【学习目标】
1.能描述汽车自动空调操纵面板各按键的功能
2.能描述汽车自动空调温度控制过程
3.能分析自动空调输入元件与执行元件电路
4.能诊断与排除乘客舱温度传感器电路故障
【工作任务】
一辆雪佛兰科鲁兹汽车在使用过程中因制冷不良进厂维修，经初步检查后，发现压缩机电磁离合器吸合正常，使用故障诊断仪进一步检测后显示故障代码“DTCB0163乘客舱温度传感器电路”。维修人员需要在充分分析雪佛兰科鲁兹汽车自动空调控制电路的基础上，合理使用工具、仪器、设备，借助汽车维修手册等资料，诊断与排除该故障。本任务具体要求如下：
（1）认识汽车自动空调的操纵面板；
（2）了解汽车自动空调温度控制过程；
（3）认识汽车自动空调输入元件与执行元件工作电路；
（4）诊断与排除雪佛兰科鲁兹汽车乘客舱温度传感器电路故障。
【相关理论】
一、汽车自动空调操纵面板
汽车自动空调操纵面板如图3-2-1所示，各按键的功能见表3-2-1。
图3-2-1 自动空调控制面板
表3-2-1 自动空调控制面板功能说明
二、汽车自动空调温度控制过程
温度控制是汽车空调控制的主要内容之一，自动空调控制模块根据设定的温度及各传感器输入的信号，向执行元件发出控制信号，实现控制功能。当驾驶员将温度设置在最冷或最热时，空调控制模块将用固定值取代计算值进行控制，以加快响应速度。
1.送风温度控制
自动空调控制模块根据计算出的送风温度及蒸发器温度信号，确定是否向空气混合伺服电动机通电，控制空气混合风门的位置，实现车内温度的控制。
2.送风速度控制
当驾驶员按下自动空调电源开关后，自动空调控制模块根据TAO（必要的出气温度）控制鼓风机转速，如图3-2-2所示。鼓风机转速控制电路如图3-2-3所示，其工作过程为：
图3-2-2 鼓风机转速控制曲线
图3-2-3 鼓风机转速的控制电路
1）低速控制。按下AUTO开关，ECU接通VT1，启动暖风装置继电器。电流流经：蓄电池→暖风装置继电器→鼓风机电动机→鼓风机电阻器→搭铁。
2）中速控制。按下AUTO开关，ECU接通VT1，启动暖风装置继电器。电流流经：蓄电池→暖风装置继电器→鼓风机电动机→功率晶体管和鼓风机电阻器→搭铁，鼓风机转速以对应鼓风机驱动信号的转速运转。
3）特高速控制。按下AUTO开关，ECU接通VT1和VT2，启动暖风装置继电器。电流流经：蓄电池→暖风装置继电器→鼓风机电动机→鼓风机风扇继电器→搭铁，鼓风机以高速度运转。
若冷却液温度传感器检测到冷却液低于40℃时，则ECU控制鼓风机停止运转。
3.送风模式控制
按通TAO开关，ECU根据TAO值自动控制送风模式，如图3-2-4所示。
图3-2-4 送风模式与温度关系曲线
1）TAO由低变高。位于送风方式控制的伺服电动机内的移动触点在FACE位置，电流流经：输出D→驱动电路→电动机→输出C，电动机工作并使移动触点离开FOOT触点，然后电动机停转，进入FOOT方式。
2）TAO由高变中。位于送风方式控制的伺服电动机内的移动触点在FOOT位置，电流流经：输出C→驱动电路→电动机→输出D，电动机工作并使移动触点离开BI—LEVEL触点，然后电动机停转，进入BI—LEVEL方式。
3）TAO由中变低。位于送风方式控制的伺服电动机内的移动触点在BI—LEVEL位置，电流流经：输出C→驱动电路→电动机→输出D，电动机工作并使移动触点离开FACE触点，然后电动机停转，进入FACE方式。
三、影响汽车自动空调制冷不良的输入元件
1.车内温度传感器
车内温度传感器是汽车自动空调的重要传感器之一，通常安装在仪表台后面的吸气装置内，影响出风口空气的温度、鼓风机的转速、进气门以及模式门的位置等。
（1）主要作用。
1）确定混合门的位置，从而决定出风口的空气温度。车内温度传感器指示的车内温度越高，混合门就朝“冷”的方向移动，出风口的温度就越低；反之，车内温度传感器指示的车内温度越低，混合门就朝“热”的方向移动，出风口的温度就越高。
2）确定鼓风机的转速，从而决定出风口的风量。在制冷工况下，车内温度传感器指示的车内温度越高，鼓风机的转速就越高；反之，车内温度传感器指示的车内温度越低，鼓风机的转速就越低。在取暖工况下，车内温度传感器指示的车内温度越高，鼓风机的转速就越低；反之，车内温度传感器指示的车内温度越低，鼓风机的转速就越高。
