学习目标
3.了解空调散热风扇电路的组成、控制原理和控制方式。
4.掌握压缩机离合器的控制原理与控制方法。
5.掌握手动空调控制系统中重要电气部件的检修方法。
基础知识
手动空调系统需要驾驶人手动地开启空调系统，设定空调的进气方式、出风温度和送风模式。手动空调控制系统由A/C开关、蒸发器温度传感器、制冷剂压力开关、压缩机热保护开关、发动机转速稳定装置、鼓风机控制电路、压缩机离合器控制电路和散热风扇控制电路等组成。
一、A/C开关
A/C开关用来开启或关闭空调。按下A/C开关时，12V电压信号或搭铁信号通过空调压力开关发送至发动机ECU或空调控制器，在条件满足时，发动机ECU或空调控制器接通压缩机工作电路。
二、蒸发器温度传感器与恒温控制器
（1）蒸发器温度传感器 如图10-1所示，蒸发器温度传感器位于空调单元中蒸发器芯体的出口侧，传感器探头安装在蒸发器箱体上，导线穿过箱体。它的塑料部分成锯齿状，可牢固安装在翅片上。
蒸发器温度传感器是NTC（负温度系数）型传感器，其作用是提供蒸发器排气口温度的输入给空调控制器。它的功能与恒温控制器一样，当蒸发器出口温度大于3～5℃时制冷系统可以继续运行，当蒸发器出口温度下降到1～2℃时，自动关掉空调，防止蒸发器结霜。现代汽车的手动空调系统通常采用蒸发器温度传感器来调节蒸发器出口温度。
图10-1 蒸发器温度传感器
（2）恒温控制器 空调开关由驾驶人控制，来自空调开关的电流在流到空调离合器前要先通过恒温控制器。如图10-2所示，恒温控制器有一根较长的毛细管，里面含有制冷剂，会因毛细管的温度变化而膨胀或者收缩，使开关内部的触点断开或接通。如果蒸发器温度不是太低，没有结冰的危险，恒温控制器便接通，允许电流通过至空调压缩机离合器，使离合器接合，压缩机工作。当蒸发器变冷时，恒温控制器不让电流通过，使空调离合器断电。恒温控制器一般用于膨胀阀式空调系统。
图10-2 恒温控制器结构示意图
三、制冷剂压力开关
制冷剂压力开关又称空调压力开关，是手动空调控制电路中的重要元件。如图10-3所示，空调压力开关安装在制冷循环管路的高压侧，有的是安装在储液干燥器上，有的是安装在高压管路中。
空调压力开关是一个压力保护开关，车上常用的是三态压力开关，由高低压开关和一个中压开关组成。三态压力开关的插口处引出四根线，连接电路如图10-4所示。
（1）高低压开关 高低压力开关监测制冷系统高压侧与低压侧的制冷剂压力。高压侧泄压开关和泄压阀可以防止系统高压侧过压导致空调部件爆裂；低压侧压力开关可在系统缺少制冷剂时阻止系统运行。空调系统中的润滑油随制冷剂流动，如果制冷剂失压，可能导致润滑油不能循环，造成系统损坏。高低压侧压力开关均为常闭开关，与A/C开关串联，当压力过高或过低时，开关断开切断空调请求信号，从而阻止压缩机工作，保护空调系统。
图10-3 制冷剂压力开关的安装位置
（2）中压开关 中压开关是常开开关。当制冷剂压力上升，使中压开关闭合时，信号输出至发动机ECU，控制散热器风扇和冷凝器风扇高速运转，增加冷却效果，降低高压管路压力，防止系统压力继续上升。如制冷剂压力为1770kPa时，冷凝器风扇将高速运转。
图10-4 三态压力开关工作原理示意图
四、压缩机热保护开关
如图10-5所示，热保护开关一般位于压缩机的底座上，这个保护开关用于保护压缩机免受内部摩擦的损坏。这个开关检测压缩机壳体的温度，一旦壳体温度达到预设的数值，压缩机离合器电路就会被切断。由于热保护开关是和压缩机离合器串联的，所以一旦压缩机壳体温度低于预设的数值，压缩机就会再次得到供电。
一般来说，当压缩机外壳的温度异常高时（达到150℃），热保护断开，压缩机停止工作；当压缩机外壳的温度降至130℃时，热保护开关闭合，压缩机又开始工作。
图10-5 压缩机热保护开关结构示意图
五、发动机转速（功率保护）控制装置
对于非独立式汽车空调来讲，其压缩机的动力来自汽车发动机。这样，在某些汽车行驶工况下使空调运转时，会影响发动机运转的稳定性。因此，在汽车空调系统中，为了保证发动机的正常运转，防止发动机出现熄火、过热等异常现象，必须设置发动机功率保护装置。在发动机怠速时起动空调系统，由于发动机负荷增加，发动机ECU将提高发动机的空转速度，以保持发动机怠速稳定。
发动机的转速传感器向发动机ECU发送转速信号。当发动机的转速较高或较低时，ECU将停止运行空调压缩机，以保护空调系统。
