汽车空调控制部件维修分析

图7.13　积累器

空调控制系统的功能是保证空调制冷系统正常运转，同时也要保证空调系统工作时发动机的正常运转。空调控制系统主要是通过控制压缩机电磁离合器的结合与分离实现温度控制与系统保护，通过对鼓风机的转速控制调节制冷负荷。

空调控制系统主要由电磁离合器、蒸发器温度控制器、鼓风机、各种控制开关（空调开关A/C、鼓风机风量开关、高压保护开关、低压保护开关、通风方向控制开关、温度调节控制开关、除霜风门控制开关等）、各种控制阀和继电器等组成。

1. 电磁离合器的结构原理

电磁离合器安装在压缩机上，其作用是控制发动机与压缩机的动力传递。空调制冷系统工作时，使发动机能驱动压缩机运转，制冷系统停止运行时，切断发动机到压缩机的动力传递。

电磁离合器的结构如图7.14 所示，主要包括压力板、皮带轮和定子线圈等主要部件。压力板与驱动带轮外端面之间保持有一定的间隙（0.4～1.0 mm），压力板与压缩机轴相连，皮带轮通过轴承安装在压缩机的壳体上，皮带轮通过皮带由发动机驱动，定子线圈也安装在压缩机的壳体上，因此当电磁离合器电路尚为接通时，驱动带轮在曲轴的带动下空转，压缩机不工作。

图7.14　离合器

当电磁线圈电路通电时，在驱动带轮外端面产生很强的电磁吸力，将压盘紧紧地吸合在驱动带轮端面上（故压盘又称为吸盘），驱动带轮便通过压盘带动压缩机轴一起转动，从而使压缩机进入工作状态。

1）制冷循环的压力控制

空调制冷循环系统中如果出现压力异常，将会造成系统的损坏。常采用的方法是在系统的高压管路中安装压力开关，压力开关有低压开关和高压开关之分，低压开关安装在制冷循环系统中的高压管路中，用于监测制冷循环系统中高压管路压力是否过低，高压开关安装也安装在高压管路中，监测高压管路中压力是否过高，如果压力过高，有两种处理方法：一种是加强对冷凝器的冷却强度，使压力降低；另一种是切断电磁离合器的电路，使压缩机停止运转。还有部分压力开关将上述三种功能集于一身，形成三功能压力开关。通常低压切断离合器电路的压力约为0.2 MPa，高压接通冷凝器风扇高速挡的压力约为1.6 MPa，高压切断电磁离合器的压力约为3.2 MPa，部分电控车辆用高压传感器代替压力开关。

（1）高压开关：高压开关有触点动断型和触点动合型两种，触点动断型高压开关结构如图7.15 所示，其触点串联接在压缩机电磁离合器电路中，压力导入口直接或通过毛细管连接在高压管路上。当制冷系统高压管路内压力正常时，高压开关内活动触点7 与固定触点1 始终处于闭合状态，压缩机正常工作。当由于某种原因使高压管路内压力超过某一规定值时，在制冷剂高压作用下膜片3 发生变形，推动活动触点断开，切断电磁离合器电路，使压缩机停止工作，从而避免高压管路压力继续升高。当高压管路压力恢复正常值时，活动触点7 在弹簧6 的作用下自动闭合，压缩机又重新工作。高压开关触点切断的压力和触点恢复闭合的压力因车型而异。一般触点断开的压力在2.1～3.0 MPa，恢复闭合的压力在1.6～1.9 MPa。

图7.15　触点动断型高压开关结构

1—固定触点；2—接头；3—膜片；4—外壳；5—接线柱；6—弹簧；7—活动触点

触点动合型高压开关一般用来控制冷凝器冷却风扇的高速挡电路。当压力超过某一规定值时，能自动接通风扇高速挡电路，使冷却风扇高速运转，加强冷凝器的冷却能力，降低温度和压力。而当压力低于某一规定值时，又能自动切断风扇高速挡电路，使冷却风扇恢复正常运行。

（2）低压开关：低压开关又称制冷剂检测开关。因制冷剂泄漏或其他原因造成制冷系统中制冷剂严重不足或没有时，冷冻油循环不良，压力降低。如果压缩机继续工作，会引起压缩机急剧磨损，甚至使压缩机烧坏。低压开关则可在制冷系统缺少制冷剂时使压缩机停止运行，保护压缩机免于损坏。

