Tópicos:
- Geral
- Controle de ventilação
- Gelificação de temperatura
- casa do fogão
- Ventilador interno
- Resistor em série
- casa do fogão
- Radiador do aquecedor e torneira do aquecedor
- Poços de ventilação
Geral:
A climatização no automóvel pode ser ajustada de forma ideal com os sistemas atuais. Quando está frio, o interior pode ser aquecido de várias maneiras. Esse calor vem do calor do motor. Uma temperatura agradável é mantida tão constante quanto possível. Em altas temperaturas do ar externo, é bom que uma temperatura de ar frio seja soprada para o interior. Nos automóveis sem ar condicionado este é o ar exterior puro, mas nos automóveis com ar condicionado Este ar exterior é primeiro arrefecido consideravelmente antes de ser soprado para o interior. Uma temperatura muito alta causa perda de atenção, reações mais lentas e fadiga.
O ar condicionado também afeta a umidade do interior; isso diminui. Se a umidade for muito alta, você pode ter uma sensação de entupimento e opressão e se a umidade for muito baixa, você pode ficar com a garganta seca e os olhos secos. O clima mais agradável é a temperatura entre 20 e 23 graus, com humidade entre 30 e 60% e claro com ar filtrado através de filtro interior.
Controle de ventilação:
Variações na temperatura externa ou na velocidade do carro alteram a temperatura no interior do carro. Para manter a temperatura correta, as configurações do aquecedor e da ventilação para aquecimento manual devem ser ajustadas regularmente. Carros com controle automático de temperatura não apresentam esse problema; ajusta a velocidade de ventilação e a própria temperatura. A unidade de controle garante que a temperatura definida seja mantida. Por exemplo, se estiver definido 20 graus Celsius e a janela estiver aberta durante algum tempo enquanto está frio lá fora, os sensores de temperatura interiores medirão que a temperatura no interior caiu. A temperatura do aquecimento aumentará (até, por exemplo, 24 graus) e a velocidade de ventilação aumentará. Assim que a temperatura interior atingir novamente os 20 graus Celsius, a velocidade do ventilador e a temperatura de saída são reduzidas novamente.
O sensor solar no painel também influencia a velocidade do ventilador interno. A intensidade da luz é medida por meio da radiação ultravioleta da luz solar. Sob luz solar intensa, o ventilador interno soprará uma quantidade maior de ar frio para o interior. O sensor solar pode ser reconhecido pelo ponto que geralmente fica localizado no meio, na parte superior do painel. A imagem mostra um sensor solar.
Regulação de temperatura:
A temperatura no interior pode ser mantida constante de duas maneiras; nomeadamente através da utilização de:
- Controle de ar misto: O ar frio e quente são misturados por meio de válvulas do aquecedor na casa do aquecedor. O ar frio é a temperatura do ar externo e o ar quente é o mais quente possível (aquecido ao máximo pelo refrigerante). Ao abrir um pouco mais o registo de ar quente, é adicionado um pouco mais de ar quente ao ar exterior. Mais informações sobre a casa do fogão estão descritas mais abaixo na página.
- Controle de fluido: Ao controlar eletronicamente as válvulas do aquecedor, o fluxo do líquido refrigerante através do radiador do aquecedor é alterado. O ar externo flui através do radiador do aquecedor. Isso aquece o ar. A temperatura do ar depende, portanto, da temperatura do líquido refrigerante no radiador do aquecedor. Mais informações sobre o radiador do aquecedor estão descritas mais abaixo na página.
- Evaporador: O evaporador faz parte do sistema de ar condicionado e é descrito em página separada. Este ar é resfriado permitindo que o ar externo quente flua através do evaporador frio.
O ventilador interno terá que soprar o ar através da carcaça do aquecedor, radiador do aquecedor e/ou evaporador para dar ao ar a temperatura desejada e então deixá-lo fluir para o interior.
Os veículos equipados com sistema de climatização separado possuem uma carcaça do aquecedor modificada, o que significa que as temperaturas de saída podem diferir da esquerda e da direita.
A imagem a seguir mostra um sistema de controle climático separado, no qual a temperatura de saída no lado do motorista é de 21 graus Celsius e no lado do passageiro é de 23 graus.
É possível que os passageiros traseiros também tenham uma ou duas zonas climáticas próprias com dial ou display para definir a temperatura em duas zonas adicionais. Nesse caso, a estufa contém canais extras para controle de ar misto.
Casa do fogão:
A casa do fogão é mostrada abaixo. O ventilador interno é montado sob o radiador do aquecedor. O ar de ventilação entra pela lateral do ventilador do habitáculo e é soprado pela parte superior através do radiador do aquecedor e do evaporador do ar condicionado. A caixa do aquecedor está localizada no meio, sob o painel de instrumentos e, em princípio, só pode ser desmontada depois de todo o painel de instrumentos ter sido removido.