3）确定进气门的位置，从而影响车内空气的温度与新鲜度。在制冷工况下，特别是在刚开始制冷时（车内空气温度高），一般进气门均处于内循环位置，随着时间的推移，车内空气温度下降，根据不同的环境温度，进气门可以处于20%外循环的位置或外循环的位置。
4）确定模式门的位置。由于车内温度传感器都安装在仪表板的里面，位置较封闭，因此，为了准确及时地测量当前的车内平均温度，系统会强制车内空气不断地流向车内温度传感器。
（2）结构与工作原理。
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动机型两种。
如图3-2-5所示，吸气器型车内温度传感器内有一根抽风管连接车内温度传感器与空调的管道，鼓风机工作时，就有少量空气流过车内温度传感器。
如图3-2-6所示，电动机型车内温度传感器是由电动机带动一个小风扇，通过风扇工作产生吸力，从而使车内空气流过传感器。
图3-2-5 吸气型车内温度传感器
图3-2-6 电动机型车内温度传感器
当车内温度发生变化时，热敏电阻的阻值改变，向电控单元（ECU）输送车内温度信号，如图3-2-7所示。
图3-2-7 车内温度传感器的电路连接
2.车外温度传感器
车外温度传感器也是自动空调的重要传感器之一，它能影响出风口空气的温度、鼓风机的转速、进气门的位置和模式门的位置以及压缩机的工作状态等。
（1）主要作用。
1）确定混合门的位置，从而决定出风口的空气温度。车外温度传感器指示的车外温度越高，混合门就朝“冷”的方向移动，出风口的温度就越低；反之，车外温度传感器指示的车外温度越低，混合门就朝“热”的方向移动，出风口的温度就越高。
2）确定鼓风机的转速，从而决定出风口的风量。在制冷工况下，车外温度传感器指示的车外温度越高，鼓风机的转速就越高；反之，车外温度传感器指示的车外温度越低，鼓风机的转速就越低。在取暖工况下，车外温度传感器指示的车外温度越高，鼓风机的转速就越低；反之，车外温度传感器指示的车外温度越低，鼓风机的转速就越高。
3）确定进气门的位置，从而影响车内空气的温度与新鲜度。在制冷工况下，车外温度传感器指示的车外温度越高，一般进气门都处于内循环位置，随着时间的推移，车内空气温度下降，进气门可以处于20%外循环的位置。
4）确定模式门的位置。
5）控制压缩机。一般自动空调在环境温度低于某一数值（如2℃）时，压缩机就不会工作。
（2）结构和工作原理。
车外温度传感器一般安装在前保险杠内或水箱之前，如图3-2-8所示，其工作原理与车内温度传感器相同。由于车外温度传感器一般都是安装在前保险杠内或散热器之前，极易受到环境（水箱温度、前面车辆的排气等）影响，因此，车外温度传感器一般包在一个注塑树脂壳内，以免对温度的突然变化做出反应，以使其能准确地检测到车外的温度。除此之外，有些车型在空调ECU内部设有防假输入电路，防止错误读数。
图3-2-8 车外温度器 （a）安装位置；（b）结构
3.蒸发器温度传感器
（1）作用。
蒸发器温度传感器通过测量蒸发器表面温度，可以修正混合门位置，控制压缩机，并在蒸发器表面温度低于一定值时，使压缩机停止工作，以防止蒸发器表面结霜。
（2）结构与工作原理。
蒸发器温度传感器的热敏电阻一般安装在蒸发器传热片上，其结构如图3-2-9所示。有的安装在蒸发器出口位置，用来测量从蒸发器出来的空气温度，其工作原理与车内、外温度传感器相同。
图3-2-9 蒸发器温度传感器
4.冷却液温度传感器
（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冷却液温度传感器代替。
2）保护功能，防止发动机在高温状态时压缩机工作，有些车型采用发动机水温传感器代替，有些车型采用水温开关代替。
3）在冷却液温度过低时，启动鼓风机的预热控制。即在冷却液温度过低，且在取暖工况时，为了防止吹出的风是冷风，鼓风机会低速工作或停止工作，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）结构和工作原理。
