汽车空调、主动悬架系统课件

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1、汽车空调系统空调系统的组成及功用汽车空调系统按其功能可分为制冷系统、加热 系统、通风与空气净化系统和控制系统等几 个主要组成部分。 制冷系统 采用蒸气压缩式制冷原理，对车内空 气或由外部进入车内的新鲜空气进行冷却或 除湿，使车内空气变得爽舒适。 加热系统 采用热水式加热装置，利用发动机冷 却水给车内空气或由外部进入车内的新鲜空 气加热，以达到取暖、除湿的目的。在冬天还 可以给前风挡玻璃除霜、除雾。 通风装置 离心式鼓风机将外部新鲜空气吸进车 内，对车内空气进行置换，以达到制冷、加 热及通风的功效。通风装置除鼓风机外，还 有滤清器、进风口、风道及出风口。 空气净化系统 除去车内空气中的尘埃臭味，

2、使 空气清洁，简单的方法是在通风口处加装灰 尘滤清器。先进的轿车上还装有空气质量传 感器，当空气质量不良时，使初步过滤的气 流再通过活性碳阀门，进一 步净化。加湿装置 在气温较冷时，对车内空气加湿，使 车内空气相对湿度达 到4050。 操纵控制系统 该系统主要由电气元件、真空机 构和操纵机构组成。一方面对制冷系统、加 热系统的温度和压力进行控制并进行安全保 护，同时对车 内空气温度、风量及出风方向 进行控制。自动空调系统就是指操纵控制系 统自动化。 把上述各部分的全部或部分组合在一起安装、或 单独安装在汽车上，便组成了汽车空调系统 ，轿车上多采取组合式。加湿装置、空气净 化装置和强制通风装置，

3、一般只在高级轿车 和大客车上采用。就是多种部件组装在一起的 空调器总成。目前轿车 空调所采用的这种整体冷暖组合 式，其特点是能将冷风和暖气根据需要 按适当的比例混合在一起，空气调节为 再热混合式调节 型式，这种型式是把经 过冷却降温除湿后的空气再将其小幅度 提高温度，进一步降低湿度，达到使人 舒服的程度。这种再加热型的轿车 空调 ，要求制冷系统有较大的冷却能力，以 便加大空气的预冷深度，为再加热储备 冷量。空调系统在车上的布置，如图所示仍结合图 Santana轿车暖风与空调控制来说明空调系统 四季的使用。季 节：夏季目 标：为车内提供冷气控 制： 接通风量旋钮17 接通空调AC开关调节键 13

4、控制热水阀9和调温风门（ 未画）的开度 调节键 12和14，均应放在中部位置结 果： 鼓风机转动通风 制冷系统工作，车内外空气通过蒸发 器降温除湿 ，控制加热器的温度、控制已冷却的空气 经再加热的比例，达到适宜的送风温度和湿度， 不 供给车厢 上部和人体足部暖气和除霜暖气季 节：冬季目 标：为车内提供暖气控 制：接通风量旋钮17（在低档位）不按空调AC开关调节键 13向右滑动调节键 12、14至加大位置结 果：控制气流流速 制冷系统不投入工作加大热水阀9及调温风门（未 画出）的开度，提高送出暖气的温度使足部出风口E出暖气，出风口 A、B出暖风去除 霜也给车厢 加热季 节：春秋两季 目 标：空调

5、作为强制通风换 气装 置使用控 制：将进风 口门3开大调节键 13至热水阀9关闭风量旋钮放在高档位 结 果：增加外部新鲜空气的进入不对空气加温 车厢 内强制换气 自动空调系统 分 类：自动空调系统采用一般空调系统的 基础部件。主要差别在于自动空调系统能保 持预先设置的舒适程度，如同驾驶员选择 的 那样。它利用传感器确定当前的温度，然后系 统能够按需要调节暖风或冷风。 系统用执行 机构开、闭气流混合门以达到适宜的车内温度 。有些系统还控制鼓风电动 机的转速，使湿 度更符合驾驶员 的要求。 自动空调系统分两类：半自动空调系统 和全自动空调系统，两者的主要差别在 于是否有自诊断功能。半自动空调系统