低压开关结构如图7.16 所示，它由膜片2、活动触点7、弹簧5、固定触点6、接线柱4和外壳3 构成，安装在冷凝器与膨胀阀之间的高压管路上或储液干燥过滤器上，其触点同样串联在电磁离合器电路中。制冷系统不工作时，活动触点7 与固定触点6 开启，当制冷系统的压力高于0.2 MPa 时，膜片的压力大于弹簧的弹力，膜片变形推动活动触点移动与固定触点保持闭合，电磁离合器电路接通，压缩机正常工作。而当系统高压侧压力低于0.2 MPa 时，膜片在弹簧5 的作用下复位，触点分离，切断了电磁离合器电路，压缩机停止工作。

图7.16　低压开关结构

1—接头；2—膜片；3—外壳；4—接线柱；5—弹簧；6—固定触点；7—活动触点

还有一种低压开关是装在蒸发器出口至压缩机吸入侧的低压管路上，其作用是防止低压侧吸入口压力过低而造成蒸发器结冰、挂霜，膨胀阀或节流孔口由于某种原因而堵塞造成的压力过低。

（3）高低压组合开关：由于高、低压保护开关均安装在储液干燥过滤器上，用来感测高压侧的压力是否正常，所以如果把高、低压保护开关组合成一体，这样既可减少质量和接口，又可减少制冷剂的泄漏，起双重保护作用。

2. 蒸发器温度控制器

蒸发器温度控制器，又称温控器或恒温器，其目的是防止蒸发器结霜。它是根据蒸发器表面温度的高低，接通和切断空调压缩机电磁离合器线圈电路，使蒸发器表面温度保持在规定的范围内（一般为1～4 °C）。控制蒸发器温度的方法通常有两种：一种是用蒸发压力调节器控制蒸发器的压力来控制蒸发器的温度，另一种是利用温度传感器或温度开关控制压缩机的运转控制蒸发器的温度。常用的类型：机械波纹管式和电子热敏电阻式。

1）波纹管式温度控制器

波纹管式温度控制器又称压力式温度控制器，如图7.17 所示，由毛细管、波纹管、调节凸轮及杠杆、触点和电磁离合器线圈等组成。毛细管3 一端插在蒸发器翅片内20～25 cm，感受蒸发器表面的温度，另一端与波纹管相通。毛细管和波纹管内充有易挥发性的感温介质，当吹过蒸发器的空气温度变化时，感温毛细管内气体的温度亦随之变化，由于温度变化相应的压力也发生变化。当吹过蒸发器的温度升高时，感温毛细管内气体便会膨胀，压力随之增加，使波纹管膜片伸长，从而推动与之相连的机械杠杆机构使触点9 闭合，电磁离合器线圈1 通电吸合，压缩机运行，制冷系统开始工作，车厢内温度下降。当车厢内温度下降至某一设定温度以下时（一般为1 °C），感温毛细管内气体便会收缩，使波纹管膜片缩短做反向运动，复位弹簧2 的弹力帮助其复位，带动杠杆绕支点逆时针旋转，使触点9 断开，电磁离合器线圈1 断电分离，压缩机停止运行，制冷系统停止工作，车厢内温度逐渐回升，从而保证车厢内温度在某一设定温度范围之内。图示轴5、调节凸轮6、调节弹簧7 和调节螺钉8 均是温度开关的调节组件，旋动调节凸轮可以改变弹簧的预紧力，从而改变冷气的温度范围。

2）热敏电阻式温控器控制器

热敏电阻式温控器又称为电子控制式温控器，由热敏电阻式蒸发器温度传感器，电子放大电路、电磁离合器继电器等组成。这种温控器具有反应迅速、控制精度高等优点。图7.18所示为丰田航行者牌中型客车空调系统用电子温控器的电路原理图，主要由热敏电阻式温度传感器、4 只晶体管VT1、VT2、VT3、VT4，电阻、电容和二极管等电子元件，以及1 只继电器组成。

