发布于 10-16 10:29:59
微机控制自动空调系统的控制功能主要包括送风温度控制、鼓风机转速控制、工作模式控制、进气模式控制、压缩机控制等项目。
一、送风温度控制
温度控制的目的是为了使车内空气温度达到车内人员设定温度的要求，并保持稳定。如图5-3所示，微机控制自动空调系统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、冷却液温度传感器、设定温度电阻器、自动空调控制ECU和空气混合伺服电动机等。
图5-3 微机控制空调的温度控制系统
ECU根据设定温度和车内温度传感器、车外温度传感器和太阳能传感器等信号，自动调节混合风门的位置。一般来说，车内温度越高、车外温度越高、阳光越强，混合风门就越接近“全冷”位置。ECU根据车内温度和车外温度控制空气混合风门的位置，如图5-4所示，若车内温度35℃，则混合风门处于最冷位置：若车内温度25℃，则混合风门处于50%的位置。
温度控制系统的工作过程是：
1）TAO值是车内温度保持在设定温度所必需的鼓风机出风口空气温度，是空调控制器根据输入信号（车内温度传感器、车外温度传感器、阳光传感器）和温度设定计算出来的。空调控制器参照这个TAO值对执行器进行控制。TAO值可由下面公式计算出：
TAO=A×TSET-B×TR-C×TAM-D×TS+E
式中 TSET——设定温度；
TR——车内温度；
TAM——车外温度；
TS——太阳辐射强度；
A、B、C、D、E——常数。
图5-4 温度控制的控制规律
特殊的是，当温度控制开关或控制杆置于MAX COOL（最大冷风）或MAX WARM（最大暖风）位置时，ECU采用某一固定值，不按上述公式计算。
2）ECU再将计算所得的TAO值与蒸发器温度信号TE进行比较，通过空气混合风门伺服电动机控制空气混合风门位置。
当TAO和TE近似相等时，ECU控制断开VT1和VT2。伺服电动机断电停止，空气混合风门保持在当时的位置。
当TAO小于TE时，ECU控制接通VT1，断开VT2。伺服电动机转至COOL侧，带动空气混合风门移至COOL侧，降低鼓风机空气温度。同时空气混合风门伺服电动机内的电位计检测空气混合风门实际移动速度和位置，当空气混合风门实际位置达到ECU计算出的理论位置时，ECU关断VT1，伺服电动机停转。
当TAO大于TE时，ECU控制断开VT1，接通VT2。伺服电动机转至WARM侧，带动空气混合风门移至WARM侧，提高鼓风机空气温度。同时空气混合风门伺服电动机内的电位计检测空气混合风门实际移动速度和位置，当空气混合风门实际位置达到ECU计算出的理论位置时，ECU关断VT2，伺服电动机停转。
空气混合风门伺服电动机的控制电路如图5-5所示。
二、鼓风机转速控制
鼓风机转速控制的目的是为了调节降温或升温速度，稳定车内温度。如图5-6所示，鼓风机转速控制系统主要由冷却液温度传感器、蒸发器传感器、鼓风机电阻器、功率晶体管、ECU、鼓风机电动机和控制面板等组成。其中功率晶体管的作用是根据ECU的BLW端子输出的鼓风机驱动信号，改变流至鼓风机电动机的电流，从而改变鼓风机的转速。
1.自动控制
当控制面板上AUTO（自动）开关接通时，ECU根据TAO值自动控制鼓风机转速。控制规律如图5-7所示，随冷却液温度的升高，鼓风机工作电压逐渐增大，转速增大，风力增强。
图5-5 空气混合风门伺服电动机的控制电路
图5-6 鼓风机转速控制系统的控制电路
鼓风机低速运转时，ECU接通VT1，暖风装置继电器通电闭合，电流方向为蓄电池→暖气装置继电器→鼓风机电动机→鼓风机电阻器→搭铁，鼓风机低速运转。同时控制面板AU-TO（自动）指示灯和Lo（低速）指示灯均亮。
鼓风机中速运转时，ECU接通VT1，使暖风装置继电器通电闭合，ECU根据计算出的TAO值，从BLW端子输出信号至功率晶体管，电流方向为蓄电池→暖气装置继电器→鼓风机电动机→鼓风机电阻器和功率晶体管→搭铁，鼓风机中速运转。同时ECU从与功率晶体管相连的VM端子接收反馈信号，检测鼓风机实际转速，依此修正鼓风机驱动信号。此时控制面板AUTO（自动）指示灯亮；Lo（低）、M1（中1）、M2（中2）、Hi（高）指示灯根据鼓风机转速高低点亮。
