Przedmioty:
- Zarys ogólny
- Sterowanie wentylacją
- Regulacja temperatury
- dom pieca
- Wentylator wewnętrzny
- Rezystor szeregowy
- dom pieca
- Grzejnik i zawór nagrzewnicy
- Szyny wentylacyjne
Ogólne:
Dzisiejsze systemy umożliwiają optymalną regulację klimatu w samochodzie. Gdy jest zimno, wnętrze można ogrzać na różne sposoby. Ciepło to pochodzi z ciepła silnika. Przyjemna temperatura jest utrzymywana na możliwie stałym poziomie. Przy wysokich temperaturach zewnętrznych dobrze jest wpuścić do wnętrza chłodne powietrze. W samochodach bez klimatyzacji jest to czyste powietrze zewnętrzne, natomiast w samochodach z klimatyzacją klimatyzacja Powietrze zewnętrzne jest najpierw znacznie schładzane, a następnie wdmuchiwane do wnętrza. Zbyt wysoka temperatura powoduje utratę uwagi, spowolnienie reakcji i zmęczenie.
Klimatyzacja wpływa również na wilgotność we wnętrzu; to maleje. Jeśli wilgotność jest zbyt wysoka, możesz odczuwać uczucie duszności i ucisku, a jeśli wilgotność jest zbyt niska, możesz uzyskać suchość w gardle i suchość oczu. Najprzyjemniejszy klimat panuje w temperaturze od 20 do 23 stopni, przy wilgotności od 30 do 60% i oczywiście z powietrzem przefiltrowanym przez filtr wewnętrzny.
Sterowanie wentylacją:
Wahania temperatury zewnętrznej lub prędkości samochodu powodują zmianę temperatury we wnętrzu samochodu. Aby utrzymać prawidłową temperaturę, należy regularnie regulować ustawienia grzejnika i wentylacji w przypadku ogrzewania ręcznego. W samochodach z automatyczną regulacją temperatury ten problem nie występuje; sam dostosowuje prędkość wentylacji i temperaturę. Jednostka sterująca dba o utrzymanie zadanej temperatury. Na przykład, jeśli ustawiono temperaturę 20 stopni Celsjusza i okno było otwarte przez jakiś czas, a na zewnątrz było zimno, czujniki temperatury wewnętrznej zmierzą, czy temperatura we wnętrzu spadła. Wzrośnie temperatura ogrzewania (do np. 24 stopni) i zwiększy się prędkość wentylacji. Gdy tylko temperatura wewnętrzna ponownie osiągnie 20 stopni Celsjusza, prędkość wentylatora i temperatura na wylocie zostaną ponownie zmniejszone.
Czujnik słońca na desce rozdzielczej wpływa również na prędkość wentylatora wewnętrznego. Natężenie światła mierzy się za pomocą promieniowania ultrafioletowego w świetle słonecznym. W jasnym świetle słonecznym wewnętrzny wentylator wdmuchuje do wnętrza większą ilość zimnego powietrza. Czujnik słońca można rozpoznać po kropce, która zwykle znajduje się pośrodku u góry deski rozdzielczej. Zdjęcie przedstawia czujnik nasłonecznienia.
Regulacja temperatury:
Temperaturę we wnętrzu można utrzymać na stałym poziomie na dwa sposoby; mianowicie poprzez zastosowanie:
- Sterowanie powietrzem mieszanym: Zimne i ciepłe powietrze są mieszane razem za pomocą zaworów nagrzewnicy w obudowie nagrzewnicy. Zimne powietrze to temperatura powietrza zewnętrznego, a ciepłe powietrze jest tak ciepłe, jak to możliwe (maksymalnie ogrzane przez czynnik chłodzący). Nieco szerzej otwierając przepustnicę ciepłego powietrza, do powietrza zewnętrznego dopływa nieco więcej ciepłego powietrza. Więcej informacji na temat pieca opisano w dalszej części strony.
- Kontrola płynu: Dzięki elektronicznemu sterowaniu zaworami nagrzewnicy zmienia się przepływ płynu chłodzącego przez chłodnicę nagrzewnicy. Powietrze zewnętrzne przepływa przez grzejnik. To podgrzewa powietrze. Temperatura powietrza zależy zatem od temperatury płynu chłodzącego w chłodnicy nagrzewnicy. Więcej informacji na temat grzejnika opisano w dalszej części strony.
- Parownik: Parownik jest częścią układu klimatyzacji i jest opisany na osobnej stronie. Powietrze to jest schładzane poprzez umożliwienie przepływu ciepłego powietrza zewnętrznego przez zimny parownik.