热敏电阻式温控器采用负温度特性的热敏电阻，具有温度升高电阻值减小温度下降电阻值增大的特点。热敏电阻安装在蒸发器空气出口一侧，以便感测蒸发器出口冷气的温度，温控器的设定温度由电位器设定，触点常开型继电器由晶体管了VT4 控制，继电器触电K 串联在压缩机电磁离合器线圈电路中。当蒸发器温度高于设定温度值时，热敏电阻阻值较小、温控器电路中B 点电位较低，晶体管VT3 截止、VT4 导通，继电器磁化线圈通电。产主电磁吸力将触点吸闭，接通电磁离合器线圈电路，使压缩机运转制冷、蒸发器温度开始下降，当蒸发器温度下降到设定温度的下限值时，热敏电阻阻值增大，B 点电位升高，使晶体管VT3 导通、VT4 截止，继电器磁化线圈电路切断、触点断开，使电磁离合器线圈电路切断，压缩机停止运转，蒸发器温度开始升高。当温度升高到设定温度的上限值时、温控器又会使压缩机运转制冷，蒸发器温度将再次下降，如此循环工作，便可使蒸发器温度控制住设定的温度范围内。

图7.17　波纹管式温度控制器原理图

1—电磁离合器线圈；2—复位弹簧；3—毛细管；4—波纹管；5—轴；6—调节凸轮；7—调节弹簧；8—调节螺钉；9—触点；10—蓄电池

图7.18　热敏电阻式温控器控制器原理

3. 过热开关

1）冷却液过热开关

冷却液过热开关也称冷却液温度开关，其作用是防止发动机冷却液温度过热时使用空调压缩机，一般安装在发动机散热器或冷却液管路上，感受发动机冷却液温度。当发动机冷却液温度超过某一规定值时（一般为110～120 °C），触点直接切断电磁离合器电路使压缩机停止工作。而当发动机冷却液温度下降至某一规定值时，触点又自动闭合，接通电磁离合器电路使压缩机继续工作，从而保护发动机不因负荷过大产生过量热量而损坏。(www.xing528.com)

2）压缩机过热开关

图7.19　过热开关

压缩机过热开关也称压缩机过热保护器如图 7.19 所示，当系统因泄漏导致制冷剂不足时，压缩机温度异常升高，感温管内气体膨胀并推动膜片，膜片上动触点与接线柱连接，过热开关闭合使压缩机停转，直至故障排除为止。一般安装在压缩机缸盖里面。当系统处在正常情况下，膜片总成动触点离开接线柱，此开关保持常开。

过热限制器的电路原理示意图如图7.20 所示。熔断器有三个接头，S 接过热开关，B 接外电源，C 接离合器。熔断器内部B 和C 之间接一个低熔点金属丝，S 和C 接电热丝。正常情况下，电流通过空调开关，经过熔断器低熔点金属丝到压缩机离合器的电磁线圈。当发生过热时，过热开关2 闭合，它使流经过热限制器的电热丝4 接地。电热丝发热后熔化低熔点金属丝5，切断压缩机离合器电路和过热保护开关的电路，压缩机停止运行，起到过热保护的作用。熔断器断路后，不会自行恢复，一定要仔细检查制冷系统是否因泄漏而缺少制冷剂；否则，接好易熔丝后，很快又会被烧断。另外，如果仔细检查制冷系统后，确认不缺少制冷剂，那么就可能是过热开关损坏，此时需要更换新的过热开关。

4. 环境温度开关

环境温度开关也是串联在压缩机电磁离合器电路中的一只保护开关，或者直接串联在空调放大器电路中。通常当环境温度高于4 °C 时，其触点闭合；而当环境温度低于4 °C 时，其触点将断开而切断电磁离合器的电路或者空调放大器电源。

5. 高压卸压阀

如果制冷剂的压力升得太高，将会损坏压缩机。因此，在典型的空调系统中，有一个装在压缩机或高压管路上由弹簧控制的卸压阀，其结构如图7.21 所示。按不同系统和厂家，此阀的压力调整值有所不同，一般在2.413～2.792 MPa 变化。当压力超出调整值时，卸压阀将开始使制冷剂放空溢出，直到压力降低到调定值为止，此时在弹簧作用下，阀又自动关闭，以保证制冷系统正常工作。

6. 汽车空调的速度控制

在非独立式汽车制冷系统中，制冷压缩机是由发动机驱动，当发动机处于怠速状态或低速行驶时，冷却系统散热风扇风量不足，散热效果差，冷却液温度升高，容易造成发动机过热甚至熄火。当汽车加速或高速行驶时，汽车发动机输出功率增大，同样造成发动机过热或供冷量过剩等。汽车空调的速度控制主要有以下功能：对发动机处于怠速和高速时的控制，从而防止发动机负荷过大，造成发动机熄火或过热，以及车厢内供冷量过剩等。汽车空调的速度控制器主要有怠速控制器和加速控制器两种类型。

