郭雷之毕业论文

常州信息职业技术学院

学生毕业设计（论文）报告

系别：电子与电气工程学院

专业：汽车电子

班号：汽电112

学生姓名：郭雷

学生学号：1105123202

设计（论文）题目：汽车空调系统控制电路

指导教师：代洪

设计地点：常州信息职业技术学院

起迄日期：

毕业设计（论文）任务书

专业汽车电子班级汽电112 姓名郭雷

一、课题名称：汽车空调系统控制电路

二、主要技术指标：

本设计主要技术指标是通过对汽车空调系统控制电路中压缩机电磁离合器控制电路、发动机转速与温度控制电路（即空调放大器）、鼓风机控制电路和冷凝器散热风扇控制电路工作原理的研究和出现故障的排查，了解汽车空调系统控制电路的工作过程，弄清楚汽车空调系统控制电路是怎样保证汽车空调系统正常工作和如何保证汽车各种工况都不受空调系统的影响的。

三、工作内容和要求：

本设计的主要内容包括：

1、对压缩机电磁离合器控制电路、发动机转速与温度控制电路（即空调放大器）、鼓风机控制电路和冷凝器散热风扇控制电路的认识；

2、对汽车空调系统控制电路对整车性能的影响及其工作原理的理解；

3、压缩机电磁离合器控制电路、发动机转速与温度控制电路（即空调放大器）、鼓风机控制电路和冷凝器散热风扇控制电路故障的诊断和排查；

4、通过案例说明各电路之间的协调保证汽车空调系统正常工作和汽车各种工况都不受空调系统的影响；

四、主要参考文献___________________________________________________________ 【1】清华大学自动化系，北京电机修理厂.【M】·北京：科学出版社，1971.

【2】李雷，汽车车载网络系统检修【M】·北京：人民邮电出版社，2009.

【3】张艳红，新型太阳能控制器的研制【M】，节能，2006，283（2）：31

【4】高书凯，申立中，任彪，等.基于LabVIEW的内燃机机体温度场动态测试系统【I】。小型内燃机与摩托车。2008，37（2）52-54

【5】阙雄才陈江平，汽车空调实用技术，机械工业出版社，2003，p14-21，p229-262 【6】周齐李宝成王勇，浅谈汽车空调系统控制和功能，城市公交，2004年第3起，p21-23

【7】靳骅，汽车空调系统新技术，长安科技，2003年第1期，p38-42

【8】杨世铭.传热学【M】.北京：高等教育出版社，1987 .

学生（签名）郭雷年月日

指导教师（签名）年月日

教研室主任（签名）年月日

系主任（签名）年月日

毕业设计（论文）开题报告

设计（论文）题目浅谈汽车空调系统控制电路

一、选题的背景和意义：

汽车工业在我国面临着高速稳定发展时期，汽车技术的更新围绕安全性、舒适性和节能环保方面发展。汽车空调作为汽车舒适性的重要部件，其控制电路是系统工作的关键。汽车空调系统的电气控制线路似乎是很复杂的，实际上，它是一个由许多简单的单独线路组合成看似复杂的系统。汽车空调系统控制电路是为了保证汽车空调系统各装置之间的相互协调工作，正确完成汽车空调系统的各种控制功能和各项操作而设置的，因此，是汽车空调系统的重要组成部分。由于车型不同，所装的空调系统也由简单到复杂，种类很多，其功能、调节和控制原理也不尽相同，因而其控制电路由简单到复杂，从单一功能控制到多项功能控制也有所不同，但就基本原理和电路来说却都有相同之处。本文就汽车空调系统控制电路如何保证汽车空调系统正常工作和汽车各种工况都能不受空调系统影响作简要说明。

二、课题研究的主要内容：

本课题是通过对汽车空调系统控制电路原理的研究和系统中压缩机电磁离合器控制电路、发动机转速与温度控制电路（即空调放大器）、鼓风机控制电路和冷凝器散热风扇控制电路出现故障的排查，阐明汽车空调系统控制电路如何保证汽车空调系统正常工作和汽车各种工况都能不受空调系统影响。主要包括：

