631汽车电气教案汽车空调的电气控制系统14DOC.docx
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631汽车电气教案汽车空调的电气控制系统14DOC
广州南华工贸技工学校
《汽车电气设备构造与维修》教案
2014—2015学年第1学期
课程类型理实一体化课程
授课班级汽修131、132
授课教师卢元定
2014年10月20日
一体化课程教案
课程:
汽车电气设备构造与维修班级:
汽修131,132专业:
汽车维修
课题名称
第六单元汽车空调系统
(课题3汽车空调的电气控制系统1)
授课课时
2
课题目标
1.让学生熟悉掌握汽车空调的电气控制系统的作用、组成。
2.熟悉掌握汽车空调电气控制系统的控制元件的控制原理。
实训课时
4
合计课时
6
授课日期
10月29日-11月4日
教具
常用、专用工具及所需物件工料。
汽车空调系统教学台架、教学样车、通用拆装工具、多媒体动画、图文资料等。
教学重点
1.汽车空调电气控制系统的主要组成部分、控制功能、控制原理。
教学难点
1.汽车空调电气控制系统的控制元件的控制原理。
教学回顾
说明
除法定假日外,凡涉中秋、国庆等放假所耽搁的课程,提前或推后择日补回。
任课教师签名:
卢元定审阅者签名:
卢元定日期:
2014.10.20
教学过程
1、组织教学:
(5分钟)
1.点名,并做好考勤记录。
2.按学号或组别安排各组实习岗位。
3.安全穿戴检查及强调课堂纪律。
2、导入新课:
(5分钟)
1.简评上一课学习、作业或实训报告完成情况。
2.思考回顾复习:
汽车空调系统的主要组成部分、作用各是什么?
3.导入新课内容:
什么是汽车空调的电气控制系统?
它在空调系统中有什么作用?
4.师生互动:
学生回答问题,老师注意反馈。
3、理论讲授:
第六单元汽车空调系统
(课题3汽车空调的电气控制系统1)
(一)总述:
汽车空调的电气控制系统的功能是保证空调制冷系统正常运转,同时也要保证空调系统工作时发动机的正常运转。
空调控制系统主要是通过控制压缩机电磁离合器的结合与分离实现温度控制与系统保护,通过对鼓风机的转速控制调节制冷负荷。
(3分钟)
(二)汽车空调电气设备自动控制和保护(重点讲解:
汽车空调的电气控制系统的功能、组成、自动保护控制原理)
1.汽车空调控制系统组成:
主要由空调开关、继电器、蒸发器温度传感器、冷却液温度传感、压力开关、电磁阀及温控器等组成,该系统包括:
电源控制电路、压缩机离合器控制电路和安全保护控制电路。
(2分钟)
2.其功用:
是保证空调系统在任何情况下都能正常工作,并确保空调系统和发动机的安全运行。
(5分钟)
(1)制冷温度的控制:
当蒸发器内的温度变化时,蒸发器温度传感器的电阻相应的发生改变,使空调调节控制器得到与温度相应的电压信号,此信号经控制器内放大电路的放大后,用来控制电磁离合器继电器的工作,即当电磁离合器继电器接通时,压缩机电磁离合器接合,压缩机工作,温度会下降;电磁离合器继电器断开时,压缩机电磁离合器松开,压缩机停止工作,温度就会上升。
空调控制系统通过对压缩机工作的控制,使制冷温度保持在设定的范围之内。
(2)安全保护控制:
安全保护控制主要是确保系统能够正常工作,通过装在干燥罐上的压力开关和蒸发器温度传感器来监测系统的压力和温度,以实现安全保护控制目的。
比如:
神龙富康轿车空调系统的安全保护控制功能有:
低压保护、超压保护、控制高压、低温保护和高温保护。
(3)发动机冷却系统(电动风扇)控制:
发动机冷却系的控制系统主要由冷却液温度传感器、冷却液温度控制器、高速和低速风扇控制继电器、电动风扇转换继电器及相关的电路等组成。
冷却液温度控制器根据有关的温度传感器和开关信号来控制有关继电器电路的通断,可以控制低速电动风扇和高速电动风扇的工作。
3.汽车空调电磁离合器:
(1)电磁离合器组成:
由皮带轮和轴承、压板、线圈组成。
(2)电磁离合器种类:
定圈式和动圈式两种。
(3)电磁离合器作用:
根据对空调设备的使用要求,以实现发动机与空调压缩机动力的切断与传递。
二)电磁离合器的工作原理:
(15分钟)
1、如图4-79所示,主要包括压力板、皮带轮和定子线圈等主要部件,压力板与压缩机轴相连,皮带轮通过轴承安装在压缩机的壳体上,皮带轮通过皮带由发动机驱动,定子线圈也安装在压缩机的壳体上。
