1、襄 樊 學 院畢業設計(論文)正文題 目電動助力轉向系統特性仿真研究專 業汽車檢測與維修班 級機械與汽車工程學院汽檢0811班姓 名學 號指導教師職 稱2012年 04月1摘要窗體頂端窗體底端汽車轉向系統對汽車操縱穩定性有至關重要的作用。汽車轉向系統已從傳統機械式 轉向、液壓助力轉向、電控液壓助力轉向，發展到今天的電動助力轉向，未來還將過渡到線控轉向?，F在比較流行電動助力轉向（）是一種依靠電動機直接提供轉向助力 力矩的動力轉向系統，主要優點在于電動機可根據駕駛員施加在方向盤上轉矩和車速信 號通過微電腦控制提供相應的助力力矩，保證汽車回正迅速、準確，低速行駛時轉向輕便，高速行駛時穩定可靠，并且節

2、約燃料，利于環保，是一項緊扣現代汽車發展主題的 高新技術，也是汽車動力轉向系統發展的必然趨勢關鍵詞 電動助力轉向系統 PID控制策略 轉向靈敏度 路感 AbstractThe vehicle steering system has a crucial role of vehicle handling and stability. The steering system from the traditional mechanical steering, hydraulic power steering, electronically controlled hydraulic power stee

3、ring development to todays electric power steering, will transition to the SBW. Electric power steering (EPS) is a kind of rely on the motor direct steering torque power steering system, the main advantage of the motor can be applied according to the driver to provide a boost torque on the steering

4、wheel torque and speed signals through microcomputer control is now more popular, to ensure that car back are fast, accurate, low speed steering light, stable and reliable high speed, and fuel-efficient, environmentally friendly, is one closely linked to Hyundai Motor theme of development of high-te

5、ch, automotive power steering system inevitable trend of development目 錄摘 要錯誤！未定義書簽。Abstract錯誤！未定義書簽。目 錄I第一章 緒論21.1 課題提出的背景21.2 課題提出的目的和意義21.3 本課題的主要內容2第二章 汽車空調系統的概述錯誤！未定義書簽。2.1汽車空調的性能評價指標42.2汽車空調系統的功用錯誤！未定義書簽。第三章 汽車空調系統的組成與分類錯誤！未定義書簽。3.1汽車空調系統的組成63.1.1制冷壓縮機錯誤！未定義書簽。3.1.2冷凝器133.1.3蒸發器143.1.4膨脹閥153.1.

6、5儲液干燥器153.1.6電磁離合器163.1.7鼓風機173.2汽車空調系統的分類18第四章 汽車自動空調實訓臺簡介194.1設備簡介194.1.1功能特點194.1.2主要技術參數194.2組合元件功能說明194.3操作說明21第五章 汽車自動空調實訓臺的工作原理225.1 制冷系統的工作原理225.2水暖式暖風系統的工作原理235.3 控制系統的工作原理24第六章 汽車自動空調實訓臺的故障設置與檢測266.1附件操作266.2面板操作29總結31致謝32參考文獻33第一章 緒論1.1 課題提出的背景汽車工業作為我國的支柱產業，在國民經濟中起著重要的作用。汽車轉向器作為汽 車的重要零部件，

7、其性能的好壞直接影響著汽車行駛的安全性和可靠性。我國在發展汽車零部件的政策規劃中，已將轉向器列為優先發展的種汽車關鍵零部件之一。隨著 電子技術的迅猛發展，汽車轉向系統已從傳統機械轉向、液壓助力轉向（ ）、電控液壓助力轉向（ ），發展 到電動助力轉向系統（ ，簡稱），最終還將過渡到線控轉 向系統（ ）。 在國內已成為現代汽車新技術的研究熱點。采用電動機直接提供助力，助力大小由電控單元（ ，簡稱）控制。它不僅能節約燃料，提 高主動安全性，且有利于環保，是一項緊扣現代汽車發展主題的高新技術，所以經出現就受到高度重視。國外各大汽車公司對的研究已經有多年的歷史，但是很長 一段時間直都沒有取得大的進展，其

8、主要原因是的成本太高。然而近幾年來電子 技術的突飛猛進，電子元器件價格的不斷降低，大幅度降低的成本己成為可能，加 上具有一系列較之傳統轉向系統不可比擬的優點，使得它越來越受到人們的青睞。 所以具有非常廣闊的應用前景。1.2 課題提出的目的和意義 為了滿足該系統的特性，控制系統的控制策略分為三種基本控制三種補償，即助力 控制、回正控制、阻尼控制、摩擦補償、阻尼補償及慣性補償。常規控制實現對轉向系統的助力，回正控制改善轉向系統轉向后的回正性能，阻尼控制可有效抑制電機的超調， 三種補償克服了由于該系統的非線性因素所造成的電機響應慢、助力特性變差等不利因 素的影響。在控制系統中，實現控制的核心是準確求

9、出助力特性，即轉向盤力矩和電機 助力力矩之間的關系。不同車速時的助力特性不同。傳統的解決辦法是按照車速分段擬 合，得到不同車速所形成的曲線。使用該曲線計算會由造成一定的助力盲區，從而形成一定的控制誤差。1.3 本課題的主要內容本課題主要分五個部分：1 電動助力轉向系統的優點及發展趨勢。2 電動助力轉向系統的組成及工作原理。3 確定電動助力轉向系統的控制策略(PID策略)。4 電動助力轉向系統模型的建立。5 轉向盤角階躍輸入下的頻率響應特性分析。 第二章 電動助力轉向系統的優點及發展趨勢汽車電動助力轉向（EPS）系統是在機械式轉向系統的基礎上加裝電動機驅動單元構成的。其主要目的是提供動力、改善汽

