汽车空调控制系统电路及维修技术

汽车空调种类繁多，电路形式各不相同，但其电气系统都有一定规律可循。分析电路时，只要分成风机控制、冷凝器风扇控制、温度控制（压缩机控制）、通风系统控制、保护电路等即可清楚了解其电路控制原理。

1.鼓风机的控制

根据控制方法的不同可分为以下三种形式。

图8-31 鼓风机调速控制电路

1—风机开关 2—调速电阻 3—限温开关 4—鼓风机用电动机

（1）由鼓风机开关和调速电阻联合控制 鼓风机的控制档位一般有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ速四种，最常见的是四速，如图8-31所示，通过改变风机开关与调速电阻的接通方式可令风机以不同转速工作。风机开关处于Ⅰ位置时，至电动机的电流须经过3个电阻，风机低速运行；开关调至Ⅱ位置，至电动机的电流须经两个电阻，风机按中低速运转；开关拨至Ⅲ位置时，至电动机的电流只经过一个电阻，风机按中高速运转；选定位置Ⅳ时，线路中不串任何电阻，加至电动机的是电源电压，风机以最高速运转。

调速电阻一般装在空调蒸发器组件上，利用气流进行冷却。风机开关一般装在操作面板内，设置不同档位，供调速用。在设置时，风机开关可控制鼓风机电源正极，也可控制鼓风机电路搭铁。

（2）电控模块通过大功率晶体管控制 现代中高档轿车为实现风速的自动控制，风机的转速一般由电控模块通过大功率晶体管控制，控制原理如图8-32所示。

功率组件控制风机的运转，它把来自程序机构的风机驱动信号放大，放大器的输出信号根据车内情况，按照指令提供不同的风机转速。如果车内温度比所选定的温度高很多，在空调工作状态下，风机将高速运转；而当车内温度降低时，风机速度又降为低速。

相反地，如果车内温度比所选定的温度低得多，在加热状态下，风机将被起动为高速；而当车内温度上升后，风机速度降为低速。

（3）晶体管与调速电阻器组合型 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8-33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8-32 大功率晶体管控制

1—点火开关 2—继电器 3—空调控制器 4—鼓风机电动机 5—晶体管 6—熔断器 7—鼓风机开关

2.冷凝器散热风扇的控制

对于一般小客车和大中型客车，由于其底盘结构跟轿车有很大的不同，其冷凝器一般不装在散热器前，故冷凝器风扇须单独设置。冷凝器风扇一般只受空调开启信号控制。而轿车空调的冷凝器一般都装在散热器前，为了减少风扇的配置，使结构简化，轿车一般都将散热器冷却风扇和冷凝器风扇组装在一起，利用一个或两个风扇对散热器和冷凝器进行散热。车型不同，配置风扇的数量不同，控制线路设计方面差异也很大，但其控制方式大同小异。一般来说，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。下面就一些较典型的冷凝器散热风扇电路进行分析。

图8-33 晶体管与调速电阻器组合型

（1）A/C开关直接控制型 这种控制电路比较简单，其控制原理如图8-34所示。空调开关打至“ON”的位置，在供电给压缩机电磁离合器的同时，加电源至冷凝器风扇继电器线圈，继电器触点开关闭合，冷凝器风扇高速运转。

（2）A/C开关和冷却液温度开关联合控制型 有些汽车的发动机冷却系统和空调冷凝器共用一个风扇进行散热，如图8-35所示。

图8-34 A/C开关直接控制的冷凝器风扇电路

1—冷凝器风扇 2—冷凝器风扇继电器 3—电磁离合器 4—温度控制 5—接至A/C开关

图8-35 A/C开关和冷却液温度开关联合控制

这种风扇有两种转速，即低速和高速。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。从图中可看出，起关键控制作用的是A/C开关和冷却液温度开关。当空调开关开启时，常速风扇继电器通电工作。由于线路中串联了一个电阻，风扇低速运转。当冷却系统冷却液温度达到89～92℃时，散热器风扇也是低速运转。一旦发动机冷却液温度升至97～101℃时，散热器风扇高速运转，以加强散热效果。

（3）制冷剂压力开关与冷却液温度开关控制组合型 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系统进行控制。图8-36所示为丰田LS400冷却风扇系统电路图，从该图可看出，起控制作用的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，则控制继电器形成不同组合，从而控制两个并排的风扇不运转、低速运转或高速运转。

