Spark

Opis i działanie układu HVAC ze sterowaniem automatycznym

Opis i obsługa układu temperatury powietrza i doprowadzania powietrza podzielono na osiem części:

Układ sterowania HVAC

Zespół sterowania HVAC obejmuje wszystkie przełączniki, potrzebne do sterowania funkcjami HVAC. Zespół sterowania HVAC jest urządzeniem LIN, stanowiącym interfejs między operatorem a systemem HVAC w celu podtrzymania i regulacji żądanych ustawień temperatury, recyrkulacji i rozprowadzenia powietrza. Zespół sterowania HVAC umożliwia regulację ustawień dmuchawy, trybu rozprowadzenia powietrza, recyrkulacji oraz temperatury powietrza. W celu zmiany wskazania "°C" na "°F" lub "°F" na "°C" na wyświetlaczu temperatury należy wykonać poniższą procedurę.

Element nastawczy zaworu trybu

Elementem nastawczym zaworu trybu jest 3-drutowy silnik krokowy. Zespół sterowania HVAC podaje napięcie referencyjne 12 V do silnika krokowego i obciąża cewki silnika krokowego impulsem sygnału masy. Silnik krokowy ustawia klapkę trybu w obliczone położenie, aby uzyskać wybraną pozycję. Silniki krokowe służą do regulacji dystrybucji powietrza. Za pomocą odpowiednich wyłączników na zespole sterowania HVAC można ustawić żądaną pozycję dławika dystrybucji powietrza. Wybrane wartości zostają przekazane do zespołu sterowania HVAC poprzez szynę LIN.

Element nastawczy zaworu temperaturowego

Elementem nastawczym zaworu temperaturowego jest 3-drutowy silnik krokowy. Zespół sterowania HVAC podaje napięcie referencyjne 12 V do silnika krokowego i obciąża cewki silnika krokowego impulsem sygnału masy. Silnik krokowy ustawia klapkę mieszanki powietrza w obliczone położenie, aby uzyskać wybraną temperaturę. Silniki krokowe służą do regulacji temperatury. Za pomocą odpowiednich wyłączników na zespole sterowania HVAC można ustawić żądaną pozycję dławika temperatury powietrza. Wybrane wartości zostają przekazane do zespołu sterowania HVAC poprzez szynę LIN.

Element nastawczy zaworu wlotowego powietrza

Elementem nastawczym zaworu wlotowego powietrza jest 3-drutowy silnik krokowy. Zespół sterowania HVAC podaje napięcie referencyjne 12 V do silnika krokowego i obciąża cewki silnika krokowego impulsem sygnału masy. Silnik krokowy ustawia klapkę recyrkulacji w obliczone położenie, aby uzyskać wybraną żądaną pozycję. Silniki krokowe służą do regulacji dławika recyrkulacji. Za pomocą odpowiednich wyłączników na zespole sterowania HVAC można ustawić żądaną pozycję dławika recyrkulacji. Wybrane wartości zostają przekazane do zespołu sterowania HVAC poprzez szynę LIN.

Moduł sterujący silnika dmuchawy

Procesor sterujący silnika dmuchawy kontroluje prędkość silnika dmuchawy poprzez zwiększenie lub zmniejszenie spadku napięcia po stronie uziomowej silnika dmuchawy. Zespół sterowania HVAC doprowadza sygnał modulacji szerokości impulsu (PWM) strony niskiej do modułu sterującego silnika dmuchawy poprzez obwód sterujący prędkością silnika dmuchawy. Gdy zażądana prędkość dmuchawy wzrasta, zespół sterowania HVAC zwiększa czas, przez jaki sygnał prędkości jest modulowany do masy. Gdy zażądana prędkość dmuchawy spada, zespół sterowania HVAC skraca czas, przez jaki sygnał prędkości jest modulowany do masy.

Czujnik temperatury parownika

Czujnik temperatury parownika to 2-przewodowy termistor o ujemnym współczynniku temperaturowym. Czujnik jest zainstalowany przy parowniku i mierzy jego temperaturę. Jeżeli temperatura spadnie poniżej 4°C (39°F), to sprężarka zostanie wyłączona, aby zapobiec zamarznięciu parownika.

