Электрооборудование системы кондиционирования

Воздуха

Под кондиционированием понимают подогрев и охлаждение воз-
духа, а также удаление из него влаги. Достигается это направлени-
ем воздушных потоков, циркулирующих в салоне, через теплооб-
менники — нагреватели и охладители, которые часто располага-
ются в одном корпусе.

Система управления кондиционером должна обеспечивать за-
данную температуру в салоне. Регулируется температура на основе
данных о внешней температуре, интенсивности солнечного излу-
чения и температуре воздуха в салоне.

Привод компрессора 77 (рис. 51.7) кондиционера осуществля-
ется от двигателя внутреннего сгорания и реже от электродвига-
теля. С помощью компрессора сжатый хладагент (хладон) перека-
чивается в испаритель 2. Здесь поглощается теплота из окружаю-
щего воздуха, который с помощью электровентилятора продува-
ется через радиатор испарителя. Газообразный хладон из испари-
теля, через систему вспомогательных аппаратов возвращается на

вход компрессора.

При автоматическом управлении кондиционером электронный
блок управления ЭБУ получает информацию от термисторных
датчиков: температуры воздуха (7)7) в салоне; интенсивности сол-
нечного излучения (7)2); температуры двигателя (D3); температу-
ры наружного воздуха (D4); температуры испарителя (D5). Иног-
да для определения интенсивности солнечного излучения исполь-
зуют фотодиоды. В зависимости от выбранного с помощью пере-
ключателя режима работы силовой исполнительный механизм
управляет заслонками 4 воздушного смесителя, частотой враще-
ния вентилятора, заслонками впускного и выпускного отверстий
в салон автомобиля. Воздушная заслонка смесителя устанавлива-
ется в нужное положение следящей системой автоматического
регулирования с отрицательной обратной связью. Для этого теку-
щая позиция установки контролируется потенциометрическим
датчиком 10 обратной связи.

Система отопления

D4

Рис. 51.7. Схема принципа действия автомобильногокондиционера:/ и ~ заслонки впускного и выпускного окон; 2 — испаритель; 3 — подогрева- тель; 4— заслонка воздушного смесителя; 6— салон автомобиля; 7— мембрана выпускного окна; 8 — водяной клапан; 9 — силовой сервомеханизм; М— потен- циометр; // — компрессор; 12— электровентилятор; S1 — выключатель; S2— задатчикрежима- DI, D3—D5— датчики температуры соответственно воздуха в салоне, двигателя, наружного воздуха и испарителя; D2— датчик интенсивности солнечного излучения; ЭБУ — электронный блок управления

;-------- 1

Автомобиль с воздушной системой охлаждения двигателя, а
также предназначенный для эксплуатации в условиях низких тем-
ператур окружающего воздуха, оснащают независимой системой
воздушного отопления. Система состоит из бензиновой отопитель-
ной установки и воздуховодов, обеспечивающих подачу нагретого
воздуха в салон (кабину) автомобиля. Иногда установку использу-
ют также для прогрева поддона с маслом двигателя, направляя
туда горячий воздух. После прогрева двигателя воздух поступает в
салон. Отопительная установка работает автономно, что позволя-
ет использовать ее при неработающем двигателе.

Конструктивно отопитель подобен пусковому жидкостному
подогревателю. Отличительной особенностью является то, что че-
рез теплообменник прокачивается воздух, взятый из салона авто-
мобиля, и после нагрева направляется снова в салон. Атмосфер-
ный воздух для поддержания факела пламени в теплообменнике
после обеспечения сгорания топлива выбрасывается в атмосферу.
Попадание его в салон исключено.

В независимой бензиновой системе отопления фирмы «Эберс-
пехер» (рис. 51.8) внутренняя полость отопителя разделена коль-
цом безопасности 16 на две камеры: предкамеру и камеру сгора-
ния. В предкамере располагаются топливная форсунка 14 и свеча
13для воспламенения топливной смеси. Воздух в камеру сгорания
подается вентилятором 7 из-под днища автомобиля через возду-
хозаборник 22 и трубопровод 21. Электродвигатель 8 обеспечивает
вращение двух вентиляторов: 7 — для камеры сгорания и 9 — для

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Рис. 51.8. Независимая бензиновая система отопления салона (кабины) автомобиля: / — выпускная горловина; 2 — термодатчик; 3 — термовыключатель; 4 — элект- ромагнитный клапан; 5 — редукционный клапан; 6 — пусковое реле; 7 — венти- лятор для камеры сгорания; 8 — электродвигатель; 9 — вентилятор для циркуля- ции воздуха в салоне; 10 и 12 — защитные сетки (сита); 11 — салонный боковой канал; 13 — свеча; 14 — форсунка; /5 — отводящий патрубок для продуктов сгорания; 16 — кольцо безопасности; 17, 18 ж 19 — стенки теплообменника; 20— соединительный канал; 21 — трубопровод от подпольного воздухозаборника; 22— воздухозаборник

 

циркуляции воздуха в салоне автомобиля. Из салона воздух заби-
рается по боковому каналу 77 и через сетки 10 и 12 поступает к
лопастному колесу вентилятора. Через выпускную горловину 7
воздух возвращается в салон.

