Блоки систем управления климатом автомобиля

Система климат-контроля

Для комфортабельного передвижения на автомобиле при различных погодных условиях, в салоне необходимо поддерживать оптимальный температурный режим и влажность воздуха. И за это отвечают определенные системы и устройства. Первым таким оснащением стала система вентилирования, обеспечивающая подачу прохладного воздуха в салон извне, и обогрева салона (печка). В последствии к ним добавился кондиционер, дополнительно охлаждающий воздух в салоне.

Все эти системы работают раздельно (независимо друг от друга) и управляются вручную. Причем водитель должен не только включить в работу нужную систему, но еще и периодически контролировать, и регулировать режим ее работы — уменьшать, увеличивать интенсивность прогрева или охлаждения воздуха, силу потока подаваемого воздуха. При этом создать комфортабельный климат в салоне при ручном управлении не всегда удается.

Итогом постоянной доработки устройств, поддерживающих температурный режим в салоне стала система климат-контроля автомобиля. Эта система объединяет в себе все перечисленные устройства и системы – вентиляции, обогрева и кондиционирования.

Назначение и устройство системы

Климат-контроль обеспечивает поддержание оптимального температурного режима и влажности в салоне при минимальном участии водителя в управлении. Делает это он за счет взаимодействия кондиционера, печки и системы вентилирования, причем работает все в автоматическом режиме. Благодаря этой системе в задачу водителя входит лишь установка предпочитаемой температуры в салоне, все остальное климат-контроль выполнит самостоятельно.

Климат-контроль авто конструктивно сложная климатическая установка, объединяющая в себе множество составных элементов. Но если в целом рассматривать устройство этой системы, то она включает в себя:

• Систему управления;
• Следящие устройства;
• Рабочие и исполнительные узлы.

По сути, климатическая установка построена по тому же принципу, что и все современные системы авто.

Система управления

Основным элементом системы управления климат-контролем является электронный блок управления. Этот узел принимает и обрабатывает информацию, поступающую от следящих устройств, а также от панели управления установкой, при помощи которой водитель устанавливает температурный режим. На основе всех полученных данных ЭБУ осуществляет управление исполнительными механизмами.

В большинстве случаев климат-контроль работает в автоматическом режиме – поддерживает заданную температуру, следит за чистотой поступающего в салон воздуха. Но во многих версиях реализовано также и ручное управление печкой и кондиционером, что позволяет принудительно подать поток воздуха в нужную зону.

Следящие устройства

Вся нужная для корректной работы климат-контроля информация поступает со следящих устройств – датчиков. Количество этих элементов постоянно возрастает, что позволяет более точно определить климат в салоне и откорректировать работу установки. Но есть и основные следящие устройства, которые присутствуют во всех климат-контролях. К ним относятся датчики:

• Температуры наружного воздуха;
• Выходной температуры воздуха (подающегося в салон);
• Температуры испарителя кондиционера;
• Интенсивности солнечного света;
• Положения заслонок.

Благодаря этим датчикам производиться корректировка режима работы климатической установки. К примеру, благодаря датчикам температуры система определяет, насколько необходимо прогреть или охладить воздух, причем с учетом естественного прогрева салона солнечными лучами.

Пример устройства двухзонного климат-контроля

Отдельно ЭБУ контролирует работу узлов кондиционера – давления в системе, температуры компрессора. В случае возникновения нештатной ситуации (превышении давления в системе выше нормы, аварийного стравливания хладагента) благодаря этим датчикам система управления отключит кондиционер, не допустив поломку основных узлов.

Более совершенные климатические установки комплектуются дополнительными датчиками:

• Температуры лобового стекла;
• Влажности воздуха в салоне;
• Температуры в зоне ног;
• Качества воздуха;
• Количества пассажиров в салоне.

Благодаря датчикам температуры лобового стекла и влажности салона климат-контроль может самостоятельно определить вероятность запотевания стекла и принять меры для его устранения – обеспечить обдув лобового стекла прогретым воздухом. Помимо этого, система может самостоятельно просушить воздух, добившись в салоне оптимальной влажности.

Датчик качества воздуха определяет количество примесей, вредных веществ и на основе его показаний блок управления устанавливает нужный режим – подача воздуха в салон извне или включение рециркуляции воздуха.

Благодаря датчику количества пассажиров система высчитывает объем воздуха, который необходимо подать в салон.

Рабочие и исполнительные узлы

Как уже отмечено, климат-контроль объединяет в себе обогреватель салона, кондиционер и систему вентилирования салона. Именно эти элементы обеспечивают нагрев, охлаждение и подачу воздуха.

Непосредственное участие в создании климата в салоне принимают радиатор печки, испаритель кондиционера и вентилятор системы вентиляции. Эти узлы можно отнести к рабочим элементам.

