В статье [1] рассматривалось устройство, техническое обслуживание и ремонт системы кондиционирования в современных автомобилях. Продолжая эту тему в этом материале автор знакомит читателей с устройством и диагностикой элементов электрооборудования климатической системы.
Общие сведения
В климатической системе современного автомобиля применяются датчики следующих типов:
- резистивные (терморезисторы);
- термовыключатели, используются для коммутации электрических цепей;
- электронные датчики температуры;
- психрометрические датчики;
- фотоэлектрические датчики.
Все датчики, устанавливаемые в схему климатической установки, подразделяются на контрольно-исполнительные и информативные.
Одним из основных устройств элементов электрооборудования климатической системы является электронный блок управления (ЭБУ). Сигналы от различных переключателей, заслонок и всевозможных датчиков подаются на входные цепи ЭБУ и, в зависимости от поступающих сигналов, ЭБУ управляет исполнительными механизмами: электромагнитной муфтой, включением/выключением компрессора, вентиляторов, заслонками и т.д.
Кроме того, необходимая информация (температура, режим и т.д.) отображается на дисплее и индикаторными лампами.
Основой ЭБУ является микроконтроллер (МК), вычислительные возможности которого позволяют решить сложные алгоритмы управления климатической системой автомобиля.
В состав МК входят АЦП, ЦАП, ОЗУ на основе Flash-памяти и драйверы исполнительных устройств.
На рис. 1 показана структурная схема ЭБУ климатической системы.
Рис. 1. Структурная схема ЭБУ климатической системы
Назначение и принцип работы датчиков и исполнительных механизмов климатической системы
Датчик температуры воздуха за испарителем
Датчик установлен на кондиционере, определяет температуру воздуха за испарителем.
На основании сигнала от этого датчика ЭБУ климатической системы регулирует производительность компрессора в соответствии с потребностью.
Датчик содержит полупроводниковый элемент с отрицательным температурным коэффициентом. При повышении температуры сопротивление элемента уменьшается, вследствие чего происходит преобразование измеренного сопротивления в напряжение, которое пропорционально измеряемой температуре.
На рис. 2 показано место расположения датчика температуры воздуха за испарителем.
Рис. 2. Место расположения датчика температуры воздуха за испарителем
Последствия при отказе датчика
При отсутствии сигнала с данного датчика на ЭБУ климатической установки блокируется вычисление температуры воздуха за испарителем. Выход из строя датчика приводит к отсутствию регулировки производительности компрессора кондиционера, она автоматически снижается для того, чтобы предотвратить обмерзание испарителя.
Датчик температуры наружного воздуха
Датчик температуры наружного воздуха с отрицательным температурным коэффициентом устанавливается за передним бампером и, как правило, крепится к рамке радиатора.
Сигнал с датчика используется климатической системой для общего регулирования микроклимата.
На рис. 3 показано расположение датчика температуры наружного воздуха.
Рис. 3. Расположение датчика температуры наружного воздуха
Последствия при отказе датчика
При отказе датчика ЭБУ климатической установки автоматически переключает систему в аварийный режим, принимая температуру наружного воздуха около 10...15°С.
Фотоэлектрический датчик солнечной радиации (светового потока)
Датчик фотоэлектрического типа установлен в корпусе со светофильтром из темной пластмассы, прозрачной для солнечных лучей, располагается между дефлекторами/соплами обогрева ветрового стекла (рис. 4).
Рис. 4. Расположение фотоэлектрического датчика солнечной радиации
Датчик определяет направление и интенсивность солнечной радиации (светового потока).
Корпус датчика двухкамерный, в каждой камере установлен фотодиод и оптический элемент.
При попадании солнечных лучей на оптические элементы они засвечивают свои фотодиоды, при этом протекающий через них ток растет пропорционально интенсивности светового потока (режим фотопреобразователя). В результате ЭБУ климатической системы получает сигнал о том, что солнечные лучи прогревают воздух в салоне автомобиля и определяет их направление.
Последствия при отказе датчика
При выходе из строя одного из фотодиодов для работы системы используется сигнал второго фотодиода. При отказе обоих фотодиодов ЭБУ для вычислений применяет фиксированное значение интенсивности светового потока.
Датчик давления и температуры хладагента
Датчик устанавливается в моторном отсеке, на отводном тройнике трубопровода высокого давления (рис. 5).
Рис. 5. Расположение датчика давления и температуры хладагента в моторном отсеке
Сигналы температуры и давления хладагента с датчика поступает непосредственно на ЭБУ климатической системы.
Данные показания необходимы для стабильного обеспечения управления вентилятором системы охлаждения, регулирования работы компрессора и обнаружения утечки хладагента.
Так при большой утечке хладагента происходит резкое падение давления, ЭБУ производит анализ показаний датчика с последующим выявлением дефекта.
Если же утечка из системы достаточно невелика, то датчик не обнаруживает падения давления, но при этом ЭБУ производит расчет количества хладагента в системе и наполнения испарителя с непосредственным измерением температуры хладагента.
При малых потерях хладагента происходит увеличение температуры газообразной фазы хладагента, с дальнейшим расширением в испарителе.
В результате этого температура хладагента в магистрали за компрессором заметно возрастает.
Датчик моментально реагирует на нештатную ситуацию, с подачей соответствующего уровня сигнала на ЭБУ климатической системы, и система отключается.
Работа датчика основана на принципе измерения электрической емкости.
Некоторые модели автомобилей с системой кондиционирования комплектуются датчиком температуры хладагента, который размыкает или замыкает электрическую цепь при определенной температуре.
