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      汽車空調(diào)風門執(zhí)行器結構及應用

      2016-07-05 08:40:45金孟長城汽車股份有限公司技術中心河北省汽車工程技術研究中心河北保定071000
      汽車電器 2016年6期
      關鍵詞:空調(diào)系統(tǒng)空調(diào)器

      金孟(長城汽車股份有限公司技術中心河北省汽車工程技術研究中心,河北保定 071000)

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      汽車空調(diào)風門執(zhí)行器結構及應用

      金孟
      (長城汽車股份有限公司技術中心河北省汽車工程技術研究中心,河北保定071000)

      摘要:闡述風門執(zhí)行器在空調(diào)系統(tǒng)中的應用,介紹風門執(zhí)行器的種類及選型上的注意要點,列出目前市場現(xiàn)狀并展望未來。

      關鍵詞:空調(diào)系統(tǒng);空調(diào)器;風門執(zhí)行器

      隨著汽車研發(fā)技術和人們生活水平的不斷提高,人們對汽車空調(diào)的舒適性要求也越來越高,汽車自動空調(diào)系統(tǒng)逐步普及。汽車自動空調(diào)調(diào)節(jié)器(簡稱HVAC)風門運轉與手動空調(diào)不同的是,一個是用拉絲(有硬拉絲和軟拉絲之分)控制,一個是執(zhí)行器控制(俗稱風門執(zhí)行器)。拉絲控制是機械式的,人通過手動旋鈕帶動拉絲控制HVAC風門運轉;風門執(zhí)行器是通過接收空調(diào)ECU發(fā)出的相應信號來執(zhí)行相應的動作,帶動HVAC風門運轉,來實現(xiàn)空調(diào)不同出風模式的調(diào)節(jié)。

      1 風門執(zhí)行器在空調(diào)系統(tǒng)中的應用

      風門執(zhí)行器主要是調(diào)節(jié)HVAC風門運轉,常用于HVAC的冷暖、模式、內(nèi)外循環(huán)風門的調(diào)節(jié)。內(nèi)外循環(huán)風門通過調(diào)節(jié)進入車內(nèi)新鮮空氣的比例;冷暖風門通過調(diào)節(jié)經(jīng)過暖風芯體(或風暖PTC加熱器)表面空氣量進入車內(nèi)的冷或暖風比例;模式風門通過調(diào)節(jié)車內(nèi)吹臉、吹腳、除霜、吹腳除霜送風模式的切換。

      手動空調(diào)系統(tǒng)一般只有內(nèi)外循環(huán)風門使用風門執(zhí)行器;自動空調(diào)系統(tǒng)則每個風門都需要用風門執(zhí)行器,且風門運轉的控制精度要求高,自動空調(diào)ECU在采集到相應的環(huán)境溫度信號后,根據(jù)自身標定的邏輯信號輸入給風門執(zhí)行器,風門執(zhí)行器調(diào)節(jié)HVAC各風門運轉位置達到相應出風模式。

      2 風門執(zhí)行器的種類

      隨著空調(diào)技術的逐步發(fā)展,風門執(zhí)行器也在逐步更新,目前各空調(diào)廠常用的有伺服電機、步進電機、用于LIN網(wǎng)絡的LIN風門執(zhí)行器。也有使用光電風門執(zhí)行器的,但價格高,目前國內(nèi)不是很普遍,歐美高端車型上使用較多。

      2.1伺服電機

      在沒有步進電機之前,執(zhí)行器普遍采用伺服電機,因為其是由小直流電動機為動力帶動齒輪轉動的,再配有簡單的線路板電路組成(圖1a)。常用的電路又分為兩點(正反轉)式(圖1b)的和反饋式的(圖1c)。隨著集成化的發(fā)展,線路板逐步被電位器代替(1d)。其原理是接收空調(diào)ECU輸入的電壓信號,風門執(zhí)行器運行相應的角度。

      2.2步進電機

      與伺服電機不同的是,步進電機驅動的動力來源是線圈,步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。通俗地講:當步進電機驅動器接收到一個脈沖信號,它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度(稱為步距角)。它的旋轉是以一定的角度運行的,可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量達到精確定位的目的;同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度達到調(diào)速的目的。步進電機齒輪箱結構及電氣原理、驅動順序如圖2所示。

      圖2 步進電機齒輪箱及電氣原理、驅動順序

      驅動原理:0到Ⅲ是一個脈沖,0到Ⅲ為一個脈沖的4個拍。第1拍:3、6接負極,2、5接正極,此時線圈2-3,5-6導通,磁場驅動電機運轉18°;第2拍:3、4接負極,2、5接正極,此時線圈2-3,4-5導通,磁場驅動電機運轉18°;第3拍:1、4接負極,2、5接正極,此時線圈1-2,4-5導通,磁場驅動電機運轉18°;第4拍:1、6接負極,2、5接正極,此時線圈1-2,5-6導通,磁場驅動電機運轉18°。齒輪傳動比為1∶360,每一拍輸出齒輪運行18/360=0.05°,一個脈沖運行0.05×4拍=0.2°。

      2.3LIN風門執(zhí)行器

      隨著車聯(lián)網(wǎng)逐步普及,CAN網(wǎng)絡和LIN網(wǎng)絡在空調(diào)系統(tǒng)中也逐步得到運用。由于LIN網(wǎng)絡價格的優(yōu)勢,空調(diào)系統(tǒng)使用普遍較多。為了便于風門執(zhí)行器在LIN網(wǎng)絡中使用,與伺服電機和步進電機不同是的,LIN風門執(zhí)行器內(nèi)部多了一個帶有A/D轉換器的單片機,可實現(xiàn)模擬信號與數(shù)字信號之間的轉換。LIN風門執(zhí)行器廠家也在優(yōu)化其結構,為整車的輕量化節(jié)省空間,但由于增加了芯片,其價格偏高,目前市場上還沒有普遍使用。

      3 風門執(zhí)行器的選型

      目前市場上普遍使用的風門執(zhí)行器外形結構有4種,如圖3所示。

      圖3 風門執(zhí)行器外形圖

      在選型的時候,一般根據(jù)以下幾點進行選擇:①HVAC的安裝結構;②整車的輕量化要求;③自動空調(diào)對風門運轉精度的要求;④空調(diào)對出風模式切換速度的要求;⑤內(nèi)外循環(huán)風門多選擇兩點運轉的伺服電機。

      參考文獻:

      [1]凌永成.汽車空調(diào)技術[M].北京:機械工業(yè)出版社,2014.

      [2]陳寧寧,胡正聰.一種汽車空調(diào)風門執(zhí)行器[P].公開(公告)號CN203628966U.

      [3]吳柳燕,柯勝濤,孫強.汽車智能三區(qū)空調(diào)控制系統(tǒng)的研究與應用[J].汽車實用技術,2015,(8):36-39.

      (編輯心翔)

      Structure and Application of Automotive Air Conditioning Damper Actuator

      JIN Meng
      (R&D Center of Great Wall Motor Company,Automotive Engineering Technical Center of HeBei,Baoding 071000,China)

      Abstract:The article elaborates application of damper actuators as a part of the air conditioning system,introduces types of damper actuators and choosing tips,and also discusses the current market condition and future development.

      Key words:A/C system;air conditioning;damper actuators

      中圖分類號:U463.851

      文獻標識碼:B

      文章編號:1003-8639(2016)06-0067-02

      收稿日期:2015-12-21;修回日期:2016-01-08

      作者簡介:金孟(1989-),安徽阜陽人,從事汽車空調(diào)設計工作。

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