10、車轉向性能、協助駕駛員完成轉向操作。相對于傳統的液壓助力轉向（HPS）系統，EPS系統有耗能小、污染少、節油、省空間等一些列優點，應用日益廣泛。據美國TRW汽車集團估計，到2015年，全世界三分之二的轎車將應用EPS系統，并逐漸作為標準配置應用于各種汽車上。2.1EPS系統的基本工作過程是1、汽車轉向時，扭矩傳感器和車速傳感器將檢測到的扭矩、方向信號及車速信號傳給ECU，ECU根據扭矩傳感器的信號和車速信號確定電動機扭矩的大小和方向，電動機再通過離合器、減速機構等把此扭矩傳遞給扭桿，最終起到為駕駛員提供助力轉向的效果，使汽車轉向更輕便。2、車速越低助力越大，車速越高助力越小。當車速大于一定值時

11、，取消助力，將直流電動機反接制動，目的是在汽車高速行駛是增加操作方向盤的手感，保證行駛安全。 3、EPS系統本身就是一個復雜的非線性隨動系統，容易受到車速、扭矩測量裝的精度與靈敏度、路況產生的系統擾動等因素的影響，因此EPS系統對實時性要求比較高。.第三章 EPS系統的的組成及工作原理EPS系統由扭矩傳感器、車速傳感器、電流傳感器控制單元（ECU）、助力電動機和減速機構等組成。扭距傳感器也稱轉向傳感器，是EPS系統的關鍵部件。其作用是測定轉向盤與轉向器之間的相對扭矩，并轉化為電信號輸送給ECU。按其工作的方式，可分為接觸式扭矩傳感器和非接觸式傳感器，其中非接觸傳感器的誤差小、使用壽命長、但成本

12、相當高。電動機是根據ECU的指令輸出適宜的助力扭矩，是EPS系統的動力源，對EPS系統的性能影響很大，是EPS系統的關鍵部件之一。EPS系統對電動機不僅要求低速達扭矩、波動小、轉動慣量小、尺寸小、質量輕，而且要求可靠性高、易控制，一般采用無刷永磁式直流電動機。減速機構：電動機輸出的扭矩經減速機構減速增扭后驅動轉向軸、小齒輪或齒條。目前，EPS系統多采用蝸桿輪機構，也可采用差動輪系機構。為降低噪聲和減小振動，減輕EPS系統的自重，減速機構多采用樹脂材料制成。EPS系統的工作原理電動助力轉向統是在傳統機械轉向系統的基礎上發展起來的。它利用電動機產生的動力來幫助駕駛員操作轉向，系統有三大部分構成，信

13、號窗安裝置、轉交傳感器和車速傳感器，轉向助力機構及電子控制裝置。電動機僅在需要助力時工作，駕駛員在操縱轉向盤時，扭矩轉角傳感器根據輸入扭矩和轉向角的大小產生相應的電壓信號，車速傳感器檢測到車速信號，控制單元根據電壓和車速的信號，給出指令控制電動機運轉，從而產生所需的轉向助力。汽車行駛過程中，需要頻繁轉動方向盤，這就意味著要在多種情況下對電動機進行控制。EPS系統在保證路感的前提下，要能夠隨車速的變化提供相應的助力控制，并且有良好的回正控制能力，而這一切都要通過控制電動機的電流來實現。因此，優良的電流控制器是EPS系統設計的關鍵。第四章基于PID控制策略的汽車電動助力轉向系統1EPS控制系統結構

14、本文介紹的電動助力轉向系統由控制器ECU、轉向盤轉矩傳感器、車速傳感器、電流傳感器、助力電機及減速機構、機械式轉向器、蓄電池等組成 2 。其結構框架如圖1所示。2目標電流的控制策略21助力控制過程控制器根據轉向盤轉矩傳感器輸出Ts、車速傳感器的輸出Vs, 由助力特性確定電動機的目標電流Im, 然后電流控制器控制電動機的電流I, 使電動機輸出目標助力矩Tt。因此, EPS的控制要解決兩個問題,一是確定電動機的目標電流, 二是跟蹤目標電流。22目標電流的確定電動機的目標電流是根據助力特性曲線確定的 4 , EPS的助力特性曲線屬于車速感應型, 在同一轉向盤力矩輸入下, 電動機的目標電流隨車速的增加

15、而降低, 電流越大則助力越大, 能較好地兼顧輕便性和路感的要求。本系統選用計算和改動最為簡便的線性助力特性, 橫坐標為駕駛員操縱轉向盤轉矩Ts, 縱坐標用電機目標電流Im 表示電機助力目標轉矩Tt。從圖2中可以看出, 當駕駛員施加在轉向盤上的轉矩在死區范圍內, 即轉向盤位于中間位置附近時,電機助力轉矩為0, 當轉向盤轉矩越過死區, 電機根據轉向盤偏離方向線性地施加助力轉矩。車速越高,助力轉矩與轉向盤轉矩之間的增益越小, 以此保證應該系統在低車速時發揮較大的助力轉向作用, 在高車速時明顯減小助力轉向效果, 從而使駕駛員在轉向時獲得較好的路感。23電動機電流的PID控制P ID控制器是最早發展的控

