Klimatyzacja

Klimatyzacja

ponad rok temu  15.06.2017, ~ Administrator   

Kompendium wiedzy z klimatyzacji (4) – czujniki zabezpieczające i sterujące pracą klimatyzacji

Presostaty

W pierwszych układach klimatyzacji samochodowej sterowanie ograniczało się praktycznie do dwóch czujników ciśnienia – jednego na przewodach niskiego ciśnienia i drugiego na przewodach wysokiego ciśnienia. Zmiany w konstrukcji pojazdów i sterowaniu poszczególnymi ich systemami oraz wysoki stopień integracji wprowadzają znaczną komplikację systemu sterowania i zabezpieczania autoklimatyzacji.

Wiąże się to także z koniecznością uwzględnienia wszystkich czujników klimatyzacji w trakcie diagnostyki układu, niestety, ich liczba wciąż rośnie. Można je podzielić na dwie grupy – sterujące i zabezpieczające. Niektóre z nich łączą obie funkcje. Należy również nie zapomnieć o sterującym elemencie wykonawczym, jakim jest elektrozawór zamontowany w sprężarce. 

Czujniki ciśnienia – presostaty (rys. 1)
Zewnętrznie czujniki ciśnienia różnią się liczbą pinów (złączy) – możemy spotkać 2-, 3- i 4-pinowe. Kolejny podział zależy od rodzaju generowanego sygnału, tu możemy wyróżnić analogowe i cyfrowe. Pierwsze to presostaty membranowe, które załączają lub rozłączają przebiegający przez nie sygnał elektryczny. Zasadniczym zadaniem presostatów jest przekazanie do sterowników informacji o spełnieniu warunków pozwalających uruchomić lub wyłączyć klimatyzację. Najniższe dopuszczalne ciśnienie to informacja generowana przez presostat – „jest czynnik chłodzący”, można uruchomić klimatyzację. Sygnał ten ma zabezpieczyć układ przed załączeniem sprężarki w przypadku braku czynnika chłodzącego lub znacznego jego ubytku w układzie, czego skutkiem jest uszkodzenie, a często nawet zniszczenie sprężarki. Ten sygnał pozwala załączyć sprężarkę i wentylator skraplacza (chłodnicy klimatyzacji), który zawsze powinien pracować, gdy działa klimatyzacja. Można więc powiedzieć, że presostat zarządza pracą wentylatorów – czasem są dwa, czasem jeden o zmiennej prędkości obrotowej.
W przypadku presostatów analogowych kolejny sygnał to „włącz drugi wentylator” lub „włącz drugi bieg wentylatora” – zależnie od ciśnienia. Ciśnienia załączające kolejną prędkość wentylatora lub drugi wentylator zależne są od rodzaju układu, ogólnie można przyjąć, że przy ciśnieniu na poziomie 14-16 barów powinno nastąpić zwiększenie wydajności chłodzenia skraplacza.
W przypadku presostatów cyfrowych (generujących sygnał PWM) ciśnienie zmienia sygnał i jest on interpretowany przez sterowniki, które zarządzają sprężarką i wentylatorami. Presostaty z sygnałem modulowanym mają kryształ piezoelektryczny i generator sygnału. Krańcowy jest sygnał „wyłącz klimatyzację”. W sytuacji usterki układu (niedrożność, brak chłodzenia skraplacza) presostat powinien rozłączyć klimatyzację. W tym przypadku zakres ciśnienia zależny jest od parametrów czujnika ciśnienia i najczęściej zawiera się w przedziale 28-30 barów. 
W typowych układach klimatyzacji ciśnienie „wyłącz” 30 barów jest raczej ciśnieniem granicznym, powyżej niego następuje zadziałanie ciśnieniowego zaworu bezpieczeństwa (próg działania: 32-33 bary). Tak wysokie ciśnienie nie jest normalnym ciśnieniem pracy klimatyzacji samochodowej i mimo nierozłączenia układu przez presostat, ciśnienie zbliżone do granicznego skutkuje zniszczeniem sprężarki.