下面分三种状态分别介绍。

1）空调不工作时。在不开空调的情况下，风扇的工作取决于发动机冷却液温度。

①发动机冷却液温度低于93℃。这时，由于冷却液温度较低，冷却液温度开关处于闭合状态，3号冷却风扇继电器和2号冷却风扇继电器工作。其中，3号冷却风扇继电器4与5接通，2号冷却风扇继电器常闭触点被打开。同时，由于空调不工作，高压开关处于常闭合状态，1号冷却风扇继电器通电工作，使常闭触点打开，这时两个冷却风扇均不工作，使发动机尽快暖机。

②发动机冷却液温度高于93℃。这时，冷却液温度开关打开，2号和3号继电器回到原始状态，即不工作。虽然这时高压开关使1号继电器常闭触点打开，但不影响风扇的工作。加至1号冷却风扇电动机和2号风扇电动机的都是12V电压，此时，两风扇同时高速运转，以满足发动机冷却系统散热需要。

图8-36 丰田LS400冷却风扇系统电路图

2）空调工作时。空调工作时，冷却液温度控制器回路仍然起作用，这时冷却风扇受空调和冷却液温度控制回路的双重控制。

①开空调，高压端压力大于13.5kPa，且冷却液温度低于93℃。这种情况下，冷却液温度开关处于闭合状态，而高压开关打开，这时2号和3号继电器受控动作，而1号继电器不工作，即触点处于常闭状态。这样，继电器使两个冷却风扇电动机串联工作，故两冷却风扇同时低速运转，以满足冷凝器散热需要。

②开空调，高压端压力大于13.5kPa，且冷却液温度高于93℃。这种情况下，高压开关和冷却液温度开关都打开，1、2、3号继电器均不工作，加至两冷却风扇电动机的都是12V电压，故两冷却风扇同时高速运转。

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。其工作原理简图如图8-37所示。

图8-37 冷却风扇工作方式

（4）风扇控制单元控制散热器风扇和冷凝器风扇的运转 控制单元根据冷却液温度传感器及空调系统的空调压力开关的输入信号决定是否转动风扇及转动的速度。除此之外，冷却液温度高于109℃时，则温度开关停止空调的工作；若空调系统压力高于正常压力时，则压力开关关闭且风扇高速转动。

（5）制冷剂压力开关与微型计算机控制组合型 大多数高级轿车都采用这种布置和控制方式，如图8-38所示。两个散热风扇有三种不同的运转工况。

图8-38 制冷剂压力开关与微型计算机控制组合型

工作如下：

1）空调开关已接通，但制冷剂压力未达到1.81MPa时，则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。(www.xing528.com)

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马达冷却风扇系统，并将其用于雷克萨斯400、雷克萨斯300、凯美瑞3.0L等车型。这种系统与一般的电控风扇系统有较大差异，如图8-39所示。在此系统中，风扇计算机通过电磁阀控制作用在液压马达上的油液压力，这样就可以根据发动机工况和空调状态自动控制冷却风扇的转速。其工作过程如下：液压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，电磁阀调节从液压泵到液压马达的油量，该马达直接驱动风扇，已通过液压马达的压力油回到液压泵。

图8-39 电控液压马达冷却风扇控制电路

3.压缩机电磁离合器控制

（1）压缩机的控制方式 根据控制开关的位置不同分为两种，即控制电源型和控制搭铁型（图8-40）。

图8-40 压缩机控制

a）控制电源型 b）控制搭铁型

电源控制方式由开关直接控制电源，当开关闭合时，大电流流经开关至执行器构成回路，长期工作后容易造成触点烧蚀。所以，现在大多数轿车不采用这种控制方式。搭铁控制方式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。目前大多数轿车采用这种控制方法。

（2）压缩机工作的控制方式 控制压缩机工作时机的方式可分为三种：手动空调压缩机的控制、半自动空调压缩机的控制、全自动空调压缩机的控制。

1）手动空调压缩机的控制。如图8-40b所示，压缩机工作的必备条件是空调开关（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工作（冷气继电器），蓄电池电源才能提供给压缩机电磁离合器线圈。

图8-41 半自动空调压缩机的控制过程

2）半自动空调压缩机的控制。如图8-41所示，半自动空调压缩机工作的必备条件是空调开关（A/C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、发动机转速信号、压缩机转速信号、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。若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。这就使压缩机电磁离合器接合，压缩机工作。

