文/吉林 徐宗炯 鹿洪濤

邁騰轎車空調(diào)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

文/吉林 徐宗炯 鹿洪濤

徐宗炯

(本刊專家委員會(huì)委員)

高級(jí)工程師，曾任吉林林學(xué)院電工和林機(jī)實(shí)驗(yàn)室主任，參編并主審《國(guó)內(nèi)外汽車電路圖集》等多部汽車電路圖集，改畫了大量電路原理圖和教學(xué)掛圖，在汽車電路圖的研修方面造詣?lì)H深。

汽車上多采用非獨(dú)立式(與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸共用皮帶傳動(dòng))定排量(壓縮機(jī)曲軸或斜盤、壓縮機(jī)活塞行程固定)的空調(diào)制冷系統(tǒng)，所以，隨著汽車行駛速度的提高，空調(diào)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速也隨之增加，壓縮動(dòng)耗也增加，使空調(diào)的制冷能力提高很多，這時(shí)，由于車速的提高，冷卻的涼風(fēng)進(jìn)入空調(diào)氣箱的量也大大增加，冷凝器的散熱能力也會(huì)增強(qiáng)，這樣就會(huì)使車室內(nèi)冷量增加過(guò)多，溫度下降幅度過(guò)大，破壞了乘車的舒適性。

定排量空調(diào)壓縮機(jī)的皮帶輪處一般都有電磁離合器，在車內(nèi)溫度變動(dòng)時(shí)，電磁離合器會(huì)在溫控開關(guān)和空調(diào)控制單元的作用下頻繁離合，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和車上電控系統(tǒng)造成嚴(yán)重干擾。因此，為了滿足汽車空調(diào)負(fù)荷變化的要求，變排量壓縮機(jī)便應(yīng)運(yùn)而生。它能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車內(nèi)溫度隨時(shí)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的吸排氣量，使壓縮機(jī)的制冷能量輸出與車內(nèi)熱負(fù)荷完美配合，不僅能營(yíng)造出更加舒適的車內(nèi)環(huán)境，還能降低燃油油耗，減少噪聲。

一、變排量空調(diào)壓縮機(jī)的分類

1．機(jī)械控制式

機(jī)械控制式也稱內(nèi)部調(diào)節(jié)式，它主要靠一個(gè)壓力控制閥將盤箱與壓縮機(jī)的進(jìn)氣道(低壓)相通，或與壓縮機(jī)的排氣道(高壓)相通，借以改變盤箱內(nèi)的壓力?；钊c壓縮機(jī)軸之間也不再是固定的推送行程，而是可以隨著盤箱壓力的變化改變活塞下行的行程，如奧迪A6。

2．電控控制式

綜合汽車外部運(yùn)行條件如環(huán)境溫度、太陽(yáng)輻射、車內(nèi)溫度、蒸發(fā)器溫度等，將控制者的意圖直接傳遞給控制閥，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)排量的改變。電控調(diào)節(jié)閥有影響快、調(diào)節(jié)精度高的兩種類型，即電磁式和步行電機(jī)式?，F(xiàn)代多采用步進(jìn)電機(jī)式，如波羅、奧迪A6L等。

二、空調(diào)壓縮機(jī)排量調(diào)節(jié)原理

排量的調(diào)節(jié)是通過(guò)安裝在壓縮機(jī)后蓋內(nèi)的控制閥來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其主要由波紋管、錐閥、球閥及其他輔件構(gòu)成。錐閥控制搖盤箱與排氣道(高壓1.0～2.5MPa)之間的通道，控制閥利用波紋管來(lái)感受吸氣壓力的變化，再通過(guò)閥桿實(shí)現(xiàn)對(duì)球閥和錐閥的開度調(diào)節(jié)，從而改變活塞在汽缸中上下腔的壓力差。這樣，活塞的上止點(diǎn)可能變化不大，下止點(diǎn)可能達(dá)不到原定位置，從而使搖盤和使動(dòng)盤的傾斜角發(fā)生變化，改變了活塞的行程，也就改變了壓縮機(jī)的輸出排量。