При увеличении температуры хладагента в магистрали происходит срабатывание датчика и на ЭБУ климатической системы подается электрический сигнал.
Последствия при отказе датчика
При отсутствии сигнала температуры хладагента или давления ЭБУ климатической системы автоматически отключает кондиционер.
Датчик температуры испарителя
Данный датчик измеряет температуру воздуха в зоне испарителя, он представляет собой терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом.
Сигнал, формируемый этим датчиком, позволяет ЭБУ климатической системы защитить испаритель от обмерзания, при необходимости отключая компрессор. Отключение компрессора происходит в пределах от -1...0°С, а включение при температуре более +2,5°С.
Некоторые системы кондиционирования имеют в своем составе вместо данного датчика термовыключатель, посредством которого размыкается цепь питания электромагнитной муфты при определенной температуре.
Рис. 6. Расположение датчика температуры испарителя
Последствия при отказе датчика
При отсутствии сигнала с данного датчика ЭБУ системы автоматически прекращает регулирование температуры.
Манометрический выключатель
Для обеспечения контроля в закрытых контурах или для ограничения соотношений давлений на сторонах высокого и низкого давлений в контуре устанавливают соответственно манометрические выключатели высокого и низкого давления. При нарушении требуемого соотношения давлений в системе происходит отключение компрессора посредством электромагнитной муфты.
Манометрические выключатели устанавливаются непосредственно на трубопроводах (рис. 7).
Рис. 7. Место установки манометрических выключателей
Современные системы кондиционирования имеют в своем составе датчики высокого и низкого давления, которые заменили манометрические выключатели.
Датчики отслеживают давление хладагента, преобразуя тем самым физическую величину в электрический сигнал.
В отличие от манометрических выключателей системы кондиционирования, датчики производят контроль не только за достижением предельных допустимых величин давления, но и контролируют давление хладагента во всем контуре.
Также по сигналам с датчика ЭБУ системы кондиционирования производит определение нагрузки на двигатель во время работы кондиционера.
Последствия при отказе манометрического выключателя
При отказе манометрического выключателя ЭБУ климатической системы автоматически отключает кондиционер.
Датчик положения заслонок на отопителе/кондиционере
Всем привычная ручная механическая система управления положением всевозможных заслонок, которая обеспечивалась посредством гибких тяг, в современных автомобилях заменена серводвигателями, которые устанавливаются в непосредственной близости от осей заслонок на отопителе/кондиционере и механически соединены с ними.
Серводвигатели представляют собой электродвигатель с червячным приводом и 2-ступенчатый редуктор. Кроме того, редуктор соединен с потенциометрическим датчиком, который подключен непосредственно к ЭБУ климатической системы и выполняет функцию датчика положения заслонки.
Редуктор серводвигателя соединен с механизмом перемещения (или с осью) заслонки.
На рис. 8 показана конструкция серводвигателя и фрагмент электрической схемы подключения серводвигателя к ЭБУ климатической системы.
Рис. 8. Конструкция серводвигателя и фрагмент электрической схемы подключения серводвигателя к ЭБУ климатической системы
Диагностика работы датчиков и исполнительных механизмов климатической системы
Проверка электромагнитной муфты компрессора
1. Отсоединяют разъем от электромагнитной муфты компрессора.
2. Подключают положительную клемму (+) аккумуляторной батареи (АКБ) к выводу разъема электромагнитной муфты компрессора, а отрицательную клемму (-) - к корпусу кондиционера (рис. 9).
3. Если электромагнитная муфта исправна, будет слышен характерный "щелчок" при ее срабатывании. Если же этого не происходит, электромагнитная муфта неисправна - шкив и пластина ротора не контактируют.
Рис. 9. Схема проверки электромагнитной муфты компрессора
Проверка зазора электромагнитной муфты компрессора
1. Отсоединяют разъем от электромагнитной муфты компрессора.
2. Подключают положительную клемму (+) АКБ к выводу разъема электромагнитной муфты компрессора, а отрицательную клемму (-) - к корпусу кондиционера.
3. Проверяют с помощью микрометра часового типа соответствие воздушного зазора электромагнитной муфты номинальному значению 0,35...0,65 мм.
Проверка вентилятора испарителя
При подаче напряжения от АКБ на контакты электродвигателя вентилятор испарителя должен работать без каких-либо посторонних шумов.
Некоторые электродвигатели имеют блок добавочных резисторов. Его сопротивление можно регулировать в пределах от 0,5 до 2,5 Ом.
Проверка датчика температуры хладагента
Погружают измерительную часть датчика в емкость с машинным маслом, нагревают масло каким-либо способом (рис. 10). Когда масло прогреется до требуемой температуры, произойдет срабатывание датчика.
Рис. 10. Стенд для проверки датчика температуры хладагента
Следует учесть, что некоторые разработчики выпускают датчики на замыкание цепи, а некоторые - на размыкание. При проверке конкретного датчика необходимо руководствоваться техническими условиями завода-изготовителя по температуре срабатывания датчика.
Аналогично можно проверить и датчик температуры включения вентилятора охлаждения ДВС, установленного на радиаторе охлаждения двигателя автомобиля.
Литература
1. Н. Пчелинцев. Система кондиционирования в современном автомобиле. Ремонт & Сервис, 2012, № 7.
2. Электроника в автомобиле. Ремонт № 123. Солон-Пресс. 2012, с. 83-85.
Автор: Николай Пчелинцев (г. Тамбов)
Источник: Ремонт и сервис