16、制策略之一 5 。本系統采用增量式數字PID控制器來進行電動機電流的控制, 如圖3所示。 圖3不同車速下電機助力特性 如圖4所示為電動機電流增量式數字P ID控制過程其控制算法如下 5 。u ( k) =Ae ( k) - B e ( k - 1) +Ce ( k - 2)u ( k) = u ( k - 1) + u ( k)e ( k) = Icm d ( k) - I ( k)A = Kp (1 + T/ T1+ Tv/ Y)B = Kp (1 + 2 Td/ T)C = Kp Td /T式中, k為采用序號, k = 0, 1, 2, , u ( K) 為第k 次有采樣時刻的電動機電樞

17、電壓增量, e( k) 為第k次采樣時刻電動機實際電流與目標電流的偏差值。3實驗結果分析轉向靈敏性試驗(結果見表1、圖4、5) 表1階躍輸入下時域響應的試驗結果 項目 無助力 有助力 方向盤最大轉矩(N.m) 2.71 1. 50 方向盤穩定轉矩(N.m) 2.26 1.28 反應時間( s) 0.7 0.4 轉向輕便性實驗(結果見表2, 圖6、7) 表2轉向輕便性試驗試驗結果 項目 無助力 有助力 左轉右轉左轉右轉轉向盤最大扭矩N1m 2162 2183 2114 2118轉向盤最大作用力N 1218 1315 1014 1016轉向盤平均作用功N1m 25137 27135 20162 2

18、1102轉向盤平均轉矩N1m 2115 2126 1165 1168轉向盤平均用力N 11126 11137 7195 7197圖6 無助力狀態轉向盤轉角轉向盤力矩關系曲線 圖7有助力狀態轉向盤轉角轉向盤力矩關系曲線式中, k為采用序號, k = 0, 1, 2, , u ( K) 為第k 次有采樣時刻的電動機電樞電壓增量, e( k) 為第k次采樣時刻電動機實際電流與目標電流的偏差值。4試驗結論通過圖4、5中方向盤操舵力對轉向載荷的階躍變化的響應試驗可知, 轉向的反應時間有所減少, 提高了轉向的靈敏性; 同時, 通過圖7、8中雙紐曲線試驗, 說明EPS能明顯改善轉向的輕便性, 試驗結果可以看

19、出加助力后方向盤轉知幅值明顯縮小, 說明EPS在提高汽車低速行駛轉向時的輕便性方面有顯著作用。第五章電動助力轉向系統及系統模型分析1系統模型電動機的助力作用可以通過扭矩傳感器所檢測到的扭矩信號確定，扭矩信號越小表明電動機的助力效果越好電動助力轉向系統可視為線性系統，方向盤轉角0。設為輸入量，扭矩傳感器檢測到的扭矩信號M 設為輸出量輸出與輸入之間的函數關系分析如下：01= 01(t)02= (1)式中0 輸出軸轉角 輸出軸角速度扭矩傳感器檢測到的扭矩信號M 與輸入軸、輸出軸的轉角差成正比，即M =一K0(020。)或0：= 0。一 M (對扭矩信號M 進行比例和微分運算得到電壓信號V = K。M

20、 +KdM (3)式中 V電壓信號K。比例增益K 微分增益以輸出軸為研究對象，建立力矩平衡方程 J 2+BO2+K。02= T +T (4)式中 J 電機，傳動機構，小齒輪和齒條在輸出軸上的等效轉動慣量T 減速后的電機轉矩T 作用于輸出軸上的方向盤轉矩B 輸出軸有效阻尼系數K。 輸出軸剛度系數其中T = M (5)根據電機的特性，電樞電壓 、轉矩T 、轉速 三者關系為T ：NK/R.(V K bNco)式中T 減速后的電機扭矩N 齒輪箱傳動比K。 扭矩常數K 電機電磁力常數R 電機樞阻力系數令 K。=NK/R K ：則 T = K-V K2 (6)將式(1)、(3)、(5)、(6)代人平衡方程

21、(4)可得J 2+(B+K2)02+K。02=KlKdM+(KlK +1)M將式(2)代人平衡方程(7)整理得可得簡化后的方程Cl M +C2 M +C3 M =jol+(B+K2)0l+K 0l(8)式(8)描述了以方向盤轉角為輸入，扭矩信號為輸出的線性系統函數關系對式(8)兩邊進行拉分析幅頻特性研究系統的助力效果：幅值A()很小時說明系統有很好的助力作用分析相頻特性研究系統的跟蹤性能：相位角 ()小，系統的滯后小，響應靈敏度高線性系統模型中， 、K 、B是轉向系固有參數，K。為扭矩信號系數，K。、K：為電機系數，且均為常量，只有C：、C 為可控量(C2=K1 Kd+(B+K2)K0，C3=

22、K1 K。+K。K0+1)，因此在一定范圍內選擇較大的比例增益K。(C 大)和微分增益K (C：稍大值)就能使幅值A()和相位角 ( )較小，從而優化轉向系的助力作用和系統的響應靈敏度(比例增益K。大，系統的助力效果明顯，微分增益K 能在一定程度上補償系統的響應滯后性，同時也優化了助力作用)3 控制單元電動助力轉向系統的控制電路核心是單片機 ：控制量是電動機的轉矩和轉向；基本輸入信號是扭矩信號和車速信號(包括怠速觸點信號)控制電路見圖2圖2 控制電路圖扭矩信號經測量電路輸向比例微分電路，輸出電壓信號微機根據經放大整形后的車速信號控制程控放大器的程控放大倍數程控放大器輸出的信號分成兩路：一路給絕

