发布于 10-16 10:31:24
卡罗拉的自动空调系统采用了PWM变频冷气压缩机，既提高了空调性能，又更加节能。设置于仪表板上方的中央出风口使风向上送，不会因风直接吹向乘员的脸部和头部而使其不适。空调系统的空气滤清器配有花粉祛除装置，令车内空气始终保持清新自然。
一、基本组成
丰田卡罗拉自动空调主要由空调ECU（空调放大器）、传感器（主要有空调压力传感器、蒸发器温度传感器、阳光传感器、车内温度传感器、环境温度传感器）以及执行器（进气伺服电动机、通风伺服电动机、空气混合伺服电动机、鼓风机电动机、3个PTC加热器继电器、空调压缩机电磁控制阀、后除雾器）等组成。丰田卡罗拉自动空调主要元件位置如图7-32所示。
二、主要元件的作用
图7-32 丰田卡罗拉自动空调主要元件位置图
1.空调ECU
空调ECU又称空调控制器，其安装位置如图7-33所示。控制器总成上的键是控制器的输入装置。控制器首先接收来自车内温度和环境温度传感器的输入信号，然后根据来自传感
图7-32 丰田卡罗拉自动空调主要元件位置图（续）
器和控制器总成上各键的输入，输出用于控制压缩机、电磁离合器、暖风加热器、热水阀等的工作状况，以及模式门位置的信号。
2.车内温度传感器
如图7-34所示，车内温度传感器是根据内置热敏电阻的变化检测车厢温度，并发送信号至空调ECU。
3.环境温度传感器
环境温度传感器是根据内置热敏电阻的变化检测车外环境温度，并发送信号至空调ECU。一般安装在保险杠加强件的下部，如图7-35所示，相关电路如图7-36所示。
图7-33 空调ECU安装位置
图7-34 车内温度传感器的安装位置
图7-35 环境温度传感器的安装位置
图7-36 环境温度传感器相关电路
4.蒸发器温度传感器
通过蒸发器的冷气温度引起蒸发器电阻发生变化，蒸发器温度传感器将其转换为电信号并将其输出到空调ECU，并依此来控制压缩机电磁离合器的结合或断开。如图7-37所示，蒸发器温度传感器安装在加热器和冷却器单元内蒸发器的后方，相关电路如图7-38所示。
5.阳光传感器
阳光传感器是一个光敏二极管，利用光电效应把阳光照射量转换为电信号，并将其输出到空调ECU，用来调整空调吹出的风量与温度。如图7-39所示，阳光传感器一般安装在仪表板上部前除霜器的左侧，传感器电路如图7-40所示。
图7-37 蒸发器温度传感器的安装位置
图7-38 蒸发器温度传感器的相关电路
图7-39 阳光传感器的安装位置
6.空调压力传感器
空调压力传感器检测制冷剂压力，并将其以电压变化的形式输出到空调ECU中。一般安装在冷凝器前部的高压管线区内，如图7-41所示，相关电路如图7-42所示。
图7-40 阳光传感器电路
图7-41 空调压力传感器的安装位置
图7-42 空调压力传感器的控制电路
7.PTC加热器
此车的自动空调是采用半中央位置空调单元，其蒸发器和加热器芯均位于车辆的纵向位置。采用RS（创新超纤细结构）蒸发器的顶部和底部均置有水箱，且采用微孔管结构使蒸发器更薄，确保了热交换效率，将温度分配均匀。
加热器芯上部装有3个PTC加热器，如图7-43所示，PTC加热器由PTC元件、铝散热片和铜片组成。对PTC元件供电时，PTC元件产生的热量使通过此单元的空气变暖。空调ECU根据冷却液温度、发动机转速、空气混合设置和电气负载（交流发电机功率比）来控制PTC加热器的开关功能。工作的PTC加热器的数量随冷却液温度改变，如图7-44所示。
图7-43 PTC加热器
图7-44 PTC加热器的数量随冷却液温度变化
图7-45 空调压缩机结构组成
8.空调压缩机
空调压缩机是按照空调冷却负载改变其容积的持续可变容积型，由轴、接线板、活塞、滑蹄、曲柄室、气缸和电磁控制阀组成（图7-45），采用了按需求控制吸入压力的电磁控制阀。曲柄室与吸气通道相连，电磁控制阀安装在吸气通道（低压）和排放通道（高压）之间（图7-46）。
