Система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха Chevrolet Trailblazer с 2012 года

1. Описание

Описание и принцип работы автоматической системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

Примечание:
В качестве примера описана работа системы HVAC с автоматическим управлением.

Раздел описания и принципов работы системы подачи и регулировки температуры воздуха разделен на восемь частей:

• Компоненты управления системой отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.
• Скорость потока воздуха.
• Подача воздуха.
• Работа системы нагревания и кондиционирования.
• Работа системы рециркуляции.
• Работа в автоматическом режиме.
• Охлаждающая жидкость двигателя.
• Цикл кондиционирования.

Компоненты управления системой отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

Управление системой HVAC:

Органы управления системой отопления, вентиляции и кондиционирования содержат все переключатели, которые необходимы для управления функциями системы кондиционирования, отопления и кондиционирования. Блок управления системой представляет собой устройство LIN, которое используется для взаимодействия оператора с системой отопления, вентиляции и кондиционирования для установки необходимой температуры, требуемого положения воздушной заслонки рециркуляции воздуха, а также для настройки распределения потоков воздуха. Органы управления системой отопления, вентиляции и кондиционирования позволяют выбирать режим работы вентилятора, распределение потоков воздуха, включать или выключать рециркуляцию, а также настраивать температуру воздуха.

Привод заслонки выбора режимов:

Привод заслонки выбора режимов является 3-контактным шаговым двигателем. Блок управления (модуль) HVAC подает опорное напряжение 12 В на шаговый двигатель и подает на соответствующие катушки шаговых двигателей импульсный сигнал массы. Шаговый двигатель устанавливает заслонку выбора режимов в расчетное положение, чтобы достичь выбранного положения. Шаговые моторчики используются для управления распределением потока воздуха. При помощи соответствующих переключателей на блоке управления системой отопления, кондиционирования и вентиляции можно выбрать нужное положение заслонки воздуха. Выбранные значения передаются к блоку управления системой отопления, вентиляции и кондиционирования по шине LIN.

Привод температурной заслонки:

Привод температурной заслонки является 3-контактным шаговым двигателем. Блок управления (модуль) HVAC подает опорное напряжение 12 В на шаговый двигатель и подает на соответствующие катушки шаговых двигателей импульсный сигнал массы. Шаговый двигатель устанавливает температурную заслонку в расчетное положение, чтобы достичь выбранной температуры. Шаговые электроприводы используются для регулировки температуры. При помощи соответствующих переключателей на блоке управления системой отопления, кондиционирования и вентиляции можно выбрать нужное положение заслонки, регулирующей температуру воздуха. Выбранные значения передаются к блоку управления системой отопления, вентиляции и кондиционирования по шине LIN.

Привод заслонки впускного воздуха:

Привод заслонки впускного воздуха является 3-контактным шаговым двигателем. Блок управления (модуль) HVAC подает опорное напряжение 12 В на шаговый двигатель и подает на соответствующие катушки шаговых двигателей импульсный сигнал массы. Шаговый двигатель устанавливает заслонку впускного воздуха в расчетное положение, чтобы достичь требуемого положения. Шаговые электродвигатели используются для управления заслонкой распределения потока воздуха. При помощи соответствующих переключателей на панели управления системой отопления, кондиционирования и вентиляции можно выбрать нужное положение заслонки впускного воздуха. Выбранные значения передаются к блоку управления системой отопления, вентиляции и кондиционирования по шине LIN.

Блок управления электродвигателя вентилятора отопителя:

Блок управления электродвигателя вентилятора отопителя контролирует обороты вентилятора путем увеличения или уменьшения падения напряжения со стороны подключения массы к этому двигателю. Блок управления (модуль) HVAC подает на блок управления вентилятора со стороны подключения массы сигналы широтно-импульсной модуляции (PWM), которые поступают через цепь управления оборотами электродвигателя вентилятора. При поступлении запроса на увеличение оборотов вентилятора, блок управления системой отопления, вентиляции и кондиционирования увеличивает время, в течение которого сигнал оборотов модулирован на уровень массы. При поступлении запроса на снижение оборотов вентилятора, блок управления системой отопления, вентиляции и кондиционирования снижает время, в течение которого сигнал модулирован на уровень массы.