图7.20　过热限制器电路

图7.21　高压卸压阀结构

1）怠速控制装置

（1）怠速继电器。

怠速继电器是用来防止汽车怠速时，由于压缩机负荷造成的发动机工作不稳定，利用点火线圈的脉冲数作为控制信号，控制电磁离合器线圈的通断，从而控制压缩机的工作状态来稳定发动机的转速。图7.22 所示为怠速控制电路，其工作过程是：来自点火线圈负极的发动机转速脉冲信号，经R1、VD1、C1 滤波及R2 与R3 电阻分压后加至晶体管VT1 的基极，由该管倒相后从集电极输出，放大后的脉冲电压经C2、R5 微分电路微分，获得的一系列脉冲电压经VD2 加到VT2 的基极进一步放大。电路中VT1、VT2 及其相应的阻容组件组成一个频率—电压转换器，从VT2 集电极输出的电压经分压器分压，得到一个与输入脉冲的频率成反比的直流电压，该直流电压经R9 分压后加到VT3、VT4 组成的射极耦合触发器VT3的基极，用以控制晶体管VT4 的导通与截止，然后通过继电器K 接通或断开空调压缩机的电磁离合器。

图7.22　汽车空调怠速控制电路

当发动机转速低于某设定转速时，点火脉冲的频率较低，该信号经频率—电压转换器后获得较高的直流电压，这一电压输入到射极耦合触发器VT3 的基极，VT3 导通，其集电极为低电平，因此VT4 基极也为低电平，使VT4 截止。继电器K 线圈中便无电流通过，压缩机的电磁离合器线圈电源通路被切断，电磁离合器分离，压缩机停止工作。当发动机转速高于某设定转速时，由于点火脉冲的频率因发动机转速变高而升高，这一信号经频率—电压转换器后得到较低的直流电压，此电压加至射极耦合触发器VT3 的基极，VT3 截止，其集电极为高电平，VT4 基极也为高电平，VT4 导通。继电器K 线圈通电，其触点吸合，压缩机的电磁离合器线圈通电吸合，压缩机正常运转。

（2）怠速提高装置。

电控燃油喷射系统怠速提高装置结构如图7.23 所示，这种怠速提高装置可以根据发动机负荷变化的状况，精确的控制发动机根据空调压缩机等其他负载稳定的工作。在中、高档轿车上还采用了节气门直动式怠速控制方式。

图7.23　怠速提高装置

2）加速控制装置

加速控制器如图7.24 所示，由加速开关和延时继电器组成，加速开关一般装在加速踏板下面，或装在其他位置通过连杆或钢索来操纵。当加速踏板下行程达到最大行程的90%时，加速开关和延时继电器切断电磁离合器线圈电路，使压缩机停止工作，解除了压缩机的动力负荷，发动机的全部输出功率用来克服加速时的阻力，提高了汽车速度。当加速踏板行程小于90%时，加速开关打开，延时十几秒后自动接通电磁离合器线圈电路，使压缩机又自动恢复工作。

7. 冷凝器风扇控制

现在有很多车辆的冷却系统采用电风扇冷却，同时空调制冷系统的冷凝器也采用同一风扇进行冷却。当冷却液温度较低时，风扇不工作，冷却液温度升高到某一规定值时，风扇以低速运转，如果温度进一步升高到另一个设定值时，风扇则以高速运转。当空调制冷系统开始工作时，不管冷却液温度高低，风扇都运转，如果制冷系统压力高过一定值时，风扇则以高速运转。风扇转速的控制有两种：一种是用一个电风扇串联电阻的方式调节风扇的转速，另一种是利用两个电风扇以串联和并联的方式调节风扇的转速。

8. 鼓风机控制

图7.24　加速控制器电路

1—延时继电器；2—加速开关

将车内空气或车外新鲜空气通过风道强制吹过蒸发器，使之冷却后从出风口送至车厢。风扇由一只60～150 W 直流电动机驱动，有高、中、低三挡。鼓风机转速是通过在鼓风机电路中串入不同的电阻实现的，如图7.25 所示，在鼓风机电路中串入3 个电阻，通过开关控制，实现4个转速档（空调控制面板上的LO、2、3、HI）。如果将电阻改为电子控制，则可实现无级调速。

图7.25　加速控制器电路

1—延时继电器；2—加速开关