图4-78 电磁离合器的结构
2、定圈式和动圈式两种电磁离合器工作原理:
作用原理基本相同,见下图4—78。
当线圈通电时,产生磁场,吸引压板(或称前板)与皮带轮相连,压板与压缩机轴相连,这样皮带轮的转动就带动了压缩机工作。
如果电磁离合器的线圈与转子之间的间隙不对,或转子与吸铁之间的间隙不对,或者压缩机的工作扭矩过大,或者电压不对,都会引起电磁离合器工作不正常或烧坏线圈。
图4-79电磁离合器的工作原理
(1)当接通空调开关使空调制冷系统进入工作状态时,电磁离合器的定子线圈通电,线圈通电后产生磁力,将压力板吸向皮带轮,使两者结合在一起,发动机的动力便通过皮带轮传递到压板带动压缩机运转,如图4-80所示。
图4-80 电磁离合器的结合状态
(2)当空调制冷系统停止工作时,电磁离合器的定子线圈断电,磁力消失,压力板与皮带轮分离,此时皮带轮通过轴承在压缩机的壳体上空转,压缩机停止运转,见图4-81。
图4-81 电磁离合器的分离状态
三)蒸发器的温度控制(10分钟)
1.蒸发器温度控制的目的是防止蒸发器结霜。
如果蒸发器的温度低于0℃,凝结在蒸发器表面的分就会结霜或结冰,严重时将会堵塞蒸发器的空气通路,导致系统制冷效果大大降低,为了避免这种情况的发生,就必须控制蒸发器的温度在0℃以上。
控制蒸发器温度的方法通常有两种,一种是用蒸发压力调节器控制蒸发器的压力来控制蒸发器的温度,另一种是利用温度传感器或温度开关控制压缩机的运转控制蒸发器的温度。
1) 蒸发压力调节器(EPR)
根据制冷剂的特性,只要制冷剂的压力高于某一数值,其温度就不会低于0℃(对于R134a,此压力大约为0.18MPa),因此只要将蒸发器出口的压力控制在一定的数值,就可以防止蒸发器表面结霜或结冰。
蒸发压力调节器可以根据制冷负荷的大小调节蒸发器出口处的压力,确保蒸发器出口的压力使制冷剂不低于0℃。
蒸发压力调节器安装在蒸发器出口到压缩机入口的管路中,如图4-82所示。
主要由金属波纹管、活塞、弹簧等组成,在管路中形成了一个可调节制冷剂流量的阀门。
当制冷负荷减小时,蒸发器出口处制冷剂的压力就会降低,作用在活塞上向左的力Pe减小,小于金属波纹管内弹簧向右的力Ps,使活塞向左移动,阀门开度减小,制冷剂的流量也随之减小,并使蒸发器出口处的压力升高。
反之,在制冷负荷增大时,活塞可向右移动,阀门开度增大,增加制冷剂的流量,适应制冷负荷增大的需要。
图4-82蒸发压力调节器
2)蒸发器温度控制电路
目前蒸发器的温度控制电路有两种形式,一种是用温度开关(恒温器)直接控制压缩机电磁离合器,蒸发器温度开关安装在蒸发器的中央,当蒸发器表面温度低于某一设定值时,温度开关切断压缩机电磁离合器电路,使压缩机停止工作防止蒸发器结冰,见图4-83。
图4-83 蒸发器温度开关
另一种是用热敏电阻,将热敏电阻安装在蒸发器的表面,当蒸发器表面的温度低于某一设定值时,热敏电阻的阻值变化给空调ECU低温信号,空调ECU控制继电器切断压缩机电磁离合器电路,使压缩机停转,控制蒸发器温度不低于0℃,见图4-84。
图4-84 蒸发器温度控制电路
四)冷凝器风扇控制:
(10分钟)
现在有很多车辆的冷却系统采用电风扇冷却,同时空调制冷系统的冷凝器也采用同一风扇进行冷却。
当冷却液温度较低时,风扇不工作,冷却液温度升高到某一规定值时,风扇以低速运转,如果温度进一步升高到另一个设定值时,风扇则以高速运转。
当空调制冷系统开始工作时,不管冷却液温度高低,风扇都运转,如果制冷系统压力高过一定值时,风扇则以高速运转。
风扇转速的控制有两种:
一种是用一个电风扇串联电阻的方式调节风扇的转速,另一种是利用两个电风扇以串联和并联的方式调节风扇的转速。
图4-85为一冷凝器和散热器风扇控制电路,用压力开关、冷却液温度开关和三个继电器控制冷凝器风扇和散热器风扇的转速。
此电路可以实现风扇不转、低速运转、高速运转三级控制。
3号继电器只在空调制冷系统工作时起作用,使冷凝器风扇以低速或高速运转。
2号继电器为双触点继电器,用来控制冷凝器风扇的转速。
1号继电器用于控制散热器风扇。
压力开关在空调制冷系统压力高时断开,压力低时接通。
冷却液温度开关在冷却液温度低时接通,温度高时断开。
