Микропроцесорное Проектирование системы климат контроля автомобиля

 

 

Рисунок.26 Элементы электрической системы управления

 

1 Регулятор  вентилятора обдува

2 Термостатический  переключатель

3 Переключатель  циклирования давления/ реле высокого и низкого давления

4 Электронный  модуль управления микроклиматом

5 Компрессор  A/C

6 Электродвигатель  вентилятора обдува

7 Электронное  исполнительное устройство заслонки

 

Электрическая система управления предоставляет оператору возможность управления скоростью электровентилятора, температурой воздуха на выпуске, распределением воздуха и органами управления системы HVAC и защитными устройствами.

 

 

 

 

 

 

Регулятор вентилятора

 

Регулятор вентилятора управляет включением и выключением электровентилятора обдува и также может использоваться для управления скоростью вентилятора обдува или расходом в системе распределения воздуха. Одна сторона регулятора подключена к аккумулятору, а другая сторона регулятора вентилятора обдува посылает напряжение к электродвигателю вентилятора, когда пользователь, находящийся в автомобиле, перемещает регулятор во включенное положение.

Рисунок.27 Регулятор вентилятора обдува и органы Управления

 

Электродвигатель вентилятора обдува

 

Электродвигатель вентилятор обдува после получения электроэнергии от регулятора вентилятора обдува вращает вентилятор, который прогоняет воздух через сердцевину отопителя и испаритель, охлаждая или нагревая проходящий воздух в зависимости от параметров настройки температуры. Затем воздух идет к системе распределения воздуха.

Рисунок.28 Элементы электровентилятора обдува

 

1 Испаритель

2 Впуск  хладагента в испаритель

3 Выпуск  хладагента из испарителя

4 Электродвигатель  вентилятора обдува в сборе

 

 

 

Органы управления муфтой компрессора кондиционера воздуха

 

Компрессор кондиционера воздуха, чтобы иметь возможность предотвращения повреждения и не допустить обледенения испарителя, должен иметь специальное устройство для включения и выключения компрессора. Муфта компрессора системы кондиционирования воздуха работает на электромагнитном принципе. Муфта позволяет компрессору включаться и выключаться, используя электрические сигналы. Когда муфта получает электропитание, создается электромагнитное поле, сила которого поджимает фрикционный диск к вращающемуся шкиву компрессора. Теперь компрессор связан посредством муфты с ремнем привода от двигателя. Приводной ремень компрессора A/C проворачивает вал компрессора, и начинается циркуляция хладагента.

Рисунок.29 Элементы муфты компрессора A/C

 

1 Фрикционный  диск в сборе с муфтой

2 Компрессор  A/C

3 Шкив, приводимый  в движение ремнем

 

Термостатический переключатель

 

Электропитание от двухпозиционного (вкл./ выкл.) переключателя A/C, активизируемого водителем/ пассажиром автомобиля, перед подачей к муфте A/C проходит через термостатический переключатель. Если испаритель теплый и нет опасности его обледенения, энергия может проходить через термостатический переключатель к муфте компрессора A/C. Эта электроэнергия позволяет активизировать муфту и обеспечивать работу компрессора. Термостатический переключатель имеет длинный щуп, который заполняется веществом, которое расширяется или сжимается, будучи горячим или холодным. Расширение или сжатие размыкает или замыкает электрические контакты внутри переключателя. Термостатический переключатель не позволяет электроэнергии проходить через него и далее к муфте A/C, когда испаритель становится слишком холодным. Термостатический переключатель обычно используется в системах A/C с терморегулирующим вентилем. В некоторых системах для управления работой муфты компрессора вместо термостатического переключателя используются датчик температуры и электронный модуль управления.

 

 

Рисунок.30 Элементы термостатического переключателя

 

1 Входная  силовая клемма

2 Выходная  силовая клемма

3 Сенсорный  щуп

 

Переключатель циклирования давления

 

Переключатель циклирования давления работает аналогично термостатическому переключателю. Он контролирует давление в аккумуляторе-осушителе или ресивере-осушителе и выключает подачу электрического питания к муфте компрессора A/C, если давление растет выше или падает ниже значений, установленных в спецификациях изготовителя.