汽车自动空调的冷却液温度传感器一般安装在暖风装置内部，如图3-2-10所示，其工作原理与车内、外温度传感器的工作原理相同。
图3-2-10 冷却液温度传感器
5.阳光传感器
阳光传感器也叫日光传感器、日照传感器等。它通过检测在传感器上的太阳光照强度，将光信号转变为电压或电流信号送给空调控制单元，用来修正混合门的位置与鼓风机的转速。它一般安装在仪表的上面，靠近挡风玻璃的底部，如图3-2-11所示。其核心部件为光电二极管，可检测出日光辐射变化，并将其变为电流信号传至空调控制模块，如图3-2-12所示。
图3-2-11 阳光传感器
图3-2-12 阳光传感器电路
四、汽车自动空调的执行元件
除压缩机电磁离合器外，汽车自动空调的执行器为伺服电动机，伺服电动机控制着出风模式选择风门、进气模式转换风门、温度混合风门和鼓风机，如图3-2-13所示。一般来说，同一品牌汽车自动空调中，各风门控制电机的结构和工作原理相同。根据控制方式不同，伺服电动机分为以下4种。
图3-2-13 汽车自动空调的执行元件位置结构示意图
1.直流电动机＋位置传感器型
这种形式的伺服电动机可用于空气混合控制、出风模式控制和进气模式控制。电机内部安装有位置传感器，空调控制器控制电机动作，电动机带动风门转动，同时也带动位置传感器移动触点，空调控制单元通过该信号的变化来定位风门，其电路连接形式如图3-2-14所示。
图3-2-14 直流电动机＋位置传感器型伺服电动机连接示意图
2.步进电动机型
这种形式的伺服电动机可用于空气混合控制、送风模式控制和进气控制。步进电动机具有自定位的功能，所以在电机内部没有位置传感器，其电路连接示意图如图3-2-15所示，空调控制单元根据需要连通相应的导线从而控制电机动作，电动机带动风门转动至预定位置。
图3-2-15 步进电动机与空调控制单元的连接示意图
3.伺服电动机内含微芯片，通过数据总线与空调制器通信
伺服电动机内含微芯片，通过数据总线与空调控制单元进行通信，如图3-2-16所示。
图3-2-16 总线连接的伺服电动机连接示意图
【任务准备】
实施本任务的单个工位所使用的设备及工具材料可参考表3-2-2。
表3-2-2 实训设备及工具材料
【任务实施】
一、安装车辆防护装置
1）安装车轮挡块（或三角木）。注意：车轮挡块的安装位置可以是两个后轮，也可以是呈对角关系的前后轮。
2）安装尾气排放系统，并接通尾气排放系统的电源。
3）取车钥匙，解锁车辆，开车门，安装车内防护五件套（方向盘套、手制动杆套、换挡杆手柄套、座椅套、地板垫），同时检查驻车制动杆处于拉紧位置，换挡杆处于空挡（手动变速器）或P挡（自动变速器）位置。
4）打开发动机舱盖，安装车外防护三件套（左、右翼子板布和前格栅布）。
二、汽车自动空调自动调节原理
雪佛兰科鲁兹汽车自动空调与手动空调的区别在于增加了自动传感器部分电路，如图3-2-17所示，其中自动调节过程如下：
图3-2-17 雪佛兰科鲁兹汽车自动空调电路（自动温度控制传感器部分）
1.空调压缩机启动
按下空调开关或自动开关后，信号通过LIN总线发送给HVAC控制模块。HVAC控制模块评估该信号并且通过CAN总线向发动机控制模块发送一个空调请求信号。发动机首先检查车辆是否满足这些条件：①蓄电池电压介于9～18V；②发动机冷却液温度低于124℃；③发动机转速介于600r/min～5500r/min；④空调高压侧压力在269～2929kPa；⑤节气门开度小于100%；⑥蒸发器温度高于3℃；⑦发动机控制模块没有检测到扭矩负载过大；⑧发动机控制模块没有检测到怠速不良；⑨环境温度高于1℃。如果这些条件都符合，发动机控制模块将释放信号发回给HVAC控制模块。同时，发动机控制模块将接通空调压缩机继电器搭铁电路，使其触点闭合，蓄电池电压送至空调压缩机离合器线圈，空调压缩机离合器启动。
2.空调压缩机调节
发动机控制模块使用传感器监测空调系统高压侧压力、发动机空调系统负载和空调冷凝器热负载信息后，由HVAC控制模块通过脉宽调制（PWM）信号控制空调压缩机离合器的工作时间调节车内温度。
3.温度调节
