汽车空调系统的控制之汽车压缩机的控制

哎，杨老湿不是说空调系统都讲完了吗？

嗯，似的，制冷原理、系统部件都讲完了，控制可没聊哦！

光聊制冷原理，只谈系统部件，不聊系统控制的老师可不是好厨师！

因此，这期开始咱们开始聊聊汽车空调系统中控制上的那点事儿！

所以，杨老湿就继续忽悠... ...

说到汽车空调的控制，不仅仅是我们常说压缩机的吸合控制或可变负荷控制，实际上当前的空调系统还包括：电子扇风速或散热控制；仪表台中蒸发箱中的风向、风速、冷暖调节、内外循环等控制；甚至我们还会把车辆风挡除霜加热、座椅通风加热等等控制都归类在汽车空调系统中。

下面，各位小伙伴们就准备好板凳，咱们一块聊聊汽车控制控制上的那点事儿！

一、压缩机的控制

聊到压缩机，杨老湿和各位童鞋是聊过的，还记得《汽车空调的那点事儿、三》中压缩机的分类吗？

看了上图分类结果，总结的来说，压缩机的运转就有：带电磁离合器的和不带离合器的两种！

所以，压缩机的控制杨老湿也把它们分为两种：

1、压缩机离合器线圈吸合控制

2、压缩可变负荷阀的控制

压缩机离合器线圈吸合控制

首先，根据汽车空调发展历史来看，早期的或者当前低端空调系统都采用的是切断和结合电磁离合器的方法来控制压缩机制冷与否。而当今先进一点的采用的是无离合器线圈式的压缩机，这些压缩机就需要采用可变负荷阀来进行压缩机的制冷控制。

那么接下来，我们就先来聊聊我们最常见的带电磁离合器的压缩机控制。

目前市场常见的汽车空调系统多采用带离合器线圈的压缩机，其控制是由发动机控制模块根据空调发出的制冷申请，结合当前的传感器状态，再发出控制指令，使得压缩机离合器线圈吸合，发动机皮带带动压缩机运转从而制冷。其典型的控制逻辑，如下图所示：

由上图我们看出：

首先，空调控制模块（有些车或是空调面板）先提出空调吸合请求，当然请求信号是根据驾驶员的设定或AC开关状态需求而来，通过CAN网络或专用压缩机需求请求专线发送至发动机控制模块（根据车型年代不同，此信号的传递方式有所不同）。

然后，发动机控制模块首先会参考空调的压力传感器的信号，判断AC系统压力是否在合适范围之内，如果压力过高（防止压缩机爆机）或压力过低（亏冷媒），都不会允许控制压缩机吸合，如某车的压力传感器允许范围是150-3000kpa之间。

同时需要额外注意的是：发动机控制模块不仅仅参考一个空调压力信号进行预判，还会参考外界气温、蒸发器温度等信号，并根据发动机当时的状态进行压缩机的控制。比如某车存在下面的状态时，发动机控制模块都会禁止压缩机的吸合：

• 环境空气温度低于2°C (35°F)

• 发动机冷却液温度(ECT)高于 120°C (250°F)

• 发动机转速高于5500 rpm

• 节气门开度大于90%

• 或者发动机模块检测到

动力系统控制模块检测到扭矩负荷过大

动力系统控制模块检测到怠速质量不良

动力系统控制模块检测到起动困难

满足了上述所有的条件后，发动机控制模块才会发出控制指令，控制保险丝盒中的压缩机继电器吸合，使压缩机进入工作状态！

那为什么很多车都采用发动机控制模块控制压缩机呢？

这是因为空调压缩机运转是靠发动机的动力带动的，发动机带动压缩机势必会造成发动机动力损失，为了弥补动力损失避免转速波动，发动机控制模式在控制压缩机结合是就会进行补油或进行点火修正。有些车型仪表中配有瞬时油耗显示，所以我们在打开空调时会看到瞬时油耗会上升。

这里需要额外再次重申的是：

以上控制逻辑，仅代表目前部分车型的主流控制策略，不同车型、不同年款其控制细节会各有不同！各位童鞋，切莫死记硬、生搬硬套，重点是理解原理、合理分析判断！！！

那么又有哪有细节的差别？杨老湿在此举几个栗子：

第一个就是空调请求信号，早期有些车辆并不具备空调模块，空调配置的是手动，只有几个温度、风向、风速旋钮和AC开关按键，那请求信号是怎样传递的呢？我们来看一下，15年前某车的AC请求信号，没有空调模块、没有压力传感器，没有网络，有的只是开关、电线... 如下图所示：

其二，就是压缩机的控制执行模块，杨老湿说大部分都是以发动机模块为控制中枢的，但是有很多例外哦。

有些车并非发动机控制模块作为执行，而是把压缩机的控制放到了其他模块，比如车辆的网关或配电中心等模块。

因为当前的车辆网络通讯十分发达，已经没有必要必须要把空调压缩机的控制集成在发动机控制模块中了，完全可以通过网络信号告诉相关的电气控制模块来实行实行控制，但是发动机同样会根据网络信号实现输出负荷的修正。