Wentylator wewnętrzny będzie musiał przedmuchać powietrze przez obudowę nagrzewnicy, chłodnicę nagrzewnicy i/lub parownik, aby nadać powietrzu żądaną temperaturę, a następnie pozwolić mu na przepływ do wnętrza.
Pojazdy wyposażone w oddzielny system klimatyzacji mają zmodyfikowaną obudowę nagrzewnicy, co oznacza, że temperatury wylotowe mogą się różnić dla lewej i prawej strony.
Poniższe zdjęcie przedstawia oddzielny układ klimatyzacji, w którym temperatura na wylocie po stronie kierowcy wynosi 21 stopni Celsjusza, a po stronie pasażera 23 stopnie.
Możliwe jest, że pasażerowie z tyłu będą mieli także jedną lub dwie własne strefy klimatyczne z pokrętłem lub wyświetlaczem do ustawiania temperatury w dwóch dodatkowych strefach. W takim przypadku obudowa pieca zawiera dodatkowe kanały do sterowania powietrzem mieszanym.
Dom z piecem:
Poniżej pokazano domek z piecem. Wentylator wewnętrzny montowany jest pod chłodnicą nagrzewnicy. Powietrze wentylacyjne wchodzi z boku wentylatora kabiny pasażerskiej i jest wdmuchiwane od góry przez chłodnicę nagrzewnicy i parownik klimatyzacji. Obudowa nagrzewnicy znajduje się pośrodku pod deską rozdzielczą i zasadniczo można ją zdemontować dopiero po zdjęciu całej deski rozdzielczej.
Powyższy obrazek przedstawia przezroczystą obudowę grzejnika zawierającą kilka silników krokowych. Silniki krokowe sterują zaworami, które regulują przepływ i temperaturę powietrza. Poniższy rysunek przedstawia przepływ powietrza przez obudowę nagrzewnicy zawierającą zawory sterowane silnikami krokowymi.
Wentylator wewnętrzny zasysa powietrze z zewnątrz przez rurę wlotową. Koniec tej rurki dolotowej zwykle znajduje się pod maską, za parafanem. Jeśli samochód jest wyposażony w klimatyzację, wentylator wnętrza wdmuchuje zasysane powietrze przez parownik. W parowniku wilgoć i ciepło są pobierane z powietrza zewnętrznego, powodując przedostawanie się suchego i schłodzonego powietrza do grzejnika. Gdy klimatyzacja jest wyłączona, powietrze przepływa również przez parownik, ale nie ulega zmianie temperatury i wilgotności.
Temperatura grzejnika wpływa na ogrzewanie powietrza; w obiegu chłodziwa krany zapewniają regulowane natężenie przepływu; niższy przepływ chłodziwa spowoduje mniejsze nagrzewanie się powietrza. Z nagrzewnicy powietrze dociera do co najmniej trzech zaworów sterujących powietrzem: jednego na przednią szybę, jednego na kratki wentylacyjne w desce rozdzielczej i jednego na nogi. Położenie zaworu decyduje o tym, ile powietrza zostanie wdmuchnięte do odpowiednich otworów wylotowych.
Zawory sterujące powietrzem, zawór regulacji temperatury, zawór obejściowy powietrza i zawór recyrkulacji można obsługiwać ręcznie. W takim przypadku istnieje fizyczne połączenie za pomocą cięgna Bowdena pomiędzy suwakami lub przyciskami sterującymi na desce rozdzielczej a zaworami. Obecnie widzimy prawie wyłącznie zawory sterowane elektronicznie: urządzenie sterujące steruje silnikami krokowymi.
Elektronicznie sterowany system wentylacji często ma więcej opcji niż ręczny system z kablami:
- Wiele stref temperaturowych: Po stronie kierowcy zawory sterujące powietrzem i zawór regulujący temperaturę można obsługiwać oddzielnie od strony pasażera. Zawory są podwójne. W samochodach luksusowych można ustawić nawet cztery strefy: podwaja to liczbę zaworów i kanałów powietrznych w tej samej obudowie nagrzewnicy;
- położenie MAX, aby klimatyzacja działała z maksymalną wydajnością: w położeniu MAX zawór obejściowy powietrza otwiera się, a zawór regulacji temperatury zamyka: tylko schłodzone powietrze wpływa do obudowy rozdzielczej za pomocą zaworów sterujących powietrzem. Zawór recyrkulacji odcina również dopływ powietrza z zewnątrz i zasysa już schłodzone powietrze z wnętrza przez wentylator i dodatkowo je schładza;
- automatyczne otwieranie i zamykanie zaworu recyrkulacyjnego przy czujnik jakości powietrza rejestruje szkodliwe substancje zawarte w zasysanym powietrzu zewnętrznym.
