理实一体化教案(全自动空调系统的故障诊断)7

广州南华工贸技工学校

《汽车空调技术》教案

2011—2012学年第1学期

课程类型 理实一体化教学

授课班级 汽修101,102

授课教师 卢元定

2011年9月1日

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一体化课教案

课程： 汽车空调技术 班级：汽101/102 专业：汽修 课题名称 全自动空调系统的故障诊断 授课课时 让学生熟悉、了解和掌握汽车全自实训课时 课题目标 动空调系统的组成、结构原理及故合计课时 障诊断。 授课日期 教 具 常用、专用工具及所需物件工料等。汽车空调系统教学台架、教学样车、通用拆装工具。 让学生熟悉、了解和掌握汽车全自动空调系统的组成、结构 教学重点 原理及故障诊断分析方法及思路。 让学生熟悉、了解和掌握汽车全自动空调系统的原理及故障教学难点 诊断分析方法及思路。 教学回顾 说明 通过对本单元的学习让学生熟悉、了解和掌握汽车全自动空调系统的原理及故障诊断分析方法及思路。 审阅者签名： 日期： - 2 -

教学过程 一． 组织教学：（5分钟） 1． 2． 点名，并做好考勤记录。 按学号或组别安排各组实习岗位。 时间分配 备 注 二． 教学阶段（相关知识的导入）：（按理论导入的多少确定所须时间） 自动空调的构造及原理 自动空调系统在普通（手动）空调系统的基础上，采用各种传感器、程序装置、伺服电机和（或）控制模块等带动执行机构。驾驶员通过操作控制器总成上的键，来选择空调系统的工作模式和风机转速。 自动空调系统通过程序装置检测空气温 度，调节气流混合门位置来达到并保持驾驶员预先设置的舒适程序。 自动空调可以分为半自动空调和全自动空调两种，两者的主要差别是在于是否有自诊断功能。全自动空调系统具有监控系统，监控系统随机存储器（RAM）存储诊断码。其次的差别是所用的执行机构的形式和传感器数量。 上图5-1-1 自动空调的结构组成及控制示意图

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1-空调控制器 2-功率晶体管 3-压缩机 4-风机电动机 5-进气 控制伺服电机 6-蒸发箱 7-蒸发器传感器 8-空气混合控制伺服电机 9-热交换器 10-水温传感器 11-出风模式控制伺服电机 12-阳光传感器 13-车内温度传感器 14-车外温度传感器 1.自动空调的结构组成 自动空调系统由制冷、暖风、送风、操纵控制等分系统组成。 制冷系统：压缩机、冷凝器、蒸发器等，和手动空调相似。 暖风系统：热交换器、水阀等。送风系统有风机、风道、吸入与吹出风门 电子控制系统：空调电控单元(ECU)、传感器、执行元件等。 (1)传感器 ①车内及车外温度传感器： 为负温度系数热敏电阻传感器，用来感受车内及车外温度。当温度变化时，阻值改变，向空调电控单元ECU输送温度信号。 ②蒸发器温度传感器：检测通过蒸发器的空气温度或者蒸发器表面的温度变化，控制压缩机电磁离合器的结合或断开。 ③水温传感器：安装在热交换器底部的水道上检测冷却水温度，产生信号输送给电控单元(ECU)，控制低温时风机转速。 ④阳光传感器：是一个光敏二极管，利用光电效应，把日光照射量转换为电流值信号并输送给空调电控单元，用来调整空调吹出的风量与温度。

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一汽-丰田花冠空调电控元件位置图 1-压缩机和电磁离合器 2-发动机室接线盒 3-压力开关 4-环境温度传感器 5-冷凝器 一汽-丰田花冠空调电控元件位置图2 1-仪表板接线盒 2-日光传感器 3-组合仪表 4-车内温度传感器 5-空调控制总成 6-空调放大器 7-发动机（和ECT）ECU (2)执行元件