Sprężarka układu klimatyzacji

Sprężarka układu klimatyzacji jest napędzana pasem i rozpoczyna pracę po załączeniu sprzęgła magnetycznego. Po naciśnięciu przełącznika układu klimatyzacji, zespół sterowania HVAC przesyła komunikat żądania układu klimatyzacji do modułu ECM poprzez szynę CAN. Tak więc moduł ECM uziemia obwód sterujący przekaźnika sprzęgła sprężarki układu klimatyzacji, co załącza przekaźnik sprzęgła sprężarki układu klimatyzacji. Po zamknięciu styków przekaźnika, napięcie z akumulatora zostanie dostarczone do sprzęgła sprężarki układu klimatyzacji. Sprzęgło sprężarki układu klimatyzacji zostanie uruchomione.

Czujnik temperatury od obciążenia światłem słonecznym

Czujnik temperatury obciążenia światłem słonecznym jest fotodiodą 2-przewodową. Działanie czujników jest możliwe dzięki obwodom odniesienia masy i sygnału. W miarę wzrostu obciążenia światłem słonecznym, sygnał czujnika spada. Sygnał czujnika zmienia się między 0-5 V. Czujnik obciążenia świtałem słonecznym dostarcza do zespołu sterowania HVAC informacje o pomiarze wielkości nasłonecznienia oddziałującego na pojazd.

Przełącznik sterujący dmuchawy stanowi część układu sterowania HVAC. Wybrana wartość położenia przełącznika dmuchawy zostaje przesłana do zespołu sterowania HVAC poprzez szynę LIN.

Moduł sterujący silnika dmuchawy stanowi interfejs między zespołem sterowania HVAC i silnikiem dmuchawy. Moduł sterujący silnika dmuchawy reguluje napięcie zasilania i obwody uziomowe silnika dmuchawy. Zespół sterowania HVAC doprowadza sygnał PWM do modułu sterującego silnika dmuchawy, który nasterowuje żądaną prędkość silnika dmuchawy. Moduł sterujący silnika dmuchawy doprowadza napięcie akumulatora do silnika dmuchawy i wykorzystuje masę silnika dmuchawy jako sterowanie strony niskiej w celu wyregulowania prędkości silnika dmuchawy.

Moduł sterujący HVAC steruje dystrybucją powietrza za pomocą elementu nastawczego zaworu wlotowego powietrza i zaworu trybu. Dostępne tryby to:

Pożądany tryb dystrybucji powietrza można wybrać za pomocą przełączników dystrybucji powietrza w układzie sterowania HVAC. Zespół sterowania HVAC reguluje element nastawczy rozdzielacza powietrza tak, aby dławik ustawiał się w obliczonym położeniu. W zależności od położenia klapki, powietrze jest rozprowadzane przez poszczególne przewody prowadzące do wylotów w tablicy rozdzielczej. W razie przestawienia klapki trybu do położenia odszraniania, zespół sterowania HVAC przestawi element nastawczy zaworu wlotowego powietrza na powietrze zewnętrzne, ograniczając zaparowywanie szyby. W razie wyboru odszraniania nastąpi aktywacja silnika dmuchawy, niezależnie od temperatury chłodziwa. Zespół sterowania HVAC umożliwia doprowadzenie dużej objętości powietrza do przednich szczelin odszraniających. Klimatyzacja jest dostępna we wszystkich trybach.

Zadaniem układu ogrzewania i klimatyzacji jest doprowadzenie ogrzanego i schłodzonego powietrza do wnętrza pojazdu. Układ klimatyzacji usuwa również wilgoć z wnętrza i ogranicza zaparowywanie szyby przedniej. Niezależnie od ustawienia temperatury, poniższe czynniki mogą wpłynąć na szybkość, z jaką układ HVAC osiągnie pożądaną temperaturę:

Naciśnięcie wyłącznika A/C lub wyłącznika AUTO umożliwia żądanie załączenia sprężarki układu klimatyzacji przez zespół sterowania HVAC. Zespół sterowania HVAC wysyła do modułu sterującego silnika (ECM) komunikat żądający załączenia sprężarki układu klimatyzacji. ECM zapewni uziemienie przekaźnika sprężarki układu klimatyzacji, umożliwiając jej zamknięcie własnych styków wewnętrznych w celu przesłania napięcia akumulatora do cewki sprzęgła sprężarki układu klimatyzacji.