Wentylator wewnętrzny:
Poniżej pokazano wentylator wewnętrzny. Wentylator wewnętrzny nazywany jest także „silnikiem nagrzewnicy” lub „dmuchawą”. Łopatki znajdują się pośrodku wewnętrznego wentylatora, co zapewnia wdmuchnięcie powietrza do wnętrza. Powietrze wentylacyjne zasysane jest u góry silnika i doprowadzane kanałami bocznymi do chłodnicy nagrzewnicy. Chłodnica nagrzewnicy montowana jest bezpośrednio za wentylatorem wewnętrznym w obudowie nagrzewnicy.
Działanie i różne metody sterowania zostały omówione na stronie silnika nagrzewnicy.
Grzejnik i zawór nagrzewnicy:
Nagrzewnica zapewnia ogrzanie powietrza wdmuchiwanego do wnętrza. Nagrzewnica składa się z dwóch rur (nawiewnej i wywiewnej), które dzielą się na kanały, pomiędzy którymi umieszczone są listwy. Lamele zapewniają większą powierzchnię wymiany ciepła.
Chłodnica nagrzewnicy działa jak wymiennik ciepła, podobnie jak chłodnica z przodu samochodu. Zimne powietrze przepływające przez listwy jest podgrzewane przez czynnik chłodzący przepływający przez kanały wzdłuż listew. Ciepło z chłodziwa jest przekazywane do strumienia powietrza. Ogrzane powietrze trafia do wnętrza samochodu; jest to grzejnik włączany przez mieszkańców. Ponieważ ciepłe powietrze wtłaczane przez wentylator wnętrza zależy od temperatury płynu chłodzącego, logiczne jest, że bezpośrednio po uruchomieniu silnika nagrzewnica jest nadal zimna. Nagrzewnica działa w pełni tylko wtedy, gdy silnik osiągnął temperaturę roboczą.
Mieszkańcy mogą ustawić wyższą lub niższą temperaturę grzejnika. Podczas pracy nagrzewnicy zmienia się kąt otwarcia zaworu nagrzewnicy. Zawór nagrzewnicy reguluje ilość płynu chłodzącego przepływającego przez chłodnicę nagrzewnicy. Wielkość przepływu chłodziwa ostatecznie determinuje temperaturę powietrza.
Poniższy rysunek przedstawia zawór nagrzewnicy z rurkami po obu stronach, do których wepchnięte są węże płynu chłodzącego. Pośrodku tych rurek znajduje się zawór obrotowy, który blokuje lub umożliwia przepływ chłodziwa, w zależności od kąta otwarcia. Zawór obsługiwany jest za pomocą dźwigni, co widać również na tym zdjęciu. Dźwignia może poruszać się maksymalnie o 90 stopni; w skrajnych położeniach zawór jest całkowicie otwarty lub zamknięty. Do tej dźwigni podłączony jest cięgno Bowdena do sterownika nagrzewnicy (mechaniczne) lub silnika elektrycznego/krokowego (elektrycznego). Więcej o tym później.
Poniżej opisano zasady sterowania zaworem nagrzewnicy:
Zawór nagrzewnicy całkowicie otwarty:
- Duży przepływ chłodziwa.
- Płyn chłodzący nie jest łatwo schładzany przez przepływ powietrza.
- Materiał grzejnika pozostaje bardzo ciepły.
- Dzięki temu powietrze wdmuchiwane do wnętrza jest również ciepłe.
Zawór nagrzewnicy częściowo otwarty lub zamknięty:
- Mały przepływ chłodziwa lub jego brak.
- Dlatego płyn chłodzący schładza się łatwiej dzięki przepływowi powietrza.
- Materiał grzejnika stygnie.
- Powietrze wdmuchiwane do wnętrza jest letnie lub zimne, ponieważ temperatura powietrza na zewnątrz ma niewielki lub żaden wpływ.
Poniższe zdjęcia przedstawiają komponenty:
- Zasada działania siłownika (po lewej);
- Zawór nagrzewnicy i siłownik w stanie zamontowanym (środek);
- ECU klimatyzacji (po prawej).