（1）怠速电动机提升装置怠速电动机提升装置是由EFI（电控燃油喷射系统）的控制单元控制的。如图10-6所示，怠速电动机与节气门电动机一起装在节气门体上，节气门电动机用于控制发动机正常运行工况的进气量，而怠速电动机用于控制怠速工况时旁通通道的进气量。
图10-6 怠速电动机提升装置
旁通式怠速控制装置的结构如图10-7所示。怠速电动机提升装置使用步进电动机精确控制怠速空气量，由发动机控制单元给电动机线圈通电，打开或关闭怠速通道，通过控制节流阀体旁通空气的流量控制怠速转速。当发动机ECU收到空调请求信号时，立即向怠速电动机输出指令，打开旁通阀，使发动机转速提高到1000r/min左右。
图10-7 旁通式怠速控制装置结构示意图
（2）电子节气门怠速提升装置 电子节气门总成由节气门、节气门电动机（直流电动机）和节气门位置传感器等构成。电子节气门总成是电子节气门控制系统（ETC）的一个关键部件，它一方面执行来自电子控制器的指令调节节气门开度以控制进气量，同时可以输出反映节气门位置的信号，供系统监控节气门的实际开度。电子节气门总成及电路如图10-8所示。
图10-8 电子节气门总成及电路连接图
如图10-9所示，控制单元通过调节脉宽调制信号的占空比来控制节气门电动机转角的大小，电动机输出转矩和脉宽调制信号的占空比成正比。当占空比一定，电动机输出转矩与回位弹簧阻力矩保持平衡时，节气门开度不变；当占空比增大时，电动机驱动力矩克服回位弹簧阻力矩，节气门开度增大。
当发动机ECM接收到空调开启请求信号时，根据当前条件计算是否可以开启空调系统，再决定是否提高发动机转速。当条件满足时，当发动机ECM对节气门电动机发出指令，使节气门阀打开一定角度，增加发动机进气量，直至发动机怠速转速达到设定值。
图10-9 电子节气门怠速提升控制原理
（3）加速切断装置 汽车在急加速或超车时，发动机需要输出最大功率，如果起动空调，会消耗发动机功率，降低汽车的加速性能，同时会使压缩机超速损坏。加速切断装置的作用是在汽车加速或超车时暂时切断压缩机离合器电路，提高汽车的加速性能，同时保护压缩机。
加速切断装有机械式、真空式和ECU控制式三种形式。
1）机械式加速切断装置：机械开关由加速踏板通过连杆或钢索来控制，当加速踏板踩到其行程的90％时，开关断开，压缩机离合器电路断开。
2）真空式加速切断装置：由发动机进气歧管真空度控制，当汽车匀速或稍加速行驶时，进气歧管真空度较小，开关闭合，空调正常工作；当汽车急加速或怠速行驶时，进气歧管真空度较大，开关断开，空调停止工作。
3）ECU控制式加速切断装置：电喷车的发动机ECU根据节气门位置传感器和曲轴位置传感器信号感知急加速状态时，发动机ECU控制断开压缩机离合器电路几秒钟，以实现加速切断控制。
六、鼓风机控制电路
要使车内有一个舒适的小气候环境，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求，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形式。
1.鼓风机开关和调速电阻控制方式
轿车的手动空调系统常采用鼓风机开关和调速电阻来调节鼓风机的转速。如图10-10所示，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操作面板内，设置不同档位，供调速用。鼓风机开关可控制鼓风机电源正极，也可控制鼓风机搭铁电路。转动鼓风机开关，改变调速电阻接入方式，从而改变鼓风机电路中的电流以调节鼓风机转速。
图10-10 鼓风机调速电阻的安装位置
鼓风机的控制档位一般有二、三、四、五速四种，最常见的是四速，如图10-11所示。在有后空调暖风系统的汽车上，其后鼓风机一般采用二、三速。通过改变鼓风机开关与调速电阻的接通方式，使风机以不同的转速工作。当调速开关处于1（Ⅰ）位置时，至鼓风机电动机的电流须经过三个电阻，由于经过电动机的电流相对较小，鼓风机以低速运行；调速开关转至2（Ⅱ）位置时，至电动机的电流须经过两个电阻，风机按中低速运转；开关调至3（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；选定最大档位4（Ⅳ）时，风机电路不串任何电阻，电源电压直接加至电动机，风机以最高速度运转。当高速开关在0（OFF）位时，则停止鼓风机电路的供电。