23、對值電路控制電機轉矩；一路給極性判斷電路控制電機轉向微機是整個控制單元的中心環節，主要控制功能有： (1)根據輸入的扭矩信號和車速信號控制電機的通斷電當原地轉向(相當于發動機怠速工況時)，此時轉向需要最大助力當車速低于一定值時，轉向也需要助力，繼電器線圈 通電，電機控制電路部分的繼電器常開觸點K。閉合，電機開始運轉當車速高不需要助力時，切斷繼電器線圈電流，電機停轉電機僅在需要助力時運轉，大大節省了能量消耗(2)在不同的車速下，根據輸入信號計算出最優的助力轉矩，并通過電流反饋電路和比較器，把來自微機的電流和電機實際電流相比較，經反饋電路后，使電機電流達到所需值，控制電機轉矩(3)根據極性判斷電路

24、所檢測到的轉矩方向，控制電機的正反轉控制單元有失效保護功能，當電機出現故障不能正常運轉時，只要按下電機電路的常閉觸點K，電機停轉，系統進入人力轉向狀態。機可以稱為第代壓縮機，常見的有搖盤式或斜盤式壓縮機。此種壓縮機一直是汽車空調壓縮機的主導產品，約占所有壓縮機產品的 70 ，隨著技術的不斷進步，軸向型壓縮機不但可以做到小型輕量化，而且最高轉速可達 10000 轉分以上。特別是軸向型壓縮機率先實現了無級可變排量控制，特別受到汽車制造商的青睞。我們實驗室所用的壓縮機就是這種。 （3）旋轉式壓縮機以結構緊湊、效率高、轉速高為主要特點。其中，旋轉葉片式壓縮機是第代壓縮機，它的體積和重量可以做到很小，易

25、于在狹小的發動機艙內進行布置，加之噪聲和振動小以及容積效率高等優點，在汽車空調系統中也得到了一定的應用。但是旋轉葉片式壓縮機對加工精度要求很高，制造成本較高。（4）渦旋式壓縮機可以稱為第代壓縮機。渦旋式壓縮機與傳統壓縮機相比，在等值排量情況下節料性、節能性極高。由于其具有體積小、重量輕、噪音小、無氣閥、零件少、壽命長、容積效率高、性能好和功耗低等優點，因此可使功率下降 10% ，體積減少 40% ，重量下降 15% 。同時還具有高度抗液擊、油擊，制冷速度快，啟動力矩小，高可靠性和噪音低等一系列優點。制冷界普遍認為渦旋式壓縮機是最理想的汽車空調壓縮機。下面所介紹的汽車自動空調系統實訓臺所用的壓縮

26、機體積小，質量輕，可以在狹小的發動機室內安裝，所以此壓縮機是斜盤式壓縮機。3.1.2冷凝器冷凝器和蒸發器它們雖然叫法不一樣，但結構類似。它們都是在一排彎繞的管道上布滿散熱用的金屬薄片，以此實現外界空氣與管道內物質的熱交換的裝置。冷凝器的冷凝指的是其管道內的制冷劑散熱從氣態凝成液態。其原理與發動機的散熱水箱相近（區別只在于水箱的水一直是液態而已），所以它經常被安裝在車頭，與水箱一起，共同享受來自前方的習習涼風?？傊淠魇悄睦餂隹炷睦锶ィ员闫渖崂淠?。蒸發器與冷凝器正好相反，它是制冷劑由液態變成氣態（即蒸發）吸收熱量的場所。 汽車空調系統冷凝器均采用風冷式結構，其冷凝原理是：讓外界空氣強制通過

27、冷凝器的散熱片，將高溫的制冷劑蒸氣的熱量帶走，使之成為液態制冷劑。制冷劑蒸氣所放出的熱量，被周圍空氣帶走，排到大氣中。汽車空調系統冷凝器的結構形式主要有管片式、管帶式和鱔片式三種。(1）管片式它是由銅質或鋁質圓管套上散熱片組成，如圖 3-1所示。片與管組裝后，經脹管處理，使散熱片與散熱管緊密接觸，使之成為冷凝器總成。這種冷凝器結構比較 圖3-1 管片式冷凝器簡單，加工方便，但散熱效果較差。一般用在大中型客車的制冷裝置上。(2)管帶式它是由多孔扁管與S形散熱帶焊接而成，如圖 3-2所示。管帶式冷凝器的散熱效果比管片式冷凝器好一些(一般可高10%左右)，但工藝復雜，焊接難度大，且材料要求高。一般用

28、在小型汽車的制冷裝置上。我們實驗室采用的就是這種冷凝器。圖3-2 管帶式冷凝器1盤管 2散熱片 A氣態制冷劑 B液態制冷劑 (3)鱔片式它是在扁平的多通管道表面直接銳出鱔片狀散熱片，然后裝配成冷凝器，如圖 3-3所示。由于散熱鱔片與管子為一個整體，因而不存在接觸熱阻，故散熱性能好；另外，管、片之間無需復雜的焊接工藝，加工性好，節省材料，而且抗振性也特別好。所以，是目前較先進的汽車空調冷凝器。圖3-3 鱔片式冷凝器(a)散熱片形狀 (b)冷凝器形狀3.1.3蒸發器蒸發器和冷凝器一樣，也是一種熱交換器，也稱冷卻器，是制冷循環中獲得冷氣的直接器件。其作用是將來自熱力膨脹閥的低溫、低壓液態制冷劑在其管