Расположение элементов системы климат-контроля

К исполнительным же механизмам относятся воздуховоды, ведущие к нужным зонам, и заслонки с электроприводом, установленными в них. Дополнительно в некоторых системах к этой составляющей относятся электрообогреватели воздуха.

Основными элементами в исполнительной составляющей являются заслонки. Именно они обеспечивают подачу потока воздуха в нужные зоны, осуществляют переход от режима подачи в режим рециркуляции.

В конструкции климат-контроля авто используются такие заслонки:

• Подачи воздуха извне;
• Центральная;
• Рециркуляции;
• Подачи воздуха в выбранную зону;
• Температурного регулирования.

Все заслонки оснащены электроприводом и управляются ЭБУ. Помимо этого, блок управления контролирует и корректирует работу вентилятора системы вентиляции, поэтому он тоже относится к исполнительным механизмам.

Благодаря использованию большого количества заслонок удается задать:

• Режим (подача, рециркуляция воздуха);
• Зону подачи (лобовое стекло, ноги, область расположения головы, комбинированные зоны – ноги/стекло, ноги/голова);
• Распределение воздуха (прямоточная подача, рассеивание).

Что касается последней функции, то последнее время прямоточное распределение все реже используется из-за создания менее комфортабельных условий – при прямой подаче создается ощущение сквозняка. Рассеивающее распределение более оптимальное, но для ее реализации необходима достаточно разветвленная сеть воздуховодов.

Как все работает

Принцип работы климат-контроля автомобиля такой: после установки водителем температурного режима, ЭБУ собирает информацию с имеющихся датчиков и задействует исполнительные механизмы. Сначала включается вентилятор, обеспечивающий подачу воздуха. Создаваемый поток проходит через фильтр, где из него удаляются примеси.

В зависимости от температуры окружающей среды и установленного режима, используется нужный рабочий элемент. Если необходимо понижение температуры, то ЭБУ включает кондиционер и поток проходит через испаритель, в результате чего воздух охлаждается. Далее воздушная масса по воздуховодам подается в установленные зоны (перенаправление потока осуществляется открытием/закрытием заслонок). Если выходной датчик улавливает понижение температуры ниже установленной нормы, ЭБУ подает сигнал на центральную заслонку, и часть воздуха, вышедшего после испарителя, направляет на радиатор обогревателя. После печки этот воздух смешивается с основным потоком, повышая его температуру до нужного уровня.

Если нужно прогреть воздух, то ЭБУ кондиционер не задействует. Поток воздуха при этом хоть и проходит испаритель, но не охлаждается, далее он поступает на радиатор печки, а уже после него по воздуховодам подается в салон. Корректировка температуры прогрева воздуха осуществляется той же центральной заслонкой, которая перенаправляет поток на радиатор или напрямую в салон. При этом степень открытия этой заслонки определяет объем воздуха, которые поступят к радиатору или пройдут в обход него.

Смешивание воздуха при регулировки температуры в салоне

При установлении возможного запотевания лобового стекла, климатическая установка принудительно направит поток разогретого воздуха на стекло. В случае определения сильной загрязненности воздуха, климат-контроль перекроет подающую заслонку и откроет рециркуляционную. Так же система поступит и при определении повышенной влажности.

Виды и их особенности

Существует несколько видов климат-контроля, которые делятся между собой по количеству обслуживаемых зон салона. По этому критерию климатические установки делятся на:

Однозонный климат-контроль – самая простая установка. Он контролирует и поддерживает заданную температуру во всем салоне. Двухзонная установка позволяет задавать оптимальную температуру отдельно водителю и переднему пассажиру. В трехзонной системе дополнительно выведен отдельный блок управления температурой для пассажиров заднего сиденья. Четырехзонная система – самая «продвинутая», поскольку позволяет каждому пассажиру установить свою температуру.

Но отметим, что чем больше зон обслуживания, тем сложнее устройство климатической установки – увеличивается количество датчиков, необходима прокладка дополнительных воздуховодов к заднему сиденью, устанавливается дополнительное оборудование (электрообогреватели в воздуховодах заднего сиденья).

Достоинства и недостатки

К положительным качествам климат-контроля можно отнести:

• Легкость управления;
• Полностью автоматическая работа оборудования;
• Наличие дополнительных функций (прогрев лобового стекла, удаление лишней влаги);
• Возможность отдельной установки температурного режима (для двухзонных типов и выше).

Но и без недостатков не обошлось. К негативным качествам климат-контроля относятся:

• Сложность конструкции;
• Высокая стоимость ремонта;
• Некорректная работа при неисправности одного из составных элементов;
• Сложность самостоятельного обслуживания.