A imagem acima mostra uma caixa de aquecedor transparente contendo vários motores de passo. Os motores de passo controlam válvulas que regulam o fluxo e a temperatura do ar. A imagem abaixo mostra o fluxo de ar através de uma carcaça de aquecedor contendo as válvulas operadas pelos motores de passo.
O ventilador interno suga o ar externo através do tubo de admissão. A extremidade deste tubo de entrada geralmente está localizada sob o capô, atrás do parafan. Se o carro estiver equipado com ar condicionado, o ventilador interno sopra o ar aspirado pelo evaporador. No evaporador, a umidade e o calor são extraídos do ar externo, fazendo com que o ar seco e resfriado entre no radiador do aquecedor. Quando o ar condicionado é desligado, o ar também flui pelo evaporador, mas não sofrerá alteração de temperatura e umidade.
A temperatura do radiador do aquecedor afeta o aquecimento do ar; no circuito de refrigeração, as torneiras garantem uma vazão ajustada; um fluxo de refrigerante mais baixo causará menos aquecimento do ar. Do radiador do aquecedor, o ar chega a pelo menos três válvulas de controle de ar: uma para o para-brisa, uma para as grades de ventilação do painel e uma para a área dos pés. A posição da válvula determina quanto ar é soprado para as aberturas de saída relevantes.
A operação das válvulas de controle de ar, da válvula de controle de temperatura, da válvula de desvio de ar e da válvula de recirculação pode ser manual. Nesse caso, existe uma conexão física com um cabo Bowden entre os controles deslizantes ou botões no painel e as válvulas. Hoje em dia quase só vemos válvulas controladas eletronicamente: um dispositivo de controle controla os motores de passo.
Um sistema de ventilação controlado eletronicamente geralmente tem mais opções do que um sistema operado manualmente com cabos:
- Múltiplas zonas de temperatura: No lado do motorista, as válvulas de controle de ar e a válvula de controle de temperatura podem ser operadas separadamente do lado do passageiro. As válvulas são duplas. Em automóveis de luxo, podem ser definidas até quatro zonas: isto duplica o número de válvulas e condutas de ar na mesma caixa do aquecedor;
- uma posição MAX para permitir que o ar condicionado funcione na capacidade máxima: na posição MAX a válvula de desvio de ar abre e a válvula de controle de temperatura fecha: apenas o ar resfriado entra na caixa de distribuição com as válvulas de controle de ar. A válvula de recirculação também cortará o fornecimento de ar externo e sugará o ar já resfriado do interior através do ventilador e o resfriará ainda mais;
- abertura e fechamento automático da válvula de recirculação quando o sensor de qualidade do ar regista substâncias nocivas no ar exterior aspirado.
Ventilador interno:
Um ventilador interno é mostrado abaixo. O ventilador interno também é chamado de “motor aquecedor” ou “ventilador”. As pás estão localizadas no meio do ventilador interno, o que garante que o ar seja soprado para dentro. O ar de ventilação é aspirado pela parte superior do motor e alimentado através dos canais laterais até o radiador do aquecedor. O radiador do aquecedor é montado diretamente após o ventilador interno na carcaça do aquecedor.
A operação e os diferentes métodos de controle são discutidos na página do motor do aquecedor.
Radiador do aquecedor e válvula do aquecedor:
O aquecedor garante que o ar soprado para o interior seja aquecido. O aquecedor é composto por dois tubos (um de alimentação e um de exaustão) que se dividem em canais entre os quais são colocadas as ripas. As ripas proporcionam uma maior superfície de troca de calor.
O radiador do aquecedor funciona como um trocador de calor, assim como o radiador da frente do carro. O ar frio que flui pelas venezianas é aquecido pelo refrigerante que flui pelos canais ao longo das venezianas. O calor do refrigerante é transferido para o fluxo de ar. O ar aquecido vai parar no interior do carro; este é o aquecedor que é acionado pelos ocupantes. Como o ar quente que o ventilador interno sopra para o interior depende da temperatura do líquido de arrefecimento, é lógico que o aquecedor ainda esteja frio imediatamente após a partida do motor. O aquecedor só funciona totalmente quando o motor está na temperatura operacional.
Os ocupantes podem ajustar o aquecedor para mais quente ou mais frio. Ao operar o aquecedor, o ângulo de abertura da válvula do aquecedor muda. A válvula do aquecedor regula a quantidade de líquido refrigerante que flui através do radiador do aquecedor. O tamanho do fluxo do refrigerante determina, em última análise, a temperatura do ar.
A imagem abaixo mostra uma válvula de aquecimento com tubos em ambos os lados onde as mangueiras do líquido refrigerante são empurradas. No meio desses tubos existe uma válvula rotativa que bloqueia ou permite o fluxo do refrigerante, dependendo do ângulo de abertura. A válvula é acionada pela alavanca, que também pode ser vista nesta imagem. A alavanca pode mover-se no máximo 90 graus; nas posições extremas a válvula está completamente aberta ou fechada. Um cabo Bowden para a unidade de controle do aquecedor (mecânico) ou um motor elétrico/de passo (elétrico) é conectado a esta alavanca. Mais sobre isso mais tarde.
