发布于 03-02 12:10:06
由于车型的不同，车内所装的空调系统也有所不同，汽车空调系统种类繁多，电路形式多样，因此空调系统控制电路由简单到复杂，由单一功能控制到多功能控制也有所不同，但是其电气系统都是有一定规律可循的。在分析电路时，一般分成蒸发器鼓风机控制、冷凝器风扇控制、温度控制（压缩机控制）、通风系统控制和保护电路等即可清楚地了解空调系统的电路控制原理。
一、鼓风机控制电路
汽车空调系统的蒸发器采用直接蒸发式的结构，这种结构由换热器和鼓风机组成。鼓风机将车内的空气吸出，强制气流流过蒸发器空气侧，气流则将蒸发器内液态制冷剂蒸发时产生的冷量带入车内。要使车内有一个舒适的环境，除了要控制送风温度外，还应根据环境变化和乘员的不同需要，控制鼓风机的转速，以控制送风速度。鼓风机转速的控制方式有以下三种类型。
1.鼓风机开关和调速电阻控制
这种控制方式由鼓风机开关和调速电阻两部分组成，调速电阻一般装在空调蒸发器组件上，利用气流进行冷却。鼓风机开关一般装在控制面板内，设置不同档位，供调速用。在设置时，鼓风机开关既可以控制电源正极又可以控制鼓风机搭铁电路。调节鼓风机开关，改变调速电阻接入方式，改变鼓风机电路中的电流以调节鼓风机转速。鼓风机的控制档位一般有2、3、4、5速四种，最常用的是4速，如图3-63所示。
图3-63 鼓风机控制电路
鼓风机开关处于1位时，鼓风机电路中串入三个电阻，鼓风机低速运转；鼓风机开关处于2位时，鼓风机电路中串入两个电阻，鼓风机中低速运转；鼓风机开关处于3位时，鼓风机电路中串入一个电阻，鼓风机中高速运转；鼓风机开关处于4位时，鼓风机电路中不串入任何电阻，鼓风机以最高速运转。需要说明的是，调速电阻一般装在蒸发器组件上利用气流进行冷却，其外形如图3-64所示。
图3-64 调速电阻的外形
2.晶体管控制
现代中高档轿车为实现风速的自动控制，鼓风机的转速一般由大功率晶体管控制。如图3-65所示，空调自动控制器根据车内温度传感器信号、车外温度传感器信号和其他信号计算并输出一控制信号给大功率晶体管的基极，大功率晶体管根据基极电流的不同控制鼓风机使其产生不同的转速。空调处于制冷状态时，如果车内温度比所选定的温度高很多，鼓风机将高速运转；如果车内温度降低，鼓风机将低速运转。空调处于取暖状态时，如果车内温度比所选定的温度低很多，鼓风机将高速运转；如果车内温度上升，鼓风机将低速运转。
图3-65 晶体管控制的鼓风机电路
3.晶体管与调速电阻器组合型控制
鼓风机控制开关有自动（AUTO）档和不同转速的人工选择模式，如图3-66所示。当鼓风机转速控制开关设定在AUTO档时，鼓风机的转速由空调计算机根据车内、车外温度及其他传感器的参数控制。若按动人工选择模式开关，则空调电路取消自动控制功能，执行人工设定功能。
图3-66 晶体管与调速变阻器组合型
二、冷凝器风扇控制电路
汽车空调系统的冷凝器将车内的热量排向大气，其结构也是由换热器和风机组成的。对于一般客车，冷凝器不装在散热器前，需单独设置冷凝器风扇。冷凝器风扇一般只受空调开启信号控制。轿车空调的冷凝器一般都装在散热器前，散热器和冷凝器共用冷却风扇，一般根据冷却液温度信号和空调信号共同控制，同时满足散热器散热和冷凝器散热需要。下面分析一些较典型的冷凝器风扇电路。
图3-67 空调开关直接控制的冷凝器风扇电路
1.空调开关直接控制
这种控制电路比较简单，如图3-67所示, 空调开关置于ON位置时，冷凝器风扇继电器线圈通电，继电器触点闭合，冷凝器风扇高速运转，同时压缩机电磁离合器通电工作。
2.空调开关和冷却液温度开关联合控制
有些汽车的发动机冷却系统和空调冷凝器共用一个冷却风扇进行散热，如图3-68所示这种风扇有低速和高速两种转速，风扇电动机转速的改变是通过改变线路中电阻值的方法实现的，分别受空调继电器和高速风扇继电器控制，控制冷凝器风扇的信号是空调开关和冷却液温度开关。
图3-68 空调开关和冷却液温度开关控制的冷凝器风扇电路
当空调开关接通时，空调继电器通电，触点闭合，电流经调速电阻进入冷凝器风扇电动机，风扇低速运转；不开空调时，当冷却系统冷却液温度达到96℃时，双温开关的低温触点闭合，冷凝器风扇低速运转；当发动机冷却液温度升至105℃时，双温开关的高温触点闭合，高速风扇继电器通电，风扇高速运转，以加强散热。