鼓风机以特高速度运转时，ECU接通VT1和VT2，使暖风装置继电器和鼓风机继电器闭合。电流方向为蓄电池→暖风装置继电器→鼓风机电动机→鼓风机风扇继电器→搭铁，鼓风机以特高速度运转，同时控制面板AUTO（自动）和Hi（高速）指示灯亮。
2.预热控制
冬天，车辆长时间停放后，若马上打开鼓风机，此时吹出的是冷空气而不是想要的暖风，因此，鼓风机要在冷却液温度升高时，才能逐步转向正常工作。鼓风机预热控制的控制规律如图5-8所示。
图5-7 鼓风机转速与TAO信号值的关系
图5-8 鼓风机预热控制的控制规律
鼓风机预热控制时，控制面板AUTO（自动）开关接通，工作模式设为FOOT或BI-LEVEL，ECU根据冷却液温度传感器检测发动机冷却液的温度，当冷却液温度低于30℃时，鼓风机停转；当冷却液温度高于30℃时，鼓风机正常运转。
3.时滞控制
夏天，汽车长时间停驻在炎热太阳下，若马上打开鼓风机，此时吹出的是热风而不是想要的冷风，因此鼓风机不能马上工作，而是滞后一段时间，待蒸发器温度降低后才工作。当发动机运转，压缩机已工作，控制面板AUTO（自动）开关接通，工作模式设置在FACE或BILEVEL时，ECU对鼓风机的时滞控制过程如下：
①当蒸发器温度传感器检测到蒸发器温度高于30℃时，ECU控制鼓风机电动机关断4s，使冷风装置内的空气冷却降温。此后ECU控制鼓风机低速运转5s，使冷却的空气送至乘客室，如图5-9a所示。
②当蒸发器传感器检测到蒸发器温度低于30℃时，ECU控制鼓风机低速运转5s，如图5-9b所示。
4.鼓风机起动控制
鼓风机在起动时，工作电流会比稳定工作时大很多，为了防止烧坏鼓风机控制模组，不论鼓风机目标转速是多少，在鼓风机起动时均应为低速运转，然后才逐步升高，直至目标转速。当鼓风机起动，ECU控制暖风装置继电器闭合时，电流流过鼓风机电动机和电阻器，电动机低速运转，2s后ECU通过BLW端子向功率晶体管输出驱动信号，从而防止功率晶体管被起动电流损坏。
图5-9 时滞控制
a）蒸发器温度高于30℃ b）蒸发器温度低于30℃
5.车速补偿
车速高时，迎面风冷却强度大，鼓风机的转速可适当降低，使之与低速时具有一样的感觉，如图5-10所示。
6.极速控制
有些车型，当设定温度处于最低（18℃）或最高（32℃）时，鼓风机转速会固定为高速运转。
7.手动控制
ECU根据控制面板手动开关的操纵信号，将鼓风机驱动信号送至功率晶体管，相应地控制鼓风机的转速。
图5-10 车速补偿控制规律
三、工作模式控制
图5-11 工作模式控制规律
工作模式控制的目的是调节送风方向，提高舒适性。工作模式控制系统主要由传感器、ECU、工作模式控制伺服电动机和控制面板等组成。在手动模式中，模式风门有吹脸、双层、吹脚、吹脚/除雾、除雾五种位置。在自动模式中，模式风门一般有吹脸、吹脚、双层三种位置，ECU根据传感器信号按照“头冷脚热”的原则自动调节模式风门的位置。ECU根据TAO值控制工作模式，其控制规律如图5-11所示，控制电路如图5-12所示。
当TAO从低变至高时，原来气流方式控制伺服电动机内的移动触点位于FACE位置。ECU接通VT1，使驱动电路输入信号端B端通过VT1搭铁为0，A端断路为1。此时驱动电路输出端D端为1，C端为0，电流由D端输出，C端流回，电动机旋转，内部触点由FACE位移到FOOT位，电动机停转，出气方式由FACE方式转为FOOT方式。同时ECU接通VT2，使控制面板上的FOOT指示灯点亮。
当TAO已从高变至中时，原来气流方式控制伺服电动机内的移动触点位于FOOT位置。ECU接通VT3，使驱动电路输入信号端A端通过。VT3搭铁为0，B端断路为1。此时驱动电路输出端C端为1，D端为0，电流由C端输出，D端流回，电动机旋转，内部触点由FOOT位移到BILEVEL位，电动机停转，出气方式由FOOT方式转为BILEVEL方式。同时ECU控制控制面板上的BILEVEL指示灯点亮。
