邁騰轎車空調系統簡介

文/吉林 徐宗炯 鹿洪濤

邁騰轎車空調系統簡介

文/吉林 徐宗炯 鹿洪濤

徐宗炯

(本刊專家委員會委員)

高級工程師，曾任吉林林學院電工和林機實驗室主任，參編并主審《國內外汽車電路圖集》等多部汽車電路圖集，改畫了大量電路原理圖和教學掛圖，在汽車電路圖的研修方面造詣頗深。

汽車上多采用非獨立式(與發動機曲軸共用皮帶傳動)定排量(壓縮機曲軸或斜盤、壓縮機活塞行程固定)的空調制冷系統，所以，隨著汽車行駛速度的提高，空調壓縮機的轉速也隨之增加，壓縮動耗也增加，使空調的制冷能力提高很多，這時，由于車速的提高，冷卻的涼風進入空調氣箱的量也大大增加，冷凝器的散熱能力也會增強，這樣就會使車室內冷量增加過多，溫度下降幅度過大，破壞了乘車的舒適性。

定排量空調壓縮機的皮帶輪處一般都有電磁離合器，在車內溫度變動時，電磁離合器會在溫控開關和空調控制單元的作用下頻繁離合，對發動機和車上電控系統造成嚴重干擾。因此，為了滿足汽車空調負荷變化的要求，變排量壓縮機便應運而生。它能根據發動機轉速、車內溫度隨時調節壓縮機的吸排氣量，使壓縮機的制冷能量輸出與車內熱負荷完美配合，不僅能營造出更加舒適的車內環境，還能降低燃油油耗，減少噪聲。

一、變排量空調壓縮機的分類

1．機械控制式

機械控制式也稱內部調節式，它主要靠一個壓力控制閥將盤箱與壓縮機的進氣道(低壓)相通，或與壓縮機的排氣道(高壓)相通，借以改變盤箱內的壓力。活塞與壓縮機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

綜合汽車外部運行條件如環境溫度、太陽輻射、車內溫度、蒸發器溫度等，將控制者的意圖直接傳遞給控制閥，實現壓縮機排量的改變。電控調節閥有影響快、調節精度高的兩種類型，即電磁式和步行電機式。現代多采用步進電機式，如波羅、奧迪A6L等。

二、空調壓縮機排量調節原理

排量的調節是通過安裝在壓縮機后蓋內的控制閥來實現的，其主要由波紋管、錐閥、球閥及其他輔件構成。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感受吸氣壓力的變化，再通過閥桿實現對球閥和錐閥的開度調節，從而改變活塞在汽缸中上下腔的壓力差。這樣，活塞的上止點可能變化不大，下止點可能達不到原定位置，從而使搖盤和使動盤的傾斜角發生變化，改變了活塞的行程，也就改變了壓縮機的輸出排量。

1.當汽車低速行駛時，迎合冷風量吸入較少，發動機轉速也較低，車內溫度較高，蒸發器蒸發量較大，吸氣管道壓力較大，波紋管被壓縮，其總的長度縮短。當低壓腔吸氣管道的壓力大于某一數值時，球閥首先關閉高壓通道，繼而打開低壓通道，從而使擺盤腔(活塞下方)與壓縮機進氣管相通，擺盤腔內壓力變小，活塞上方承受的制冷劑壓力遠大于下方壓力，活塞下行的阻力減小，活塞使使動板和擺盤傾斜較大的角度，增大活塞行程，增加排量，此時，擺盤腔的壓力等于吸氣壓力。

2.當汽車行駛速度提高，迎面冷風量吸入較多，發動機轉速也提高，車室內溫度自然下降，蒸發器的蒸發壓力也隨之降低，吸氣管道壓力也減小，波紋管膨脹，繼而關閉錐形閥的低壓通道，高壓蒸汽進入擺盤箱，使活塞下面的壓力與活塞上面的壓力相近。活塞和搖盤下行阻力加大，搖盤和壓縮機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，壓縮機幾乎為空載。靠制冷劑中挾帶的冷凍油潤滑，盡管壓縮機皮帶輪和軸不停運轉，發動機荷大大減小，但此時擺盤腔壓力達到最大值(與壓縮機出氣口相等1～2.5MPa)。

根據車速發動機轉速和制冷負荷的大小，自動調節排氣量的范圍可在10%～100%。

3.機械式氣動調節閥可以根據制冷負荷的大小，自動、連續平穩地調節壓縮機的排量，但有一定的滯后性。由于電控和計算機技術的發展，變排量壓縮機不再直接利用進排氣壓力和擺盤箱壓力的差值來改變排量，而是綜合汽車空調的外部溫度、太陽輻射、車內溫度、蒸發器溫度等，將控制者的意圖直接施加到電磁閥以實現壓縮機排量的改變，具有響應快、調節精度高等優點。

由變排量壓縮機變成機電控制的變排量壓縮機的變化主要有：①由原來沒有電源控制的機械控制閥變

為有電源控制的機械式控制閥N280，供給N280的計算機控制單元為J255(見表1)，當n=1000r/min，I=0.125～D.150A，壓縮機熱負荷達20Nm,由500Hz通斷頻率，對以上閥門進行控制。②由于5～7汽缸中，元件發生了變化，不再是活塞與擺盤銷的關系，而是活塞與擺盤之間的關系，中間省略了球頭柱銷。活塞下部的連極靴，旋轉斜盤就在極靴中滑動。③旋轉斜盤與壓縮機之間的運動模式既有可能旋轉，也有可能循環，其完全取決于當時壓縮機經過的外部環境：當大排量信號傳遞給調節閥N280時，活塞承受的壓力幾乎等于壓縮機出口壓力，而進口則承受壓縮機進口的壓力，活塞得以全程工作在旋轉科盤上，科盤在壓縮機主軸上傾斜，壓縮機主軸收縮到最大；當小排量信號傳遞給調節閥N280時，活塞承受的壓力幾乎等于壓縮機進口的壓力，而其進口則承接于進口的壓力，活塞上下處于相等的壓力，活塞下方極靴中含有旋轉斜盤，活塞在上止點附近浮動，相對缸活塞處于同一平面(圓弧所對應缸)。

