簧力使铁心向下位移量越大，针阀和铁
心上的双通针阀口开度越大，外部空气泄人量越多，进入真空伺服驱动器的真空越小，收缩量也越小。反之，当放大器输出信号电流越弱，电磁线圈磁场越弱，克服弹簧推动铁心向上，双通针阀口开度减小，直至关闭大气与真空系统的通路，此时，系统的真空度增大，真空伺服驱动器收缩量相应增大。由此可见，换能器将放大器的电信号变化转变成真空伺服驱动器控制杆的收缩量变化。
真空保持器的结构如图5-4所示。其工作原理是当发动机进气歧管处真空度下降时，真空保持器能切断发动机的真空源，同时，膜片亦将真空换能器和伺服真空驱动器之间的真空气路切断，保持系统原来的工作状态。
图5-4 真空保持器
a）发动机真空度较高 b）发动机真空度较低
A—到真空驱动器 B—来自真空换能器的真空 C—发动机真空 D—止回阀真空
在图5-2所示真空控制系统中，其主要由两个真空系统组成。第一个系统是真空换能器、真空保持器到真空伺服驱动器。根据放大器输出电信号的强弱，控制真空换能器输出相应大小真空信号。真空伺服器根据真空信号的变化改变控制杆伸长或缩短的位置，相应自动地控制温度门的位置和风机的转速，自动地调配输出空气的温度。第二个系统是根据人工选择功能键的位置，控制上、中、下风门的开闭和热水真空阀的通断。以上两个系统相互独立。
2．放大器控制系统
半自动电控气动汽车空调具有保持温度在预选范围内恒定的功能。放大器控制系统可根据车内温度电阻传感器、大气温度传感器，空调器温度传感器、人工设定的调温电阻的电阻变化，相应控制真空换能器的电磁线圈的信号电流大小，使其输出不同的真空度，使真空
伺服驱动器按选定的真空度工作，达到调配送气量和控制温度目的。
如图5-5所示，大气温度传感器、车内温度传感器、空调器温度传感器都采用负温度特性的热敏电阻。当温度升高时，电阻值减小，VTl的基极电流增大，VTl的发射极与集电极电流增大，VT2的基极电流增大，导致复合管VT2、VT3的集电极电流增大，使换能器电磁线圈电流增大。通过真空伺服换能器控制温度门和风机转速迅速降温。反之当温度下降，达到预定温度时电阻值增大，换能器电磁线圈电流减小，使真空伺服驱动器产生相应动作，控制送气量，保持温度恒定。
图5-5 电流信号放大器电路
1—真空换能器 2—放大器 3—阳光辐射传感器 4—大气温度传感器
5—车内温度传感器 6—空调器温度传感器 7—调温器电阻
5．1．2汽车空调工作原理图全自动电控气动汽车空调控制
图5-6所示为全自动汽车空调系统工作原理。该系统用电桥—比较计算器和电磁阀取代了放大器和换能器。电桥由大气温度传感器、车内温度传感器、阳光辐射传感器和调温键电阻组成，它和计算比较器OPl、OP2组成一个控制系统。分别控制升温和降温真空电磁阀，将电信号转变成真空信号，调节真空伺服驱动器，带动控制杆对调温门开度、风机转速和热水阀开闭进行综合控制，达到控制温度恒定的目的。
图5-6 全自动汽车空调系统工作原理
1一调温键电阻 2一电桥 3一大气温度传感器 4一阳光辐射传感器 5一风道温度传感器 6一车内温度传感器 7一比较计算器 8一升温真空电磁阀 9一降温真空电磁阀 10一反馈电位器 11一真空罐 12一接发动机进气歧管 13一真空控制器 14一真空伺服驱动器 15一风扇转速开关 16一控制杆 17一温度门 18一水热阀开关
全自动空调的工作过程如下：
例如驾驶员设定的温度为25℃，车外温度为30℃时。空调系统初始运行，在电桥电路中，由于设定调温键电阻与传感器桥臂的总电阻低，电桥不平衡，此电桥输出电位VB>VA，比较器OPl有电流输出，降温真空电磁阀DVC通电工作，使管路与大气相通。比较器OP2无电流输出，升温真空电磁阀DVH截止，切断管路与真空罐的通路，从而使真空伺服驱动器的真空度减少，膜片在大气压作用下，使控制杆向朝上的方向移动，控制调温门使经过加热器的气体通道减小，同时使风机转速上升，空调混合气温度下降。如果设定温度与环境温度相差越大，调温门在控制杆的作用下使通往加热器的空气通道关闭至最小，风机转速达到最大，加快车内降温速度。