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一般包括控制伺服电机、风机及压缩机电磁离合器等。 有的自动空调的执行机构由真空变换电磁阀、动力执行机构(又称真空膜盒)以及风量控制机构等组成。 一汽-丰田花冠空调电控元件位置 1-膨胀阀 2-网状风挡伺服电机 3-蒸发器 4-蒸发器温度传感器 5-出风口风挡伺服电机 6-空气混合风挡控制伺服电机 7-加热器散热器 8-风机电动机线性控制器 9-风机电动机 ①进气控制伺服电机：进气控制伺服电机控制进气方式，电机的转子经连杆与进气风挡相连。 ②空气混合伺服电机：由空调电控单元控制，改变空气混合风挡的开启角度，从而改变冷、暖空气的混合比例。 ③出风模式控制伺服电机：也叫气流方式控制伺服电机。由空调

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电控单元控制，将送风控制风挡转到相应位置，打开某个送风通道。 当按下“自动控制”键时，空调电控单元根据计算结果(送风温度)，在吹脸、吹脸脚和吹脚三者之间自动改变送风方式。 ④最冷控制伺服电机：风挡有全开、中开和全闭三个位置。空调电控单元控制最冷控制风挡位于相应的位置上。 (3)自动空调控制器 俗称空调电脑。控制器总成上的键是控制器的输入装置，控制器支配空气流至各风道的风门（气流混合门除外，它一般由伺服电机操纵），接收车内温度和外界温度传感器的输入信号，根据来自传感器和控制器总成上各键的输入，输出控制压缩机电磁离合器的工作、暖风加热器热水阀工作、将模式门放到适当位置等信号。 2.自动空调的工作原理

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自动空调利用传感器随时检测车内温度及车外环境温度的变化，并把检测到的信号输送给空调的电控制单元（ECU），ECU则按预先编制的程序对信号进行处理，并通过伺服电机等执行元件，不断地对风机转速、出风温度、送风模式及压缩机工作情况等进行调节，从而使车内空气温度及流动状况，始终保持在驾驶员设定的水平上。电控自动空调系统还具备自诊断功能，以利于对电控元件及线路故障的检测。 3.自动空调的控制功能 (1)温度控制 TAO是车内温度保持在设定温度的必要风机出风口空气温度，是空调控制器根据输入信号和温度设定计算出来的。空调控制器参照这个TAO值对执行器进行控制。 TAO值可由下面公式计算出： TAO=A×TSET-B×TR-C×TAM-D×TS+E 其中：TSET—设定温度, TR—车内温度, TAM—车外温度, TS —太阳辐射强度, A至E—常数。 空调控制器根据TAO值和蒸发器温度传 感器信号，计算空气混

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合控制风挡的开度（SW）。其中：TE—蒸发器温度传感器信号,A至E—常数。 控制器根据SW值控制三极管TR1和TR2的通断，来控制空气混合伺服电机带动风挡按所需方向运动，以改变进气温度。同时空调控制器根据空气混合伺服电机内的电位计（位置传感器）监测风挡的移动距离，直至所测得的反馈值与SW值相等时，停止风挡的移动，如下图所示 ①TAO和TE几乎相等时，SW接近于0。 空调控制器关闭TR1和TR2，使伺服电机停转，风挡停在当前位置。 ②SW为负值，TAO小于TE。 空调控制器接通TR1，关闭TR2，电机向冷风侧运转，使风挡移动，提高出风口温度。空调控制器通过伺服电机的电位计（位置传感器），检测混合控制风挡的实际移动距离，所测值与SW相

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等后。控制器使伺服电机停转。 ③SW为正值时 控制器关断TR1，接通TR2。伺服电机向热风侧运转，使风挡移动，提高出风口温度。同时控制器通过电位计测量其移动量，所测距离与SW相等后，控制器使伺服电机停转。 (2)风机转速控制 基极电压与电流的输出成正比变化，当基极电压为12V时，为自动控制状态下的最高转速。相邻两级的风机转速，其基极电压差大约0.1V。功率晶体管中串联着一熔点为114℃的温控保险丝，防止晶体管的过热烧毁。 当风量控制钮置于AUTO时，控制器根据TAO值自动控制风机的转速，如图5-1-3所示。只有将温度设置到最低时，风机以特高转速运转。其余状态下，风机转速在控制器的控制下在高和低间自动改变。 风机转速控制图 (3)气流方式控制