表1 邁騰轎車全自動空調系統J255控制單元

三、變排量壓縮機與調節電磁閥N280

Climatronic控制單元J255對壓縮機的調節閥N280進行無級驅動，它根據所設定的溫度(外部環境溫度與車內溫度的差值變化)、蒸發器溫度和制冷劑壓力的變化參數，對調節電磁閥N280的電流占空比進行調制，使壓縮機斜盤的傾斜角度產生變化，從而決定了在當時情況下壓縮機的排量以及其產生的制冷輸出。

在經濟模式下，例如外部溫度環境在20℃以下時，按下經濟(ECON)鍵，制冷功能被切斷。雖然多楔皮帶驅動壓縮機皮帶輪在旋轉，壓縮機軸和斜盤也同速轉動，但由于斜盤傾斜角變小了，汽態制冷劑的流量相應地降低到滿負荷工況的2%，相當于空轉狀態，即N280處于速騰、邁騰轎車空調壓縮機沒有電磁離合器N25的狀態。五缸活塞斜盤式壓縮機的排量可隨斜盤傾斜角的改變而改變，中空活塞與斜盤、皮帶輪與斜盤驅動軸之間沒有傳統的電磁離合器，但有一體式保護裝置。壓縮機安裝力的調節閥電磁N280用于壓縮機內壓力狀況的自適應控制。

四、空調壓縮機的過載保護功能

空調壓縮機因機械故障或制冷劑缺失、潤滑不良都會導致壓縮機軸堵轉或不轉，這將造成驅動機構的損壞，進而損壞發動機，因此設置有制冷劑壓力傳感器G65檢測空調壓縮機。若制冷劑泄漏或完全損失，制冷功能將被關閉。例如處于經濟模式(ECON)下，使壓縮機停止工作，雖然壓縮機皮帶輪和軸仍在旋轉，但斜盤已不做功制冷。

當壓縮機內部因制冷劑缺乏干磨或有部件卡住發生堵轉時，皮帶輪與驅動盤之間傳動力矩變得很大，在二者之間類似柔性萬向節的橡膠成形元件會產生很大變形。壓縮機驅動軸外面安裝著軸承，軸承上裝著壓縮機的皮帶輪，該皮帶輪受曲軸皮帶輪的驅動。皮帶輪和壓縮機軸之間裝著橡膠成型元件，其是一個內部有幾個凸起，外圍有若干個凹形的元件，正常工作時，扭力沒有超過允許載荷，扭力矩經皮帶輪、鐵皮、橡膠件內部連接件到壓縮機軸，內外零件一同旋轉做功。多數情況下，壓縮機在正常負荷下都能正常運轉。

如果負荷過大或壓縮機缺油乃至干磨，超過了壓縮機額定負荷，或壓縮機缺油超負荷曲軸皮帶輪首先破壞了壓縮機的橡膠凸起元件，緊隨其后鐵皮被損壞，成形的橡膠被切斷，皮帶輪可以無障礙地旋轉，壓縮機軸及其內部斜盤不會旋轉也不會損壞多楔皮帶，從而防止了發動機的損壞，這就是過載保護功能。

五、邁騰全自動空調控制系統

邁騰轎車全自動空調控制系統是在發動機運轉和接通鼓風機的前提下才進入工作狀態的。

溫度旋轉開關可分別調整車內左側和右側溫度，例如駕駛員一側保持19℃，副駕駛一側則可保持22℃。值得注意的是顯示屏所占的面積越來越小，這是因為不少中高級轎車都沒有導航、收音、空調公用顯示屏，另一方面空調的主要功能還是調節室內溫度，其他功能可以用相應開關的指示燈來代替。

除霜停止空調、自動(AUTO)/經濟(ECON)外形似旋鈕，中間實為兩個半圓鍵，很便于操作。如風窗除霜鍵按下，可自車外吸入空氣直接吹向前風窗，一旦除霜動能接通處在打開狀態的空氣內循環，風門便立即被關閉，以加快車內除霜的速度。當環境溫度高于3℃，空調系統將自行啟動并將鼓風機轉速提高1擋，迅速吹干車內空氣。

后風窗加熱鍵在接通約8分鐘自動關閉加熱器以節油。

DUAL鍵用于開啟車內左右側溫度的調節功能，按下該鍵即可用溫度旋鈕開關分別調整車內左、右側溫度。

按鍵OFF用于接通或關斷空調系統。

AUTO鍵用來自動調節室內空氣溫度、鼓風機轉速和氣流分配方向。該鍵按下2秒鐘以后，駕駛員及前排乘員側的動能設置方起作用。

ECON鍵用以接通經濟模式，制冷系統(主要是壓縮機)被關斷停止工作，其他裝置如新鮮空氣鼓風機、伺服電機仍按要求工作，以節省燃油，ECON鍵接通時鍵內指示燈亮。