Датчик температуры испарителя:

Датчик температуры испарителя представляет собой 2-проводной терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления. Этот датчик устанавливается на испаритель и измеряет его температуру. Если температура падает ниже 4°C, то компрессор будет отключаться для предотвращения замерзания испарителя.

Датчик давления хладагента системы кондиционирования воздуха:

Датчик давления хладагента является 3-контактным пьезоэлектрическим датчиком. Датчик срабатывает от цепи опорного значения 5 В, цепи низкого опорного напряжения и сигнальной цепи. Сигнал давления кондиционера может быть между 0-5 В. Когда давление хладагента кондиционера низкое, значение сигнала составляет около 0 В. Когда давление хладагента кондиционера высокое, значение сигнала составляет около 5 В.

Компрессор кондиционера:

Компрессор кондиционера приводится ременной передачей через магнитную муфту. При нажатии на переключатель кондиционера модуль HVAC отправляет сообщение с запросом на кондиционирование на блок ЕСМ через шину CAN-Bus. После этого блок ЕСМ подключает к массе управляющую цепь реле муфты компрессора, что приводит к активации реле муфты. Когда контакты реле замкнуты, напряжение от аккумуляторной батареи подается на муфту компрессора кондиционера. Муфта компрессора кондиционера активизируется.

Датчик интенсивности солнечного излучения:

Датчик интенсивности солнечного излучения это 2-проводной фотодиод. Датчики срабатывают от цепи опорного напряжения и сигнальной цепи. По мере возрастания интенсивности солнечного излучения сигнал от датчика снижается. Напряжение сигнала варьируется в пределах 0-5 В. Датчик интенсивности солнечного излучения выдает информацию в блок управления системой отопления, вентиляции и кондиционирования о количестве света, попадающем на автомобиль.

Скорость потока воздуха

Переключатель управления вентилятором является частью системы отопления, вентиляции и кондиционирования. Сигнал с выбранным значением позиции переключателя вентилятора направляется в блок управления системой отопления, вентиляции и кондиционирования по шине LIN.

Блок управления электродвигателя вентилятора представляет собой место сопряжения между органами управления системой отопления, вентиляции и кондиционирования и электродвигателем вентилятора. Блок управления электродвигателя вентилятора регулирует цепи питающего напряжения и цепь массы двигателя вентилятора. Блок управления (модуль) HVAC направляет сигнал PWM в блок управления вентилятором для регуляции скорости электродвигателя вентилятора. Блок управления электродвигателя вентилятора подает напряжение батареи на двигатель вентилятора и использует цепь массы в качестве регулирующей цепи сигнала низкого уровня для регуляции скорости электродвигателя вентилятора.

Подача воздуха

Блок управления системой отопления, вентиляции и кондиционирования регулирует распределение воздуха при помощи привода заслонки впускного воздуха и привода заслонки выбора режима. Могут быть выбраны следующие режимы:

• Разморозка.
• Панель.
• Пол
• Разморозка/Пол.
• Панель/Пол

Необходимый режим распределения можно выбрать при помощи переключателей распределения воздуха в системе отопления, вентиляции и кондиционирования. Блок управления системой отопления, вентиляции и кондиционирования управляет заслонкой распределения воздуха, направляя ее в расчетное положение. В зависимости от положения заслонки, воздух поступает в различные трубки, ведущие к выходным отверстиям на приборной панели. При переводе заслонки режимов в позицию отпотевания блок управления системой отопления, вентиляции и кондиционирования переключает привод клапана воздухозаборника на наружный обдув, что способствует устранению запотевания окна. При выборе режима разморозки двигатель вентилятора будет включаться независимо от температуры охлаждающей жидкости. Блок управления системой отопления, вентиляции и кондиционирования обеспечивает поступление больших объемов воздуха к передним вентиляторам отпотевания. Система кондиционирования воздуха (А/С) может работать при любом режиме.