随着车内逐渐降温，调温键电阻与车内温度传感器电阻之差值不断减小，直至为零时，VB=VA，比较器OPl、OP2均无电流输出，DVC关闭大气通路，真空伺服驱动器维持在最大制冷量时的工作状态，调温门仍然全关，风机高速运转。当车内温度继续下降，车内温度传感器电阻高于调温键电阻值时，电桥电路电位VA>VB，比较器OP2输出电流信号，升温真空电磁阀DVH打开真空气路，OPl无电流输出，DVC关闭大气通路，真空伺服驱动器的真空度增大，膜片克服弹力下移，带动控制杆下移。调温门逐渐打开加热器空气通路，冷空气重新加热，车内温度回升，随着控制杆的下移，反馈电位器电阻不断减小，电桥总电阻差值不断减小，当车内温度达到设定温度时，电桥VA=VB，即OPl、OP2均无信号输出，真空伺服器保持原工作位置。
由于环境的温度、太阳辐射和其他因素变化使车内温度变化时，两个比较器不断工作，输出电流控制真空电磁阀，使真空伺服驱动器不断调节控制调温门的位置，使输出空气温度相应变化，保证车内温度在设定温度范围内。
当空调输出最大制冷量时，真空伺服器控制杆上有装置可切断热水阀开关，加热器不工作，同时控制杆使调温门关闭加热器空气通路。另外，功能选择键在自然风位置时，也不
要加热器工作。风机在需要制冷量较大时高速工作，在不需要制冷或制冷较少时，低速运行。
5．2 微型计算机控制的自动空调系统
5．2．1微型计算机控制的自动空调系统的功能
微型计算机控制的自动空调系统，不仅能按照乘员的需要送出温度和湿度最适宜的空气，而且可以报据需要自动诅苴风速、风量，还极大地简化了乘员的操作工作，该系统主要用在高级轿车。
微型计算机控制的汽车空调系统一般具有如下几种功能。
1）空调控制 包括温度自动控制、风量控制、运转方式的自动控制、换气量控制等，满足车内乘员对空调舒适性的要求。
2）节能控制 即压缩机运转工况的控制、换气量的最佳控制以及随温度变化的换气切换、增大转大经济运行、根据车内外温度自动切断压缩机电源等的控制。
3）故障诊断储存 空调系统发生故障，ECU将故障部位用代码的形式存储起来，在需要修理时能指示故障的部位。
4）故障、安全报警 包括制冷剂不足报警、制冷压力高压或低压报警、离合器打滑报警、各种控制器件的故障判断报警、并对故障判断等报警直到修复为止。
5）显示 包括显示给定的温度、控制温度、控制方式、运转方式的状况以及运转达时间等。
5．2．2微机控制的自动空调器的组成
微机控制的自动空调器如图5-7所示，是由电子控制系统、配气系统和面板控制三部分组成。其中配气系统已在前面介绍过，电子控制系统主要由传感器、ECU和执行器三部分组成，ECU可以接受和计算各种传感器输入的信号，能够根据环境的变化迅速发出信号控制各执行器的动作。传感器信号主要有三种，一是驾驶员面板设定的温度信号和功能选择信号，二是车室内温度传感器、车外环境温度传感器、阳光辐射温度传感器等各种传感器输入的信号，三是空气混合风门的位置反馈信号。执行器信号有三种：一是向驱动各种风门
的伺服电机或真空驱动器输送的信号，二是控制风机电机转速的电压调节信号，三是控制压缩机开停信号。现代微型计算机自动空调的执行器已不再使用电磁真空阀和真空马达操纵各个风门，而是通过电脑控制各个部件上的伺服马达。即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，发出指令，控制伺服马达动作，打开所需的风门，按照输入的预设温度，控制温度门的位置。伺服马达比真空阀和真空马达的工作可靠性高，控制机构简单。
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