Poniższe warunki muszą być spełniona, aby możliwa była aktywacja sprężarki układu klimatyzacji:

Informacje czujnika są wykorzystywane przez ECM w celu ustalenia następujących parametrów:

Powietrze wpływa do przedziału pasażerskiego przez rdzeń nagrzewnicy i rdzeń parownika. Element nastawczy zaworu temperaturowego napędza klapkę mieszanego powietrza w celu wymuszenia przepływu powietrza. W razie zwiększenia temperatury wnętrza, klapka mieszanego powietrza zostanie wprowadzona do położenia, w którym większa ilość powietrza przepływa przez rdzeń nagrzewnicy. W razie zmniejszenia temperatury wnętrza, klapka mieszanego powietrza zostanie wprowadzona do położenia, w którym większa ilość powietrza przepływa przez rdzeń parownika.

Przełącznik recyrkulacji stanowi część układu sterowania HVAC. Wybrane położenie przełącznika recyrkulacji zostaje przesłane do zespołu sterowania HVAC poprzez szynę LIN. Zespół sterowania HVAC kontroluje wlot powietrza poprzez element nastawczy zaworu wlotowego powietrza. Przełącznik recyrkulacji zamyka klapkę recyrkulacji w celu zapewnienia obiegu powietrza w pojeździe. Poprzez ponowny wybór przełącznika recyrkulacji, klapka recyrkulacji zostaje ponownie otwarta, aby umożliwić dopływ powietrza zewnętrznego do wnętrza pojazdu.

Recyrkulacja jest dostępna wyłącznie w razie dezaktywacji trybu odszraniania. Gdy tryb odszraniania jest aktywny, element nastawczy zaworu wlotowego powietrza otwiera klapkę recyrkulacji i powietrze zewnętrzne zostaje doprowadzone do szyby przedniej w celu zredukowania zaparowania.

W trybie pracy automatycznej, zespół sterowania HVAC utrzymuje poziom komfortu wewnątrz pojazdu poprzez regulację pracy sprzęgła sprężarki układu klimatyzacji, silnika dmuchawy, elementu nastawczego temperatury powietrza, elementu nastawczego zaworu trybu i elementu nastawczego zaworu wlotowego powietrza.

W celu ustawienia systemu HVAC w trybie automatycznym, trzeba aktywować wyłącznik auto.

Po osiągnięciu żądanej temperatury, elementy nastawcze silnika dmuchawy, zaworu trybu, zaworu wlotowego powietrza i zaworu temperaturowego automatycznie dostosowują się w celu utrzymania wybranej temperatury. Zespół sterowania HVAC wykonuje następujące funkcje w celu utrzymania żądanej temperatury powietrza:

Chłodziwo silnika jest kluczowym elementem układu ogrzewania. Termostat kontroluje temperaturę chłodziwa silnika w normalnych warunkach pracy. Termostat stwarza również ograniczenie układu chłodzenia, które promuje pozytywny przepływ chłodziwa i pomaga zapobiec kawitacji.

Chłodziwo dociera do rdzenia nagrzewnicy poprzez wąż wlotowy nagrzewnicy pod ciśnieniem. Rdzeń nagrzewnicy znajduje się wewnątrz modułu sterującego HVAC. Powietrze pobierane przez moduł sterujący HVAC pochłania ciepło chłodziwa przepływającego przez rdzeń nagrzewnicy. Ogrzane powietrze jest doprowadzane do przedziału pasażerskiego poprzez moduł sterujący HVAC w celu zapewnienia wymaganej wygody. Otwarcie lub zamknięcie klapki temperatury powietrza kontroluje ilość ciepła doprowadzanego do przedziału pasażerskiego. Chłodziwo opuszcza rdzeń nagrzewnicy poprzez wąż powrotny nagrzewnicy i jest recyrkulowane z powrotem do układu chłodzenia silnika.