Работа системы нагревания и кондиционирования

Задачей системы обогрева и системы кондиционирования воздуха (А/С) является подача в салон автомобиля теплого или прохладного воздуха. Система кондиционирования воздуха также устраняет запотевание с внутренней стороны окна и снижает запотевание ветрового стекла. Независимо от температурных установок, на режим, при котором система отопления, вентиляции и кондиционирования достигает необходимой температуры, влияют следующие факторы:

• Настройка привода клапана воздухоприемника.
• Различия между температурой внутри салона и требуемой температурой.
• Установка скорости электродвигателя вентилятора.
• Установка режима.

При нажатии на выключатель кондиционера или AUTO блок управления системой отопления, вентиляции и кондиционирования делает запрос на включение компрессора. Блок управления системой отопления, вентиляции и кондиционирования посылает сообщение в блок управления двигателем для включения компрессора системы кондиционирования. Блок управления двигателем (ECM) обеспечит подключение на массу реле компрессора системы кондиционирования, позволив ему замкнуть свои внутренние контакты, чтобы подать напряжение батареи на обмотку муфты компрессора A/C.

Для включения компрессора A/C должны соблюдаться следующие условия:

• Напряжение аккумуляторной батареи составляет 9-18 В.
• Температура охлаждающей жидкости двигателя ниже 124°C.
• Частота вращения коленчатого вала менее 5500 об/мин.
• Частота вращения коленчатого вала составляет более 600 об/мин.
• Давление в контуре высокого давления составляет 269-2929 кПа.
• Положение дроссельной заслонки менее 100%.
• Температура испарителя выше 3°C.
• Блок управления двигателем не обнаруживает излишней нагрузки крутящего момента.
• Блок управления двигателем не обнаруживает неудовлетворительных характеристик холостого хода.

Блок управления двигателем использует информацию с датчика для определения следующего:

• Давление на стороне нагнетания в системе кондиционирования.
• Нагрузка системы кондиционирования на двигатель.
• Тепловая нагрузка на конденсатор системы кондиционирования.

Воздух поступает в салон через радиатор обогревателя и сердечник испарителя. Привод температурной заслонки перемещает заслонку смешивания воздуха, вызывая потока воздуха. Если необходимо повысить температуру внутри салона, заслонка смешивания воздуха устанавливается в положение, при котором через радиатор обогревателя проходит больший воздушный поток. Если необходимо снизить температуру внутри салона, заслонка смешивания воздуха устанавливается в положение, при котором через сердечник испарителя проходит больший воздушный поток.

Работа системы рециркуляции

Переключатель рециркуляции является частью системы отопления, вентиляции и кондиционирования. Сигнал с выбранным положением переключателя рециркуляции направляется в блок управления системой отопления, вентиляции и кондиционирования по шине LIN. Блок управления (модуль) HVAC контролирует поступление воздуха, управляя приводом клапана воздухозаборника. Переключатель рециркуляции закрывает заслонку рециркуляции, чтобы воздух циркулировал в салоне автомобиля. При повторном включении переключателя рециркуляции заслонка рециркуляции открывается снова, чтобы наружный воздух поступил внутрь.

Рециркуляция включается, если не выбран режим разморозки. Если включен режим отпотевания, привод клапана воздухозаборника открывает заслонку рециркуляции и наружный воздух начинает обдувать лобовое стекло, чтобы устранить запотевание.

Работа в автоматическом режиме

В автоматическом режиме блок управления системой отопления, вентиляции и кондиционирования поддерживает уровень комфорта в салоне автомобиля, контролируя работу муфты компрессора системы кондиционирования, электродвигателя вентилятора, привода температурной заслонки, привода заслонки выбора режима и привода заслонки впускного воздуха.

Для включения автоматического режима системы отопления, вентиляции и кондиционирования необходимо нажать на переключатель AUTO.

После достижения необходимой температуры электродвигатель вентилятора, температурная заслонка, заслонка выбора режима и впускного воздуха автоматически настраиваются на поддержание установленной температуры. Блок управления системой отопления, вентиляции и кондиционирования проводит следующие операции по поддержанию необходимой температуры воздуха:

1. Проверяет следующие датчики:

• Датчик температуры наружного воздуха.
• Датчик интенсивности солнечного излучения.
• Датчик температуры воздуха в салоне автомобиля.
• Датчик температуры испарителя.