1、对压缩机电磁离合器控制电路、发动机转速与温度控制电路（即空调放大器）、鼓

风机控制电路、冷凝器散热风扇控制电路的认识；

2、汽车空调系统控制电路对整车性能的影响及其工作原理的理解；

3、压缩机电磁离合器控制电路、发动机转速与温度控制电路（即空调放大器）、鼓风

机控制电路、冷凝器散热风扇控制电路故障的诊断和排查；

4、通过案例说明各电路之间的协调使汽车空调系统正常工作；

三、主要研究（设计）方法论述：

1、本文主要运用文字论述的方法，以原理的研究为主。

2、在老师的指导下完成电路原理图的绘制和故障的诊断和排查。

3、最后通过案例论述说明各电路之间的协调保证汽车空调系统正常工作和汽车各种工况都能不受空调系统的影响。

四、设计（论文）进度安排：

时间（迄止日期）工作内容

2011.9.20~2011.1

查资料

0.10

2011.10.11~2011.

开题报告

10.16

2011.10.17~2011.

中期检查

10.25

2011.10.26~2011.

论文初稿

11.10

2011.11.11~2011.

最后定稿

11.18

2011.11.19~2011.

答辩

11.20

五、指导教师意见：

指导教师签名：2010 年 5 月10 日六、系部意见：

系主任签名：2010年 5 月11 日

浅谈汽车空调系统控制电路

目录

摘要 (1)

Abstract (2)

第一章绪论 (3)

1.1 课题研究的目的和意义 (4)

1.2 本课题的研究内容 (5)

第二章汽车空调系统控制电路的主要内容 (6)

2.1 压缩机电磁离合器控制电路……………………………………………………………. …

2.2 发动机转速与温度控制电路（即空调放大器）……

2.2.1 发动机转速控制电路…

2.2.2 温度控制电路…………………….…………………

2.3鼓风机控制电路…

2.3.1 由风机开关和调速电阻联合控制……

2.3.2 电控模块通过大功率晶体管控制……

2.3.3 晶体管与调速电阻组合型………………………………………………………..………….

2.4 冷凝器散热风扇控制电路………

2.4.1 空调开关直接控制……

2.4.2 空调开关和水温开关联合控制…………

2.4.3 制冷剂压力开关与水温开关组合控制……………………………………………

第三章汽车空调系统控制电路对整车性能的影响及其工作原理……………………..…

3.1 汽车空调控制电路对整车性能的影响

3.2 汽车空调控制电路的工作原理

第四章汽车空调系统控制电路故障的诊断和排查…………..………..

4.1 压缩机电磁离合器控制电路故障的诊断与排查……………………..……….

4.2 发动机转速与温度控制电路（即空调放大器）故障的诊断与排查

4.3 鼓风机控制电路故障的诊断与排查

4.4 冷凝器风扇控制电路故障的诊断与排查

第五章典型案例………………..……………

5.1 桑塔纳轿车空调系统控制电路……………………………………..

5.2 丰田汽车单式空调系统控制电路……

5.3 富康轿车空调系统控制电路的检修

第6章结束语…………………………………………………………………..

答谢辞

参考文献

浅谈汽车空调系统控制电路

郭雷

摘要

汽车工业在我国面临着高速稳定发展时期，汽车技术的更新围绕安全性、舒适性和节能环保方面发展。汽车空调作为汽车舒适性的重要部件，在目前对汽车燃油经济性要求特别苛刻的条件下，对于非独立式空调系统其控制电路是系统工作的关键。本文通过对汽车空调系统控制电路原理的研究和汽车空调系统控制电路中压缩机电磁离合器控制电路、发动机转速与温度控制电路（即空调放大器）、鼓风机控制电路和冷凝器散热风扇控制电路出现故障的排查，说明了汽车空调系统控制电路是如何保证汽车空调系统正常工作和骑车的各种工况都能不受空调的影响。

关键词：汽车，空调，控制，电路

Abstract

The automobile industry in our country are faced with high-speed and stable develo pment period, automotive technology updates on safety, comfort and energy saving and environmental protection development. Automobile air conditioner for automobile comfort important component, in the current on automobile fuel economy requirement s are especially demanding conditions, for an independent air conditioner system an d its control system circuit is the key. This article through to the automobile air con ditioning system the principle of the control circuit of automotive air conditioning syst em and compressor electromagnetic clutch control circuit, the engine speed and the temperature control circuit ( i.e. conditioning amplifier ), a control circuit and a cond enser cooling fan control circuit failure investigation, the automotive air conditioning s ystem control circuit is how to ensure the normal automotive air conditioning system work and ride under various working conditions can not suffer the effect of conditio ning

