发布于 03-02 12:15:15
一、奥迪轿车的自动空调控制系统结构
奥迪轿车全自动空调系统也是由传感器、空调、执行元件三部分组成的，奥迪系列车型自动空调系统控制原理示意图如图7-1所示，奥迪轿车自动空调系统控制图如图7-2所示。
奥迪A4轿车自动空调装置电气系统元件在车上的布置如图7-3和图7-4所示。
1.带有操纵和显示单元的控制单元
奥迪轿车的控制单元与操纵和显示单元结合在一起了，如图7-5所示。这个操纵和显示单元是与相应的车辆相匹配的。另外在该控制单元上还装有一个温度传感器，该温度传感器用于测量车内的温度。奥迪轿车的控制单元接收来自电气和电子部件（传感器）的信息。控制单元按照内部已存储的规定值来处理这些信息。控制单元的输出信号就用来操纵电气执行元件工作。控制单元配备了一个故障存储器。如果某个部件出故障或者导线断路，很快就可以通过自诊断来确定原因。无论出现什么故障，该控制单元都能在应急工况维持已设定的工作模式。
图7-1 奥迪系列车型自动空调系统控制原理示意图
1—空调开关 2—卸压阀 3—冷凝器风扇 4—空调三位压力开关 5—冷却液温度开关（5V） 6—散热器风扇双温开关 7—蒸发器温控开关 8—鼓风机 9—发动机控制单元 10—电磁离合器
图7-2 奥迪轿车自动空调系统控制图
2.暖风/空调上的执行元件和传感器
暖风/空调上的每个气流分配翻板都配备了一个伺服电动机。空气流量翻板和循环空气翻板共同使用一个伺服电动机来驱动。这两个翻板通过一个驱动带轮（有两个导轨）来实现分别调节。在别的系统中，也有通过真空力或电磁阀来调节循环空气翻板的。
在图7-6中，新鲜空气鼓风机和新鲜空气鼓风机控制单元是单独的两个件，但这两个件也可以合成一个件。
图7-3 奥迪A4轿车自动空调控制和调节部件示意图
1—太阳能滑动式天窗 2、5—维修接头 3—空气微尘滤清器 4—制冷剂管路的螺栓连接（带节流阀） 6—空气质量传感器G238 7—可加热前窗玻璃控制器J505 8—收集器 9—制冷剂鼓风机控制器J293 10—冷凝器 11—外界温度传感器G17 12—空调压缩机控制器N280 13—空调压缩机 14—空调设备高压传感器G65 15—强制通风
图7-4 奥迪A4自动空调装置电气系统元件在车上的布置图
1—左出风口温度传感器G150 2—诊断插座 3—仪表板总成 4—油门操纵机构 5—左温度阀伺服电动机V158 6—辅助加热元件Z35 7—暖气装置的热交换器 8—左脚部空间出风口温度传感器G261 9—右脚部空间出风口温度传感器G262 10—控制和显示单元E87 11—温度传感器鼓风机V42 12—温度传感器G58 13—车窗除霜器喷嘴 14—阳光强度光电传感器G107 15—新鲜空气进气管温度传感器G89 16—循环空气阀门伺服电动机V113 17—动压阀门伺服电动机V71 18—右出风口温度传感器G151 19—新鲜空气鼓风机控制器J126和新鲜空气鼓风机V22 20—用于杂物箱制冷的空气导管接口 21—汽化器出风口温度传感器G263 22—中央阀门伺服电动机V70 23—除霜器阀门伺服电动机V107 24—右温度阀门伺服电动机V159 25—冷凝水排泄管路 26—冷凝水排泄管路阀 27—空调器附带汽化器
图7-5 带有操纵和显示单元的控制单元
图7-6 暖风/空调上的执行元件和传感器
二、主要的传感器
1.车外温度传感器G17
车外温度传感器G17位于车身前部，如图7-7所示。它用于判断实际的外部温度。控制单元按照这个温度信号来操纵温度翻板和新鲜空气鼓风机工作。如果这个温度信号失效，则会使用另一个温度传感器（新鲜空气进气道温度传感器）的测量值来取代。
如果新鲜空气进气道温度传感器也失效了，那么系统用+10℃这个替代值继续工作。但这时循环空气模式就不能使用了。温度传感器具有自诊断功能。