Климат-контроль сейчас является передовой системой, обеспечивающей комфортабельные условия в салоне авто, поэтому все больше автопроизводителей комплектуют этой установкой свои модели. Но пока вытеснить отдельно установленные печки с кондиционерами эта система не в состоянии. И виной тому – дороговизна оборудования. Многие автолюбители не хотят переплачивать значительную сумму за авто с «климатом», отдавая предпочтение моделям с простыми кондиционерами.

Источник статьи: http://autoleek.ru/jelektrooborudovanie/sistemy-komforta/sistema-klimat-kontrolya.html

Правильно пользуемся современными климат-системами

Хорошо настроенная климатическая система ― инженерный шедевр. Учитываются даже такие нюансы, как используемая в то или иное время года одежда.

Правильный микроклимат в салоне автомобиля ― это не только вопрос комфорта. Если температура в кокпите повышается с 25 С° до 35, время реакции водителя увеличивается примерно на 20%. Например, фирма SEAT считает, что «перегретый» водитель опасен в той же степени, что и пьяный с содержанием алкоголя в крови 0,5 промилле. Кроме того, климатические системы помогают держать чистыми окна. Всё это вопрос не только уюта, но и безопасности.

Парадокс заключается в том, что мощности отопителей и кондиционеров достигают 8–10 кВт, тогда как для поддержания комфортной температуры человеческого тела необходимо в 50–100 раз меньше. Дело в том, что основную энергию приходится тратить на нагрев или охлаждение самого автомобиля, в частности элементов интерьера. Около трети поверхности тела пассажира соприкасается с сиденьем ― именно поэтому подогрев или вентиляция (охлаждение) сидений при малых затратах энергии дают большой эффект. Но климатическая система в любом случае должна подавать в салон не менее пяти-десяти кубометров воздуха в минуту, в зависимости от размера машины.

Считается, что в салоне наиболее комфортна температура от 18 до 22 С°. Это среднее значение, потому что ближе к полу должно быть на пять-восемь градусов теплее, чем в области головы. Такова физиология. Не зря бабушка надевала вам в детстве тёплые носки: греть надо прежде всего ноги. А охлаждать летом эффективнее всего грудь, спину и руки. Поэтому при отоплении основной поток горячего воздуха должен быть направлен вниз, а холодный напор летом ― в центральные дефлекторы. Кстати, с их помощью наиболее эффективно остывает и задняя часть салона.

Цифры, задаваемые вами на автоматическом климат-контроле, ― всего лишь некий условный индекс уюта, а не точная температура в градусах Цельсия. В разных частях света у людей свои привычки и представления о комфорте, и автопроизводители это учитывают. Одна и та же фактическая температура в салоне может соответствовать 20–22 «градусам», выставленным на пульте европейского автомобиля и 22–24 «градусам» ― в машине азиатского бренда. Поэтому пересев из Фольксвагена в Nissan, не удивляйтесь, что будете замерзать при привычной цифре «22» на дисплее.

Ручное управление направлением обдува ― тоже в некотором роде иллюзия. Даже если речь идёт об автомобиле с прямым механическим управлением «печкой», например, перевод рукоятки в положение «в ноги» означает лишь то, что вниз пойдёт основной поток. Десять-двадцать процентов воздуха всё равно будет подаваться на лобовое и боковые стёкла, чтобы они не запотевали, а разница температур между верхними и нижними слоями не стала дискомфортной. Сейчас почти все «печки» и «кондеи» достаточно мощны, а разница между плохими и хорошими системами заключена именно в нюансах подобных тонких настроек.

Раздельный климат-контроль ― безусловный плюс. Однако под одним и тем же названием скрываются системы разной степени совершенства. В бюджетных машинах можно индивидуально менять лишь температуру. Водитель, которому нужно разморозить боковые стёкла, неизбежно заберёт тепло от ног пассажиров. Продвинутые системы позволяют позонно управлять также направлением и интенсивностью обдува. И даже тонко настраивать разницу температур по слоям.

«Лицо» климат-контроля ― его пульт управления. Мы считаем, что он должен быть организован логично и рассчитан на руки в перчатках. Хорошо, когда даже в автоматическом режиме на дисплее показывается, куда и как дует климатическая система, а не просто горит Auto ― это спасает от лишних манипуляций. Для России особенно важно, чтобы легко было на ощупь включить рециркуляцию воздуха ― вероятность «упереться» на шоссе в дымящий КамАЗ или карбюраторный пазик, не имея возможности обогнать их на протяжении нескольких километров, очень велика. Спасение от сажи и вони в салоне ― только в закрытии заслонки рециркуляции.

Даже простейшие автоматические системы имеют датчик солнечной радиации, потому что когда солнечный свет попадает на кожу, наше восприятие температуры меняется. В более дорогих автомобилях таких датчиков может быть несколько. А ещё инфракрасные сенсоры запотевания стёкол (лобового и передних боковых), качества воздуха, содержания углекислого газа в салоне, информация от навигационной системы, например, о тоннелях… Продвинутые системы оценивают температуру в разных местах внутри блока HVAC. В общем, температура в салоне на самом деле постоянно меняется ― но если климат-контроль настроен классно, мы этого не замечаем.