Продукты сгорания через соединительный канал поступают
к отводящему патрубку 75. Между стенками 77, 18 и 19 теплооб-
менника прокачивается воздух для обогрева салона. Внутри каме-
ры сгорания находятся термодатчик 2 и термовыключатель 3. Топ-
ливо подается к форсунке насосом через электромагнитный кла-
пан 4 с редукционным клапаном 5.

Насос (в целях пожарной безопасности) устанавливают отдель-
но от отопителя. Как правило, используют бензонасос электро-
магнитного типа.

Контрольные вопросы

1. Какие устройства с электронным управлением применяют для об-
. ■ легчения пуска двигателя при низких температурах?

2. Расскажите об электрооборудовании системы подогревателя возду-
ха на впуске в двигатель.

3. Какие электрические устройства входят в состав жидкостного пред-
пускового подогревателя и как они взаимодействуют?

4. Расскажите о работе системы дистанционного управления предпус-
ковым подогревателем.

5. Для чего нужен, как устроен и работает термовыключатель подо-
гревателя?

6. Какие электрические элементы входят в состав аэрозольного пус-
; кового устройства?

7. Для чего нужен, как устроен и работает электропривод вентилятора
системы охлаждения?

8. Расскажите об электрооборудовании системы кондиционирования
салона автомобиля.

9. Расскажите об электрооборудовании системы отопления салона (ка-
бины) автомобиля.

Глава 52

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ АВТОМОБИЛЬНОГО
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО И ЭЛЕКТРОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

$2Л. Развитие систем зажигания

Надежное воспламенение топлива искровым разрядом возможно
при массовом соотношении воздух/топливо не более 17. При бо-
лее бедных составах возникают пропуски зажигания, что приво-
дит к увеличению токсичности отработавших газов.

Из лазерных, сверхвысокочастотных и плазменных систем за-
жигания для бедных смесей последняя находит все более широкое
применение. При плазменном зажигании соотношение воздух/топ-
ливо достигает 27, электрическая дуга образует высокую концен-
трацию электрической энергии в ионизированном искровом про-
межутке значительного объема (до 10 мм³). При этом в дуге разви-
ваются температуры до 4000 °С, аналогичные температурам при
дуговой сварку.

Реализуется такой метод при использовании специальных све-
чей зажигания. В одной из таких свечей (рис. 52.1, а) под цен-
тральным эле!сгродом 2 в изоляторе размещается небольшая ка-

Рис 52.1. Плазменные свечи зажигания: а — обычная; б _ с пусковым электродом; / — металлический корпус свечи; 2 — центральны^ электрод; 3 — камера; 4 — плазменный факел; 5 — электриче- ский разряд в камере; б — изолятор свечи; 7 — пусковой электрод; А, Б и В — фазыРаспространения плазменного факела при работесвечи

 

мера 3. При возникновении электрического разряда 5 между цен-
тральным электродом 2 и корпусом 1 газ в камере нагревается до
высокой температуры и, расширяясь, выходит из отверстия в кор-
пусе свечи в камеру сгорания. Образуется плазменный факел 4
длиной 6...7 мм. С помощью этого факела вызываются несколько
очагов пламени, способствующих воспламенению и сгоранию бед-
ной смеси

При другом методе в свече зажигания образуется постоянная
электрическая дуга в течение времени, необходимого для поворота
коленчатого вала на 30°. В этом случае высвобождается до 20 Дж/м
энергии, что гораздо больше, чем при обычном искровом разряде.

При использовании обычных свечей зажигания (рис 52.2, а) в
плазменной системе применяется катушка зажигания 1 с раздель-
ными обмотками. Последовательно со вторичной обмоткой уста-
новлен высоковольтный преобразователь 4 для создания началь-
ного электростатического поля напряжением 3 кВ между электро-
дами свечи. В момент размыкания контактов прерывателя 5 в ис-
кровом промежутке свечи возникает обычная искра. Сопротивле-
ние между электродами уменьшается, а постоянное напряжение
3 кВ образует дугу, зажженную в момент разряда. Для поддержа-
ния дуги достаточно напряжения около 200 В. Длительные дуго-
вые разряды понижают срок эксплуатации свечей, поскольку эле-
ктроды из обычного материала (инконеля) в нормальных услови-
ях работы в режиме плазменной свечи эродируют очень быстро.
Поэтому используют свечи с вольфрамовыми электродами или

Рис. 52.2. Схема ионизирующей системы зажигания для обычных свечей (а) и плазменной системы (б): 1 — катушка зажигания; 2 — распределитель зажигания; 3 — искровые проме- жутки свечей; 4 — высоковольтный преобразователь; 5 — прерыватель; 6 и II — полупроводниковые диоды; 7 — накопитель энергии; 8 — преобразователь; 9 — выключатель зажигания; 10 — блок электронного зажигания

 

холодные свечи. Угол опережения зажигания увеличивают на не-
сколько градусов.