Os princípios de controle da válvula do aquecedor são descritos abaixo:
Válvula do aquecedor totalmente aberta:
- Grande fluxo de refrigerante.
- O refrigerante não é facilmente resfriado pelo fluxo de ar.
- O material do radiador do aquecedor permanece muito quente.
- O ar soprado para o interior também é quente.
Válvula do aquecedor parcialmente aberta ou fechada:
- Fluxo de refrigerante pequeno ou nenhum.
- O refrigerante, portanto, esfria mais facilmente devido ao fluxo de ar.
- O material do radiador do aquecedor esfria.
- O ar soprado para o interior é morno ou frio, porque a temperatura do ar exterior tem pouca ou nenhuma influência.
As imagens abaixo mostram os componentes:
- O princípio de funcionamento do atuador (esquerda);
- A válvula do aquecedor e o atuador montados (meio);
- A ECU do controle climático (direita).
O atuador e a ECU em questão vêm de um Maserati Quattroporte de 2001. O atuador é do tipo Motor elétrico CC com escovas de carvão. Isto é feito por meio de um ciclo de trabalho fornecido com controle por uma ECU. O motor elétrico aciona o eixo de saída e o rotor que se move sobre o disco de contato por meio de múltiplas transmissões de engrenagens. O disco é alimentado com tensão de 5 volts e terra. Dependendo da posição do rotor, um sinal é enviado à ECU que determina a posição do eixo de saída e, portanto, da válvula do aquecedor. Na posição atual a tensão do sinal é de 4,5 volts. No momento em que o eixo de saída e o rotor giram alguns graus no sentido anti-horário, a tensão do sinal cai para 4,4 volts ou menos. Nas configurações extremas, a tensão do sinal estará entre 0,5 e 4,5 volts.
A ECU controla a válvula do aquecedor até que o batente final mecânico seja alcançado. Devido ao baixo torque do motor elétrico, a rotação é interrompida por este batente final e a tensão do sinal do rotor na placa de contato também permanece constante. A ECU encerrará o controle.
O motor elétrico é fornecido com tensão de alimentação e aterramento. Estes são controlados pela ECU usando um controle PWM. A imagem do osciloscópio a seguir mostra os sinais de controle medidos nas conexões positiva e terra do motor elétrico durante a rotação esquerda e direita.
- Gire no sentido anti-horário: a ECU envia um sinal de bloqueio ao positivo do motor elétrico. A massa é constantemente de 0 volts;
- Gire no sentido horário: a polaridade do motor elétrico muda.
É possível que o eixo de uma torneira do aquecedor comece a se mover com mais força devido ao tempo. Esta resistência mecânica permite que a ECU “pense” que o batente final foi alcançado. Isso encerra o controle. Um novo artigo será publicado em breve sobre a ECU e o motor do atuador acima apresentando uma falha de controle. Após um diagnóstico e reparo da placa de circuito, o sistema voltou a funcionar corretamente. Os sintomas, causa e solução serão explicados por imagens.
Além desta versão com motor DC e controle PWM, muitas válvulas de aquecedor e torneiras de aquecedor são controladas por um motor de passo controlada.
Quando o aquecedor é ativado imediatamente no inverno e o ventilador interno é colocado na posição 4, o motor também atingirá a temperatura operacional mais lentamente. Isso ocorre porque o ar que passa resfria o refrigerante novamente. Isto não é desejável, porque naturalmente queremos que o motor aqueça o mais rápido possível. Portanto, é aconselhável ativar o aquecedor somente após percorrer alguns quilômetros.
Agora mesmo aquecedor de estacionamento ou aquecedor auxiliar elétrico o radiador do aquecedor e o sistema de refrigeração do motor de combustão podem atingir a temperatura mais rapidamente.
Poços de ventilação:
A imagem abaixo mostra os poços e saídas de ventilação. Normalmente isso não é visível porque o painel, o console central e o carpete estão montados sobre ele. Os motores de passo das válvulas do aquecedor na casa do aquecedor regulam o fluxo de ar em diferentes direções (para o pára-brisa, para as grades de ventilação esquerda ou direita ou para a área dos pés). Existe um fluxo de ventilação constante para o compartimento traseiro. As grelhas de ventilação traseiras na consola central podem ser fechadas mecanicamente.
Números 1, 2, 3: Abertura de ar para o para-brisa (inclusive para desembaçamento/degelo do para-brisa)
Números 4, 5: Desembaciamento de ambos os vidros laterais das portas dianteiras
Números 6, 8, 9, 11: Grelhas de ventilação para o condutor e habitáculo
Números 7, 10: Saídas de ar para os pés do habitáculo e do condutor
Números 12, 13, 16, 17: Saídas de ar para os pés dos passageiros traseiros
Números 14, 15: Grades de ventilação no console central para passageiros traseiros