3.制冷剂压力开关与冷却液温度开关联合控制
目前很多轿车采用制冷剂压力开关和冷却液温度开关组合的方式对冷却风扇进行控制丰田雷克萨斯LS400轿车冷却风扇控制电路如图3-69所示，该电路中有两个并排的冷却风扇，控制冷却风扇的信号是冷却液温度开关和高压开关。冷却液温度开关和高压开关处于不同状态，则冷却风扇继电器形成不同组合，从而控制冷却风扇使其不运转、低速运转或高速运转。
（1）空调不工作时 不开空调的情况下，发动机冷却液温度开关控制冷却风扇。
1）发动机冷却液温度低于83℃时，冷却液温度开关处于常闭状态，3号冷却风扇继电器和2号冷却风扇继电器通电，3号冷却风扇继电器端子4与5接通，2号冷却风扇继电器常闭触点断开。同时，由于空调不工作，高压开关处于常闭状态，1号冷却风扇继电器通电，其常闭触点断开。两个冷却风扇电动机断电，均不工作，使发动机尽快暖机。
图3-69 丰田雷克萨斯LS400轿车冷却风扇控制电路
2）发动机冷却液温度高于93℃时，冷却液温度开关打开，2号和3号继电器断电。虽然高压开关使1号继电器通电，其常闭触点打开，但并不影响冷却风扇的工作。12V电压加至1号冷却风扇电动机和2号冷却风扇电动机，两冷却风扇高速运转，以满足发动机冷却系统散热的需要。
（2）空调工作时 使用空调时，高压开关和冷却液温度开关联合控制冷却风扇。
1）开空调，高压侧压力大于1.35MPa，且冷却液温度低于83℃时，冷却液温度开关处于常闭状态，高压开关打开，2号继电器和3号继电器通电，1号继电器断电，继电器将两冷却风扇电动机串联在一起，两冷却风扇低速运转，以满足冷凝器散热的需要。
2）开空调，高压侧压力大于1.35MPa，且冷却液温度高于93℃时，高压开关和冷却液温度开关都打开，1、2、3号继电器均断电，12V电压加至两冷却风扇电动机，两冷却风扇高速运转。
综上所述可知，两个冷却风扇的工作同时受冷却液温度和空调信号影响，而处于同时不转、同时低速转或同时高速转三种状态之间循环。其工作原理如图3-70所示。
4.散热器风扇控制器控制
除采用继电器控制风扇的转速外，还可采用专用控制器对风扇进行控制。它根据空调信号和冷却液温度信号联合控制风扇的转速。图3-71所示为捷达王轿车散热器风扇控制电路其控制过程如下：
1）当发动机冷却液温度达95℃时，热敏开关F18内的低温触点闭合，12V电源电压经触点接通风扇电动机的低速档，散热器风扇进入低速运转状态。
2）当发动机冷却液温度达102℃时，热敏开关F18内的高温触点闭合，12V电压经闭合的触点到风扇控制器ICK的T2端，控制器②端输出12V电压，使风扇进入高速运转状态。
3）当开启空调后，风扇控制器T1端、T4端均为12V高电平，如果此时管路压力低于1.6MPa，控制器P端为低电平，在此前提下，①端输出12V电压，风扇高、低速交替运转。
图3-70 两个冷却风扇的工作原理
4）当空调管路压力超过1.6MPa时，位于空调高压管路上的组合压力开关F1的③、④端内触点闭合，12V电压经闭合的触点到风扇控制器P端，控制器②端输出12V电压，风扇高速运转。
图3-71 捷达王轿车散热器风扇控制电路
5.制冷剂压力开关与微机组合控制
多数高级轿车都采用这种布置和控制方式，如图3-72所示，两个散热风扇有三种不同的运转工况。其工作原理如下所述。
图3-72 制冷剂压力开关与微机控制组合型
1）空调开关已接通，但制冷剂压力未达到1.81MPa时，只有辅助散热风扇电动机运转。
2）一旦制冷剂压力达到1.81MPa时，主、辅风扇电动机同时运转。
3）无论空调开关是否接通，只要发动机冷却液温度达到98℃以上，主散热风扇（散热器风扇电动机）高速运转。丰田公司在部分1UZ-FE和1MZ-FE发动机上采用了电控液压电动机冷却风扇系统用于雷克萨斯、凯美瑞等车型，与一般的电控风扇系统有较大差异。如图3-73所示，在此系统中，风扇计算机通过电磁阀控制作用在液压电动机上的油液压力这样就可以根据发动机工况和空调状态而自动控制冷却风扇的转速。其工作过程如下：
