Lüftungssteuerung

Themen:

Allgemeines
Lüftungssteuerung
Temperaturregelung
Ofenhaus
Innenventilator
Vorwiderstand
Ofenhaus
Heizkörper und Heizhahn
Lüftungsschächte

Gesamt:
Mit heutigen Systemen lässt sich das Klima im Auto optimal einstellen. Bei Kälte kann der Innenraum auf verschiedene Arten gewärmt werden. Diese Wärme entsteht durch die Motorwärme. Eine angenehme Temperatur wird möglichst konstant gehalten. Bei hohen Außenlufttemperaturen ist es schön, wenn kühle Luft in den Innenraum geblasen wird. Bei Autos ohne Klimaanlage ist dies die reine Außenluft, bei Autos mit Klimaanlage Diese Außenluft wird zunächst deutlich abgekühlt, bevor sie in den Innenraum geblasen wird. Eine zu hohe Temperatur führt zu Aufmerksamkeitsverlust, langsameren Reaktionen und Müdigkeit.
Auch die Klimaanlage beeinflusst die Luftfeuchtigkeit im Innenraum; das nimmt ab. Bei zu hoher Luftfeuchtigkeit kann ein stickiges und drückendes Gefühl auftreten, bei zu niedriger Luftfeuchtigkeit kann es zu trockenem Hals und trockenen Augen kommen. Das angenehmste Klima herrscht bei einer Temperatur zwischen 20 und 23 Grad, einer Luftfeuchtigkeit zwischen 30 und 60 % und natürlich mit gefilterter Luft durch einen Innenfilter.

Lüftungssteuerung:
Schwankungen der Außentemperatur oder der Geschwindigkeit des Fahrzeugs verändern die Temperatur im Innenraum des Fahrzeugs. Um die richtige Temperatur aufrechtzuerhalten, müssen die Heizungs- und Lüftungseinstellungen für die manuelle Heizung regelmäßig angepasst werden. Bei Fahrzeugen mit automatischer Temperaturregelung besteht dieses Problem nicht; Es passt die Lüftungsgeschwindigkeit und Temperatur selbst an. Die Steuereinheit sorgt dafür, dass die eingestellte Temperatur eingehalten wird. Wenn beispielsweise 20 Grad Celsius eingestellt sind und das Fenster längere Zeit geöffnet war, während es draußen kalt ist, messen die Innenraumtemperatursensoren, dass die Temperatur im Innenraum gesunken ist. Die Temperatur der Heizung steigt (auf beispielsweise 24 Grad) und die Lüftungsgeschwindigkeit erhöht sich. Sobald die Innentemperatur wieder 20 Grad Celsius erreicht hat, werden die Lüftergeschwindigkeit und die Austrittstemperatur wieder reduziert.

Der Sonnensensor am Armaturenbrett beeinflusst auch die Drehzahl des Innenraumgebläses. Die Lichtintensität wird mittels ultravioletter Strahlung im Sonnenlicht gemessen. Bei starker Sonneneinstrahlung bläst der Innenraumventilator eine größere Menge kalter Luft in den Innenraum. Den Sonnensensor erkennen Sie an dem Punkt, der sich meist in der Mitte oben auf dem Armaturenbrett befindet. Das Bild zeigt einen Sonnensensor.

Temperaturregelung:
Die Temperatur im Innenraum kann auf zwei Arten konstant gehalten werden; nämlich durch die Verwendung von:

Mischluftregelung: Kalte und warme Luft werden über Heizventile im Heizhaus miteinander vermischt. Die kalte Luft ist die Außenlufttemperatur und die warme Luft ist möglichst warm (maximal erwärmt durch das Kühlmittel). Durch weiteres Öffnen der Warmluftklappe wird der Außenluft etwas mehr warme Luft zugeführt. Weitere Informationen zum Ofenhaus finden Sie weiter unten auf der Seite.
Flüssigkeitssteuerung: Durch die elektronische Steuerung der Heizungsventile wird der Kühlmittelfluss durch den Heizungskühler verändert. Die Außenluft strömt durch den Heizkörper. Dadurch wird die Luft erwärmt. Die Lufttemperatur hängt daher von der Kühlmitteltemperatur im Heizkörper ab. Weitere Informationen zum Heizkörper finden Sie weiter unten auf der Seite.
Verdampfer: Der Verdampfer ist Teil der Klimaanlage und wird auf einer separaten Seite beschrieben. Diese Luft wird gekühlt, indem die warme Außenluft durch den kalten Verdampfer strömen lässt.
Der Innenraumventilator muss die Luft durch das Heizungsgehäuse, den Heizkörper und/oder den Verdampfer blasen, um der Luft die gewünschte Temperatur zu verleihen, und sie dann in den Innenraum strömen lassen.