6、没有提供故障码存储器，全自动空调系 统具有监控系统，监控系统的随机存取 存储器（RAM）存储诊 断码。其次的差 别是所用的执行机构型式和传感器数量 。 虽然两类系统的工作方式有所不同，但 它们都设计 成按预先设置的舒适程度控 制车内的温度与湿度，车内保持的温度 与湿度与车外的气候条件无关。车内的 湿度保持在45至55。自1986年来在CM汽车公司生产的汽车上 广泛使用这种控制方法。该系统具有几 块模块，使用了多路系统共享信息。 BCM对全自动空调系统实现 中央控制 。BCM监控所有系统传 感器和开关，得 到的数据与程序指令作比较，然后命令 执行机构对系统作精确控制。 部 件 气候控制板（CCP

7、）装有一块 电路板，它将驾驶员 的输入变换为电 信号。CCP与BCM通过数据电路相 互通信。送至CCP的信息可由真空荧光 显示器显示出来。 BCM通过几个传感器监控空调系统，高压管路 上的温度传感器监测制冷剂高压侧温度，根 据R12或R13a制冷剂的压力和温度的关系 ，BCM能将监测得的制冷剂高压侧温度换算 为压力，由制冷剂低压侧温度传感器监测的 温度，BCM以相同方法换算为压力。BCM还 得到来自蓄压罐的压力开关信号。如果空调系 统不在设定的参数范围内工作，BCM便将冷 气压缩机离合器分离。 程序装置用一个双向电动机调节混合风 门的开度。程序装置有5个操纵真空到各个模 式风门和暖风加热器供水

8、阀的电磁阀。所有 调节和操纵均通过BCM。 功率模块控制鼓风电动 机。功率模块 得 到来自BCM的鼓风机驱动信号，将信号放大 到能驱动鼓风电动 机按预定转速旋转。工作原理 车身计算机模块（BCM）根据控制器总 成（驾驶员输 入）、外界温度和车内温度传 感器的输入，计算出一个代表驾驶员 需要得 到的暖气与冷气数量的程序号。根据此程序号 确定气流分送模式、鼓风机转速、混合风门 开度。 为了使进入乘员舱的气流温度恰当地混 合，BCM监测外界和车内温度、制冷剂低压 管路平均温度、发动机冷却液温度。这些输 入与程序号组合，BCM命令程序装置把气流混 合门放到适当位置，以此修正进入空气的温度 。程序装置反

9、馈电位计也受BCM监测。鼓风机转速由程序号和驾驶员输 入需要 的温度值的组合而定程序装置中的5个电磁阀分别操纵由机械 和真空控制的风门 。进风门 、朝上朝 下出风门 和空调器除霜风门 是个别控制 的。从BCM送至程序装置的命令，控制 电磁阀动 作 冷气压缩机离合器的控制是由发动机控制模 块（ECM）按照BCM的输入来执行的。ECM 根据制冷剂高压侧和低压侧温度传感器送到 BCM的输入信号，控制压缩机离合器的离合 。此外，ECM预测离合器的周期性变化，据 此适当地调节发动 机的怠速。BCM监测系统的输入和反馈信号，如果 这些电压信号与程序参数不一致，BCM便点 亮“维修空调”指示灯。程序号为0，

10、代表冷气 最大，100代表暖气最大。当在诊断模式时能 观察到程序号。驾驶 人员在面板上输入控制要求后，车身 模块依据“厢内温度”、“外界温度”和“日 光照射量”的输入参数，对自动空调系 统进 行控制。 通过五个电磁阀和五个真 空执行机构分别控制进风 口阀门 、加热 器供水阀门 、朝上或朝下出风门 及除霜 风门 的开启度，以达到自动空调的目的 。自动座椅电子控制系统自动座椅的电子控制系统电 路原理 自动座椅电子控制系统电路原理框图由座椅 位置传感器、电子控制器ECU和执行机构的 驱动电 机三大部分组成。位置传感器部分包 括座椅位置传感器、后视镜位置传感器、安 全带扣环传感器以及方向盘倾斜传感器等

11、； ECU包括输入接口、微机CPU和输出处理电路 等；执行机构主要包括执行座椅调整、后视 镜调整、安全带扣环以及方向盘倾斜调整等 微电机，而且这些电机均可灵活地进行正、 反转，以执行各种装置的调整功能。另外， 该系统还备 有手动开关，当手动操作此开关 时，各驱动电 机电路也可接通，输出转矩而 进行各种调整。电控悬架 汽车的悬架一般由弹性元件、减振器和导向元件 组成。其作用是连接车身与车轮，以适当的刚性 支承车轮，并吸收路面的冲击，改善车辆的舒适 性和平顺性；还可以稳定汽车行驶，改善操纵性 。悬架作用中的平顺性与操纵稳定性有着相互矛 盾的关系。若想改善汽车的舒适性和平顺性而采 用较软的弹性元件，