图4-85 冷凝器和散热器风扇控制电路
不开空调时,3号继电器不工作,冷凝器风扇也不工作。
如果冷却液温度过高,冷却液温度开关断开,1号继电器线圈断电,触点闭合,散热器风扇运转,加强散热。
打开空调,3号继电器线圈通电,触点闭合。
如果冷却液温度较低、空调系统内压力也较低,2号继电器线圈也通电,使其下触点闭合,形成了冷凝器风扇和散热器风扇的串联电路,两个风扇都以低速运转。
如果冷却水温升高或制冷系统内压力增大,压力开关或冷却液温度开关切断2号和1号继电器线圈电路,使2号继电器的上触点闭合,1号继电器的触点接通,将冷凝器风扇和散热器风扇连接成并联电路,两个风扇都以高速运转。
五) 制冷循环的压力控制:
(10分钟)
1.压力控制的功能
空调制冷循环系统中如果出现压力异常,将会造成系统不减的损坏。
如果系统压力过低,说明制冷剂量过少,这种情况将造成润滑油不能随制冷剂一起循环,使压缩机缺油而损坏。
如果由于制冷剂量大或冷凝器冷却不良造成系统压力过高,有可能造成系统部件损坏。
因此,在空调制冷系统工作时,必须对系统压力进行监测,防止出现上述两种情况。
常采用的方法是在系统的高压管路中安装压力开关,压力开关有低压开关和高压开关之分,低压开关安装在制冷循环系统中的高压管路中,用于监测制冷循环系统中高压管路压力是否过低,如果压力低于规定值,低压开关将切断压缩机的电路使压缩机停止工作。
高压开关安装也安装在高压管路中,监测高压管路中压力是否过高,如果压力过高,有两种处理方法,一种是加强对冷凝器的冷却强度,使压力降低;另一种是切断电磁离合器的电路,使压缩机停止运转,见图4-86。
通常加强冷却强度控制的压力要低于切断离合器控制电路的压力。
目前空调系统中的压力开关通常都是将低压开关和高压开关制成一体,称为组合压力开关或多功能压力开关。
多数组合压力开关可实现低压切断离合器控制电路、高压接通冷凝器风扇高速档或切断离合器控制电路的双重功能,还有部分压力开关将上述三种功能集于一身,形成三功能压力开关。
通常低压切断离合器电路的压力约为0.2MPa,高压接通冷凝器风扇高速档的压力约为1.6MPa,高压切断电磁离合器的压力约为3.2MPa。
图4-86 压力开关的功能
2.压力开关控制基本电路
压力开关控制的基本电路见图4-87,压力开关一般的安装位置是储液干燥罐或高压管路。
图示的开关均为常闭开关,也有部分压力开关高压为常开开关,具体是何种形式要视车型而定。
图4-87 压力开关控制电路
六)发动机的怠速提升控制(10分钟)
在车流量较大的道路上行驶,汽车发动机经常处于怠速运转状态,发动机的输出功率低,如果此时开启空调的制冷系统,可能会造成发动机的过热或停机,为防止这种情况的发生,在空调的控制系统中采用了怠速提升装置,如图4-88所示。
图4-88 怠速提升控制
当接通空调制冷开关(A/C)后,发动机的控制单元(ECU)便可接收到空调开启的信号,控制单元便控制怠速控制阀将怠速旁通气道的通路增大,使进气量增加,提高怠速。
如果是节气门直动式怠速控制机构,控制单元便控制电机将节气门开大,提高怠速。
七) 发动机失速控制:
(5分钟)
发动机带空调怠速运转时,一旦有其他影响因素使发动机转速下降,将造成发动机失速而熄火,为防止这种情况发生,空调控制电路中设有防止发动机失速的控制电路,空调的控制单元通过检测点火线圈的脉冲来计算发动机的转速,当发动机的转速低于一定值时,将压缩机电磁离合器切断,见图4-89。
图4-89 防止发动机失速控制电路
八)其他控制(10分钟)
1.冷却液温度控制
为防止冷却液温度过高,有些空调控制电路中设有冷却液温度开关或传感器,当冷却液的温度高过一定值(一般为105℃)时,切断压缩机电磁离合器电路,使压缩机停止运转,在温度下降的某设定值(大约为95℃)时,再接通电磁离合器电路,使空调重新工作。
2.制冷剂温度控制
在部分叶片式压缩机和斜盘式压缩机上装有制冷剂温度开关,防止压缩机温度过高而损坏。
如图4-90所示,当制冷剂的温度超过180℃时,此开关就断开,切断了压缩机电磁离合器的电路。
图4-90 制冷剂温度开关
3.环境温度控制
部分车辆在控制电路中设有环境温度开关,在环境温度低于规定值时,环境温度开关断开,切断压缩机电磁离合器的电路,使空调的制冷系统不能工作。