2.新鲜空气进气道温度传感器G89
新鲜空气进气道温度传感器G89位于新鲜空气进气道中，如图7-8所示。该传感器实际就是外部实际温度的第二个测量点。控制单元按照这个温度信号来操纵温度翻板和新鲜空气鼓风机工作。如果这个温度信号失效，则会使用另一个温度传感器（车身前部的外部温度传感器）的信号。该温度传感器具有自诊断功能。控制单元总是使用车外温度传感器G17和新鲜空气进气道温度传感器G89这两个传感器获取的最低的那个值。
图7-7 车外温度传感器G17的外形及其在车上的位置
图7-8 新鲜空气进气道温度传感器G89的外形及其安装位置
3.仪表板温度传感器G56（带有温度传感器鼓风机V42）
这个温度传感器一般都直接装在控制单元内，如图7-9所示。它将车内的实际温度值传给控制单元。气流中有一个鼓风机，用于抽取车内空气。这个鼓风机由操纵和显示单元来启动工作。它用于抽取车内空气，以避免测量错误。
仪表板温度传感器G56的测量值用于与规定值进行对比。温度翻板和新鲜空气鼓风机按此来进行相应的工作。如果信号失效了，那么系统用+24℃这个替代值，系统仍可继续工作。该温度传感器具有自诊断功能。
图7-9 仪表板温度传感器G56的安装位置
图7-10 脚坑出风口温度传感器G192的外形及安装位置
4.脚坑出风口温度传感器G192
脚坑出风口温度传感器G192测量的是从暖风/空调中出来的空气（进入车内的空气）温度，其安装位置如图7-10所示。这个温度值是通过一个根据温度来变化的电阻获取的（其热敏电阻为正温度系数）。如果温度下降，则这个电阻值就升高。控制单元对这个信号进行处理后，将其用于控制除霜/脚坑的空气分配以及控制新鲜空气鼓风机的工作能力。如果信号失效了，控制单元采用+80℃这个替代值，系统仍可继续工作。脚坑出风口温度传感器G192具有自诊断功能。
5.阳光照射强度光敏传感器G107
空调的温度调节过程还受光敏传感器的影响。该传感器用于获取直接照在车内乘员身上的阳光强度信息，其外形及结构如图7-11所示。
图7-11 阳光照射强度光敏传感器G107的外形及结构
根据空调型号的不同，可能使用一个或两个这种传感器，分别监控车内左、右侧的情况。阳光穿过滤清器和光学元件到达光敏二极管。滤清器的功能就像一个太阳镜，它用于防止紫外线损坏光学元件。光敏二极管是采用对光敏感的半导体制成的。没有光作用时，二极管只能流过很小的电流；有光作用时，流过的电流就增大。光越强，流过的电流就越大。空调控制单元根据升高的电流就推断出现在阳光较强，于是就会调节车内的温度。温度翻板和新鲜空气鼓风机会相应地工作。如果带有两个这种传感器，那么阳光较强的那一侧冷得要快一些。如果该信号失效，控制单元使用一个固定值来代替阳光强度。其电路如图7-12所示。
图7-12 阳光照射强度光敏传感器G107的电路
—空调控制单元 G107—光敏传感器 A—传感器1 B—传感器2
6.空气质量传感器G238
该传感器的工作原理与氧传感器相同，其外形及电路原理分别如图7-13和图7-14所示。其测量元件是一个采用半导体技术的混合氧化物传感器（氧化锡SnO2）。使用铂、钯作为催化添加剂来提高该传感器的灵敏度。该传感器的工作温度约为350℃，功率消耗为0.5W。
传感器模块内集成的电子测量装置会对电导率变化做出反应。传感器的灵敏度很高。该系统是自学习式的。电子系统确定出车外空气中有害物质平均含量，然后通过数字式矩形信号将有害物质的种类和含量信息发送给空调控制单元。空调控制单元随后会在有害物质浓度达到顶点时，根据车外温度和空气污染程度关闭循环空气翻板。这样就可以保证在污染严重的地区，通风系统不至于一直处于循环空气状态。有几种系统在操纵了清洗-刮水系统就会
图7-13 空气质量传感器G238的外形