油泵单独设计或与动力转向泵组合为一体，由传动带驱动，建立一定油压，受计算机控制。电磁阀调节从油泵到液压电动机的油量，该液压电动机直接驱动冷却风扇，已通过液压电动机的压力油回到油泵。
图3-73 电控液压电动机冷却风扇电路
三、压缩机电磁离合器控制
1.压缩机电磁离合器的控制方式
压缩机电磁离合器的控制根据控制开关位置分为电源控制方式和搭铁控制方式两种，如图3-74所示。电源控制方式由开关直接控制电源，当开关闭合时，瞬间产生的大电流流经开关至执行器构成的回路，长期工作后容易造成触点烧蚀。所以，现在大多数轿车均不采用这种控制方式。而搭铁控制方式是由开关控制继电器线圈的回路，这种控制方法的优点是以小电流信号控制大电流通断，从而有效地防止触点烧蚀，目前大多数轿车均采用这种控制方法。
图3-74 压缩机的控制方式
a）电源控制方式 b）搭铁控制方式
2.压缩机工作时机控制
控制压缩机工作时机的方式可分为手动空调压缩机的控制、半自动空调压缩机的控制和全自动空调压缩机的控制三种。
（1）手动空调压缩机的控制 手动空调压缩机控制压缩机工作的前提是：从蓄电池正极出发经过各个开关、压缩机电磁离合器到蓄电池负极构成回路，即空调开关（A/C开关）闭合、温度开关闭合、压力开关闭合、鼓风机开关闭合。此时压缩机电磁离合器继电器（冷气继电器）工作，蓄电池电源才能提供给压缩机电磁离合器线圈。
图3-75所示为汽车空调压缩机电磁离合器/鼓风机控制电路。空调及鼓风机开关、温度控制器及电磁离合器控制电磁离合器线圈的通断。压缩机由发动机驱动工作，同时与发动机并联的压缩机工作指示灯2亮。通常情况下，空调及鼓风机开关闭合，压缩机就开始工作可是空调压缩机不能始终运转，否则不但浪费能源，还有可能导致车内温度过低。而车内温度的高低是由温度控制器来控制的，它一般安装于车内，当车内温度高于设定温度时，温度控制器触点闭合，压缩机旋转，空调系统工作使得车内温度降低；当车内温度低于设定值时，温度控制器触点断开，电磁离合器断电，压缩机停止工作，指示灯熄灭，这时鼓风机仍然工作，空调停止工作后，车内温度升高，当车内温度高于设定温度时，温度控制器触点闭合，电流通过电磁离合器线圈使压缩机再次工作，这样循环控制，就可使车内温度控制在设定的范围内。
图3-75 压缩机电磁离合器/鼓风机控制电路
1—温度控制器 2—压缩机工作指示灯 3—冷凝器风扇电动机 4—电磁离合器 5—冷气继电器 6—鼓风机电动机 7—鼓风机调速电阻 8—空调及鼓风机开关 9—蓄电池 10—压力开关 11—冷却液温度开关 a—接蓄电池正极
（2）半自动空调压缩机的控制 如图3-76所示，半自动空调压缩机工作的必备条件是空调开关闭合、温度开关（热敏电阻）工作、压力开关闭合、鼓风机开关闭合、发动机工作、压缩机工作、制冷剂温度开关闭合。当点火开关和鼓风机开关接通时，加热器继电器就接通。如空调器开关此时接通，则压缩机电磁离合器继电器由空调器放大器接通，从而使压缩机电磁离合器接合，压缩机工作。
在下述情况下，压缩机电磁离合器脱开，压缩机被关掉。
l）鼓风机开关位于OFF（断开），当鼓风机开关断开，加热器继电器也断开，电源不再传送至空调器。
图3-76 半自动空调压缩机工作电路示意图
2）空调器开关位于OFF（断开），空调放大器（它控制压缩机电磁离合器继电器）的主电源被切断。
3）蒸发器温度太低，如蒸发器表面温度降至3℃或以下，则空调放大器的电源被切断。
4）双重压力开关位于OFF（断开），如制冷回路高压端压力极高或极低，这一开关便断开。空调放大器检测到这一情况，就切断压缩机电磁离合器继电器。
5）压缩机锁止（仅限某些车型），压缩机与发动机转速差超过一定的值，空调放大器就会判断压缩机已锁止，并切断压缩机电磁离合器继电器。
（3）全自动空调压缩机控制 全自动空调压缩机一般由专用空调控制单元或发动机控制单元控制。其控制原理参见第五章汽车空调自动控制系统。
3.通风系统的控制
目前很多轿车空调的通风系统采用电控方式，对气源门、温度门、送风门的控制均由计算机或放大器统一完成，实现最佳送风方式的控制。