Fahrzeuge, die mit einer separaten Klimaanlage ausgestattet sind, verfügen über ein geändertes Heizungsgehäuse, wodurch die Austrittstemperaturen links und rechts unterschiedlich sein können.
Das folgende Bild zeigt eine separate Klimaanlage, bei der die Ausströmtemperatur auf der Fahrerseite 21 Grad Celsius und auf der Beifahrerseite 23 Grad beträgt.

Es besteht die Möglichkeit, dass auch die Fondpassagiere über eine oder zwei eigene Klimazone(n) mit Drehknopf oder Display verfügen, um die Temperatur in zwei weiteren Zonen einzustellen. In diesem Fall verfügt das Ofenhaus über zusätzliche Kanäle zur Mischluftregelung.

Ofenhaus:
Das Ofenhaus ist unten abgebildet. Der Innenraumlüfter ist unter dem Heizkörper montiert. Die Belüftungsluft tritt seitlich am Innenraumgebläse ein und wird oben durch den Heizkörper und den Verdampfer der Klimaanlage geblasen. Das Heizungsgehäuse befindet sich mittig unter dem Armaturenbrett und kann grundsätzlich nur nach Ausbau des kompletten Armaturenbretts demontiert werden.

Das Bild oben zeigt ein transparentes Heizungsgehäuse, das eine Reihe von Schrittmotoren enthält. Die Schrittmotoren steuern Ventile, die den Luftstrom und die Lufttemperatur regulieren. Das Bild unten zeigt den Luftstrom durch ein Heizungsgehäuse, in dem sich die von den Schrittmotoren betätigten Ventile befinden.

Der Innenraumventilator saugt die Außenluft durch das Ansaugrohr an. Das Ende dieses Ansaugrohrs befindet sich normalerweise unter der Haube, hinter dem Parafan. Wenn das Auto mit einer Klimaanlage ausgestattet ist, bläst der Innenraumlüfter die angesaugte Luft durch den Verdampfer. Im Verdampfer werden der Außenluft Feuchtigkeit und Wärme entzogen, wodurch trockene und gekühlte Luft in den Heizkörper gelangt. Bei ausgeschalteter Klimaanlage strömt die Luft ebenfalls durch den Verdampfer, ohne dass sich Temperatur und Feuchtigkeit ändern.

Die Temperatur des Heizkörpers beeinflusst die Erwärmung der Luft; im Kühlmittelkreislauf sorgen Zapfstellen für einen angepassten Durchfluss; Ein geringerer Kühlmittelfluss führt zu einer geringeren Erwärmung der Luft. Vom Heizkörper gelangt die Luft zu mindestens drei Luftregelventilen: eines zur Windschutzscheibe, eines zu den Lüftungsgittern im Armaturenbrett und eines zum Fußraum. Die Stellung des Ventils bestimmt, wie viel Luft zu den jeweiligen Ausströmöffnungen geblasen wird.

Die Betätigung der Luftregelventile, des Temperaturregelventils, des Luftbypassventils und des Umwälzventils kann manuell erfolgen. In diesem Fall besteht eine physische Verbindung mit einem Bowdenzug zwischen den Bedienschiebern oder -tasten auf dem Armaturenbrett und den Ventilen. Heutzutage sieht man fast nur noch elektronisch gesteuerte Ventile: Ein Steuergerät steuert die Schrittmotoren.

Ein elektronisch gesteuertes Lüftungssystem bietet oft mehr Möglichkeiten als ein manuell betriebenes System mit Kabeln:

Mehrere Temperaturzonen: Auf der Fahrerseite können die Luftregelventile und das Temperaturregelventil separat von der Beifahrerseite bedient werden. Die Ventile sind doppelt ausgeführt. In Luxusautos können sogar bis zu vier Zonen eingestellt werden: Dadurch verdoppelt sich die Anzahl der Ventile und Luftkanäle im selben Heizungsgehäuse;
eine MAX-Position, damit die Klimaanlage mit maximaler Leistung arbeiten kann: In der MAX-Position öffnet sich das Luftbypassventil und das Temperaturregelventil schließt: Nur gekühlte Luft gelangt über die Luftregelventile in das Verteilergehäuse. Das Umluftventil unterbricht zusätzlich die Zufuhr von Außenluft und saugt über den Ventilator die bereits abgekühlte Luft aus dem Innenraum an und kühlt sie weiter ab;
Automatisches Öffnen und Schließen des Rezirkulationsventils, wenn die Luftqualitätssensor Registriert Schadstoffe in der angesaugten Außenluft.