29、道中蒸發，使蒸發器和周圍空氣的溫度降低。同時對空氣起減濕作用。 蒸發器的結構和工作原理如圖 3-4所示。進入蒸發器排管內的低溫、低壓液態制冷劑，通過管壁吸收穿過蒸發器傳熱表面空氣的熱量，使之降溫。與此同時，空氣中所含的水分由于冷卻而凝結在蒸發器表面，經收集排出，使空氣減濕，被降溫、減濕后的空氣由鼓風機吹進車室內，就可使車內獲得冷氣。因此，蒸發器是制冷裝置中產生和輸出冷氣的設備。圖3-4 蒸發器結構原理(a)蒸發器冷卻原理 ; (b)蒸發器結構1-排管 2-散熱片 3-來自膨脹閥的液態制冷劑 4-氣態制冷劑 5-車室內熱空氣 6-吹出的冷氣3.1.4膨脹閥膨脹閥也稱節流閥，是組成汽車空調制冷系統

30、的主要部件，安裝在蒸發器入口處，是汽車空調制冷系統的高壓與低壓的分界點。其功用是：把來自貯液干燥器的高壓液態制冷劑節流減壓，調節和控制進入蒸發器中的液態制冷劑量，使之適應制冷負荷的變化，同時可防止壓縮機發生液擊現象(即未蒸發的液態制冷劑進入壓縮機后被壓縮，極易引起壓縮機閥片的損壞)和蒸發器出口蒸氣異常過熱。汽車空調制冷系統用的熱圖3-5內平衡式膨脹閥 圖3-6外平衡式膨脹閥1-濾網 2-孔口 3-閥座 4-過熱彈簧5-出口 6-調整彈簧 7-內平衡管力膨脹閥有兩種形式。汽車空調制冷系統采用的感溫式膨脹閥，也叫熱力膨脹閥，它是利用裝在蒸發器出口處的感溫包來感知制冷劑蒸氣的過熱度（過熱度是指蒸氣實

31、際溫度高于蒸發溫度的數值），由此來調節膨脹閥開度的大小，從而控制進入蒸發器的液態制冷劑流量。感溫包和蒸發器出口管接觸，蒸發器出口溫度降低時，感溫包、毛細管和薄膜上腔內的液體體積收縮，膨脹閥閥口將閉合，借以限制制冷劑進入蒸發器。相反.如果蒸發器出口溫度升高，膨脹閥量口將開啟。借以增加制冷（1）內平衡式：內平衡式熱力膨脹閥是從蒸發器進口導入平衡壓力。制冷劑在蒸發器中流動時產生壓力損失不大時，一般采用內平衡式。如圖3-5。（2）外平衡式：外平衡式熱力膨脹閥是從蒸發器出口導入平衡壓力的，外平衡式就是比內平衡式多了一個外平衡式管。如圖3-6。如果制冷劑在蒸發過程中流動損失大，造成壓降大，則應采用外平衡式

32、。3.1.5儲液干燥器貯液干燥器實際上是一個貯存制冷劑及吸收制冷劑水分、雜質的裝置。一方面，它相當于汽車的油箱，為泄露制冷劑多出的空間補充制冷劑。另一方面，它又像空氣濾清器那樣，過濾掉制冷劑中摻雜的雜質。貯液干燥器中還裝有一定的硅膠物質，起到吸收水分的作用。貯液干燥器的結構如圖 3-7所示。它主要由外殼、視液鏡、安全熔塞和管接頭等組成。它的外殼由鋼材焊接或拉伸而成，在其內部裝有中心吸管、干燥劑和過濾網等。制冷劑在貯液器中的流動情況如圖中箭頭所示。在貯液器上部出口端裝有一個玻璃視液鏡，用于觀察制冷劑在工作時的流動狀態，由此可判斷制冷劑量是否合適，以及制冷系統的基本工作情況。貯液器一般均安裝在冷凝

33、器旁或其它通風良好的地方，這是為了便于連接和安裝，且易從頂部玻璃視液鏡觀察制冷劑的流動情況。對直立式貯液器而言，安裝時，一定要垂直，傾斜度不得超過15。在安裝新的貯液干燥器之前，不得過早將其進出管口的包裝打開，以免濕空氣侵入貯液器和系統內部，使之失去除濕的作用。安裝前一定要先搞清楚貯液器的進、出口端，否則容易裝錯。在貯液器的進出口端一般都打有記號，如進口端用英文字母IN，出口端用OUT表示，或直接打上箭頭以表示進、出口端。3.1.6電磁離合器在非獨立式汽車空調制冷系統中，壓縮機是由汽車主發動機驅動的。為了使空調制冷系統的開、停不影響發動機的工作，壓縮機的主軸不是與發動機曲軸直接相連，而是通過電

34、磁離合器把動力傳遞給壓縮機的。電磁離合器是發動機和壓縮機之間的一個動力傳遞機構，受空調開關、溫控器、空調放大器、壓力開關等控制，在需要時接通或切斷發動機與壓縮機之間的動力傳遞。另外，當壓縮機過載時，它還能起到一定的保護作用。因此，通過控制電磁離合器的結合與分離，就可接通與斷開壓縮機。電磁離合器由皮帶輪、電磁線圈、壓力板等主要部件組成。如圖3-8，當空調開關接通時，電流通過電磁離合器的電磁線圈，電磁線圈產生電磁吸力，使壓縮機的壓力板與皮帶輪結合，將發動機的扭矩傳遞給壓縮機主軸，使壓縮機主軸旋轉。當斷開空調開關時，電磁線圈的吸力消失。在彈簧作用下，壓力板和皮帶輪脫離，壓縮機便停止工作。圖3-7儲液