1.當(dāng)汽車低速行駛時(shí)，迎合冷風(fēng)量吸入較少，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也較低，車內(nèi)溫度較高，蒸發(fā)器蒸發(fā)量較大，吸氣管道壓力較大，波紋管被壓縮，其總的長(zhǎng)度縮短。當(dāng)?shù)蛪呵晃鼩夤艿赖膲毫Υ笥谀骋粩?shù)值時(shí)，球閥首先關(guān)閉高壓通道，繼而打開低壓通道，從而使擺盤腔(活塞下方)與壓縮機(jī)進(jìn)氣管相通，擺盤腔內(nèi)壓力變小，活塞上方承受的制冷劑壓力遠(yuǎn)大于下方壓力，活塞下行的阻力減小，活塞使使動(dòng)板和擺盤傾斜較大的角度，增大活塞行程，增加排量，此時(shí)，擺盤腔的壓力等于吸氣壓力。

2.當(dāng)汽車行駛速度提高，迎面冷風(fēng)量吸入較多，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也提高，車室內(nèi)溫度自然下降，蒸發(fā)器的蒸發(fā)壓力也隨之降低，吸氣管道壓力也減小，波紋管膨脹，繼而關(guān)閉錐形閥的低壓通道，高壓蒸汽進(jìn)入擺盤箱，使活塞下面的壓力與活塞上面的壓力相近?；钊蛽u盤下行阻力加大，搖盤和壓縮機(jī)軸之間的傾斜角逐漸趨于90°，五缸活塞幾乎趨于同一平面上，制冷輸出大大減少，壓縮機(jī)幾乎為空載?？恐评鋭┲袙稁У睦鋬鲇蜐?rùn)滑，盡管壓縮機(jī)皮帶輪和軸不停運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)荷大大減小，但此時(shí)擺盤腔壓力達(dá)到最大值(與壓縮機(jī)出氣口相等1～2.5MPa)。

根據(jù)車速發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和制冷負(fù)荷的大小，自動(dòng)調(diào)節(jié)排氣量的范圍可在10%～100%。

3.機(jī)械式氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥可以根據(jù)制冷負(fù)荷的大小，自動(dòng)、連續(xù)平穩(wěn)地調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的排量，但有一定的滯后性。由于電控和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，變排量壓縮機(jī)不再直接利用進(jìn)排氣壓力和擺盤箱壓力的差值來(lái)改變排量，而是綜合汽車空調(diào)的外部溫度、太陽(yáng)輻射、車內(nèi)溫度、蒸發(fā)器溫度等，將控制者的意圖直接施加到電磁閥以實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)排量的改變，具有響應(yīng)快、調(diào)節(jié)精度高等優(yōu)點(diǎn)。

由變排量壓縮機(jī)變成機(jī)電控制的變排量壓縮機(jī)的變化主要有：①由原來(lái)沒有電源控制的機(jī)械控制閥變

為有電源控制的機(jī)械式控制閥N280，供給N280的計(jì)算機(jī)控制單元為J255(見表1)，當(dāng)n=1000r/min，I=0.125～D.150A，壓縮機(jī)熱負(fù)荷達(dá)20Nm,由500Hz通斷頻率，對(duì)以上閥門進(jìn)行控制。②由于5～7汽缸中，元件發(fā)生了變化，不再是活塞與擺盤銷的關(guān)系，而是活塞與擺盤之間的關(guān)系，中間省略了球頭柱銷?；钊虏康倪B極靴，旋轉(zhuǎn)斜盤就在極靴中滑動(dòng)。③旋轉(zhuǎn)斜盤與壓縮機(jī)之間的運(yùn)動(dòng)模式既有可能旋轉(zhuǎn)，也有可能循環(huán)，其完全取決于當(dāng)時(shí)壓縮機(jī)經(jīng)過(guò)的外部環(huán)境：當(dāng)大排量信號(hào)傳遞給調(diào)節(jié)閥N280時(shí)，活塞承受的壓力幾乎等于壓縮機(jī)出口壓力，而進(jìn)口則承受壓縮機(jī)進(jìn)口的壓力，活塞得以全程工作在旋轉(zhuǎn)科盤上，科盤在壓縮機(jī)主軸上傾斜，壓縮機(jī)主軸收縮到最大；當(dāng)小排量信號(hào)傳遞給調(diào)節(jié)閥N280時(shí)，活塞承受的壓力幾乎等于壓縮機(jī)進(jìn)口的壓力，而其進(jìn)口則承接于進(jìn)口的壓力，活塞上下處于相等的壓力，活塞下方極靴中含有旋轉(zhuǎn)斜盤，活塞在上止點(diǎn)附近浮動(dòng)，相對(duì)缸活塞處于同一平面(圓弧所對(duì)應(yīng)缸)。