12、那么就会增加转弯时的侧倾 及加速或制动时的前后颠簸，从而使操纵稳定性 变差。同样，若想改善汽车的操纵稳定性而采用 较硬的弹性元件，那么将增加汽车对路面不平度 的敏感性，从而降低平顺性。如何调整两者之间 的关系，有时竟是非常困难的事，只能根据汽车 的用途加以调整。 另外，对于传统悬架当其结构确定后，就 具有固定的悬架刚度和阻尼系数，在汽 车行驶的过程中不能人为地控制加以调 节，因此称为被动悬架。随着电子技术 的发展，出现了电控悬架。它是通过电 子控制单元(ECU)来控制相应的执行元件 ，改变悬架特性以适应各种复杂的行驶 工况对悬架系统的不同要求，从而使舒 适性、平顺性和操纵稳定性同时得到改 善。

13、电控悬架可以调节悬架刚度和阻尼 系数，突破被动悬架的局限区域，因此 ，电控悬架是一种主动悬架。 主动悬架 一般由传感器检测 系统运动的状态信号 ,反馈到电控单元ECU,然后由ECU发出 指令给执 行机构主动力发生器，构成闭 环控制。通常采用电液伺服液压缸作为 主动力发生器，它由外部油源提供能量. 力发生器产生主动控制力作用于振动系 统，自动改变弹 簧刚度和减振器阻尼特 性参数。主动悬 架除了控制振动还 可以 控制汽车的姿态和高度。 主动悬架一般包括决策和执行两大部分，决策部 分由ECU和传感器等组成闭环控制系统，通 过监测 道路条件、汽车的运行状态和驾驶员 的需求，按照所设定的控制规律向执行机

14、构适 时地发出控制命令；执行部分包含装在每个 车轮上的电液执行机构、动力源等。目前液 压伺服机构是主动悬架较为理想的执行机构 。结构布置上千种方法是采用液压伺服缸与普 通弹簧并联，优点是用被动弹簧来承受车体 重量，可以使所需的外界能源大大减少，但执 行机构需要有较高的频响特性；另一种方法是 采用液压伺服缸与普通被动弹簧串联，优点 是执行机构仅需具有较低的频响特性即可， 但所需要的外界空间和外界能源相对较大。 主动悬架控制方法主要有反馈控制、预测控制和决策 控制三种反馈控制。悬架研究通常采用的l4汽 车模型和反馈控制框图。主动悬 架反馈 控制方法实现 了执行机构实时连续调 节，对控制系统的稳定性

15、、精确性和反 应速度要求较高，需测量的信息和计算 量较大。通常是采用最优控制算法和自 适应控制算法，将“悬架控制”处理成为 跟踪问题 或随机干扰滤 波器问题 。最优 控制算法是应用状态空间方法，采用状 态变 量表达加权的二次性能指标，通过 求解优化问题获 得控制执行机构的最优 控制规律。这种控制规律在某种意义上是一定的性能 指标(通常是车体加速度均方值)达到最 小；自适应控制算法是通过对车 体和悬 架系统的状态监测 ，在线积 累与控制作 用有关的信息，并修正控制系统的结构 参数和控制规律，使给定的性能指标尽 可能达到最优并保持最优。预测 控制。预测 控制是在反馈控制的基 础上，由附加的预测时间

16、 LV(L为测 量距离，V为车 速)的遥测传 感器及有关 的电子系统构成。这样 的系统中发出有 关控制指令所需的未来信息可预先测量 到，而不是当“干扰”经历车轮时 再“响应 ”，就能使执行机构韵动作与实际 要求相 同步，从而不仅可以减少动力需求，同 时也能改善行驶性能。研究解决有关控 制指令所需的信息如何得到，又如何以 更有效的方法应用到悬架控制中的问题 称为“预测 控制”。预测 控制系统的控制规律中包含了状态变 量线性函数的反馈和未来干扰积 分函数 的前馈部分。其中前馈部分用于校正执 行机构的惯性，这对车轮 意味着有较好 的路面形状跟踪性能，对车 体则意味着 有较平缓的瞬态响应。因此，预测 控制 是降低路面干扰对车轮 和车体冲击的有 效方法。 决策控制。这种控制方法是预先测量 汽车在不同路面和工况下行驶的振动响 应，并通过优 化计算得到所需的最佳悬 架刚度和阻尼系数，存入主动悬 架控制 系统ECU的ROM中。实际应 用中， ECU不断地检测 汽车行驶过 程中的振动 响应，即刻查出对应 工况下应选 的最优 或次