35、干燥器的結構圖 圖3-8 電磁離合器的工作原理1-視野鏡 2-過濾網 3-干燥劑 1-帶輪 2-壓縮機殼體 3-線圈 4-摩擦板4-吸出管 5-儲液罐 5-驅動盤 6-彈簧爪3.1.7鼓風機 汽車空調制冷系統采用的鼓風機，大部分是靠電機帶動的氣體輸送機械，它對空氣進行較小的增壓，以便將冷空氣送到所需要的車室內，或將冷凝器四周的熱空氣吹到車外，因而風機在空調制冷系統中是十分重要的設備。 風機按其氣體流向與風機主軸的相互關系，可分為離心式風機和軸流式風機兩種。（1）離心式風機離心式風機的空氣流向與風機主軸成直角，它的特點是風壓高、風量小、噪音也小。蒸發器采用這種風機，因為風壓高可將冷空氣吹到車室內

36、每個乘員身上，使乘員有冷風感。噪音小是設計空調的一項重要指標，車室內噪音小，乘員不致于感到不適而過早疲勞。至于風量小，在設計、選型時可考慮周全。離心式風機主要由電機、風機軸(與電機同軸）、風機葉片、風機殼體等組成，如圖3-9所示。風機葉片有直葉片、前彎片、后彎片等形狀，隨葉輪葉片形狀不同，所產生的風量和風壓也不同。（2）軸流式風機軸流式風機的空氣流向與風機主軸平行，它的特點是風量大、風壓小、耗電省、噪音大。冷凝器采用這種風機，因為風量大可將冷凝器四周的熱空氣全部吹走。耗電省是車用電器最重要的要求，軸流式風機能滿足這種要求。至于軸流式風機的缺點，如風壓小、噪音大，對冷凝器來說不是大問題，因為冷凝

37、器只要將其四周的熱空氣吹離即可，并不要求將熱空氣吹得很遠，所以風壓小不影響冷凝器正常工作；另外，冷凝器是安裝圖3-9 離心式風機結構示意圖 圖3-10軸流式風機結構示意圖1-風機葉片 2-風機殼體 3-風機軸 4-電機 1-風扇葉 2-鍵 3-電機 4-風機軸在車室外面的，所以風機噪音大也不影響到車內。軸流式風機主要由電機、風機軸、風機葉片、鍵等組成，如圖 3-10示。葉片固定在骨架上，葉片常做成3、4、5片不等，葉片骨架穿在電機軸上，由鍵帶動旋轉。3.2汽車空調系統的分類一般汽車空調系統的分類有以下幾種方式：1、按功能可分為單一功能和組合式兩種。 （1）單一功能是指制冷、暖風各自獨立，自成系

38、統，一般用于大、中型客車上。 （2）組合式是指制冷、暖風合用一個鼓風機、一套操縱機構。這種結構又分為制冷、暖風可同時工作兩種方式，多用于轎車上。 2、按驅動方式可分為非獨立式汽車空調系統和獨立式汽車空調系統兩種. （1）非獨立式汽車空調系統： 空調制冷壓縮機由汽車本身的發動機驅動，汽車空調系統的制冷性能受汽車發動機工況的影響較大，工作穩定性較差。尤其是低速時制冷量不足，而在高速時制冷量過剩， 并且消耗功率較大，影響發動機動力性。這種類型的汽車空調系統一般用于制冷量相對較小的中、小型汽車上。 （2）獨立式汽車空調系統:空調制冷壓縮機由專用的空調發動機(也稱副發動機)驅動，汽車空調系統的制冷性能不

39、受汽車主發動機工況的影響，工作穩定，制冷量大，但由于加裝了一臺發動機，不僅成本增加，而且體積和質量增加。這種類型的汽車空調系統多用于大、中型客車上。第四章 汽車自動空調實訓臺簡介4.1設備簡介本產品采用豐田凌志300自動空調系統實物組成，并具有自診斷功能、故障碼存儲以及故障碼顯示（如圖4-1）；可動作演示自動空調系統對溫度、風速、換氣、風口切換等自動控制多種教學內容需求。面板上設有大型彩色原理圖，清晰可見該系統的結構組成和工作原理；并設有與原車相一致的電路圖，并設有各個傳感器電壓表和執行器工作指示燈等工況顯示功能。在面板表面設置有檢測端子，可利用儀器，檢測線路各點的實時數據和系統故障的排除。面

40、板后面設有智能故障設置系統，可實時檢測，模擬線路斷路、短路等故障，即時反應系統工作狀態的變化，充分學習原理知識和故障分析、排除，還可以通過PC機進行對學生的考試等。本實驗臺裝大功率變頻器可演示空調系統在高中低轉速下的制冷工況。本實驗設備操作方便，安全可靠。 4.1.1功能特點1、彩色安全氣囊系統原理圖的高級面板，表面加裝不銹鋼或鋁合金邊框包裹；2、LED燈顯示各個伺服電動機工作情況；3、數字顯示電壓表顯示各傳感器數據電壓； 4、采用大功率電動機作為動力源，可實現多種速度下的制冷工況。5、配備有溫度表，可實時顯示各個進出氣氣區域的溫度情況。6、配備多功能故障設置板，可實時附加電阻、電壓，并可作線