表1 邁騰轎車全自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)J255控制單元

三、變排量壓縮機(jī)與調(diào)節(jié)電磁閥N280

Climatronic控制單元J255對(duì)壓縮機(jī)的調(diào)節(jié)閥N280進(jìn)行無(wú)級(jí)驅(qū)動(dòng)，它根據(jù)所設(shè)定的溫度(外部環(huán)境溫度與車內(nèi)溫度的差值變化)、蒸發(fā)器溫度和制冷劑壓力的變化參數(shù)，對(duì)調(diào)節(jié)電磁閥N280的電流占空比進(jìn)行調(diào)制，使壓縮機(jī)斜盤的傾斜角度產(chǎn)生變化，從而決定了在當(dāng)時(shí)情況下壓縮機(jī)的排量以及其產(chǎn)生的制冷輸出。

在經(jīng)濟(jì)模式下，例如外部溫度環(huán)境在20℃以下時(shí)，按下經(jīng)濟(jì)(ECON)鍵，制冷功能被切斷。雖然多楔皮帶驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)皮帶輪在旋轉(zhuǎn)，壓縮機(jī)軸和斜盤也同速轉(zhuǎn)動(dòng)，但由于斜盤傾斜角變小了，汽態(tài)制冷劑的流量相應(yīng)地降低到滿負(fù)荷工況的2%，相當(dāng)于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，即N280處于速騰、邁騰轎車空調(diào)壓縮機(jī)沒有電磁離合器N25的狀態(tài)。五缸活塞斜盤式壓縮機(jī)的排量可隨斜盤傾斜角的改變而改變，中空活塞與斜盤、皮帶輪與斜盤驅(qū)動(dòng)軸之間沒有傳統(tǒng)的電磁離合器，但有一體式保護(hù)裝置。壓縮機(jī)安裝力的調(diào)節(jié)閥電磁N280用于壓縮機(jī)內(nèi)壓力狀況的自適應(yīng)控制。

四、空調(diào)壓縮機(jī)的過(guò)載保護(hù)功能

空調(diào)壓縮機(jī)因機(jī)械故障或制冷劑缺失、潤(rùn)滑不良都會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)軸堵轉(zhuǎn)或不轉(zhuǎn)，這將造成驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的損壞，進(jìn)而損壞發(fā)動(dòng)機(jī)，因此設(shè)置有制冷劑壓力傳感器G65檢測(cè)空調(diào)壓縮機(jī)。若制冷劑泄漏或完全損失，制冷功能將被關(guān)閉。例如處于經(jīng)濟(jì)模式(ECON)下，使壓縮機(jī)停止工作，雖然壓縮機(jī)皮帶輪和軸仍在旋轉(zhuǎn)，但斜盤已不做功制冷。