同样，根据车型的不同空调的室外温度传感器不一定给仪表，还可能给空调模块。所以，有些车外界温度在仪表中显示，有些则是在空调面板显示，但是逻辑功能上外界温度都是压缩机是否吸合的一个参考条件。

所以说：不同车系、不同车型、不同年款，各种空调系统都是千差万别的，只有掌握系统逻辑，查阅系统资料，才能正确分析原因、找到故障根源！

压缩机压力调节阀控制

那么装备压缩机压力调节阀的空调系统又是怎么控制的？

一般的车型都是空调模块根据蒸发箱温度传感器、日照传感器、驾驶员设定目标值来计算当前目标值，采用脉宽调制的信号对压缩机的压力调节阀控制控制。具体的机械原理我们在可变排量压缩机中有过介绍，当前我们只聊电气控制，因为是控制占空比，所以压力阀其控制是由模块直接驱动的，当然有些执行模块是空调模块，有有些则是车辆网络中的网关或车身控制模块，但是信号是由空调模块来计算并传递的。

为什么要使用使用无离合器的空调压缩机是采用压力阀？原因是无电磁离合器负荷变化是缓慢的、对发动机的负荷变化影响较小，而缺点是压缩机岁发动机及一直转动，不可能做到完全0%无负荷运转，最低要有5%的负荷率。所以，长期来讲，不利于节能性能。

那么有没有机既有电磁离合器、又有压力调节阀的压缩机？

当然有！现在很多车型的压缩机的控制，既有电磁离合器实现完全断开压缩机运转，又有压力阀调节压缩机内部斜盘控制控制排量。

这种空调压缩机仍由由发动机通过一个传动皮带驱动，通过一个电磁离合器实现接通和断开。同时，在空调压缩机中通过压力阀的控制，可以无级调节功率。

输送量和制冷剂循环回路所需的压力是通过空调压缩机中的柱塞产生的。柱塞行程由斜盘控制。通过该移动调节斜盘实现控制范围0 % 至 100 %无极调节。

因此，此类压缩机一般也会有两根线路：

一根是控制电磁离合器的线束；另一根则不是接地线，而是由PWM脉冲宽度调制的信号控制压缩机调节阀控制线路。那么接地呢？接地则是根据压缩机泵体连接到发动机上而搭铁的。

好了，压缩机的控制原理与逻辑就聊到这里，下面杨老湿结合上面的内容介绍一则压缩机的故障案例，案例虽然整整已经过去十年，但是这则案例对杨老湿的影响、给杨老湿的教育意义，应该让杨老湿再过十年都不会忘记！

故障案例：这辆新车为何就不制冷？

为什么记得那么清楚？因为，那是奥运会的那个夏天，天特别的蓝，但是那么一天，杨老湿心情去不如天空那么晴朗！

业务大厅、一位车主，不停的在闹腾着，嘴里还嚷嚷着：我的大新车空调就不凉，你们得给我退车、退车、退车！经理一个劲的赔笑脸，还给杨老湿挤眼，咱只好偷偷的溜到车间，看看这到底是咋回事儿？

打开空调开关，调节温度控制到最冷状态时发现：空调可以打开、控制面板A/C指示灯也可以正常点亮，可压缩机就是不吸合，测测冷媒压力挺正常的啊？

好吧，既然压缩机不吸合，那就出绝招快速判断一下：是控制的问题还是执行的问题；于是乎，跨接压缩机继电器：空调呼呼的冒出了令人心旷神怡的冷气！然而，咱能把跨接线一直接着交车吗？显然不能，接下来还是得看看为什么继电器不吸合！

试验很明显说明：执行部件没有问题，就看控制部分了？

看看线路图，压缩机电磁离合器由发动机控制模块控制接地；试灯一头接电，测量控制端结果没有接地！

好吧，上家伙！拿出诊断仪插上一看：发动机、空调两个模块没有任何故障代码；发动机数据中的水温也不高，空调压力数也完全正常！利用诊断仪特殊功能驱动一下压缩机试试：哎，居然压缩机是可以被控制吸合的哦！

那么这是为什么呢？这里面啦难道还有啥不满足的条件？

对了，压缩机结合请求信号、蒸发器温度传感器？按开关、看数据，请求信号是可以正常发送到发动机模块的，蒸发器温度27度，妥妥的没问题啊 ... ...

那么还有什么条件影响压缩机？周边的兄弟你一言我一语：换个压力传感器、换个水温传感器，换个空调面板、换发动机模块吧 ... ...