图10-11 鼓风机控制电路
本田飞度轿车的鼓风机控制电路如图10-12所示，它是以控制电动机搭铁的方式来调节鼓风机转速的。
图10-12 实行搭铁控制的鼓风机调速电路（本田飞度轿车）
2.晶体管与调速电阻组合控制方式
该控制方式分为自动模式和人工模式两种。如图10-13所示，当鼓风机开关置于AUTO档时，鼓风机的转速由空调ECU根据车内温度传感器、车外温度传感器和其他传感器的信号通过晶体管进行控制。当鼓风机开关离开AUTO档，按人工模式调节鼓风机开关时，鼓风机的转速由鼓风机开关和调速电阻进行控制。
图10-13 晶体管与调速电阻组合控制式电路
3.晶体管控制方式
现代的中高档轿车，为实现风速的自动控制，风机的转速一般由电控模板通过大功率晶体管控制。其控制电路原理如图10-14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。反之，如果车内温度比所选定的温度低得多，在加热状态下，风机将被设置为高速；而当车内温度上升后，风机速度降为低速。
图10-14 晶体管控制式鼓风机电路
七、散热风扇控制电路
汽车的散热风扇包括冷凝器风扇和散热器风扇。散热风扇通常具有高低档，开启散热风扇及变换高低档的依据是发动机冷却液温度、空调工作状态（有没开空调）、空调制冷管路压力。根据散热风扇的控制方式有开关直接控制式和电控模块控制式，这个电控模块有的是指空调ECU（空调放大器），有的是指发动机ECU。
1.开关直接控制式
开关直接控制式是比较简单且原始的散热风扇控制电路，它是由空调开关、制冷剂压力开关与冷却液温度开关进行控制的。这些开关通常串联在风扇继电器的搭铁电路上，当开关的状态发生改变时，就会接通相应的风扇继电器，使散热风扇运转。
空调开关直接控制的冷凝器风扇电路如图10-15所示。接通空调开关时，给压缩机电磁离合器供电，同时也向冷凝器风扇继电器线圈通电，继电器触点闭合，冷凝器风扇运转。
目前很多轿车采用制冷剂压力开关（中压开关）和冷却液温度开关组合的方式对冷却风扇进行控制。冷却液温度开关和中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（注：以下内容中的控制参数均为示例，各车型略有区别，具体数值可参见相应的维修手册）。(www.xing528.com)
图10-15 空调开关直接控制的冷凝器风扇电路
空调不工作时，由发动机冷却液温度开关控制散热风扇：
1）发动机冷却液温度低于83℃时，冷凝器风扇电动机断电不工作，使发动机尽快暖机。
2）发动机冷却液温度高于93℃时，冷却液温度开关的状态发生改变，使冷凝器风扇高速运转，以满足发动机冷却系统的散热需要。
空调工作时，由空调压力开关和冷却液温度开关联合控制散热风扇：
1）当发动机冷却液温度低于83℃时，只要开启空调开关，冷凝器风扇便会低速运转。
2）当空调制冷剂压力升高至1.67MPa时，空调中压开关闭合，冷凝器风扇高速运转。
2.电控模块控制式
现代轿车的散热风扇基本都采用电控模块控制式，空调电脑、冷却液温度开关和压力开关通过主、辅风扇继电器控制主、辅风扇电动机，使两个散热风扇实现高、低速运转工况。
图10-16为典型的大众车系散热风扇控制电路。由图可知，散热风扇分为左右两个，
图10-16 大众车系散热风扇控制电路
散热风扇内部附加一电阻，因而具有高低档供选择：风扇与电阻串联时为低速档，电流直接通过风扇电动机则为高速档。
空调模块（空调放大器J293）根据冷却液温度、空调开启信号和压力开关信号控制散热器风扇转速。开启空调系统时，空调放大器即控制左、右散热风扇同时低速运转，当制冷剂压力升高，中压开关闭合时，空调放大器将接通散热风扇高速档，实现快速散热。
有的车辆则采用两个散热风扇并联或串联的方式来实现散热风扇的低、高速运转。图10-17所示为散热风扇电动机低速运转工况电路，当发动机冷却液温度达到95℃或开启空调（发动机ECU收到空调请求信号）时，发动机ECU给3号风扇继电器通电，电流经熔丝→3号继电器触点5、3→冷凝器风扇→2号继电器触点3→2号继电器触点4→散热器风扇→搭铁。冷凝器风扇与散热器风扇串联，以低速散热。
图10-17 散热风扇低速运转原理图（大众车系）
图10-18所示为散热风扇电动机高速运转电路，当发动机冷却液温度达到105℃或制冷管路上的中压开关闭合（如制冷剂压力为1.67MPa，达到预设的制冷剂压力）时，发动机ECU使所有风扇继电器工作，冷凝器风扇与散热器风扇各自独立通电（相当于并联），两散热风扇高速转动。