Czynnik chłodniczy jest kluczowym elementem układu klimatyzacji. R-134a jest aktualnie jedynym czynnikiem chłodniczym zatwierdzonym przez Agencję Ochrony Środowiska do użytku w przemyśle samochodowym. R-134a jest gazem o bardzo niskiej temperaturze, który przenosi ciepło i wilgoć z przedziału pasażerskiego do powietrza na zewnątrz pojazdu.

Sprężarka generuje ciśnienie na oparach czynnika chłodniczego. Sprężanie czynnika chłodniczego dodaje również ciepło do czynnika chłodniczego. Czynnik chłodniczy jest odprowadzany ze sprężarki poprzez wąż odprowadzający, po czym następuje jego wymuszony przepływ do kondensatora, a następnie przez mechanizm wyrównujący układu klimatyzacji. Układ klimatyzacji jest zabezpieczony mechanicznie za pomocą wysokociśnieniowego zaworu nadmiarowego. Jeżeli czujnik ciśnienia czynnika chłodniczego układu klimatyzacji zawiedzie lub jeśli układ czynnika chłodniczego zostanie zablokowany i ciśnienie czynnika chłodniczego będzie dalej rosło, to wysokociśnieniowy zawór nadmiarowy otworzy się automatycznie i uwolni czynnik chłodniczy z układu.

Sprężony czynnik chłodniczy wpływa do kondensatora z wysoką temperaturą, jako para pod wysokim ciśnieniem. Gdy czynnik chłodniczy przepływa przez kondensator, ciepło czynnika chłodniczego zostaje przekazane do powietrza otoczenia przepływającego przez kondensator. Chłodzenie czynnika chłodniczego powoduje, że czynnik przekształca się z pary w ciecz.

Kondensator znajduje się z przodu chłodnicy w celu zapewnienia maksymalnego przenoszenia ciepła. Kondensator składa się z aluminiowych rurek i aluminiowych żeber chłodzących, co umożliwia szybkie przekazywanie ciepła dla czynnik chłodniczego. Na wpół schłodzony czynnik chłodniczy w postaci ciekłej opuszcza kondensator i przepływa przez linię cieczy do rurki kryzy.

Rurka kryzy znajduje się w linii cieczy pomiędzy kondensatorem i parownikiem. Rurka kryzy jest miejscem podziału stron wysokiego i niskiego ciśnienia układu klimatyzacji. Gdy czynnik chłodniczy przepływa przez rurkę kryzy, ciśnienie czynnika chłodniczego zostaje obniżone. Ze względu na różnicę ciśnień oddziałujących na ciekły czynnik chłodniczy, czynnik chłodniczy zaczyna parować przy rurce kryzy. Rurka kryzy odmierza również ilość ciekłego czynnika chłodniczego, jaka dopływa do parownika.

Czynnik chłodniczy opuszczający rurkę kryzy przepływa do rdzenia parownika jako ciecz, przy niskim ciśnieniu. Powietrze otoczenia jest pobierane przez moduł sterujący HVAC i przepływa przez rdzeń parownika. Powietrze ciepłe i wilgotne powoduje, że ciekły czynnik chłodniczy gotuje się w rdzeniu parownika. Gotujący się czynnik chłodniczy pochłania ciepło z powietrza otoczenia i pobiera wilgoć do parownika. Czynnik chłodniczy opuszcza parownik przez przewód ssawny i powraca do sprężarki układu klimatyzacji w formie pary, kończąc cykl usuwania ciepła z układu klimatyzacji. Przy sprężarce układu klimatyzacji, czynnik chłodniczy zostaje ponownie sprężony i cykl usuwania ciepła powtarza się.

Kondycjonowane powietrze jest rozprowadzane przez moduł sterujący HVAC w celu zapewnienia wygody pasażerom. Ciepło i wilgoć usunięte z przedziału pasażerskiego również zmieniają postać, ulegając kondensacji, po czym zostają odprowadzone z modułu sterującego HVAC jako woda.