环境温度高于规定值时,制冷系统才能进入工作状态。
4.鼓风机转速的调节
鼓风机转速是通过在鼓风机电路中串入不同的电阻实现的,如图4-73所示,在鼓风机电路中串入3个电阻,通过开关控制,实现4个转速档(空调控制面板上的LO、2、3、HI)。
如果将电阻改为电子控制,则可实现无极调速。
图4-73 鼓风机转速的调节
四、学习小结(5分钟)
1.重点讲解:
汽车空调的电气控制系统的功能、组成、自动保护控制原理。
2.学生通过对重点知识的学习和老师的分析讲解;让学生基本掌握汽车空调的电气控制系统的功能、组成、自动保护控制原理。
3.难点化解:
现场教学、案例分析、多媒体动画、实物图文、结合学生操作训练。
4.课题结束进行讲评工作,表扬各方面表现比较好的同学,指出存在的问题。
通过讲评,使学生以后的操作进一步提高。
五.实操阶段:
(一)实训项目:
(完成该实训任务共约需125分钟)
一)实训项目(或任务):
电磁离合器的好坏检修。
(重点讲解:
电磁线圈的检测方法、拆装工艺)
1.拆检项目及注意事项:
(1)拆装工艺中重点是对压盘的拉拔一定要均匀受力,需要使用专用拉码;安装时要检测离合器间隙及平面度度,必要时离合器间隙要加减垫片进行调整。
(2)压盘与皮带轮间的轴向间隙:
转动一圈,各处间隙应在0.53-0.91mm。
(需用非磁性塞尺检测)
(3)安装螺母锁紧力在:
13.6-19.0N*m
2.电磁线圈的检测方法:
动态检测:
不拆下的情况下,接通电源(根据型号对应接到12V或24V),细心观察其作动情况是否正常。
通电后必须闭合,否则为损坏。
静态检测:
根据不同车型电磁离合器资料,并确定其标准阻值;在规定条件下,用万用表测得其线圈电阻值是否与资料标准值对应相符或相近来确定其是否正常。
(二)准备工作:
(10分钟)
1.实训作业安排及完成以下工作任务:
(1)同组学生进行讨论,并制定检修方案。
(2)同组学生分工协调合作,进行检修工作。
(3)同组学生合作完成此次实操报告。
(4)完成作业的各组之间讨论互换意见、交流心得体会。
2.准备所需工量具,物料工件、雪佛兰轿车或空调实训台架等。
(三)实施阶段:
一)入门指导:
(15分钟)
1.强调安全注意事项:
(1)穿戴检查(衣袖促紧、带挂绳工牌收起、不许穿手套、女生的长发盘紧等)。
(2)静态检测时,万用表正确选档。
(3)动态检测时,注意正确连接导线,以防短路。
2.操作演示分析讲解:
(突破难点:
通过多媒体、实物、挂图、案例及老师操作演示讲解分析)
(1)动态检测时,先拆下电磁离合器导线接头,将电磁离合器一端连接到电池正极,看看电磁离合器是否能吸合,若能吸合则表明其正常;反之,线圈有损坏。
(2)静态检测时,选择万用表选择电阻档20欧(在常温下电磁离合器线圈电阻值常温下一般为2——10欧左右)。
红黑表笔分别置于引线和壳体上,测得电阻值与资料书对应型号标准一致,或相差不大,则为正常;反之,为有损坏。
3.以学生为主体、将大部分时间交给学生实际操作训练。
二)巡回指导过程:
(15分钟)
1.在学生操作过程中,对每组操作训练学生进行巡查指导;随时掌握学生作业动态,做到及时发现问题及时解决处理;以防不良现象的发生。
2.巡查中发现有安全隐患、违规操作或操作不规范的应立即指证或制止。
六.结束指导任务完成:
(10分钟)
1.学生操作训练任务完成,要求学生对工件物料、工量具、工位、场地的清理清洁、整理整顿。
2.要求学生完成本次实训操作报告任务。
3.做好工件物料、工量具、设备的检查、清点及入库登记。
七.实操小结:
(10分钟)
1.通过本单元小节的学习和操作训练,使学生掌握汽车电子仪表的安装和调整及汽车电子仪表系统常见故障的检查和维修方法。
2.突破难点:
(1)通过案例分析讲解、多媒体动画、实物图文。
(2)老师的现场教学或操作演示。
(3)结合学生的学习和操作训练后的讨论与反思、实训报告任务的完成。
3.表扬个人或组别让他们获得成就感,以鼓励来调动他们积极性和主动性。
八.课后作业布置与完成。
(5分钟)
1.总结归纳当天上课学习内容。
2.复习、反思当天学习及实训内容。
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