图7-14 空气质量传感器G238的电路原理
切换到循环空气模式，不管电子测量系统的结果究竟如何。
7.用于温度调节的附加信号
在温度调节过程中，附加信息可提高舒适性并用于系统控制。这些附加信号来自车上的其他控制单元，并由空调控制单元进行处理。这些重要的附加信号包括停车时间、车速、发动机转速，如图7-15所示。
图7-15 用于温度调节的附加信号
（1）停车时间 停车时间等于点火开关关闭到下一次起动发动机所经过的时间。这个信号用于调节温度翻板。发动机起动后，控制单元处理发动机关闭前所存储的车外温度值测量值的变化（例如因辐射热）不影响调节。可以很快调节到舒适温度，从而避免了温度过低的情况。
（2）车速 该信号用于操纵空气流量翻板。该信号是车速表传感器产生的，并在控制单元内进行转化。当车速较高时，新鲜空气出口的横截面就会变小，这样就可使得进入车内的空气量基本保持不变。
（3）发动机转速 该信号将发动机的运转信息传给空调控制单元。这个信号用于系统控制（切断电磁离合器），例如在没有发动机转速信号时就关闭压缩机。
三、自动空调系统的执行器
1.伺服电动机
对于手动空调来说，一些空气翻板如温度翻板、中央翻板、脚坑/除霜翻板等是由驾驶人通过拉索来单独调节的。
对于自动空调来说，这些调节过程是由电动伺服电动机来完成的，如图7-16所示。循环空气翻板也是由伺服电动机来调节的。这些伺服电动机布置在与相应翻板轴等高处。所有这些伺服电动机都接收来自空调控制单元的相应控制信号。每个伺服电动机都配有一个电位计。这个电位计通过一个反馈值来将翻板的位置告知空调控制单元。伺服电动机（执行元件）就将电气输出信号转化成一个机械量。
图7-16 电动伺服电动机的安装位置及电路
2.奥迪轿车空调系统的工作模式
（1）空调模式 在空调模式下，暖的新鲜空气经蒸发器被送往各出风口。通往热交换器的通道被关闭了，如图7-17和图7-18所示。即使新鲜空气潮湿且很凉，也可以选择空调模式。空气流经蒸发器就会被除湿，玻璃上的雾气就被除掉了。
（2）空调关闭且暖风接通模式 很凉的新鲜空气流经蒸发器；蒸发器不工作。新鲜空气完全流经热交换器并被加热，如图7-19所示。
（3）空调接通且暖风接通模式 在空调接通且暖风接通模式下，如图7-20所示，暖的新鲜空气流经蒸发器以便冷却下来。这个新鲜空气太凉了，因此一部分新鲜空气就被送经热交换器，以便达到出风口各自所需要的温度。
随着汽车电子技术的发展，出现了微机控制的全自动空调。这种空调系统利用各种传感器随时检测车内外温度、阳光强度等信号，并把传感器的信号送到空调系统的电子控制单元（ECU），电子控制单元按照预先编制的程序对传感器信号进行处理，并通过执行元件不断地对风机转速、出风温度、送风方式及压缩机工作状况等进行调节，从而使车内温度、空气流动状况等始终保持在驾驶人设定的水平上，如图7-21、图7-22和图7-23所示。
图7-17 奥迪轿车空调系统气流的走向
图7-18 暖风/空调上的空气分配（空调模式）
图7-19 暖风/空调上的空气分配（空调关闭且暖风接通模式）
图7-20 暖风/空调上的空气分配（空调接通且暖风接通模式）
图7-21 外部温度较低时温度风门的位置（空气全部流经加热器）
图7-22 外部温度较高时温度风门的位置（空气不流经加热器）
图7-23 外部温度适中时温度风门的位置（部分空气流经加热器）
四、奥迪轿车自动空调系统的空气分配
奥迪轿车自动空调中空气分成两路，如图7-24所示。
空气分配是通过空调器空气侧的翻板来进行调节的。根据翻板的控制情况，气流被引向各个出风口。所有的翻板均由伺服电动机来操纵运动。翻板调节或者是按程序自动进行的或者是在操纵和显示单元上通过手动来进行的。