3.压缩机离合器控制电路
（1）压缩机离合器的工作原理 空调压缩机的离合器接合时，才能带动压缩机运转，进行制冷循环。如图10-19所示，压缩机离合器是由压力板、带轮和离合器电磁线圈组成的。压力板与压缩机输入轴相连，当离合器线圈通电时，通过带轮产生很强的电磁吸力，使压力板与带轮吸合。
当离合器线圈通以电流时，形成一个具有强磁场的电磁体。只要离合器在使用，此磁场就恒定不变。关闭电源时，磁场消失并产生很高的冲击电压。这些冲击电压对ECM具有很大危害，必须避免。置于离合器线圈中的二极管为冲击电压提供了接地的路径。这个二极管经常固定在离合器线圈原插接器中，其连接电路如图10-20所示。
图10-18 散热风扇高速运转原理图（大众车系）
图10-19 压缩机离合器组成图
图10-20 二极管保护电路
压缩机离合器的简单控制电路如图10-21所示，由于离合器线圈工作电流较大，故采用继电器用小电流控制大电流。继电器是否工作是由压缩机离合器控制元件状态决定的，这些元件包括空调开关、压力开关、空调模块和发动机模块等，共同组成一个回路控制系统。
图10-21 压缩机离合器的简单控制电路
（2）压缩机离合器的控制方式 现代汽车的空调系统都是由微处理器（空调控制器、发动机ECU）来起动和停止压缩机离合器的运转，控制压缩机和冷凝风扇的。从各个传感器发出的，有关发动机转速、行驶速度、制冷剂温度、A/C开关启动、压力开关、加速踏板位置以及变速器档位等数字或模拟信号，一直由微处理器来监测。空调控制器或发动机ECU根据各种开关和传感器信号控制压缩机的运转。
图10-22所示为手动空调系统压缩机控制电路图。空调在制冷过程中，当蒸发器温度过低后为了防止蒸发器结霜或液击，系统会控制压缩机间歇，当温度回升后压缩机自动恢复工作。该间歇过程是通过安装在蒸发器内的热敏电阻将温度信号传给发动机ECU后，发动机ECU再控制压缩机继电器使压缩机吸合或断开。
图10-22 手动空调系统压缩机控制电路图
实际操作
本田轿车手动空调系统的检修
本田理念轿车手动空调控制系统的电路原理如图10-23所示。在该系统中，空调的控制中心为发动机ECM，压缩机离合器是由ECM通过空调压缩机离合器继电器负责接通与切断的，空调冷凝器风扇也是由ECM接通的。
图10-23 本田理念轿车手动空调电路图
图10-23 本田理念轿车手动空调电路图（续）
（1）加热器风扇开关（鼓风机开关）的测试 如图10-24所示，根据鼓风机开关的每个位置，检查端子之间是否导通。如不导通，则更换鼓风机开关。
（2）鼓风机电阻的检测
1）如图10-25所示，将鼓风机电阻器的4针插接器A从鼓风机电阻上断开。
图10-24 鼓风机开关导通性测试
图10-25 断开鼓风机电阻器插接器
2）测量鼓风机电阻端子间的电阻，并与图10-26中的值进行比较。
3）如果阻值不在规定范围内，更换鼓风机电阻。
（3）空调开关的测试
1）首先按如下方法拆下空调开关：①拆下中央面板；②从加热器控制面板拉出空调开关，如图10-27所示。
图10-26 鼓风机电阻的测量方法
图10-27 拉出空调开关
2）根据图10-28中每个开关的位置，检查端子之间是否导通。
3）如果导通情况与规定不符，更换空调开关指示灯灯泡或开关。灯泡的拆卸方法如图10-29所示。
图10-28 空调开关的检测方法
图10-29 空调开关指示灯的拆卸方法
（4）蒸发器温度传感器的测试
1）从蒸发器上拆下蒸发器温度传感器。
2）将传感器浸入冰水中，测量端子之间的电阻，如图10-30所示。
3）然后将温水倒在传感器上，并检查电阻值是否发生变化。
4）将电阻值读数与图10-31所示规定值进行比较，电阻值应该在规定范围内。
图10-30 蒸发器温度传感器的测量方法
图10-31 蒸发器温度传感器电阻值
你字会了吗？
1.手动空调控制系统的主要电气元件有哪些，它们分别起什么作用？
2.鼓风机的控制方式有哪些？鼓风机是怎样调速的？
3.空调散热风扇的工作状态与哪些电气元件或因素有关？
4.压缩机离合器的控制方法是怎样的？
5.怎样检测鼓风机开关、鼓风机电阻、空调开关和蒸发器温度传感器？
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