Siłownik i ECU o którym mowa pochodzą z Maserati Quattroporte z 2001 roku. Siłownik jest typu Silnik elektryczny prądu stałego ze szczotkami węglowymi. Odbywa się to za pomocą a cykl pracy sterowane za pomocą ECU. Silnik elektryczny napędza zarówno wał wyjściowy, jak i prowadnicę poruszającą się po tarczy stykowej za pośrednictwem wielu przekładni zębatych. Dysk zasilany jest napięciem 5 woltów i masą. W zależności od położenia prowadnicy do ECU wysyłany jest sygnał, który określa położenie wału wyjściowego, a tym samym zaworu nagrzewnicy. W aktualnej pozycji napięcie sygnału wynosi 4,5 V. W momencie, gdy wał wyjściowy i prowadnica obrócą się o kilka stopni w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, napięcie sygnału spadnie do 4,4 V lub mniej. W skrajnych ustawieniach napięcie sygnału będzie wynosić od 0,5 do 4,5 wolta.
ECU steruje zaworem nagrzewnicy aż do osiągnięcia mechanicznego wyłącznika krańcowego. Ze względu na niski moment obrotowy silnika elektrycznego, ten ogranicznik końcowy zatrzymuje obrót, a napięcie sygnałowe prowadnicy na płytce stykowej również pozostaje stałe. ECU zakończy kontrolę.
Silnik elektryczny zasilany jest napięciem zasilania i masą. Są one kontrolowane przez ECU za pomocą sterowania PWM. Poniższy obraz oscyloskopu przedstawia sygnały sterujące mierzone na połączeniach dodatnim i masowym silnika elektrycznego podczas obrotu w lewo i w prawo.
- Obróć w lewo: ECU wysyła sygnał blokujący do plusa silnika elektrycznego. Masa wynosi stale 0 woltów;
- Obróć w prawo: zmienia się polaryzacja silnika elektrycznego.
Możliwe, że ze względu na wiek wał kranu z nagrzewnicą zacznie się bardziej poruszać. Dzięki temu oporowi mechanicznemu sterownik ECU „myśli”, że osiągnięto punkt końcowy. To kończy kontrolę. Wkrótce zostanie opublikowany nowy artykuł na temat powyższego ECU i silnika siłownika mających usterkę sterowania. Po diagnozie i naprawie płytki drukowanej układ znów zaczął działać poprawnie. Objawy, przyczyna i rozwiązanie zostaną wyjaśnione za pomocą obrazów.
Oprócz tej wersji z silnikiem prądu stałego i sterowaniem PWM, wiele zaworów nagrzewnic i kurków nagrzewnic jest sterowanych za pomocą: silnik krokowy kontrolowane.
Jeśli w zimie nagrzewnica zostanie włączona natychmiast, a wentylator wnętrza zostanie ustawiony na pozycję 4, silnik będzie również wolniej osiągał temperaturę roboczą. Dzieje się tak, ponieważ przepływające powietrze ponownie chłodzi płyn chłodzący. Nie jest to pożądane, ponieważ naturalnie chcemy, aby silnik nagrzał się jak najszybciej. Dlatego zaleca się włączanie ogrzewania dopiero po przejechaniu kilku kilometrów.
Z a ogrzewanie postojowe lub dodatkowe elektryczne ogrzewanie chłodnicę nagrzewnicy i układ chłodzenia silnika spalinowego można szybciej nagrzać do odpowiedniej temperatury.
Szyby wentylacyjne:
Poniższy obrazek przedstawia szyby i wyjścia wentylacyjne. Zwykle nie jest to widoczne, ponieważ zamontowana jest nad nią deska rozdzielcza, konsola środkowa i dywanik. Silniki krokowe zaworów nagrzewnic w obudowie nagrzewnicy regulują przepływ powietrza w różnych kierunkach (na przednią szybę, do lewej lub prawej kratki wentylacyjnej lub do przestrzeni na nogi). Do tylnej komory zapewniony jest stały przepływ wentylacji. Tylne kratki wentylacyjne w konsoli środkowej można zamknąć mechanicznie.
Numery 1, 2, 3: Otwór nawiewu na przednią szybę (w tym do odparowywania / odmrażania szyby przedniej)
Numery 4, 5: Odparowanie obu szyb bocznych drzwi przednich
Numery 6, 8, 9, 11: Kratki wentylacyjne kabiny kierowcy i pasażera
Numery 7, 10: Nawiewy w przestrzeni na nogi kierowcy i pasażera
Numery 12, 13, 16, 17: Nawiewy na nogi pasażerów z tyłu
Numery 14, 15: Kratki wentylacyjne w konsoli środkowej dla pasażerów z tyłu