Najczęstsze usterki związane z uszkodzeniem presostatu:
- niezałączanie sprężarki, wentylatorów,
- załączenie klimatyzacji mimo braku czynnika chłodzącego,
- nierozłączenie klimatyzacji przy nadmiernym ciśnieniu,
- nieszczelność, wycieki czynnika w gnieździe styków.

Czujnik temperatury parownika – czujnik przeciwoblodzeniowy (rys. 2)
Czujnik przeciwoblodzeniowy ma zapobiegać zamarznięciu parownika. Praktycznie rozłączała on sprężarkę w przypadku niewłaściwej pracy układu i ujemnej temperatury na parowniku, która skutkuje zamarzaniem skroplin i brakiem przepływu powietrza, tym samym brakiem wymiany ciepła.
Działanie czujnika jest bardzo proste – styki wyłączone lub załączone w starszych wersjach, obecnie zmiana oporności wraz ze zmianą temperatury. W drugim przypadku problemy z czujnikiem temperatury parownika niestety wpływają na sterowanie i pracę sprężarki. Zmiana oporności na odcinku przewodów i styków: czujnik temperatury – sterownik klimatyzacji jest częstym powodem przemarzania układu i nierozłączania sprężarki, mimo właściwej temperatury parownika. Sterownik odczytuje temperaturę parownika jako +6, +9°C, wysterowuje sprężarkę do pełnej wydajności, by parownik osiągnął normalną temperaturę pracy. Sama diagnostyka czujników temperatury nie jest problemem, wystarczy obniżenie temperatury czujnika i pomiar zmiany oporności lub przejścia miernikiem. Pamiętać należy, że w przypadku czujników o zmiennej oporności trzeba wziąć pod uwagę konieczność pomiaru oporności na przewodach – wejście do sterownika. Zdarza się również, że czujnik i przewody nie są problemem, a jest nim sterownik, który „widzi” inną temperaturę, niż wynika to z dostarczanego sygnału (dość typowa usterka w samochodach marki Mazda).

Czujnik temperatury kabiny (rys. 3)
Teoretycznie czujnik ten współpracuje wyłącznie z panelem climatronica, który zarządza i steruje ustawieniami klap mieszania i nawiewu powietrza w kabinie. Jego główne zadanie to automatyczne utrzymanie temperatury w kabinie na ustalonym poziomie. Czy tylko? Okazuje się, że nie. Uszkodzenie czujnika temperatury kabiny skutkuje awarią źle wysterowanej sprężarki. Trzeba pamiętać, że w układach automatycznych załączenie sterowania sprężarką o zmiennej pojemności skokowej (sprężarki sterowane elektrozaworami) nie zależy wyłącznie od prędkości obrotowej silnika. Pojemność, a zatem i wydajność sprężarki dostosowywana jest przez sterownik silnika – ECU, ale zależy również od wymiany ciepła na parowniku.
Skutki uszkodzenia czujnika temperatury kabiny zależne są od zastosowanego układu sterowania temperaturą w kabinie. W grupie VW/Audi uszkodzony czujnik temperatury kabiny powoduje grzanie przy automatycznym ustawieniu i regulacji temperatury kabiny – skutek jest taki, że klimatyzacja nie pracuje. Ustawienie minimalnej temperatury (LO) – klimatyzacja chłodzi maksymalnie. Powrót do automatycznej kontroli temperatury – znów grzeje. Nie wiedząc, jaka temperatura jest w kabinie, sterownik na wszelki wypadek grzeje...
W innych układach uszkodzenie czujnika temperatury skutkuje awarią źle wysterowanej sprężarki – 7SEU17C (Mercedes Vito); przyczyną jest pęknięty jeden z pinów czujnika temperatury kabiny.
Typowe uszkodzenia czujnika temperatury kabiny:
- zakurzony, zabrudzony czujnik, brak przepływu powietrza,
- śmigiełko wymuszające przepływ powietrza „sklejone”, niewłaściwie używane środki czyszczące do kokpitu,
- uszkodzenia styków, przewodów.