Key Words: Automobile, air conditioning, control, circuit

第一章绪论

1.1课题研究的目的和意义

汽车工业在我国面临着高速稳定发展时期，汽车技术的更新围绕安全性、舒适性和节能环保方面发展。汽车空调作为汽车舒适性的重要部件，其控制电路是系统工作的关键。其能保证汽车空调系统的正常工作，维持车内所需温度；而对于非独立式空调系统，汽车发动机配置功率的大小，是以满足汽车整体性能，特别是汽车的动力性和经济性为原则，所以，能额外供给空调系统的动力是不多的。在目前对汽车燃油经济性要求特别苛刻的条件下，一般不会为空调系统特意留出更多的动力。所以，汽车安装空调系统后，对汽车的工况会产生许多不利的影响。为消除这些不利的影响，充分发挥非独立式空调系统的优点，必须根据汽车在不同工况下对动力要求的情况，分别对空调系统的动作进行控制，保证汽车的各种工况都能不受空调的影响。

1.2本课题研究的主要内容

本文的工作内容主要包括

1、对压缩机电磁离合器控制电路、发动机转速与温度控制电路（即空调放大器）、

鼓风机控制电路、冷凝器散热风扇控制电路的认识；

2、汽车空调系统控制电路对整车性能的影响及其工作原理的理解；

3、压缩机电磁离合器控制电路、发动机转速与温度控制电路（即空调放大器）、鼓风机

控制电路、冷凝器散热风扇控制电路故障的诊断和排查；

4、通过案例说明各电路之间的协调使汽车空调系统正常工作；

第二章汽车空调系统控制电路的主要内容

2.1 压缩机电磁离合器控制电路

压缩机的控制方式根据控制开关的位置分为两种：控制电源和控制搭铁型。电源控制的方式是有开关直接控制电源，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坏。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，从而有效防止触点烧坏，在点火开关置于点火位置、风凉开关开启、空调放大器继电器吸合、压力开关闭合的情况下，压缩机才能工作，其电路为：蓄电池→保险丝2→空调继电器→空调放大器继电器→压力开关→电磁离合器→搭铁。

。

（a）控制电源型

（b）控制搭铁型

2.2发动机转速与温度控制电路

随着电子技术的发展，电子元件集成化程度越来越高，使电子装置体积不断缩小，功能不断扩展及高度智能化。汽车空调控制器在发展过程中也一样，从无到有，从简单到复杂，从低级到高级，从功能单一到多功能，本节主要讲解具有发动机转速控制和温度控制的放大器。

2.2.1 发动机转速控制电路

为了避免发动机低速时接入空调后引起的发动机熄火或发动机过热现象，一般空调系统都设有发动机转速控制电路。其工作原理是：发动机转速检测电路将点火线圈传来的点火脉冲信号转变成一个连续变化的电压信号，且发动机转速越低，该电压就越高。当发动机转速低于规定值（如800r/min）时，该电压（即T1 的基极电位）便上升到使T1 导通，T1 导通后，T3 截止，空调放大器继电器磁化线圈断电，其触点断开，电磁离合器断电，压缩机便停止工作。当发动机

转速上升到高于规定值时转速检测电压又下降到使T1 截止，T3 便导通（假设此时T2 亦截止），空调放大器继电器磁代线圈通电，其触点吸合，电磁离合器通电，压缩机又开始工作。

2.2.2 温度控制电路

空调系统工作时，当蒸发器表面温度下降到一定值时，其表面就会结霜或结冰，这将影响蒸发器的热交换效率，造成制冷能力下降，因此设有温度控制电路。温度控制电路的

传感器是一个具有负温度系数的热敏电阻，它安装在蒸发器出口处，检测蒸发器出风口的冷气温度。

其工作原理为：蒸发器出口冷气温度越低，热敏电阻的阻值就越大，输入到温度电路后，产生的转换电压就越高。当蒸发器出口结霜或结冰时，温度转换电压便升高到使T2导通，于是T3 截止，空调放大器继电器磁化线圈断电，其触点断开，电磁离合器断电，压缩机停转。当蒸发器表面温度又回升后，温度转换电压又下降到使T2 截止，T3 又导通（假设此时T1 亦截止），空调继电器磁化线圈又通电，其触点吸合电磁离合器通电，压缩机又开始工作。

空调放大器原理图

2.3 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，气流则将蒸发器制冷器侧液态制冷剂蒸发时产生的冷量带入车内。