 

 

Рисунок.31 Элементы переключателя циклирования давления

 

 

1 Впуск  хладагента

2 Переключатель  циклирования давления

3 Выпуск  хладагента

4 Аккумулятор-осушитель  или ресивер-осушитель

 

Реле высокого и низкого давления

 

Реле высокого и низкого давления контролируют давление хладагента на сторонах высокого и низкого давления контура хладагента. Предохранительное реле высокого давления и

соответствующий клапан защищают систему от чрезмерного высокого давления, которое может вызвать разрушение элемента A/C. Реле давления на стороне низкого давления препятствует работе системы в том случае, если имеется недостаток хладагента. Смазочное масло в системе A/C течет вместе с хладагентом, и если давление хладагента падает, масло не может циркулировать и происходит повреждение системы. Оба реле, и на стороне низкого и на стороне высокого давления, разрешают или предотвращают прохождение электроэнергии к муфте компрессора A/C, соответственно обеспечивая или предотвращая работу компрессора.

 

Рисунок.32 Реле давления

 

1 Реле  высокого давления

2 Реле  низкого давления

 

Управление вентилятором обеспечения температуры конденсатора

 

Орган управления вентилятором обеспечения температуры конденсатора контролирует температуру хладагента, проходящего через конденсатор. Если монитор определяет, что температура хладагента слишком высока, включается вентилятор обеспечения температуры охлаждающей жидкости двигателя и температура хладагента понижается. Хладагент охлаждается проходящим воздухом, который втягивается через конденсатор вентилятором охлаждающей жидкости двигателя.

 

 

Рисунок.33 Положение датчика вентилятора обеспечения температуры

 

 1 конденсатор

 2 конденсатор датчика температуры

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разработка схемы электрической принципиальной

Алгоритм работы простой и суть его в следующем:

 
1. Начальная инициализация портов  и переменных; 
2. Загрузка в регистры термостата начальных порогов температуры (заниженные); 
3. Перевод DS1621 в режим термостатирования и выдачи температуры; 
4. По таймеру: опрос состояния кнопок, запрос и вывод на индикатор текущей температуры. Для того чтобы включить режим поддержания заданной температуры нужно нажать кнопку "ON/OFF". При этом на индикаторе высветится "On" и на 1 сек. высветится порог заданной температуры, после чего загорится точка правого сегмента, и индикатор будет переведен на отображение температуры в салоне. Если температура в салоне выше заданного значения хотя бы на один градус, то DS1621 переведет управляющий вывод (3) в высокое состояние и через реле включит нагрузку - т.е. кондиционер. Точка при этом начинает мигать с низкой частотой. Как только температура упадет до значения заданного порога, то управляющий вывод будет переведен в низкое состояние, реле разомкнет контакты и кондиционер выключится. Точка будет гореть постоянно, сигнализируя о включенном состоянии термостатирования. Для установления температуры, которую будет держать термостат, служат кнопки "UP" и "DOWN". Ими можно менять значение от 18 до 40. Однократное нажатие любой из этих кнопок служит для просмотра значения запрограммированной температуры, после чего следует возврат в режим отображения температуры, если кнопка больше не нажималась.  
Повторное нажатие кнопки "ON/OFF" выключает режим термостатирования и, если кондиционер включен, то реле разомкнет его контакты. При этом на индикаторе кратковременно высветится "Of".

 

Чертеж принципиальной Электрической схемы .Microsoft Office Visio open is Document.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разработка структурной схемы

Для рассматриваемой системы климатической установки используются датчики и (ЭБУ).

Рисунок.34.Структурная схема

1. датчик температуры наружного воздуха
2. датчик температуры смешивающего воздуха
3. датчик выходной температуры
4. датчик уровня солнечного излучения (фотодиод)
5. Электронный блок управления

 

Датчик, определяющий температуру всасываемого воздуха, является элементом ЭСУД - электронной системой управления двигателем. Находится прибор между корпусом воздушного фильтра и входом воздушного тракта, в корпусе ДМРВ - датчика массового расхода воздуха или в нижней части корпуса воздушного фильтра.

Датчик температуры воздуха (далее ДТВ) является термистором - полупроводниковым резистором, имеющим резко выраженную зависимость между температурой окружающего воздуха и электрическим сопротивлением. «Отрицательный температурный коэффициент» термистора означает, что при повышении температуры электрическое сопротивление становится меньше. Высокая температура вызывает низкое сопротивление - 70 Ом при 130°С, а низкая температура, наоборот, даёт высокое сопротивление - 100,7 кОм при -40°С.