根据空调ECU的信号，电磁控制阀以占空比控制的方式进行工作。电磁控制阀闭合的时候（电磁线圈通电），会产生一个压差，曲柄室内的压力降低。然后，作用在活塞右侧的压力将高于作用在活塞左侧的压力，这样就会压缩弹簧并倾斜接线板。因此，活塞行程增加且排量增加（图7-47）。电磁控制阀打开（电磁线圈不通电）时，压差消失。然后，作用在活塞左侧的压力将变得与作用在活塞右侧的压力相同，因此，弹簧伸长且消除接线板的倾斜。从而，活塞有小的行程且排量减少（图7-48）。
图7-46 电磁控制阀位置
图7-47 电磁控制阀闭合时
图7-48 电磁控制阀打开时
9.执行元件
自动空调的执行元件一般包括伺服电动机、鼓风机电动机及压缩机电磁离合器等。
伺服电动机采用脉冲模式型。和以前那种根据电位计电压来检测位置的类型不同，伺服电动机由2位数ON/OFF信号检测相对位置。通过A和B两种相位检测该发动机的正转和反转，可输出4种模式，见图7-49。空调ECU计算脉冲模式的数量以规定停止位置。
鼓风机电动机有一内置的鼓风机控制器，空调ECU以占空控制方式对其进行控制。
10.总线插接器
总线插接器用于线束连接，以连接伺服电动机和空调ECU。总线插接器有一个内置的通信/驱动集成电路，与各个伺服电动机插接器通信，驱动伺服电动机，并有位置检测功能。这使得伺服电动机线束能够进行总线通信，结构更轻而且线束数量更少。
图7-49 伺服电动机
三、自动空调工作原理及控制功能
1.工作原理
自动空调利用传感器随时检测车内温度及车外环境温度的变化，并把检测到的信号输送给空调ECU，ECU则按预先编制的程序对信号进行处理，并通过伺服电动机等执行元件不断地对鼓风机转速、出风温度、送风模式及压缩机工作情况等进行调节，从而使车内空气温度及流动情况始终保持在驾驶人设定的水平上。另外还具备自诊断功能，以利于对电控元件及线路故障的检测。
2.控制功能
（1）神经网络控制 该控制可通过人工模拟生物神经系统的信息处理方法，进行复杂的控制，以建立类似人脑的复杂输入或输出关系。
以前的自动空调系统中，空调ECU根据传感器的信息，按一定的公式计算出要求的出风温度和鼓风机风量。然而，由于人的感觉相当复杂，人所处的环境不同，对同一给定温度的感觉就不同。例如，一定量的阳光辐射在寒冷气候中会感到相当暖和，但在炎热气候中却感到非常不舒服。因此，本自动空调系统采用神经网络这种更高层次的控制技术。有了该技术，不同环境条件下收集的数据储存在空调ECU中，然后空调ECU进行控制，以提高空调舒适度。
神经网络控制由输入层、中间层和输出层的神经元组成（图7-50）。输入层的神经元处理车外温度的输入数据、日照和基于开关及传感器输出的车内温度，并将它们输出到中间层的神经元。基于该数据，中间层神经元调节神经元中的关联强度。输出层神经元就可以计算总体结果，并将该结果以要求的出风口温度、光照修正量、目标空气流量和出风模式控制量的形式进行呈现。相应地，根据由神经网络控制所计算的控制量，空调ECU控制伺服电动机和鼓风机电动机。
图7-50 神经网络控制
（2）出风温度控制 对应温度控制开关设置的温度，神经网络控制根据来自不同传感器的输入信号计算出风温度。此外，根据来自蒸发温度传感器和发动机冷却液温度传感器的信号，添加校正以控制出风温度。
（3）鼓风机控制 基于来自各个传感器的输入信号，神经网络控制计算出气流量，控制鼓风机电动机。
（4）出气控制 基于来自各个传感器的输入信号，神经网络控制计算出风模式比率，自动切换出风口。
（5）进气控制 根据神经网络控制计算的风量，自动控制进气控制风门。
（6）可变排量压缩机控制 基于来自各个传感器的信号，控制压缩机的打开或关闭和排量。