蒸发器转速器的作用是调节蒸发器供风量的大小、扳动风机开关位置，可以调节鼓风机转速，从而调节供风量的大小。

2.3.1 由风机开关和调速电阻联合控制

风机的控制档位一般有二、三、四、五速4种，最常见的是四速。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，至电动机的电流需经3个电阻，风机低速运行；风机开关调至II位置时，至电动机的电流须经过2个电阻，风机按中低速运行；开关拨至III位置时，至电动机的电流只经过一个电阻，风机按中高速运行；开关选定位置IV时，电路中不串联任何电阻，加至电动机的是电源电压，鼓风机以最高速运行。

风机调速控制电路

2.3.2 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调节，风机的转速一般由电控模板通过大功率晶体管控制。

功率组件控制风机德运行，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，风机将高速运行；而当车内温度降低时，风机速度又降为低速。相反，如果车内温度比所选定的温度低得多，在加热状态下，风机将被启动为高速，当车内温度上升后，风机速度降为低速。

用大功率晶体管控制风机电路

2.3.3 晶体管与调速电阻器组合型

鼓风机控制开关有自动挡和不同转速的人工选择模式。当鼓风机转速控制开关设定在自动档时，鼓风机的转速由空调电脑根据车内、车外温度及其他传感器的参数控制。若按人工选择模式式开关，则空调电路取消自动控制功能，执行人工设定功能。

晶体管与调速变速器组合型

2.4冷凝器散热风扇控制电路

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。

对于一般的小型客车和大中型客车，由于车辆底盘结构跟轿车有很大的不同，其冷凝器一般不装在水箱前，故冷凝器冷却风扇须单独设置，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水箱前，为了减少风扇的配置，使结构简化，轿车在设计上一般都将水箱冷却风扇和冷凝器冷却风扇组装在一起，利用一个或两个风扇对水箱和冷凝器进行散热。车型不同，则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，一般根据水温信号和空调信号共同控制，同时满足水箱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。

2.4.1 空调开关直接控制

这种控制电路比较简单，A/C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，冷凝器冷却风扇高速运转。

空调开关直接控制的冷凝器冷却风扇电路

1--冷凝器风扇；2--冷凝器风扇继电器；3—电磁离合器；4—恒温器；5—接至A/C开关2.4.2 空调开关和水温开关联合控制

有些汽车的发动机冷却系统和冷凝器共用一个风扇进行散热。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。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。当冷却系统水温达到89~92°C时，水箱风扇也是低速运转；一旦发动机水温升至97~101°C时，水箱风扇高速运转，以加强散热效果。

空调开关和水温开关联合控制型

2.4.3 制冷剂压力开关与水温开关组合控制

目前很多轿车采用制冷剂压力开关和水温开关组合的方式对冷却风扇进行控制。如

图为丰田LS400冷却风扇控制系统电路图，从图中可看出，起控制作用的是水温开关和高压开关，水温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。

LS400冷却风扇控制系统电路图

第三章汽车空调系统控制电路对整车性能的影响及其工作原理3.1汽车空调控制电路对整车性能的影响一般汽车空调分为独立空调系统和非独立空调系统两种：独立空调系统：就是除了有给汽车提供动力的发动机之外，还有一个小的发动机，单独为空调系统提供动力。像大巴车这样对空调系统效果要求比较高的车，采用的大多是独立空调系统。但是，此类系统制造以及维修成本较高，并且燃油消耗比较大。非独立空调系统：就是直接利用发动机来驱动空调系统，空调的压缩机需要通过发动机经皮带来传输动力。我们常见的轿车以及SUV车型都是采用非独立空调系统。这一系统的优点是结构简单，方便维修，噪音较小，缺点是会消耗总发动机约15%的动力。在目前对汽车燃油经济性要求特别苛刻的条件下，一般不会为空调系统特意留出更多的动力。所以，汽车安装空调系统后，对汽车的工况会产生许多不利的影响。为消除这些不利的影响，充分发挥非独立式空调系统的优点，必须根据汽车在不同工况下对动力要求的情况，分别对空调系统的动作进行控制，保证汽车的各种工况都能不受空调的影响，以提高整车性能。