41、性不間斷調整；7、面板上, 在電控制單元上設有檢測端子，實時進行電壓、波形以及電阻等數據檢測；8、具有自診斷功能，可通過液顯屏讀出相應的故障碼；9、臺架上附加有高低空調專用壓力表，實時顯示空調制冷時的工作壓力變化；10、帶滾輪式可移動臺架，表面經高溫噴塑防銹處理。4.1.2主要技術參數外形尺寸（長*寬*高）：1240mm*700*2100工作電源：交流380V/ 220V動力源：大功率變頻電動機重量：250Kg工作溫度：-25-704.2組成元件功能說明1、數字顯示電壓表：顯示空調系統各個傳感器的信號電壓變化；2、執行器工作指示燈：用于顯示執行器元件的工況，當元件工作或接通時點亮。3、陽光傳感

42、器：感應陽光照度，給于電控單元參考信號。4、彩色電路圖和系統結構原理圖：布滿面板表面，適用于電控原理和系統結構的教學。用于表明空調系統電路圖和系統結構原理圖。5、伺服電動機原理圖：繪制伺服電動機內部的結構原理圖。6、空調系統控制器：位于面板中心、為空調系統的微電腦控制單元，包括狀態開關和液晶顯示屏。用于采集各傳感的信號后，根據自身預編程的標準，對分布于空調系圖4-1 汽車自動空調系統實訓臺統中的執行器進行相應的控制，簡化人工操作過程，從而根據實際需要調節風速、風量、溫度等，滿足車內空調的舒適性要求。7、點火開關：時系統供電，時起動系統。8、檢測端子：位于面板電路圖、電控單元內檢測點，便于儀器檢

43、測空調系統的工況。9、溫度表：顯示進氣溫度、蒸發器溫度、出風口溫度以及室內溫度。10、變頻器顯示器：主要顯示電動機轉速（發動機轉速）參數，當變頻器發生故障時顯示故障代碼。11、高低壓側壓力表：可讀取高壓表和低壓表的顯示值，診斷制冷是否正常。12、高低速度選擇開關：開關打下為怠速工況為800r/min，壓縮機工作時為1000 r/min，開關打上為高速工況。13、空調系統總成：空調通風系統位于面板下方，由空調系統主要由壓縮機、蒸發器、冷凝器、膨脹閥、儲液干燥器、高、低壓管、通風系統阻尼控制器、熱水閥等組成。用于制造冷氣和暖氣，和實車一樣。14、阻塞電磁閥：位于鼓風機的下方，用于設置高壓管路阻塞故

44、障，其阻塞不要超過秒。15、變頻器：主要用于調節電動機的速度，對電動機的性能進行控制。16、壓縮機：將制冷劑氣體壓縮成高溫高壓氣體，排入冷凝器。17、電動機：用于給空調制冷系統壓縮機動力、供給模擬空調系統工作時對動力系統的影響。18、接水盆：位于面板后下方，用于接蒸發器流出的水分。4.3操作說明（1）安全操作規定1.設備運行時，不要觸摸風扇和動力系統。2.電機動力臺架注意用電安全。3.禁止短路面板上的檢測端子，以防損導線和元器件。（2）運行前的準備1.檢查各元器件上的接頭堅固情況。2.檢查面板上的故障設置開關是否導通狀態。3.檢查動力系統部分有無阻擋。4.設備插交流電壓時，要注意用電安全。5.

45、檢查管路阻塞閥處于打開狀態。（3）啟動步驟警告：未做好啟動前的準備工作，不允許啟動設備。啟動時，應檢查動力系統上下、周圍有無妨礙設備工作的物品，確認無識后，方可啟動。1.設備插交流電壓插關。2.閉合漏電開關，此時動力電機工作。3.面板上點火開關轉動到“”位置。4.空調系統控制面板拔到制冷位置，此時空調系統工作。5.轉動鼓風機開關調出風口的風速。第五章 汽車自動空調實訓臺的工作原理5.1 制冷系統的工作原理汽車空調制冷系統由壓縮機、冷凝器、貯液干燥器、膨脹閥、蒸發器和鼓風機等組成。如圖 5-1所示，各部件之間采用銅管（或鋁管）和高壓橡膠管連接成一個密閉系統。制冷系統工作時，制冷記憶不同的狀態在這

46、個密閉系統內循環流動，每個循環又分四個基本過程：1、壓縮過程：壓縮機吸入蒸發器出口處的低溫低壓的制冷劑氣體，把它壓縮成高溫高壓的氣體排除壓縮機。2、放熱過程：高溫高壓的過熱制冷劑氣體進入冷凝器，由于壓力及溫度的降低，制冷劑氣體冷凝成液體，并放出大量的熱。3、節流過程：溫度和壓力較高的制冷劑液體通過膨脹裝置后體積變大，壓力和溫度急劇下降，以霧狀（細小液滴）排除膨脹裝置。圖5-1 空調制冷系統基本原理1-壓縮機 2-冷凝器 3-貯液干燥器 4-膨脹閥；5-鼓風機 6-空氣流 7-蒸發器 4、吸熱過程 ： 霧狀制冷劑液體進入蒸發器，此時制冷劑沸點遠低于蒸發器內溫度，故制冷劑液體蒸發成氣體。在蒸發過程