當(dāng)壓縮機(jī)內(nèi)部因制冷劑缺乏干磨或有部件卡住發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí)，皮帶輪與驅(qū)動(dòng)盤之間傳動(dòng)力矩變得很大，在二者之間類似柔性萬(wàn)向節(jié)的橡膠成形元件會(huì)產(chǎn)生很大變形。壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸外面安裝著軸承，軸承上裝著壓縮機(jī)的皮帶輪，該皮帶輪受曲軸皮帶輪的驅(qū)動(dòng)。皮帶輪和壓縮機(jī)軸之間裝著橡膠成型元件，其是一個(gè)內(nèi)部有幾個(gè)凸起，外圍有若干個(gè)凹形的元件，正常工作時(shí)，扭力沒有超過(guò)允許載荷，扭力矩經(jīng)皮帶輪、鐵皮、橡膠件內(nèi)部連接件到壓縮機(jī)軸，內(nèi)外零件一同旋轉(zhuǎn)做功。多數(shù)情況下，壓縮機(jī)在正常負(fù)荷下都能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

如果負(fù)荷過(guò)大或壓縮機(jī)缺油乃至干磨，超過(guò)了壓縮機(jī)額定負(fù)荷，或壓縮機(jī)缺油超負(fù)荷曲軸皮帶輪首先破壞了壓縮機(jī)的橡膠凸起元件，緊隨其后鐵皮被損壞，成形的橡膠被切斷，皮帶輪可以無(wú)障礙地旋轉(zhuǎn)，壓縮機(jī)軸及其內(nèi)部斜盤不會(huì)旋轉(zhuǎn)也不會(huì)損壞多楔皮帶，從而防止了發(fā)動(dòng)機(jī)的損壞，這就是過(guò)載保護(hù)功能。

五、邁騰全自動(dòng)空調(diào)控制系統(tǒng)

邁騰轎車全自動(dòng)空調(diào)控制系統(tǒng)是在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和接通鼓風(fēng)機(jī)的前提下才進(jìn)入工作狀態(tài)的。

溫度旋轉(zhuǎn)開關(guān)可分別調(diào)整車內(nèi)左側(cè)和右側(cè)溫度，例如駕駛員一側(cè)保持19℃，副駕駛一側(cè)則可保持22℃。值得注意的是顯示屏所占的面積越來(lái)越小，這是因?yàn)椴簧僦懈呒?jí)轎車都沒有導(dǎo)航、收音、空調(diào)公用顯示屏，另一方面空調(diào)的主要功能還是調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，其他功能可以用相應(yīng)開關(guān)的指示燈來(lái)代替。

除霜停止空調(diào)、自動(dòng)(AUTO)/經(jīng)濟(jì)(ECON)外形似旋鈕，中間實(shí)為兩個(gè)半圓鍵，很便于操作。如風(fēng)窗除霜鍵按下，可自車外吸入空氣直接吹向前風(fēng)窗，一旦除霜?jiǎng)幽芙油ㄌ幵诖蜷_狀態(tài)的空氣內(nèi)循環(huán)，風(fēng)門便立即被關(guān)閉，以加快車內(nèi)除霜的速度。當(dāng)環(huán)境溫度高于3℃，空調(diào)系統(tǒng)將自行啟動(dòng)并將鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高1擋，迅速吹干車內(nèi)空氣。

后風(fēng)窗加熱鍵在接通約8分鐘自動(dòng)關(guān)閉加熱器以節(jié)油。

DUAL鍵用于開啟車內(nèi)左右側(cè)溫度的調(diào)節(jié)功能，按下該鍵即可用溫度旋鈕開關(guān)分別調(diào)整車內(nèi)左、右側(cè)溫度。

按鍵OFF用于接通或關(guān)斷空調(diào)系統(tǒng)。

AUTO鍵用來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣溫度、鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和氣流分配方向。該鍵按下2秒鐘以后，駕駛員及前排乘員側(cè)的動(dòng)能設(shè)置方起作用。

ECON鍵用以接通經(jīng)濟(jì)模式，制冷系統(tǒng)(主要是壓縮機(jī))被關(guān)斷停止工作，其他裝置如新鮮空氣鼓風(fēng)機(jī)、伺服電機(jī)仍按要求工作，以節(jié)省燃油，ECON鍵接通時(shí)鍵內(nèi)指示燈亮。