Czujnik temperatury sprężarki (rys. 4)
Montowany na korpusie sprężarki, w bezpośrednim sąsiedztwie kanału wysokiego ciśnienia. To typowy łącznik bimetaliczny, który w pozycji normalnej jest zamknięty. Stosowany prawie wyłącznie w sprężarkach łopatkowych i ślimakowych (cała rodzina aut marek Honda, Subaru, Mitsubishi, starsze modele Forda). Nie bez znaczenia jest miejsce umieszczenia tego czujnika. W przypadku niewłaściwej pracy układu – przegrzania, spowodowanego najczęściej niewłaściwą wymianą ciepła na skraplaczu, rośnie ciśnienie i temperatura na odcinku skraplacz – sprężarka. Ponadnormatywne podniesienie ciśnienia powoduje rozłączenie styków czujnika temperatury kompresora i rozłączenie zasilania sprzęgła sprężarki. Czujnik zamontowano szeregowo w obwodzie zasilania elektromagnesu sprzęgła (rys. 4). Po obniżeniu temperatury ponownie zamyka obwód zasilania sprzęgła i sprężarka rusza. 
Ignorowanie takiej pracy układu początkowo skutkuje uszkodzeniami sprzęgła, wtórnie uszkodzeniem sprężarki. Zamontowanie kolejnego kompresora i ponowne jego uszkodzenie bez zdiagnozowania przyczyny to kwestia czasu – i to niedługiego. 
Typowym przykładem jest honda – konieczność wymiany sprężarki powinna iść w parze z wymianą skraplacza! Mimo że zewnętrznie jest czysty, bez uszkodzeń radiatora, nie wymienia ciepła i jest przyczyną opisanych usterek. W przypadku modeli aut ze sprężarkami wyposażonymi w czujnik temperatury należy sprawdzić temperaturę pracy skraplacza – wejścia i wyjścia na chłodnicy. Najskuteczniej i najdokładniej za pomocą termometrów dotykowych. Jeśli wentylator skraplacza pracuje poprawnie, a mimo to skraplacz jest przegrzany, należy go wymienić.

Czujnik prędkości wału korbowego sprężarki (rys. 5)
Mamy w tym przypadku do czynienia z prostą konstrukcją: cewka umieszczona na korpusie sprężarki, magnes neodymowy na wale sprężarki – wirując, generuje impulsy sczytywane przez sterownik. Typowy czujnik, którego zadaniem jest zabezpieczenie sprężarki i układu przeniesienia napędu paska wielorowkowego na pozostałe elementy wspólne – pompę wody, wspomaganie kierownicy, alternator. Sygnał z czujnika prędkości wału korbowego sprężarki sczytywany jest przez sterownik i porównywany z prędkością wału korbowego silnika. Jeśli różnica prędkości przekroczy 30% wartości nominalnej (spadek prędkości obrotowej wału sprężarki do prędkości obrotowej wału silnika), sprężarka zostanie rozłączona.
Najczęstsze usterki:
a) Sprężarka nie załącza się lub załącza na krótką chwilę i sprzęgło jest rozłączane:
- uszkodzenie czujnika prędkości, uszkodzenie przewodu czujnika,
- problem z przewodami czujnik/sterownik,
- problem połączenia wtyczka czujnika/wtyczka układu,
- niewłaściwy czujnik,
- niewłaściwa sprężarka (nie sugeruj się miejscem na czujnik – ono jest zawsze, ale nawet założenie czujnika nie pomaga, co oznacza, że inna jest konstrukcja sprężarki).

b) Sprężarka w czasie pracy układu klimatyzacji rozłącza się:
- niesprawny układ klimatyzacji (sprawny czujnik, sprawna sprężarka... jeszcze sprawna) – problemy z przepływem czynnika chłodniczego, pracą skraplacza, osuszacza, zaworu rozprężnego powodują znaczny moment hamujący, który oddziałuje na tłoki, a zarazem hamuje wał korbowy sprężarki. Skutecznie zmniejsza prędkość wału sprężarki, monitorowaną przez czujnik, co skutkuje rozłączeniem sprzęgła. Sterownik w tym przypadku rozłącza zasilanie sprzęgła. Obecnie to rozwiązanie najczęściej spotykane w autach marek Subaru, Lexus, Toyota oraz w starszych modelach Mercedesa.

