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）

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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。