Innenventilator:
Unten ist ein Innenventilator abgebildet. Der Innenraumventilator wird auch „Heizmotor“ oder „Gebläse“ genannt. In der Mitte des Innenraumventilators befinden sich die Flügel, die dafür sorgen, dass Luft in den Innenraum geblasen wird. Die Belüftungsluft wird oben am Motor angesaugt und über die Seitenkanäle dem Heizkörper zugeführt. Der Heizkörper ist direkt nach dem Innenraumgebläse im Heizkörpergehäuse montiert.

Die Bedienung und die verschiedenen Steuerungsmethoden werden auf der Seite Heizmotoren erläutert.

Heizkörper und Heizventil:
Die Heizung sorgt dafür, dass die in den Innenraum geblasene Luft erwärmt wird. Der Heizer besteht aus zwei Rohren (einem Zu- und einem Abluftrohr), die sich in Kanäle unterteilen, zwischen denen Lamellen platziert sind. Die Lamellen sorgen für eine größere Wärmeaustauschfläche.

Der Heizkörper fungiert als Wärmetauscher, genau wie der Kühler an der Vorderseite des Autos. Die kalte Luft, die durch die Lamellen strömt, wird durch das Kühlmittel erwärmt, das durch die Kanäle entlang der Lamellen strömt. Die Wärme des Kühlmittels wird auf den Luftstrom übertragen. Die erwärmte Luft gelangt in den Innenraum des Autos; Dies ist die Heizung, die von den Insassen aktiviert wird. Da die warme Luft, die der Innenraumlüfter in den Innenraum bläst, von der Temperatur des Kühlmittels abhängt, ist es logisch, dass die Heizung unmittelbar nach dem Starten des Motors noch kalt ist. Die Heizung ist nur dann voll funktionsfähig, wenn der Motor betriebswarm ist.

Die Bewohner können die Heizung wärmer oder kälter einstellen. Durch den Betrieb der Heizung verändert sich der Öffnungswinkel des Heizungsventils. Das Heizungsventil reguliert die Kühlmittelmenge, die durch den Heizkörper fließt. Die Größe des Kühlmittelstroms bestimmt letztlich die Lufttemperatur.

Das Bild unten zeigt ein Heizungsventil mit Rohren auf beiden Seiten, durch die die Kühlmittelschläuche geschoben werden. In der Mitte dieser Rohre befindet sich ein rotierendes Ventil, das je nach Öffnungswinkel den Kühlmittelfluss sperrt oder zulässt. Die Betätigung des Ventils erfolgt über den Hebel, der auch auf diesem Bild zu sehen ist. Der Hebel kann maximal um 90 Grad bewegt werden; In den Extrempositionen ist das Ventil vollständig geöffnet oder geschlossen. An diesen Hebel wird ein Bowdenzug zum Heizgerätesteuergerät (mechanisch) oder ein Elektro-/Schrittmotor (elektrisch) angeschlossen. Mehr dazu später.

Im Folgenden werden die Steuerprinzipien des Heizventils beschrieben:

Heizungsventil ganz geöffnet:

Großer Kühlmitteldurchfluss.
Das Kühlmittel wird durch den Luftstrom nicht leicht gekühlt.
Das Material des Heizkörpers bleibt sehr warm.
Die in den Innenraum geblasene Luft ist daher auch warm.

Heizungsventil teilweise geöffnet oder geschlossen:

Kleiner oder kein Kühlmittelfluss.
Das Kühlmittel kühlt daher durch den Luftstrom leichter ab.
Das Material des Heizkörpers kühlt ab.
Die in den Innenraum geblasene Luft ist lauwarm oder kalt, da die Außentemperatur keinen oder nur geringen Einfluss hat.

Die folgenden Bilder zeigen die Komponenten:

Die prinzipielle Funktionsweise des Aktuators (links);
Das Heizventil und der Stellantrieb im montierten Zustand (Mitte);
Das Steuergerät der Klimaanlage (rechts).