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空调控制器根据TAO值按照图所示方式进行气流控制。 (4)进气控制 当用TEMP开关设定想要的温度时，根据输入信号和温度设定，空调ECU决定进气和至进气伺服电机的输出信号； 进气伺服电机接到从ECU来的信号时，它开启或关闭风门，从而改变进气。 当进气改变到想要的设定温度时，由进气门位置传感器检测到，并且ECU停止该伺服电机工作。 自动空调的输入元件 1.车内温度传感器：也称室内温度传感器、车内气温传感器。 (1)作用 车内温度传感器会影响出风口空气的温度、出风口风量、模式门的位置、进气门的位置。通常安装在仪表台后面的吸气装置内 。 ①确定混合门的位置 ②确定风机的转速 ③确定进气门的位置

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④确定模式门的位置。 车内温度传感器的安装位置 1-温度传感器栅格 2-空调控制面板 3-音响控制面板 (2)结构 按强制导向车内温度传感器的气流方式不同，车内温度传感器可分为吸气器型和电机型两种。 吸气型车内温度传感器的结构 1-吸气器 2-暖风装置控制板 3-传感器 4-吸气器 5-热敏电阻

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电机型车内温度传感器的结构 1-热敏电阻 2-风扇 3-电机 (3)工作原理 吸气器型车内温度传感器，有一根抽风管连接车内温度传感器与空调的管道，与空调管道连接处有文杜利效应装置，风机工作，空气快速流过就会产生负压。这样就有少量空气流过车内温度传感器 吸气型车内温度传感器的工作原理

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1-入口 2-车内空气 3-仪表板 4-车内温度传感器 5-吸气管 6-喉管 7-出口 8-主气流 2.车外温度传感器：也称环境温度传感器、外界空气温度传感器、大气温度传感器。 (1)作用 车外温度传感器能影响出风口空气的温度、出风口风量、模式门的位置、进气门的位置。 ①确定混合门的位置 ②确定风机的转速 ③确定进气门的位置 ④确定模式门的位置 ⑤控制压缩机 (2)结构 车外温度传感器一般都安装在前保险杠内或水箱之前 车外温度传感器的结构

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1-车外温度传感器 2-冷凝器 3-热敏电阻 4-树脂壳 (3)工作原理 车外温度传感器的工作原理与车内温度传感器相同。 车外传感器一般都是安装在前保险杠内或散热器之前，易受到环境影响，所以包在一个注塑树脂壳内，以免对温度的突然变化作出反应。这将使其能准确地检测到车外的平均气温。除此之外，有些车型在空调电脑内部有防假输入电路 上海别克汽车空调的防假输入如下： 若外界温度增加，所显示的温度只有在如下条件下才能随之增高。 a.车辆以高于32km/h的速度行驶约2min。 b.车辆以高于72km/h的速度行驶约1min。 这些限制有助于防止错误读数。若所显示的温度下降，外界温度显示将立即更新。如果车辆熄火超过3个小时，车辆再起动时，将显示当前外界温度。如果车辆熄火不足3小时，车辆再起动时，将恢复车辆上次操作时的温度。 3.蒸发器温度传感器 (1)作用 一汽-丰田花冠汽车自动空调装有蒸发器温度传感器，有些自动空调没有装。蒸发器温度传感器用来测量蒸发器表面温度，修正混合门位置，控制压缩机，在蒸发器表面温度低于一定值时，