2. Регулирует скорость электродвигателя вентилятора.

3. Устанавливает привод температурной заслонки.

4. Устанавливает привод заслонки выбора режимов.

5. Устанавливает привод заслонки впускного воздуха.

Охлаждающая жидкость двигателя

Охлаждающая жидкость двигателя является необходимым элементом системы нагрева. Термостат контролирует нормальную рабочую температуру охлаждающей жидкости двигателя. Термостат также создает ограничения для системы охлаждения, которые способствуют положительному току охлаждающей жидкости и предотвращают образование кавитации.

Охлаждающая жидкость в сжатом состоянии поступает в радиатор отопителя по впускному шлангу отопителя. Радиатор отопителя расположен внутри модуля системы HVAC. Поступающий через модуль системы HVAC наружный воздух снижает температуру охлаждающей жидкости, протекающей через радиатор отопителя. Разогретый воздух поступает в салон через модуль системы HVAC для создания комфортных условий для пассажиров. Регуляция поступления тепла в салоне регулируется при помощи открывания/закрывания температурных заслонок. Охлаждающая жидкость покидает радиатор отопителя через возвратный шланг обогревателя и возвращается обратно в охлаждающую систему двигателя.

Цикл кондиционирования

Хладагент является ключевым элементом системы кондиционирования воздуха. R-134a является в настоящее время единственным хладагентом, одобренным Агентством по охране окружающей среды для автомобильного использования. R-134a является очень холодным газом, который уносит тепло и влагу из салона наружу.

Компрессор нагнетает давление, сжимающее газообразный хладагент. При сжатии хладагента также повышается его температура. Хладагент выходит из компрессора через выпускной шланг и под давлением поступает в конденсатор, а затем движется через балансир системы кондиционирования (A/C). Система кондиционирования механически защищена клапаном сброса высокого давления. Если датчик давления хладагента системы кондиционирования выйдет из строя или если давление хладагента будет продолжать нарастать в ограниченной системе хладагента, то клапан давления резко откроется и выпустит хладагент из системы.

Хладагент поступает в конденсатор с высокой температурой, в сильно сжатом газообразном состоянии. Когда хладагент проходит через конденсатор, его тепло передается проходящему через конденсатор наружному воздуху. При охлаждении хладагент переходит из газообразного состояния в жидкое.

Конденсатор расположен спереди от радиатора для обеспечения максимальной теплоотдачи. Конденсатор состоит из алюминиевой трубки и алюминиевых охлаждающих ребер, которые обеспечивают быструю передачу тепла хладагентом. Полуохлажденный жидкий хладагент покидает конденсатор и поступает по линии тока жидкости в дроссельную трубку.

Дроссельная трубка расположена на линии тока жидкости между конденсатором и испарителем. Дроссельная трубка является точкой разделения сторон высокого и низкого давления в системы кондиционирования. Когда хладагент проходит через дроссельную трубку, его давление понижается. Из-за разницы давлений жидкий хладагент начнет переходить в газообразное состояние в дроссельной трубке. В дроссельная трубка также отмеряет количество жидкого хладагента, который может поступить в испаритель.

Хладагент покидает дроссельную трубку и проходит в сердечник испарителя в несжатом жидком состоянии. Наружный воздух поступает через блок управления системой отопления, вентиляции и кондиционирования и проходит через сердечник испарителя. Теплый влажный воздух провоцирует закипание жидкого хладагента внутри сердечника испарителя. Кипящий хладагент поглощает тепло из наружного воздуха и несет влагу в испаритель. Хладагент покидает испаритель по линии всасывания, поступает обратно в компрессор системы кондиционирования в газообразном состоянии, совершая цикл понижения температуры в системе кондиционирования. В компрессоре системы кондиционирования хладагент снова подвергается сжатию, и цикл понижения температуры повторяется снова.

Охлажденный воздух поступает через блок управления системой отопления, вентиляции и кондиционирования в салон, создавая комфортные условия для пассажиров. Тепло и влага, устраненные из салона, также изменяют агрегатное состояние (конденсируются) и удаляются из блока управления системой отопления, вентиляции и кондиционирования в форме воды.