哼、不看资料的胡思乱想永远都是瞎BB，怎么办？回办公室、点颗烟、打开电脑、查手册：

压缩机结合条件：

1）车外空气温度(OAT)超过1.5 ° C (35 ° F) ；

2）控制模块在9-16伏范围内工作 ；

3）发动机冷却液温度(ECT)小于128 ° C ( 262 ° F) ；

4）发动机转速大于0转/分；

5）空调压力介于2 850千帕（413磅/平方英寸）和204千帕（30磅/平方英寸）之间

压缩机断开条件：

1）节气门开度为100% ；

2）空调压力高于2,850千帕（413磅/平方英寸）

3）空调压力低于204千帕（30磅/平方英寸） ；

4）发动机冷却液温度(ECT)大于128 ° C ( 262 ° F)

那好，一项一项的验证：

外界温度，这么热的天，肯定大于1.5度、

发动机模块电压为系统电压，13.8V、

冷却液温度89度、

发动机怠速正常运转750rpm、

空调压力644kpa、

卧擦，活见鬼了，条件都满足，结果压缩机控制信号就是不发出，难道发动机模块真的这么脆弱？以咱修了8年的这个车型来讲，不至于这么脆弱吧？容俺再谨慎的想想吧...

这时，大领导也跨进车间：车主已经先行告退了，杨老湿你就慢慢折腾吧... ...

有了定心丸，心里不再着急，慢慢回忆着判断思路：

信号、数据通信没问题，短接能吸合压力和压缩机没问题，人为驱动控制没有问题，模块也应该没有异常啊，各个条件都满足，为啥不吸合？一定有什么地方没有认真验证，难不成有虚假信息？于是，杨老湿再次对压缩机吸合条件逐一仔细验证：

第一项，室外温度吧信号送给谁？IPC仪表？HVAC控制模块？查图：

那好，先那仪表开刀，刚进入仪表模块，杨老湿居然就发现一个新大陆：

IPC仪表中存储一个：外部温度传感器电路高的故障代码！

检查外界温度传感器线路，居然发现传感器其插头没有插好！

为啥没插？

车辆前几天刚撞车了，前部保险杆刚喷的漆，是谁干的好事你们懂的！

当然，不是我的兄弟，车主在外面的修理厂自费喷的漆！

最后，才发现此案例的根源是：

室外温度传感器断路，导致压缩机不吸合。

有人该说了，杨老湿这案例挺简单的啊，杨老湿写的有点太夸张、形象了吧？

嗯，案例是简单点，放现在估计你们都是分分钟就搞定，为啥咱还这么大张旗鼓给各位童鞋介绍这个案例？因为，给杨老湿的触动很大！

第一个就是：思路问题！判断逻辑！

以前杨老湿傻啊不会说，现在杨老湿才会讲这个道理：这个故障的整体思路就是分段验证，先是验证执行部分没有问题，决定对控制部分入手。通过数据流、驱动功能检查验证，发现是模块发不出控制信号，接下来再查条件，只是没有想到最简单的条件就在最初忽略了。

所以，杨老湿觉得压缩机不吸合的判断思路，这应该算是最简单的逻辑了：找中间点、短接继电器，选择控制部分还是执行部分；控制部分查资料、控制部分查线路。

此外，给咱另一个的感受就是修车要注意细节！

以当时7月底、外界的温度，一定是超30度的，然而进厂时空调面板显示的23度，实际就是一个错误的信号，如果早意识到这个温度是错误的就不会浪费后面的时间和精力，不用去考虑过多的项目了！

同时，还要认识到不同车型不同软件的影响，在空调丢失仪表外接温度后，会将系统外接气温默认为23°，并且空调模块、发动机虽然有替代值，但是实际的程序并不会忽略的室外温度短路的状态。所以才禁止了压缩机的吸合。

你可以说，这样的设计太傻太天真，可人家就能这样，你能怎么样，我只能被动的理解并注意这些软件的细节。

除了认识软件的设置之外，还要掌握诊断仪的特性：早期有些诊断仪只能单个系统的逐一检查查阅诊断代码与数据，现在很多诊断设备都能做到总体诊断，对车辆的各个系统左一个概览。所以，当时就没有发现IPC仪表中有相关的故障代码。

不仅如此，最根本的问题其实还是要掌握系统的逻辑性以及各个相关信号的传递方式和通路。在没有查阅资料之前，杨老湿绝不能把仪表和空调压缩机相互联系起来。但是，当你一旦掌握这个系统控制逻辑之后，自然而然的就不会在一开始的时候忽略这个室外温度信号，就会进入仪表中查阅故障代码以及数据是否正常了。所以，在之后几年的实践维修生涯中遇到的压缩机不吸合案例，我都会自然而然的去验证这个逻辑信号的数据是否合格！

好了，汽车压缩机控制的案例就聊到这里，杨老湿借着案例又吹多了，居然把十年之前的案例从脑子里领出来意淫，其实也不仅仅是为了讲空调压缩机控制逻辑，更重要是给各位小伙伴们举一个简单的栗子，如何把今天所讲的理论联系到实践当中。

这期的压缩机及控制，就到此为止吧，下期咱们再聊... ...

杨老湿

2018-8