3.2 汽车空调控制电路的工作原理

。汽车空调控制电路主要分为压缩机电磁离合器控制电路、发动机转速与温度控制电路（即空调放大器）、鼓风机控制电路等，通过对这些基本电路的控制保证汽车的各种工况都

能不受空调的影响，以提高整车性能的目的。

电磁离合器控制电路：在点火开关置于点火位置、风量开关开启、空调放大器继电器吸合、压力开关闭合（若电磁离合器控制电路还串有其他控制开关，也应闭合）的情况下，压缩机才能工作，其电路为：蓄电池→保险丝2→空调继电器→空调放大器继电器→压力开

关→电磁离合器→搭铁。发动机转速控制电路：为了避免发动机低速时接入空调后引起的发动机熄火或发动机过热现象，一般空调系统都设有发动机转速控制电路。其工作原理是：发动机转速检测电路将点火线圈传来的点火脉冲信号转变成一个连续变化的电压信号，且发动机转速越低，该电压就越高。当发动机转速低于规定值（如800r/min）时，该电压（即T1 的基极电位）便上升到使T1 导通，T1 导通后，T3 截止，空调放大器继电器磁化线圈断电，其触点断开，电磁离合器断电，压缩机便停止工作。当发动机转速上升到高于规定值时转速检测电压又下降到使T1 截止，T3 便导通（假设此时T2 亦截止），空调放大器继电器磁代线圈通电，其触点吸合，电磁离合器通电，压缩机又开始工作。温度控制电路：空调系统工作时，当蒸发器表面温度下降到一定值时，其表面就会结霜或结冰，这将影响蒸发器的热交换效率，造成制冷能力下降，因此设有温度控制电路。温度控制电路的传感器是一个具有负温度系数的热敏电阻，它安装在蒸发器出口处，检测蒸发器出风口的冷气温度。其工作原理为：蒸发器出口冷气温度越低，热敏电阻的阻值就越大，输入到温度电路后，产生的转换电压就越高。当蒸发器出口结霜或结冰时，温度转换电压便升高到使T2导通，于是T3

截止，空调放大器继电器磁化线圈断电，其触点断开，电磁离合器断电，压缩机停转。当蒸发器表面温度又回升后，温度转换电压又下降到使 T2 截止，T3 又导通（假设此时 T1 亦截止），空调继电器磁化线圈又通电，其触点吸合电磁离合器通电，压缩机又开始工作。鼓风机控制电路：鼓风机的控制档位一般有二、三、四、五速4种，最常见的是四速。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，至电动机的电流需经3个电阻，风机低速运行；风机开关调至II位置时，至电动机的电流须经过2个电阻，风机按中低速运行；开关拨至III位置时，至电动机的电流只经过一个电阻，风机按中高速运行；开关选定位置IV时，电路中不串联任何电阻，加至电动机的是电源电压，鼓风机以最高速运行。

第四章汽车空调系统控制电路故障的诊断和排查

一、在对汽车空调系统控制电路故障的诊断和排查之前要通过结合图形来更好的说明问题。下面就以桑塔纳3000“超越者”的空调电路为例。

图（a ）

图（b ）

E9- 风速开关

J32- 空调继电器在继电器- 保险丝支架

上7 号位(13 继电器)

N23- 鼓风机电动机减速电阻

S5- 保险丝5，30A ，在继电器- 保险丝支

架上

S216- 保险丝216，10A ，在发动机舱继电

器- 保险丝盒内

T2bc-2 针插头，白色，在鼓风马达旁

T4z-4 针插头，黑色，在空调进风罩前方

T6f-6 针插头，黑色，在继电器- 保险丝

支架顶面上(O 号位)

V2-鼓风马达

D6-接地连接线，在仪表板线束内

D8-连接线，在仪表板线束内

D24-接地连接线，在仪表板线束内

D27-正极连接线（X ），在仪表板线束内

D29-连接线，在仪表板线束内

⑤-接地点，在左A 柱上

E30- 空调A/C 开关

E33- 冷量开关

E159- 内循环开关

F38- 环境温度传感器

L76- 按钮显示灯

N63- 进风门电磁阀

T2bp-2 针插头，黑色，在空调进风口左侧

T10s-10 针插头，棕色，在继电器- 保险丝

支架顶面上(J 号位)

A19 - 接地连接线，在发动机线束内

D6-接地连接线，在仪表线束内

D7- 连接线，在仪表板线束内

D24-接地连接线，在仪表线束内

D25-接地连接线，在仪表线束内

D27-正极连接线(X)，在仪表板线束内

①-接地点，在发动机控制单元旁车身上