当TAO已从中变至低时，原来气流方式控制伺服电动机内的移动触点位于BILEVEL位置。ECU接通VT4，使驱动电路输入信号端A端通过VT4搭铁为0，B端断路为1。此时驱动电路输出端C端为1，D端为0，电流由C端输出，D端流回，电动机旋转，内部触点由BI-LEVEL位移到FACE位，电动机停转，出气方式由BILEVEL方式转为FACE方式。同时ECU控制控制面板上的FACE指示灯点亮。
图5-12 工作模式控制电路
四、进气模式控制
进气模式控制的目的是调节进入车内的新鲜空气量，使车内空气温度和质量达到最佳。在手动模式中，进气门只有内循环和外循环两种位置。在自动模式中，进气门一般有内循环、20%新鲜空气和外循环三种位置。ECU根据传感器信号自动调节进气门的位置，其控制规律如图5-13所示：若车内温度为35℃，进气门处于内循环位置，以快速降温；若车内温度为30℃，进气门处于20%新鲜空气位置，引进部分新鲜空气以改善空气质量；若车内温度为25℃，进气门处于外循环位置。
进气模式控制的控制电路如图5-14所示。当ECU根据TAO值接通FRS晶体管时，触点B搭铁，电流方向为：蓄电池→点火开关→端子①→电动机→触点B→端子③→FRS晶体管→搭铁，电动机旋转，带动风门由RECIRC（车内循环）位移至FRESH（车外新鲜空气）位。
图5-13 进气模式控制的控制规律
图5-14 进气模式控制电路
该控制系统还有一种新鲜空气强制进气控制功能，当手动按下DEF开关时，将进气方式强制转变为FRESH方式，以清除风窗玻璃上的雾气。除此之外，进气模式控制还可改变新鲜空气与循环空气的混合比例。
五、压缩机控制
（1）基本控制 ECU根据车内温度、车外温度、蒸发器温度和设定温度等参数，自动控制压缩机的通断，调节蒸发器表面温度，并防止蒸发器表面结冰。
（2）低温保护 当车外环境温度低于某值（3℃或8℃）时，压缩机停止工作，防止压缩机的损耗。
（3）高速控制 当发动机转速超过某转速时，压缩机停止工作，防止因压缩机转速过高而造成损坏。
（4）加速切断 当发动机处于急加速工况时，为了保证发动机足够的动力，压缩机暂时停止工作。
（5）高温控制 当发动机冷却液温度超过某值（109℃）时，压缩机停止工作，防止发动机冷却液温度进一步上升。
（6）打滑保护 当压缩机卡死导致传动带打滑时，压缩机停止工作，防止传动带负荷过大而断裂，进而影响水泵、发电机等的工作。
（7）低速控制 当发动机转速低于某转速（600r/min）时，压缩机停止工作，防止发动机失速。
（8）低压保护 当制冷系统压力低于某值（500kPa）时，压缩机停止工作，防止压缩机在系统制冷剂不足条件下工作，造成压缩机损坏。
（9）高压保护 当系统压力超过某值（2800kPa）时，压缩机停止工作，防止空调系统瘫痪。
（10）可变排量压缩机的控制 可变排量压缩机有全容量（100%）运转、半容量（50%）运转和压缩机停止三种工作模式。ECU根据空调系统冷气负荷的大小，控制压缩机的排量变化，以减少能量的浪费。可变排量压缩机的控制系统主要有两种类型：一种是根据冷却液温度进行控制；另一种是根据蒸发器表面温度进行控制。
根据冷却液温度进行控制的方法是：当发动机冷却液温度过高时，ECU根据冷却液温度传感器信号，控制压缩机按半容量模式运转，防止发动机过热；反之，当发动机冷却液低于某一值时，ECU控制压缩机按全容量模式运转，满足制冷需要。
根据蒸发器表面温度进行控制的方法是：当蒸发器温度大于某一值（40℃）时，ECU控制压缩机按全容量模式运转，降低蒸发器温度；当蒸发器表面温度低于某一值（40℃）时，ECU控制压缩机按半容量模式运转，以降低能耗；当蒸发器温度低于3℃时，ECU控制压缩机停止运转，防止损坏压缩机。