В большинстве автомобилей климат-контроли работают адекватнее, чем среднестатистический водитель, управляющий микроклиматом вручную. Я регулярно езжу в такси, и, по моим наблюдениям, лишь единицы шофёров понимают, что и как нужно делать. Самые распространённые ошибки ― подача горячего воздуха не в ноги, а вверх и полное отключение вентилятора. Недостаток воздухообмена и неправильное распределение температуры в салоне ― прямой путь к утомлению и той самой потере адекватного времени реакции. Смысла в выключении вентилятора ― ноль: климатическая система фактически перестаёт функционировать вовсе.

Поэтому самый важный совет: не мешай машине работать! Выставить комфортный индекс температуры, нажать кнопку Auto и ничего не трогать. Но сначала надо позволить автоматике работать максимально эффективно ― открыть все дефлекторы, не заслонять датчики и не открывать окна и люк. Правда, если нежарко и нет опасности запотевания стёкол, можно вручную отключить кондиционер. Многие современные компрессоры регулируются по производительности плавно и не увеличивают расход топлива так драматически, как было лет 20 назад. Однако физику не обманешь: несколько процентов роста расхода всё равно «кондей» даёт.

Современные блоки HVAC (Heating, Ventilation, Air conditioning) ― то есть собственно «комбайны», готовящие и поставляющие воздух в салон, ― рассчитаны на постоянное использование кондиционера. Понятие «кран печки» фактически ушло в прошлое ― на большинстве машин охлаждающая жидкость циркулирует в радиаторе отопителя и зимой, и летом. Порой отопитель последовательно «врезан» в малый круг системы охлаждения, через него проходит вся жидкость, и на морозе «печка» начинает греть раньше и сильнее. Так сделано даже на вазовских машинах. Но летом раскалённый радиатор, пусть и перекрытый заслонками, тоже частично подогревает забортный воздух ― и рука тянется к кнопке A/C.

Вообще, отапливать автомобиль проще не становится. Чем эффективнее и экологичнее оказываются современные двигатели, тем меньше тепла они отдают. Чтобы скорее протопить салон, приходится идти на хитрости ― играть опережением зажигания, использовать частичную рециркуляцию воздуха и более дорогие паяные радиаторы. Эффективны электрические догреватели, некогда применявшиеся только с холодными дизелями, а сейчас необходимые и для экономичных малообъёмных турбомоторов.

Это вовсе не спиральные ТЭНы, как у бабушки на даче, а так называемые PTC-резисторы, где PTC переводится с английского как «позитивный температурный коэффициент». Нагревательный элемент изготавливается из легированной поликристаллической керамики на основе титаната бария, а смысл в том, что его производительность сама меняется в зависимости от температуры. Работают они при температуре около 270 С°, а КПД может превышать 90%! Обычно в легковушках применяются PTC-догреватели мощностью около одного-полутора киловатт.

Чисто конструктивно блоки HVAC почти не меняются, но совершенствуются в мелочах. Например, работают всё тише и эффективнее ― благодаря бесщёточным электродвигателям вентилятора, установленным на мягких опорах, а также специальному покрытию дефлекторов. Системы старт-стоп вынуждают применять испарители кондиционера с термоаккумуляторами ― запаянными трубками с жидкостью, встроенными в соты: чтобы прохлада была доступна и какое-то время после выключения двигателя. Всё чаще используются дефлекторы, в которых можно менять не только направление и интенсивность потока, но и его «фокусировку».

Новые подходы появляются разве что в связи с распространением электромобилей. Здесь от климатики требуется экономичность. Пяти минут работы шестикиловаттного отопителя автомобиля Tesla Model S достаточно, чтобы «украсть» примерно три километра запаса хода. Вместо традиционных систем есть смысл использовать «тепловые насосы», то есть «кондиционер наоборот».

Экономить начинают даже в мелочах: автоматика активнее использует режим рециркуляции, чтобы не тратить энергию на приведение «в должный вид» воздуха с улицы. Есть системы, отключающие воздухообмен в тех или иных зонах кузова, если там никто не сидит. В целом ― хорошо, когда важные системы автоматизируются и забирают у водителя часть рутины. Проблема только в том, что полностью адекватные климатические установки встречаются разве что в премиальных сегментах. И дело не только в числе датчиков или мощности РТС-догревателя ― но и в настройках, и в опыте автопроизводителя. Поэтому нажимая кнопку Auto, не теряем бдительности.

Источник статьи: http://www.drive.ru/technic/5eb26b30ec05c4794c0000c3.html