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使压缩机不工作，防止蒸发器表面结霜。 注意：有些车型有两个蒸发器温度传感器，其中一个是用修正混合门位置，一个用来防止蒸发器结霜 (2)结构 蒸发器的热敏电阻一般安装在蒸发器传热片上，其结构如图5-2-6所示。有的安装在蒸发器出风口位置，用来测量蒸发器出来的空气温度。 蒸发器温度传感器 1-冷气装置 2-蒸发器 3-蒸发器传感器 4.水温传感器 (1)作用 ①测量热交换器芯温度，修正混合门的位置。有些车型采用发动机水温传感器代替。 ②保护功能，防止发动机在高温下压缩机工作。有些车型采用发

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动机水温传感器代替，有些车型采用水温开关代替。 ③控制风机。在水温过低，系统会启动风机的预热控制。也就是在水温过低，且在取暖工况，为了防止吹出的风是冷风，在水温低于系统设定温度，风机会低速工作或不工作。有些车型采用发动机水温传感器代替，也有些车型采用水温开关代替。 (2) 结构 汽车空调系统的水温传感器一般安装在暖风装置里面 水温度传感器 1-水温传感器 2-暖风芯 3-暖风装置 5.阳光传感器 作用 阳光传感器也叫日光传感器、日照传感器等，用来检测照在传感器上的太阳光照强度，将光信号转变为电压或电流值送给空调控制器，用来修正混合门的位置与风机的转速。

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(2)结构 它一般安装在仪表台的上面，靠近前挡风玻璃的底部 阳光传感器 1-光电二极管 2-阳光传感器

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阳光传感器中的光电二极管可检测出光辐射变化，并将其 变为电流信号传至空调控制器。 6.空气质量传感器 (1)作用 空气质量传感器也称多功能传感器。其主要是测量空气中的水分、环境温度、外界空气污染程度（通过测量空气中的CO、CO2、N0X等含量），空调电脑采用以上的测量结果，去控制压缩机的工作与进气门的位置。 (2)结构 空气质量传感器测量元件是一个混合氧传感器，它使用半导体技术（氧化锡SnO2）。空气质量传感器的精度因催化添加物铂铑的数量而增加。

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(3)工作原理 该传感器的工作原理类似于Lambda传感器，传感器的工作温度为350℃，其耗电大约为0.5W 。 7.烟雾传感器 控制风机转速。 8.发动机电脑输入 在很多系统中，一些输入信号先送到动力控制模块（PCM），然后转送到空调电脑。这些输入信号包括发动机冷却液温度、发动机转速、车速以及空调系统压力等。在某些汽车上，这些输入信号用数据线在PCM和空调电脑之间传送。 三． 实训阶段：（按实训难易程度确定所须时间） （一）准备工作： 1．准备所需工量具，物料工件等。 - 20 -

（二）实施阶段： 一）入门指导： 1、实习内容和目的：汽车空调压缩机拆装工艺、、冷凝器、蒸发器维护及拆装。掌握汽车空调的工作原理，结构组成。汽车主要空调设备拆装要求和维护要点。 2、实习的工具和量具：汽车空调台架、常用工具。 3、实习注意事项：严格操作规程、注意操作安全；注意工具和设备的正确使用。 4.演示时，先讲解汽车各组成结构及在车上的安装位置。 二）巡回指导： 示范后学生轮流进行操作，学生拆装汽车空调压缩机、冷凝器、蒸发器总成及维护时老师要进行检查，巡回指导时要求学生讲述各空调部件的作用，有不当的要耐心说明然后示范指导。学生每做完一人教师要提问题，然后再设故障给下一个学生做。学生操作时教师通过提问了解学生的感受，从而指导学生正确的操作。 四．结束指导： 1．课题结束前用5分钟进行小结，做好讲评工作，表扬各方面做得比较好的同学，指出存在的问题。通过讲评，使学生以后的操作进一步提高。 2．整理、清洁教学设备和工具。 3．列队清点人数，清洁场地。 五．实习小结： 通过对本单元的学习让学生熟悉、了解和掌握汽车全自动空调系统的原理及故障诊断分析方法及思路。 - 21 -

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