Czujnik przepływu czynnika chłodzącego – flow sensor (rys. 6)
Nowe rozwiązanie stosowane przez Desso, np. w Toyocie – Camry, Corolla, RAV4, roczniki 2012-2015, Lexus. Zapewne niedługo będzie się można spotkać z tym rozwiązaniem w autach marek europejskich. Zadaniem czujnika współpracującego z ECU ma być dostosowanie pracy i pojemności sprężarki do potrzeb układu, mimo że sprężarka to konstrukcja o zmiennej pojemności, dostosowywanej do potrzeb sygnałem ze sterownika silnika. Wirnik czujnika zamontowano w pokrywie przyłącza wysokiego ciśnienia, czujnik mocowany jest na zewnątrz pokrywy (rys. 5). Zmiana przepływu czynnika chłodzącego przez wirnik czujnika powoduje zmianę strumienia magnetycznego, a co za tym idzie – zmianę generowanego napięcia. Usterka czujnika przepływu sprowadza się do tego, że z nawiewów leci ciepłe powietrze... czyli tradycji staje się zadość. Napięcia generowane przez czujnik są odwrotnie proporcjonalne do przepływu czynnika i mieszczą się w przedziale 0,7-42 V.
Z dostępnych informacji – sam czujnik można sprawdzić przy pełnym obciążeniu klimatyzacji, wentylatory w kabinie na maksymalnych obrotach, czujnik powinien generować napięcie 0,7-3,8 V; przy wyłączonej klimatyzacji i wentylatorach generowane napięcie powinno być na poziomie 3,482 V. Jeśli napięcie jest stałe (w przedziale 0,7-42 V) i nie zmieni się w ciągu 4 sekund, to uszkodzony jest czujnik. W pamięci sterowników pojawia się też kod błędu B1479 – to kod dla obwodu, nie awarii czujnika.

Czujniki a diagnostyka
Mnożąca się w układach klimatyzacji samochodowej liczba czujników i elementów sterujących o zmiennej charakterystyce pracy, powiązanych ze sobą poprzez zintegrowane sterowniki, staje się coraz bardziej uciążliwa. Wielokrotnie skutki awarii tych niepozornych części układu są dla użytkowników aut kosztowne w naprawie, jeśli nie zostaną zdiagnozowane jako jej przyczyna.
Zlekceważenie drobnego czujnika to nie tylko ponowna wizyta niezadowolonego klienta w serwisie, ale i wymierna strata wizerunkowa. Skończyły się czasy bezkrytycznej wymiany sprężarek, naprawy przewodów czy węży i łatanie nieszczelności. Konieczność kompleksowej diagnostyki układów klimatyzacji stała się faktem, a biorąc po uwagę nowe rozwiązania, można stwierdzić, że nie widać tendencji do stosowania prostych, niezawodnych konstrukcji. Pozostaje nam zatem stałe poszerzanie nie tylko gamy narzędzi serwisowych i diagnostycznych, ale i wiedzy.

Opracowanie:
J.J. Sobierański, A. Mańkowski
Laser Sp. z o.o. Sp. k.
92-631 Łódź, ul. Włodarska 5/7
www.e-sklep-laser-sinex.pl
Regeneracja kompresorów klimatyzacji samochodowej 

Poleć innym

GALERIA ZDJĘĆ

Rys. 1. Presostaty
Rys. 2. Czujnik temperatury parownika wiedzy z klimatyzacji (4) – czujniki zabezpieczające i sterujące pracą klimatyzacji
Rys. 3. Czujnik temperatury kabiny
Rys. 4. Czujnik temperatury kompresora
Rys. 5. Czujnik prędkości wału
Rys. 6. Czujnik przepływu czynnika

Jak się czujesz po przeczytaniu tego artykułu ? Głosów: 32

  • 17
    ZADOWOLONY
  • 5
    ZASKOCZONY
  • 7
    POINFORMOWANY
  • 0
    OBOJĘTNY
  • 1
    SMUTNY
  • 1
    WKURZONY
  • 1
    BRAK SŁÓW

Komentarze (1)

dodaj komentarz
Aby dodać komentarz musisz podać wynik
  • ~ Pol 1 4 miesiące temuocena: 100%  Konkretny opis i pomocny polecam
    oceń komentarz zgłoś do moderacji
do góry strony