在有的车型中，车内左、右侧的温度是可以单独调整的（彼此是独立的）。在空气分配器壳体中，气流分成冷、暖以及左、右气流。根据所需要的温度情况，温度翻板会为车内分配好冷、暖气流所占的的比例，如图7-25所示。温度翻板由车内左侧伺服电动机和车内右侧伺服电动机来操纵运动。车内左、右分离式空气侧温度调节，以奥迪A6为例，其传感器和执行器的部件控制如图7-26所示。
图7-24 奥迪轿车空调系统空气道的分配
图7-25 车内左、右侧的温度是可以单独调整的示意图
图7-26 奥迪A6自动空调系统控制系统
五、循环空气模式
空调系统在进行空气准备时有两种空气状态可用：外部空气（新鲜空气）和内部空气（循环空气）。在循环空气模式时，用于给车内制冷的空气不是从车外抽取的，而是取自车内。也就是只将车内的空气进行循环并调节温度。
利用循环空气模式可以尽快将车内制冷。其过程就是反复使用车内的空气，于是车内空气就变得越来越凉了。在车内加热工况时，会出现相反的结果，就是说能很快加热。以循环空气模式和外部空气模式工作时，车内制冷/制热的平均温度值如图7-27所示。
图7-27 以循环空气模式和外部空气模式工作时车内制冷/制热的平均温度值
在制冷模式工作时，如果采用循环空气模式，则所需要的蒸发器功率或者驱动压缩机所需要的功率可降低一半以上。除了能快速制冷/制热外，还可利用循环空气模式来避免吸入车外空气中的有害物质（异味、花粉等）。
在循环空气模式下，没有空气交换过程，所以空气可能会被“耗尽”。因此循环空气模式不可使用时间过长（应不超过15min）。在循环空气模式下，因车内乘员呼出气体的原因，车内湿度会增大。如果车内空气的露点高于玻璃的温度，那么玻璃上就不可避免地结成雾气。因此在除霜位置时，循环空气模式就自动关闭了。循环空气模式下的空气调节如图7-28所示。
对于手动空调装置来说，驾驶人负责控制和操纵循环空气模式。驾驶人自己决定何时使用循环空气模式以及使用多长时间。按压了循环空气模式按钮后，真空气动力就改变了翻板的位置。即使是自动空调装置，主要也是通过驾驶人手动来选择循环空气模式的。新鲜空气/循环空气翻板位置是由伺服电动机来改变的，如图7-29所示。
图7-28 循环空气模式下的空气调节
a）气动的 b）电动的
图7-29 手动空调和自动空调循环空气模式按钮
这两种系统的共同之处：新鲜空气翻板关闭=循环空气翻板打开、新鲜空气翻板打开=循环空气翻板关闭。循环空气翻板伺服电动机有时还同时控制空气流量翻板的位置。
六、自动控制式的循环空气模式
对于手动操纵循环空气模式的空调装置来说，实际上只有当异味进入车内（也就是说车内的空气已经污染了）时，驾驶人才启用循环空气模式。
而对于自动操纵循环空气模式的空调装置来说，在识别出空气中存在有害物质（通过传感器）时，车上的通风系统就关闭了，这时异味尚未进入车内。自动空气循环功能可以通过手动来接通或者关闭，如图7-30所示。
自动循环系统由空气质量传感器G238和组合滤清器组成。其中空气质量传感器G238是个电子部件，装在新鲜空气进气口附近的组合滤清器前。组合滤清器取代了灰尘/花粉滤清器。该滤清器包含一个微粒滤清器（其中装有活性炭）。
图7-30 自动控制式的循环空气模式的工作过程
气体传感器检测到车外空气中的有害物质，如果有害物质浓度较高，则空调控制单元就会根据这个信号将外部空气模式转换成循环空气模式。如果有害物质浓度降低了，车内又恢复成外部空气模式。用手手动来接通或关闭自动循环功能的按键位置如图7-31所示。
传感器检测到尾气中主要的有害物质，汽油发动机如：一氧化碳（CO）、己烷（C6H14）、苯（C6H6）、庚烷（C7H16）；柴油发动机尾气：氮氧化物（NOx）、二氧化硫（SO2）、硫化氢（H2S）、二硫化碳（CS2）。
图7-31 自动控制的循环空气模式所使用的操纵和显示单元