Der betreffende Aktuator und das Steuergerät stammen von einem Maserati Quattroporte aus dem Jahr 2001. Der Aktuator ist von diesem Typ Gleichstrom-Elektromotor mit Kohlebürsten. Dies geschieht mittels a Auslastungsgrad mit Steuerung durch ein Steuergerät versehen. Der Elektromotor treibt sowohl die Abtriebswelle als auch den Läufer an, der sich über mehrere Zahnradgetriebe über die Kontaktscheibe bewegt. Die Scheibe wird mit einer Spannung von 5 Volt und Masse versorgt. Abhängig von der Position des Läufers wird ein Signal an das Steuergerät gesendet, das die Position der Abtriebswelle und damit des Heizungsventils bestimmt. In der aktuellen Position beträgt die Signalspannung 4,5 Volt. Sobald sich die Abtriebswelle und der Läufer um einige Grad gegen den Uhrzeigersinn drehen, sinkt die Signalspannung auf 4,4 Volt oder weniger. In den extremen Einstellungen liegt die Signalspannung zwischen 0,5 und 4,5 Volt.

Die ECU steuert das Heizungsventil, bis der mechanische Endanschlag erreicht ist. Aufgrund des geringen Drehmoments des Elektromotors wird die Drehung durch diesen Endanschlag gestoppt und auch die Signalspannung des Läufers an der Kontaktplatte bleibt konstant. Das Steuergerät beendet die Steuerung.

Der Elektromotor wird mit Versorgungsspannung und Masse versorgt. Diese werden von der ECU über eine PWM-Steuerung gesteuert. Das folgende Oszilloskopbild zeigt die an den Plus- und Masseanschlüssen des Elektromotors bei Links- und Rechtsdrehung gemessenen Steuersignale.

Gegen den Uhrzeigersinn drehen: Die ECU sendet ein Sperrsignal an den Pluspol des Elektromotors. Die Masse beträgt konstant 0 Volt;
Im Uhrzeigersinn drehen: Die Polarität des Elektromotors ändert sich.

Es ist möglich, dass sich die Welle eines Heizungshahns altersbedingt stärker bewegt. Dieser mechanische Widerstand lässt das Steuergerät „denken“, dass der Endanschlag erreicht wurde. Damit ist die Kontrolle beendet. Demnächst wird ein neuer Artikel über einen Steuerungsfehler des oben genannten Steuergeräts und Stellmotors veröffentlicht. Nach einer Diagnose und Reparatur der Platine funktionierte das System wieder einwandfrei. Die Symptome, Ursache und Lösung werden anhand von Bildern erläutert.

Zusätzlich zu dieser Version mit Gleichstrommotor und PWM-Steuerung werden viele Heizungsventile und Heizungshähne über einen gesteuert Schrittmotor kontrolliert.

Wenn im Winter die Heizung sofort eingeschaltet wird und das Innenraumgebläse auf Stufe 4 steht, erreicht der Motor auch langsamer die Betriebstemperatur. Denn die vorbeiströmende Luft kühlt das Kühlmittel wieder ab. Das ist nicht erwünscht, denn wir möchten natürlich, dass der Motor möglichst schnell warm wird. Daher empfiehlt es sich, die Heizung erst nach einigen Kilometern Fahrt einzuschalten.

mit Standheizung oder elektrische Zusatzheizung Der Heizkörper und das Kühlsystem des Verbrennungsmotors können schneller auf Temperatur gebracht werden.

Lüftungsschächte:
Das Bild unten zeigt die Lüftungsschächte und Ausgänge. Normalerweise ist dies nicht sichtbar, da darüber das Armaturenbrett, die Mittelkonsole und der Teppich montiert sind. Die Schrittmotoren der Heizungsventile im Heizungshaus regulieren den Luftstrom in verschiedene Richtungen (zur Windschutzscheibe, zu den Lüftungsgittern links oder rechts oder in den Fußraum). Es besteht eine ständige Belüftung des hinteren Fachs. Die hinteren Lüftungsgitter in der Mittelkonsole sind mechanisch verschließbar.

Nummern 1, 2, 3: Luftöffnung zur Windschutzscheibe (auch zur Windschutzscheiben-Entfeuchtung / Defrost)

Nummern 4, 5: Beschlagentfernung beider Seitenscheiben der Vordertüren

Nummern 6, 8, 9, 11: Lüftungsgitter für Fahrer- und Fahrgastraum

Nummern 7, 10: Lüftungsdüsen für den Fußraum Fahrer- und Fahrgastraum

Nummern 12, 13, 16, 17: Lüftungsdüsen für den hinteren Beifahrerfußraum

Nummern 14, 15: Lüftungsgitter in der Mittelkonsole für die Fondpassagiere

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