（7）环境温度指示控制 基于来自环境温度传感器的信号，该控制计算环境温度，然后在空调ECU中修正并在组合仪表的多功能显示屏上显示。
（8）后窗除雾器控制 按下后窗除雾器按钮时，打开后窗除雾器和车外后视镜加热器15min，如果它们运行时按钮按下，则将其关闭。
（9）自诊断 根据空调开关的运行情况检查传感器，随后温度设置显示一个DTC（诊断故障码），以指示是否存在故障（传感器检查功能）。根据空调开关的运行情况，通过预定顺序驱动执行器（执行器检查功能）。
3.故障检修
（1）读取故障码 对于自动空调的故障，一般可以先利用系统的故障自诊断功能进行故障码的读取。因而在检修此故障时首先读取该系统的故障码。
起动发动机并暖机。将点火开关置于OFF位置；按住空调控制开关AUTO和R/F的同时，将点火开关置于ON（IG）位置。按住2个开关，直到出现指示灯检查屏幕，确认指示灯每隔1s依次亮起和熄灭，并且持续4次。指示灯检查完成后，系统自动进入DTC检测模式。读取在温度显示屏上显示的故障码，结果输出DTC 00，显示正常，无故障。
（2）执行器检查 起动发动机并暖机。按下R/F开关进行执行器检查，当执行器检查以1s的间隔重复执行步骤1到10（见表7-1）时，通过目视和用手检查温度和气流，检查结果正常。
表7-1 执行器动态检查表
图7-51 鼓风机控制电路图
（3）鼓风机线路检测 根据客户描述故障现象分析应该是鼓风机不工作。由于目前该系统工作正常，只能查看线路连接，鼓风机控制电路图如图7-51所示。鼓风机电动机插接器处是由+B（常电源）、GND和S1线组成。测量+B与GND电压为12V，检查FL MAIN、ALT、HTR熔丝连接正常。
（4）用智能检测仪进行主动测试 当故障再现后，立刻连接IT-Ⅱ丰田专用检测仪进行主动测试。使用智能检测仪进行主动测试，无需拆下任何零件就可进行继电器、VSV、执行器和其他项目的测试。这种非侵入式功能检查非常有用，因为可在扰动零件或配线之前发现间歇性状况。排除故障时，尽早进行主动测试可以缩短诊断时间。执行主动测试时，能显示数据表信息。
将智能检测仪连接到DLC3，将点火开关置于ON（IG）位置，接通检测仪，进入以下菜单项：Body/Air Conditioner/Active，参考表7-2执行主动测试。
表7-2 执行器主动测试表
结果发现鼓风机电动机为31时无任何风量。此时拔下鼓风机插头，测量+B与GND电压为12V，正常。测量空调ECU处端子E30-23（BLW）与鼓风机处端子E23-2（S1）的连接情况，电阻小于1Ω，正常。重新连接两处端子，将点火开关置于ON（IG）位置，测量E30-23（BLW）电压，结果为0V，该处正常电压应为5V左右。由于鼓风机电动机供电电源电压正常，与空调ECU连接线路正常，但空调E30-23（BLW）之间的电压不正常，故障可能出在空调ECU或鼓风机电动机上。空调ECU出现故障的概率较低，因而先采用更换鼓风机电动机总成的方法，更换后路试故障无，回访客户故障未再现，表明故障得以排除，是鼓风机电动机故障。
学习提示：
全自动空调控制系统在操纵和指示装置上带有故障存储器，用于监控系统工作时系统中的各元件。若出现故障，故障存储器将存储故障信息，并通过操纵和指示装置显示出来。因此，在维修此类空调时，要善于利用其自诊断功能，用最短的时间检测出故障，并进行相应的修理。
除了使用常规方法诊断故障外，通常还需要使用专门的仪器和设备进行自诊断。进行检查时，不要一开始就用换件或猜测的方式查找故障，而应遵循正确的检查思路，依据维修资料才能准确查找出故障点，通过细致的检查作业，最终会找出故障器件。故障现象再现是解决此车故障最重要的环节。在故障未能及时显现的情况下，进行了模拟路试，最终使得故障再现。