47、中吸收周圍大量的熱量，變成低溫低壓的蒸氣又回到壓縮機。其實汽車空調和我們熟悉的家用空調制冷原理是一樣的。壓縮機往往是安裝在發動機上，并用皮帶驅動（也有直接驅動的），冷凝器安裝在汽車散熱器的前方，而蒸發器在車里面，工作時從蒸發器出來的低壓氣態致冷劑流經壓縮機變成高壓高溫氣體，經過冷凝器散熱管降溫冷卻變成高壓低溫的液體，再經過貯液干燥器除濕與緩沖，然后以較穩定的壓力和流量流向膨脹閥，經節流和降壓最后流向蒸發器。致冷劑一遇低壓環境即蒸發，吸收大量熱能。車廂內的空氣不斷流經蒸發器，車廂內溫度也就因此降低。液態致冷劑流經蒸發器后再次變成低壓氣體，又重新被吸入壓縮機進行下一次的循環工作。在整個系統中，膨脹

48、閥是控制致冷劑進入蒸發器的機關，致冷劑進入蒸發器太多就不易蒸發而太少冷氣又會不夠，因此膨脹閥是調節中樞。而壓縮機是系統的心臟，系統循環的動力源泉。 盡管汽車空調的空調系統的原理與其它空調系統是相同的，但汽車空調是移動式車載的空調裝置，它與固定式空調系統相比，動轉條件更惡劣，隨汽車行駛的顫振，空調系統的制冷劑比固定式更容易泄漏，空調系統的維修與保養也比固定式頻繁。5.2水暖式暖風系統的工作原理在現代轎車上，如果按照熱源的種類進行劃分，汽車暖風系統主要分為兩種：一種是以發動機冷卻液為熱源（目前絕大多數車輛使用），另外一種是以燃料為熱源（少數中高檔轎車和大客車采用）。主要說說第一種，它也稱為余熱水暖

49、式系統，實驗室用的就是該暖風系統。該系統利用發動機的冷卻水為熱源來供暖的系統。小轎車、貨車和小型包車常用這種裝置。此種暖風系統因其使用成本低廉取暖效率較高，深受廣大汽車廠商青睞。這種暖風系統多與汽車空調系統做在一起，因此它的操作方式與制冷系統的操作是一樣的，只不過是需要通過溫度調節裝置進行切換。該系統由暖風小水箱、鼓風機、操控裝置及風道組成。系統的工作原理是：當發動機冷卻液溫度較高時，冷卻液流過暖風系統中的熱交換器（一般稱為暖風小水箱），將鼓風機送來的空氣與發動機冷液進行圖5-2 汽車空調暖風系統的工作原理熱交換，空氣加熱后被鼓風機通過各出風口送入車內。其熱循環過程如下：汽缸體內部多余的熱量冷

50、卻液被加熱水泵驅動冷液流動節溫器（一種溫度閥門）加熱空調內的暖風加熱器-冷卻液流回缸體內的水道。通過這樣的循環，發動機散發的熱量就被利用起來給我們提供暖暖的熱風了。余熱式水暖系統裝置簡單而供熱可靠，不另需燃料，只要發動機工作，便可產生熱水。其缺點是必須在發動機冷卻水溫度上升到大循環時才能供暖，在寒冷季節供暖量顯得有些不足，甚至導致發動機過冷，影響發動機的正常工作；在停車取暖時，發動機的運行增加了發動機的磨損；大型客車僅依靠這種裝置難以運行。5.3 控制系統的工作原理上面所介紹的汽車自動空調實訓臺使用的是微型計算機控制的汽車空調系統。這種汽車空調系統以微型計算機為控制中心，結合各種傳感器對汽車發

51、動機的有關運行參數(如水溫、轉速等)、車外的氣候條件(如氣溫、空氣濕度、日照強度等)、車內的氣候條件(如平均溫度、濕度等)、空調的送風模式(如送風溫度、送風口的選擇等)以及制冷壓縮機的開停狀況、制冷循環有關部位的溫度、制冷劑壓力等多種參數進行實時檢測，并與操作板送來的信號(如設定溫度信號、送風模式信號等)進行比較，通過運算處理后進行判斷，然后輸出相應的調節和控制信號，通過相應的執行機構(如電磁真空轉換閥和真空驅動器、風門電動機、繼電器等)，對壓縮機的開停狀況、送風溫度、送風模式、熱水閥開度等作及時的調整和修正，以實現對車內空氣環境進行全季節、全方位、多功能的最佳控制和調節。圖5-3微型計算機控

52、制原理圖1、2-真空驅動器 3-回風風門 4-蒸發器 5-蒸發器傳感器 6-加熱器芯7-溫度門 8-出風口轉換風門 9-鼓風機 10-壓縮機 11-反饋電位器12-溫度們控制驅動器 13-熱水閥 14-轉換風門真空驅動器 15-乘室16-車內溫度傳感器 17-日照傳感器 18-微型計算機 19-運行方式開關20-溫度設定開關 21-發動機溫度傳感器 22-車外溫度傳感器圖5-3是微型計算機控制原理圖，從圖可知，微型計算機控制的空調分四部分，輸入信息和數據，輸出指令，主計算機的演算、記憶、判斷、計時、指示故障等，計算機的外圍是指令的轉換器和執行器。輸入的信號有四類：1)車內溫度、大氣溫度和太陽輻射三個傳感器(熱敏電阻)輸入的信號。