在下述情况时，电磁离合器脱开，压缩机被关掉：

①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。

②空调器开关位于OFF（断开），空调器放大器（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，则空调器放大器电源被切断。

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值，空调器放大器就会判断压缩机已锁止，并切断电磁离合器继电器。

3）全自动空调压缩机控制。全自动空调压缩机一般由发动机计算机控制。

随着微型计算机的发展，以及人们对操作系统简单化的要求，汽车空调系统的控制正在朝自动化或半自动化的方向发展。微机控制系统使之成为现实。微机控制系统不但减少了驾驶人员繁琐的操作过程，使注意力更加集中于汽车的驾驶，而且由于其控制精度高、功能强，因此所营造出的环境更加舒适，空调系统各部件的性能得到了更好的发挥。

微机控制系统主要是把传感器采集到的各个部位的各种参数，包括车外温度、车内温度、风道温度、发动机冷却液温度、蒸发器表面温度、太阳辐射温度等，和给定指令加以对比处理，然后对风机转速、热水阀开度、空气在车厢内的循环方式选择、温度混合门的开度、压缩机停转、各送风口的选择等进行控制，以保证最佳的舒适性要求。同时，由于系统可根据环境温度的变化，自动改变蒸发器温度、改变压缩机运行时间，因此又起到了节能的作用。除上述功能外，微机控制系统还可有故障监测和安全保护功能，如制冷剂不足，高、低压异常及各种控制器的故障判断、报警和保护等。微机控制系统也可显示出空调系统的工作状况，如给定温度、控制方式、运行方式等。总之，微机控制系统的应用，使控制更为简便和智能化。微机控制汽车空调系统示意图如图8-42所示。

4.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。

（1）轿车通风系统电路控制 当轿车在关闭车门玻璃的情况下需要通风时，就要采取强制通风，把车外的新鲜空气经过过滤净化后送入车厢内。目前轿车空调系统一般采用冷暖一体式或冷暖混合式结构。不论哪种结构，其冷、热及通风均为同一通道，除风门控制外，其风机控制电路相同，如图8-43所示。

（2）汽车电动换气风扇电路控制 在大型空调客车都装有电动换气风扇，用它取代顶篷的风窗。它除了具有降温功能外，还具有自动通风、吸风、排风、循环等功能，不断地把污浊空气排出，同时吸入新鲜空气，以满足乘客舒适性要求。图8-44所示为电动换气风扇电路原理图。

具体工作方式如下：

1）自动通风。当控制面板上的控制开关2置于自动档时，电流经限位开关6到气窗举升电动机7，气窗闸门开启，限位开关稍后即自动关闭，闸门保持开启状态，使车厢内外自然通风。

2）吸风。控制开关2置于吸风位置时，气窗闸门开启，与此同时电流经继电器5的线圈，使常开触点J1吸合，风扇电动机接通运转，吸入新鲜空气。

3）排风。控制开关2置于排风位置时，气窗闸门开启，与此同时继电器5的线圈中电流断路，使触点J1分开而J2吸合，风扇4反向运转，车厢内污浊空气被排出。

图8-42 微机控制汽车空调系统示意图

1—压缩机 2—风机 3—真空泵 4—风门 5—蒸发器 6—蒸发器传感器 7—加热芯 8—空气混合风门 9—吹出口切换风门 10—内气传感器 11—日照传感器 12—外气传感器 13—冷却液温度传感器 14—方式开关 15—设定温度开关 16—微型计算机 17—水阀 18—吹出口切换膜片 19—电位计 20—伺服电动机

DVV—复式真空阀 VSV—真空开关阀

图8-43 轿车通风系统电路控制

图8-44 汽车电动换气风扇电路控制

1—转换开关 2—控制开关 3—保护装置 4—风扇 5—继电器 6—限位开关 7—举升电动机

4）循环。控制开关2置于循环位置时，电流通过限位开关6，与此同时联动板向下转动，使气窗闸关闭。这时风扇反时针旋转，使车内空气强制循环。风量的强、弱，通过转换开关SW和电阻R进行控制。

5.汽车空调的保护电路

汽车空调电路还包括保护电路，如：压力保护、过热保护、怠速控制等。

为了保证制冷系统的正常、安全工作，系统控制电路中都有安全保护措施，以防止系统出现温度和压力异常。采用的手段常常是安装压力开关，直接控制电磁离合器电路的通与断。这样，当系统出现温度或压力异常时，可强制使压缩机停止工作。