在鼓风机的作用下，气流通过加热器芯和蒸发器芯进入乘客舱。空气温度执行器驱动混合空气风门，以引导气流。如果车内温度需要升高，则将混合空气风门置于允许更多气流通过加热器芯的位置。如果车内温度需要降低，则将混合空气风门置于允许更多气流通过蒸发器芯的位置。
4.自动调节
待车厢内部达到期望的温度值后，鼓风机电机、模式执行器、内循环执行器和空气温度执行器通过自动调节以保持选定的温度。HVAC模块监测环境空气温度传感器、左下空气温度传感器、右下空气温度传感器、左上空气温度传感器、右上空气温度传感器、挡风玻璃温度和车内湿度传感器、环境光照/日照传感器和空气质量传感器的信号，通过计算后，调节鼓风机电机转速、调整空气温度执行器的位置、定位模式执行器的位置、定位内循环执行器的位置、请求空调运行和空调压缩机控制装置六项措施保持车厢温度达到期望值。
当在自动模式下选定了最暖位置时，鼓风机速度将逐渐提高直至车辆达到正常工作温度。在达到正常工作温度之后，鼓风机保持高速，空气温度执行器保持在最热位置。
当在自动模式下选定了最冷位置时，鼓风机的保持高速，空气温度执行器保持在最冷位置。模式执行器保持在面板位置，内循环执行器将保持在内循环位置。
在环境温度比较低的情况下，自动暖风、通风与空调系统在最有效的方式下进行加热。驾驶员选择一个极高的温度设置并不能加快车辆升温的速度。同样，在较暖的环境温度下，自动暖风、通风与空调系统也会以最有效的方式进行空调控制。选择一个极低的温度并不能加快车辆降温的速度。
按下空气质量传感器开关，一旦污染物浓度超过预设值时，HVAC控制模块评估空气质量传感器的信息并关闭内循环风门。
在自动模式下，挡风玻璃温度和车内湿度传感器的数值被用作暖风、通风与空调系统控制模块应用程序的控制输入，计算乘客舱侧的挡风玻璃上结雾的风险度，并能够通过将空调压缩机电源降到最低来减少燃油消耗，从而避免结雾。启动空调压缩机和除霜模式，以防止结雾或除去挡风玻璃乘客舱侧的凝雾。传感器也能在环境温度寒冷的条件下启动部分内循环模式来提高乘客厢的加热性能，而不会引起挡风玻璃出现雾气积聚的风险。
三、雪佛兰科鲁兹汽车乘客舱温度传感器电路故障诊断与排除
1.雪佛兰科鲁兹汽车乘客舱温度传感器电路分析
雪佛兰科鲁兹汽车乘客舱温度传感器集成在环境光照/日照传感器内，乘客舱温度传感器是一个具有负温度系数的热敏电阻。传感器依靠信号电路（包括线路734和HVAC控制模块K33）和搭铁电路（包括线路1650和搭铁点G203）进行工作。当空气温度增加时，传感器电阻减小。传感器信号电压在0～5V变化。
2.雪佛兰科鲁兹乘客舱温度传感器电路故障诊断与排除
1）将点火开关置于“OFF（关闭）”位置，断开B10B环境光照/日照传感器的线束连接器，测试确认线路1650（B10B端）搭铁之间的电阻小于5Ω。
注意：如果电阻大于5Ω，则修理线路1650开路/电阻过大故障。
2）将点火开关置于“ON（打开）”位置，测试确认线路1650（B10B端）和线路734（B10B端）之间的电压为4.8～5.2V。
注意：如果电压低于4.8V，则将点火开关置于“OFF（关闭）”位置，断开K33 HVAC控制模块的X1线束连接器，测试和搭铁之间的电阻是否为无穷大。若电阻不为无穷大，则修理线路734对搭铁短路故障；若电阻为无穷大，则进一步测试线路734端对端电阻是否小于2Ω，如果为2Ω或更大，则修理线路734开路/电阻过大故障，如果小于2Ω，则更换K33HVAC控制模块。
如果电压高于5.2V，则将点火开关置于“OFF（关闭）”位置，断开K33HVAC控制模块的X1线束连接器，将点火开关置于“ON（打开）”位置，测试线路734和线路1650之间的电压是否低于0.3V。若电压高于0.3V，修理线路734对电压短路的故障；若低于0.3V，则更换K33HVAC控制模块。
3）更换B10B环境光照/日照传感器。
【检查评议】
1.考核要求
1）能正确安装车辆防护装置。
2）能正确读取并记录故障码。
3）能准确分析总线系统的故障原因。
4）能正确使用工具、量具。
5）排除总线系统故障过程合理。
2.配分与评分标准
配分与评分标准如表3-1-3所示。
表3-1-3 配分与评分标准
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