С электронного блока управления (ЭБУ) на датчик температуры воздуха подаётся напряжение 5 вольт через резистор постоянного сопротивления, который находится в блоке ЭБУ. Температура входящего воздуха рассчитывается ЭБУ по величине падения напряжения на ДТВ с переменным сопротивлением. Значение температуры воздуха является параметром, который затрагивает почти все системы, управляемые ЭБУ. Однако, если в системе установлен ДМРВ, неверные показания или полная неисправность датчика температуры воздуха не особо влияют на работу двигателя, лишь немного «притупливая» характеристики ускорения движения автомобиля.

Если электрические цепи датчика неисправны, через некоторое время ЭБУ занесёт в память код ошибки и подключит контрольный сигнал на водительской панели управления «CHECK ENGINE», как визуальное предупреждение о неисправности в системе. Блок самостоятельно рассчитает температуру воздуха, используя сигнал с датчика температуры охлаждающей жидкости, или задаст значение по умолчанию, приблизительно 33°С.

Затем в память ЭБУ прописывается код ошибки 25 или 23, указывающие на неисправность в цепи, что важно для правильного ремонта - устранение неисправности электропроводки или замена вышедшего из строя датчика температуры воздуха, ориентируясь по карте диагностики.

Одной из самых распространённых неисправностей датчиков температуры, разработанных на основе полупроводникового термистора, является расхождение показаний температуры корпуса и его электрического сопротивления. Чтобы его исправить, необходимо знать, как работают датчики температуры воздуха на автомобиле. Как правило, описанная неисправность проявляет себя в резком увеличении электрического удельного сопротивления при незначительных изменениях температуры корпуса датчика. Также встречается обрыв в электрической цепи чувствительного элемента самого датчика.

Складывается ситуация, когда температура корпуса ДТВ изменяется в определённом узком диапазоне, а электрическое сопротивление несоразмерно увеличивается, растёт и значение напряжения, снимаемое с датчика. По этой причине, температура, рассчитанная электронным блоком управления, оказывается меньше, чем в действительности. Если разница в значениях температур окажется значительной, блок управления оценит это как подачу более холодного воздуха, снизит его поступление, одновременно добавив топлива так много, что двигатель будет глохнуть из-за малого процентного соотношения воздуха к большому количеству горючего. В этом случае, из-за переобогащённой смеси произойдёт залив свечей зажигания, пуск двигателя станет невозможен. Может, придётся даже поменять свечи.

Для выявления неисправности датчика температуры воздуха применяют омметр, сравнивая табличные значения электрического сопротивления и сопротивления, полученного в результате измерений прибором, при данной температуре.

Если необходимо проверить точность датчика и отсутствие искажений его сигнала на выходе, а вы не знаете, как работает датчик температуры воздуха на автомобиле, то с помощью осциллографа просмотрите выходное напряжение с клемм датчика по всем значениям его рабочих температур.

Сначала показания снимают с остывшего двигателя, затем записывается и проверяется осциллограмма напряжения на выходе с датчика во время прогрева автомобиля. Так, поэтапно, с ростом рабочей температуры двигателя производятся следующие проверки на соответствие напряжения и температуры, пока не включится вентилятор охлаждения или не заглохнет сам двигатель из-за неисправности проверяемого датчика.

Заменить отслуживший ДТВ достаточно просто и под силу даже новичку, а небольшая стоимость нового датчика позволит не экономить на этой операции.

Сегодня многие отечественные автомобили оборудованы системами кондиционирования воздуха, как заводской комплектации, так и установленными в специализированных центрах.

Система кондиционирования содержит уже несколько датчиков температуры воздуха - датчики внутренней и наружной температуры воздуха, датчик температуры испарителя. Принцип действия и устройство датчиков одинаковы - все они работают на полупроводниковых термисторах с одинаковыми техническими характеристиками, все имеют «отрицательный температурный коэффициент» - обратнопропорциональную связь между температурой корпуса датчика и его электрическим сопротивлением.

В салоне автомобиля установлен датчик температуры воздуха со встроенным малогабаритным вентилятором, который пропускает через себя воздух салона автомобиля, показывая его среднюю температуру. Причём внешнюю часть датчика, находящуюся вне салона, изготавливают из смолы, имеющей высокую теплоёмкость, что исключает воздействие резких температурных колебаний воздуха вне салона - к примеру, от поступления отработанных газов впереди идущего автомобиля или перегретого асфальтового покрытия дороги в летний сезон.