Плазменная система зажигания, показанная на рис. 52.2, б, име-
ет несколько дополнительных элементов к стандартной электрон-
ной схеме: это высоковольтный преобразователь 8 и накопитель
энергии 7 в дополнение к батарее, катушке / зажигания, блоку 10
электронного зажигания и выключателю зажигания 9.

Поскольку в данной системе используются фактически два
источника напряжения для свечи зажигания, они разделены дио-
дами. Электростатический потенциал высоковольтного преобра-
зователя может ионизировать и пространство между электродами
распределителя, поэтому в данной системе высоковольтное элек-
тростатическое напряжение подводится непосредственно к све-
чам через диоды 6, предотвращающие возврат энергии в систему
накопления, а также контролирующие длительность разряда.

Высоковольтный преобразователь 8 преобразует постоянное на-
пряжение 12 В в переменное с частотой 12 кГц. Это переменное
напряжение с помощью трансформатора повышается до 1,5 кВ,
затем диодно-конденсаторной цепью удваивается и выпрямляется.

Плазменная камера в специальной свече (см. рис. 52.1, б) име-
ет кольцевую форму. Ионизация горючей смеси происходит меж-
ду двумя электродами. После воспламенения смеси в ионизиро-
ванной камере образуется торообразная плазма. При взаимодей-
ствии радиального тока ионизированной плазмы с магнитным
полем, циркулирующим вокруг центрального электрода, торооб-
разная плазма выбрасывается через кольцевой канал свечи в ка-
меру сгорания двигателя.

По данным фирмы «Plasma Inition System», такая система обес-
печивает воспламенение обедненной топливной смеси, состоя-
щей из 19,5 части воздуха и одной части бензина. Экономия топ-
лива составляет 17 %.

Электромобили

Автомобиль, у которого для привода ведущих колес использу-
ется электрическая энергия, получаемая от химического источ-
ника тока, принято называть электромобилем.

Основная проблема, решаемая при создании электромобиля,
заключается в поиске источника электрической энергии — акку-
мулятора. Свинцово-кислотный, никель-цинковый, никель-желез-
ный, хлорно-цинковый аккумуляторы имеют большую массу и
размеры. Ученые связывают надежды с металловоздушными акку-
муляторами (алюминийвоздушными, железовоздушными) _и топ-
ливными элементами.

Специальный кузов электромобиля позволяет снизить массу
экипажной конструкции легкового автомобиля на 30-35% по
сравнению с такой же конструкцией для автомобиля и правильно
распределить нагрузку по мостам, поскольку электромобиль тре-
бует другой компоновки. Например, в японском электромобиле
EV-2 (рис. 52.3, а) два блока тяговых аккумуляторных батарей 4
размещены в передней и задней частях кузова. Впереди находится
буферная батарея 7, а сзади — электронный блок 2 управления
(контроллер) и тяговый привод 3. Недостаток такой компоновки
заключается в большой трудоемкости работ при снятии батарей
для постановки их на заряд.

Наиболее перспективным считается туннельное расположение
аккумуляторных батарей, обеспечивающее быструю их смену пу-
тем выдвижения батареи из туннеля вперед. Такая компоновка
применена на электромобиле «Глоб Унион» (рис. 52.3, б). Элект-
родвигатель и редуктор расположены сзади, что удобно при тех-
ническом обслуживании.

Проблема баланса нагрузок на мосты существует и для грузо-
вых автомобилей. Удачное решение найдено для конвертирован-
ного электромобиля «Electro Transporter» фирмой «Фольксваген»
(рис. 52.3, в). Аккумуляторные батареи расположены под полом
кузова и закрываются крышкой. Трансмиссия и электродвигатель
вмонтированы в ведущий задний мост.

Расположение аккумуляторных батарей «в базе», т.е. между пе-
редним и задним мостами, использовано в городских микроавто-
бусах этой же фирмы (рис. 52.3, г).

Электромобили рассмотренных компоновок с наиболее рас-
пространенными типами аккумуляторных батарей имеют запас хода
60... 100 км при скорости движения 50...70 км/ч. Для легкового
автомобиля масса батарей составляет 270...300 кг, а для малых
грузовых и микроавтобусов — вдвое больше.